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微生物發(fā)酵飼料作用機(jī)理及發(fā)展現(xiàn)狀
2011-11-23
近年來(lái)微生物發(fā)酵飼料，已引發(fā)全世界區(qū)域性的廣泛興趣。
由于過(guò)去畜禽飼料中長(zhǎng)期連續(xù)使用抗生素，已造成動(dòng)物體的抗藥性，促使有害人類的病原菌產(chǎn)生抗藥性，進(jìn)而影響到人類公共衛(wèi)生與安全。近幾年來(lái)人類醫(yī)療中抗藥病原菌的不斷出現(xiàn)已引起世界各國(guó)公共衛(wèi)生部門的高度重視，并采取了相應(yīng)的措施予以預(yù)防。早在1999年歐盟國(guó)家就把藥物飼料添加劑的種類減少為4種，到了2006年1月1日更是徹底禁止了非治療性藥物飼料添加劑的使用。中國(guó)作為世界畜禽生產(chǎn)大國(guó)，越來(lái)越多的參與了世界畜禽市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，為了保障中國(guó)國(guó)民的公共衛(wèi)生安全和適應(yīng)其他國(guó)家對(duì)畜禽食品上的安全標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)政府也必然更加嚴(yán)格的限制抗生素類飼料添加劑的使用。
藥物飼料添加劑的限制使用同時(shí)促進(jìn)了非藥物飼料添加劑的發(fā)展和廣泛使用，而其中的直接飼用微生物(Direct-Fed Microbials DFM)飼料，也就是我們俗稱的微生物發(fā)酵飼料，因?yàn)樗邆涞亩喾N優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)引起世界飼料行業(yè)的重視，并且已經(jīng)開(kāi)始了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
國(guó)外20世紀(jì)60年代初就開(kāi)始了研究開(kāi)發(fā)微生物發(fā)酵飼料(DFM飼料)，近年來(lái)，我國(guó)微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展也十分迅猛。
1直接飼用微生物飼料的作用機(jī)理。
健康畜禽腸道內(nèi)生長(zhǎng)著各種各樣的微生物群落，各種微生物群落之間相互依存、相互制約，構(gòu)成畜禽腸道內(nèi)微生態(tài)系統(tǒng)的平衡，建立一個(gè)正常且平衡良好的腸道微生物區(qū)系對(duì)抵御病原性微生物感染具有十分重要的意義。直接飼用微生物飼料的作用機(jī)理現(xiàn)分述如下：
1.1生物屏障作用有益菌通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用(包括定殖位點(diǎn)和奪取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))阻止有害微生物在腸粘膜附著與繁殖。由于微生物之間存在著相互作用，某一生態(tài)系統(tǒng)中現(xiàn)存的微生物會(huì)阻止新的有機(jī)體在這一部位的入侵，如嗜酸乳桿菌對(duì)豬腸道上皮的親附能力非常強(qiáng)，從而減少大腸桿菌與腸道上皮結(jié)合的機(jī)會(huì)。因此對(duì)那些菌群形成遲緩或有障礙的幼小動(dòng)物服用微生物飼料有著十分重要的意義?，F(xiàn)代孵化方法養(yǎng)殖的小雞因沒(méi)有接觸過(guò)成年雞，不能象農(nóng)莊圈養(yǎng)的雞那樣迅速地建立起腸道菌群，給雛雞接種適當(dāng)?shù)哪c道微生物，幫它們建立起自己的腸道菌群，就能提高其對(duì)沙門氏菌的抗性。而對(duì)于成年動(dòng)物，由于許多微生物只能在腸道內(nèi)存活相當(dāng)一段時(shí)間，因此必須連續(xù)服用活菌制劑才能保持某一微生物在腸道內(nèi)的定植。在某些情況下，如應(yīng)激、疾病，以及長(zhǎng)期使用廣譜抗菌藥等，都可破壞腸道內(nèi)微生態(tài)平衡。而飼喂微生物發(fā)酵飼料，有益微生物到達(dá)消化道后，在消化道內(nèi)迅速繁殖，在數(shù)量上便占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，加上它們生長(zhǎng)代謝造成厭氧環(huán)境，就大大抑制了那些需氧性致病菌原生長(zhǎng)繁殖。
1.2 化學(xué)屏障作用通過(guò)有益微生物(主要是乳酸菌類)產(chǎn)生有機(jī)酸如乳酸、丙酸、乙酸等使消化道內(nèi)pH降低，抑制其它病原性微生物生長(zhǎng)(環(huán)境pH達(dá)到4.5時(shí)大腸桿菌和沙門氏菌就不能增殖)，從而保持或恢復(fù)腸道內(nèi)微生物群落的平衡，達(dá)到防病促生長(zhǎng)的目的。并且消化道內(nèi)pH降低和有機(jī)酸的增多還能促進(jìn)礦物質(zhì)元素鈣、磷、鐵以及維生素D的吸收與利用。
1.3抑菌物質(zhì)的產(chǎn)生許多乳酸菌和鏈球菌可以產(chǎn)生細(xì)菌素，如乳酸鏈球菌肽等，這些多肽類物質(zhì)能抑制沙門氏菌、志賀氏菌、綠膿桿菌和大腸桿菌等有害菌的生長(zhǎng)。有些乳酸菌如嗜酸乳桿菌和保加利亞乳桿菌，可以產(chǎn)生少量的過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫可以抑制許多細(xì)菌的生長(zhǎng)，尤其是革蘭氏陰性病原菌。另外有些有益微生物可以產(chǎn)生酶類，如雙歧桿菌和乳酸桿菌產(chǎn)生的胞外糖苷酶可以阻止細(xì)菌毒素在上皮細(xì)胞的黏附和侵入。
1.4營(yíng)養(yǎng)作用直接飼用微生物飼料中的有益菌在腸道內(nèi)代謝可產(chǎn)生多種有助于動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)消化的有益因子，從而促進(jìn)畜禽的生長(zhǎng)發(fā)育和增重。如芽孢桿菌能分泌多種消化酶(蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等)促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收;酵母菌所產(chǎn)生的氨基酸、維生素(K、C、B1、B2、泛酸、煙酸、生物素、肌醇和葉酸等)，酵母菌還可以促進(jìn)植酸酶的產(chǎn)生，提高單胃動(dòng)物對(duì)磷的利用率。
1.5防止有害物質(zhì)的產(chǎn)生由于直接飼用微生物能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，因而可減少氨和其它腐敗物質(zhì)的產(chǎn)生。研究表明：飼喂直接飼用微生物飼料可以減少內(nèi)容物、糞便、門靜脈中的氨含量以及腸內(nèi)容物中的對(duì)甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐敗物質(zhì)的含量，緩解糞便臭味，凈化畜禽環(huán)境。此外，直接飼用微生物飼料中的有益菌在腸道內(nèi)能生長(zhǎng)形成致密性膜菌群，形成生物屏幕，防止有害物質(zhì)和廢物的吸收。
1.6提高機(jī)體免疫功能微生物發(fā)酵飼料中的有益微生物可以作為一種非特異免疫調(diào)節(jié)因子，通過(guò)細(xì)菌本身或細(xì)胞壁成分刺激并激活宿主免疫細(xì)胞，促進(jìn)吞噬細(xì)胞活力或作為佐劑發(fā)揮作用。有益微生物還可以發(fā)揮特異性免疫功能，增強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的能力。直接飼用微生物通過(guò)促使機(jī)體發(fā)生體液免疫和細(xì)胞免疫，提高畜禽抗體水平，增強(qiáng)免疫功能，及時(shí)殺滅侵入機(jī)體內(nèi)的致病菌，從而防止疾病的發(fā)生。
2我國(guó)微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展情況
我國(guó)早在九十年代初就開(kāi)始了微生物發(fā)酵飼料的研究(主要是酵母蛋白飼料的生產(chǎn))，但是受到當(dāng)時(shí)市場(chǎng)環(huán)境的限制，微生物發(fā)酵飼料沒(méi)有快速發(fā)展起來(lái)。近些年來(lái)的中國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展和國(guó)際市場(chǎng)環(huán)境變化，又把人們的目光重新聚焦在了微生物發(fā)酵飼料上，并且有了更為深入的研究與發(fā)展。
2.1我國(guó)微生物飼料的應(yīng)用菌種
我國(guó)于1994年批準(zhǔn)使用的飼料用益生菌有6種：芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲霉和米曲霉。我國(guó)目前實(shí)際應(yīng)用的菌株遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這幾種，但最常用的仍為芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬、酵母菌屬和糞鏈球菌屬等。
2.2微生物發(fā)酵飼料所使用有益菌的原則
2.2.1有益菌菌種必須是安全的。必須用本動(dòng)物或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物做急性、亞急性毒性實(shí)驗(yàn)、致畸致殘等試驗(yàn)，只有安全性好的菌株才能作為生產(chǎn)菌種。
2.2.2有益菌必須能在畜禽腸道內(nèi)存活，能適應(yīng)腸道的環(huán)境條件并能進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)，最好是來(lái)自動(dòng)物體內(nèi)的正常菌群。
2.2.3有益菌必須是活菌，在生產(chǎn)使用及儲(chǔ)存過(guò)程中要求易于生產(chǎn)和保持有益菌的活性狀態(tài)。
2.2.4 有益菌含量必需足夠。由于腸道環(huán)境的復(fù)雜性，微生物飼料中所含的有益菌數(shù)必須要達(dá)到一定數(shù)量才能保證其存活和發(fā)揮作用。
3我國(guó)目前養(yǎng)殖環(huán)境下的微生物發(fā)酵飼料發(fā)展的問(wèn)題
3.1 微生物發(fā)酵飼料的效果不穩(wěn)定由于各種微生物飼料的菌種組合、篩選、培育的方向和方法的不同，生產(chǎn)水平、動(dòng)物種類以及飼料加工、儲(chǔ)存、飼喂條件等因素的差異，微生物發(fā)酵飼料的應(yīng)用效果差異較大，難以獲得穩(wěn)定、一致的成績(jī)。
3.2菌種失活問(wèn)題微生物在制作中的培養(yǎng)、干燥、分裝、保存過(guò)程和加工中的高溫、機(jī)械、制粒等過(guò)程都有可能減少微生物的活性。因此，選擇一種經(jīng)濟(jì)又有效的微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存方法對(duì)于推廣發(fā)酵飼料使用有著重要意義。
3.3 與抗生素拮抗問(wèn)題抗生素對(duì)于所有有益微生物都存在著一定的拮抗作用，因此在使用微生物發(fā)酵飼料的同時(shí)應(yīng)盡量避免使用抗生素或分開(kāi)使用。
3.4產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題由于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的不確定，使得市場(chǎng)上發(fā)酵飼料產(chǎn)品魚(yú)目混雜，有些甚至是假冒的微生物發(fā)酵產(chǎn)品，這些情況急切需要國(guó)家政府部門的規(guī)范。
4小結(jié)
目前，世界各國(guó)越來(lái)越嚴(yán)格的抗生素飼料添加劑的限制標(biāo)準(zhǔn)，而且長(zhǎng)期以來(lái)的蛋白質(zhì)飼料缺乏問(wèn)題一直是制約中國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展和參與世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的難題，大力發(fā)展直接飼喂微生物飼料則可以在一定程度上的緩解這些問(wèn)題。
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