微生物飼料添加劑的研究與應用

修建成

（哈藥集團制藥總廠，哈爾濱 150086）

微生物飼料添加劑的研究與應用

修建成

（哈藥集團制藥總廠，哈爾濱 150086）

微生物飼料添加劑包括生菌劑和生長促進劑，是近年發展起來的一種新型飼料添加劑，在提高動物對飼料的利用率，維持動物腸道微生態平衡，促進動物生長，防治動物疾病和提高動物生產性能等方面發揮著重要作用。文章對微生物飼料添加劑的分類、作用機理、應用現狀及其潛在的安全問題進行了綜述。

微生物飼料添加劑；分類；作用機理；應用現狀；安全性

隨著抗生素禁止在飼料中使用后，經過飼料工作者不懈的努力，目前微生物飼料添加劑已可以有效替代抗生素。微生物飼料添加劑是近年發展起來的一種新型飼料添加劑，在提高飼料的利用率、維持動物腸道微生態平衡、促進動物生長、防治疾病和提高生產性能等方面發揮著重要作用，在飼料及養殖業領域也得到了廣泛的應用。隨著科學技術的不斷發展，飼料產品通過飼喂動物轉化而進入人類的食物鏈，這就意味著飼料安全跟食品安全及環境安全有緊密的聯系，微生物飼料添加劑使用范圍遍布畜禽和水產養殖等各行業。

1 微生物飼料添加劑

微生物飼料添加劑包括益生素和微生物生長促進劑。益生素是從動物體內分離得到的有益菌群，經培養、干燥等特殊工藝制成的含活菌或菌體及其代謝產物的生物活性制劑。其可通過動物消化道生物的競爭性排斥作用抑制病原菌或有害微生物的增殖，使有益或無害微生物增多，從而促進動物生長和提高飼料轉化率。微生物生長促進劑是指攝入動物體內參與腸內微生物平衡的物質，其基本上不被宿主動物所消化，但可被腸道有益細菌消化，可以促進一種或幾種腸道內常住菌的生長繁殖，是具有直接提高動物對飼料的利用率以及促進動物生長作用的活性微生物培養物[1-2]。而微生物飼料添加劑在狹義上定義為可以直接飼喂的活菌制劑。

2 微生物飼料添加劑的種類及作用機理

不同國家對于生菌劑的種類有不同的規定。2009年美國聯邦食品藥物管理局和美國飼料控制

官員協會允許46種微生物菌種可作為飼料添加劑使用[3]；我國農業部《飼料添加劑品種目錄（2008）》中批準使用的微生物類添加劑17種，主要包括枯草芽孢桿菌、糞腸球菌和乳酸乳桿菌等；《飼料添加劑品種目錄（2013）》在2008版基礎上增加了嬰兒雙歧桿菌、短小芽孢桿菌、黑曲霉和米曲霉等16種微生物[4]。由于微生物飼料添加劑的菌種特性、產品劑型及產品商品化的不同，目前主要包括乳酸菌制劑、芽孢桿菌制劑、活性酵母、鏈球菌、光合細菌制劑和混合菌制劑等微生物制劑。

2.1 乳酸菌制劑

在眾多微生物添加劑中,乳酸菌制劑是飼用微生物添加劑中效果較好的一類。在飼料添加劑中得到廣泛應用并發揮著重要作用。

2.1.1 維持胃腸道內微生物平衡

乳酸菌對較低pH具有較強的耐受性，還可以生成乳酸，因此可以較好的定植于腸道內，而酸性環境可以抑制消化道內病原菌的生長和繁殖，可預防胃腸道疾病的發生。碳水化合物的分解會導致動物胃腸道內pH降低，造成益生菌群生長的環境紊亂。乳酸菌制劑能夠為細菌利用乳酸提供必要的氨基酸、多肽、維生素及其他有機酸等營養物質，加速乳酸的利用，穩定消化道內pH，促進有益菌群的生長，減緩低pH對酸性敏感菌群造成的壓力，保證胃腸道中有益菌群的生長平衡[5]。

2.1.2 促進消化道發育

初生動物胃腸道處于無菌狀態，且pH近似于中性，微生物生長繁殖迅速。研究表明，斷奶初期的動物易發生胃腸道消化功能紊亂癥，因此體內微生態系統的穩定是動物胃腸道健康快速發育的關鍵因素。飼料中添加乳酸菌制劑，可促進其胃腸道中有益菌群的快速生長繁殖，使其消化道發育健全，抵御病原菌的侵害。研究表明，用酵母菌來飼喂初斷乳的小牛，其腹瀉癥狀得到緩解，使瘤胃功能得以完善[6]。

2.1.3 防止有毒物質的積累

乳酸菌制劑作為腸道有益菌群可以通過競爭氧氣、空間、營養物質等來抑制病原菌生長繁殖，有利于腸道的發育。乳酸菌制劑還可以促進纖維素降解菌的生長，促進宿主免疫器官發育成熟。幼畜出生后，早期接觸有益微生物，可促進其免疫器官發育成熟；還可以作為宿主終生相伴的抗原庫，刺激免疫系統產生免疫應答，使宿主對病原微生物保持一定程度的免疫力。

2.2 芽孢桿菌制劑

芽孢桿菌在制劑中以內生孢子形式存在，這類菌為好氧或厭氧菌，在飼料加工、儲藏或酸性環境中具有較強的耐受性，可以促進飼料的消化和吸收。飼用后在腸道酸性環境中高度穩定，孢子進入腸道后則迅速萌發從而抑制病原菌[7]。芽孢桿菌在動物體內以微生態制劑的形式發揮著重要功能。

2.2.1 促進動物腸道發育，調節腸道菌群平衡

芽孢桿菌在動物胃腸道里生長繁殖，可造成腸道厭氧環境，為厭氧菌等有益微生物提供定植和生長環境，抑制好氧病原菌的繁殖，使胃腸道菌群維持平衡[8]。芽孢桿菌在腸道中生長繁殖的同時還會產生一些代謝產物，而這些代謝產物又進一步抑制和殺死腸道病原菌，從而使腸道微生物平衡有利于腸道的發育[9-10]。

2.2.2 增強動物營養代謝功能

芽孢桿菌在腸道內生長繁殖的同時，還能產生多種營養物質，例如維生素、氨基酸等，促進動物機體物質代謝。還可以使腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌數量增加，改善胃腸道環境，促進機體對微量元素鈣、磷、鐵等的利用和維生素D的吸收。

2.2.3 增強動物免疫功能

微生態制劑可作為外源抗原或輔劑增強機體免疫功能。芽孢桿菌能分泌活性抗菌物質，活化腸黏膜內的相關淋巴組織，是一種很好的免疫增強劑，同時其表面抗原或代謝產物可通過刺激粒細胞的吞噬活動來充當免疫源，提高機體的抗病力[11]。芽孢桿菌還可產生多種酶類，提高消化酶活性和動物生產性能。

2.3 其他

真菌制劑可調節消化道內環境，主要用于反芻動物，其中研究較多的是酵母菌和曲霉菌，曲霉菌可產生一些酶類和類抗生素物質，可改善動物生長性能，提高動物免疫力。鏈球菌制劑主要包括糞鏈球菌和乳酸鏈球菌，可通過產生各種抗菌物質和過氧化氫，有效的抑制有害菌，消除有毒、有害代謝產物的作用。光合細菌制劑是能夠利用光能進行生長的水生微生物，且營養十分豐富，在畜禽和水產業中得到廣泛的應用，具有增重和增色作用，還可增強機體抵抗能力。

3 微生物添加劑在畜禽生產中的應用

3.1 豬

研究表明，將微生物飼料添加劑添加在仔豬和母豬飼料中可以降低腸道疾病的發病率，還可以有效的提高仔豬日增重和飼料報酬[12]。研究表明，用混合益生菌（布拉釀酒酵母菌和乳酸片球菌）飼喂仔豬，不僅增加了小腸黏膜高度和隱窩深度，還降低了大腸桿菌數量[13]。芽孢桿菌還能改善動物體內微生態環境，降低糞便中氨和硫化氫等有害物質含量。將含有乳酸菌的微生物飼料添加劑用于養豬的試驗中，結果表明，其可以使豬食欲增加，生長迅速，提高飼料消化率，降低采食量，并且提前出欄，還可以使氮值下降約5%，臭氣、二氧化甲基、二硫化碳大幅度減少進而改良糞便。此外，脂肪層減薄，得到較多的優質瘦肉[14]。王曉霞等添加果寡糖+枯草芽孢桿菌使發酵糞中NH3和H2S的散發量分別降低62.14%和28.49%[9]。

3.2 家禽

產蛋雞因熱應激致其腸道黏膜結構遭到破壞，黏膜免疫水平降低。研究表明，在飼糧中添加地衣芽孢桿菌1×107cfu·kg-1可以改善熱應激條件下腸道的黏膜結構，保持腸道免疫反應，克服采食量和產蛋率的下降[15]。還可以降低熱應激對肉雞的氧化損傷，從而緩解熱應激對肉雞的不利影響[16]。Inooka等試驗表明，在來航母仔雞飼料中添加納豆芽孢桿菌106或107cfu·g-115或30 d后，加強了雛雞對抗綿羊紅細胞的凝集抗體的產生，使雛雞免疫應答反應增強[17]。在飼糧中添加莢膜紅細菌可以使肉仔雞胸肌、腿肌及蛋雞蛋黃中不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例提高，使蛋黃中的甘油三酯和膽固醇的含量降低[18]。

3.3 水產動物

微生物飼料添加劑可改善水質，增強魚的機體健康，改善魚的商品性質和種用性能。Wang等用光合細菌0.1%、芽孢桿菌0.1%和光合細菌0.1%+芽孢桿菌0.1%添加到鯉魚的基礎飼糧中，經過60 d的飼養試驗，發現試驗組的生產性能高于對照組[19]。周國勤等研究還表明納豆芽孢桿菌及其發酵產物可提高魚類的非特異性免疫功能[20]。

3.4 反芻動物

微生物飼料添加劑在反芻動物上也得到了廣泛的應用，研究表明，活酵母菌可以促進瘤胃纖維素降解菌游動孢子的形成，并且可以使纖維素降解加速。一些相關研究也表明，酵母菌使細菌分解纖維素的能力提高。瘤胃中大多數纖維素降解菌都是高度厭氧菌，而酵母菌不僅可以消耗氧氣，還可以釋放維生素與其他生長因子，為厭氧菌提供一個適于生長的微生態環境[21]。

4 微生物飼料添加劑的發展及存在問題

4.1 國內外研究進展

微生物飼料添加劑在日本和歐美較早就開始應用在家畜養殖上。在1991年，日本活菌劑用量已達1 000 t，其中Toyoi菌是被使用最多的菌株，酪酸菌、枯草芽孢桿菌等次之。美國主要以生產嗜酸乳桿菌、鏈球菌屬和枯草桿菌等菌種為主，其研發產品主要用于育肥期牛犢及育成牛，其出售主要以混有多種活菌配合物為主。研究調查表明，銷售額已超過3 000萬美元。此外，英國及許多歐洲國家、荷蘭、丹麥、法國、西班牙等也有相關報道。在1991年法國就有50多種此類產品投放市場，多用于飼養肉用雞和兔、犢牛的代用乳、仔豬的人工乳及肉犢牛的飼料中。2006年1月，歐盟全面禁止抗生素在飼料中的使用，微生物飼料添加劑成為其有效的替代品[22]。

在我國，報道較多的生菌劑有以單一菌種組成的產品九九一畜禽寶和DM423菌粉，以混合菌組成的產品SEM科隆粉，我國市面上還有促康生、增菌素、抗痢寶、畜禽靈、光合細菌（PSR）、貝納克菌劑、美菌方、復方回春生（雙歧桿菌制劑）和益菌王等產品，覆蓋了整個養殖業。

4.2 安全問題

微生物飼料添加劑因其具有促進動物生長、提高飼料報酬、預防和治療一些消化道疾病的功能，在國內外被廣泛的使用[23-26]。目前多數報道均表明，微生物制品在動物生產中發揮著有利的影響。但其潛在的危險性也值得重視。Morelli等在不同類的乳酸桿菌中發現了腸球菌的pAMb1質粒。同時黃慶生等對其安全性進行了較為全面的研究，一致認為存在以下問題，當正常的微生物區系被打破后，還可能導致動物正常微生物區系被擾亂、特定環境下產生有害代謝產物以及潛在致病性的問題，如乳酸菌引發的臨床感染，攜帶并轉移抗生素抗性基因，產生耐藥因子的可能性；遺傳修飾微生物應用的可行性問題[27]。除此之外還

必須考慮如何根據動物的品種選用不同菌種的微生物飼料添加劑使其優于抗生素。

微生物飼料添加劑因其產品質量不穩定，在高溫、胃酸、膽汁酸鹽等條件下易失活等因素還會加大生產上的難度。盡管微生物飼料添加劑在使用的過程中存在諸多的問題，但是隨著研究的進一步深入，這些問題最終都會得到很好的解決。微生物飼料添加劑作為抗生素的替代品以及帶來的社會效益與經濟效益，人們將會更加重視對其的研究。

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Research and Application of the Microbial Feed Additive

XIU Jiancheng
（Harbin Pharmaceutical Group Co.,Ltd.,Harbin 150086,China）

Microbial feed additive includes probiotics and growth-promoting agent,which is a new feed additive developed in the last decade.It has an important role in improving the utilization ratio of animal feed,maintaining the balance of animal intestinal microflora,promoting the growth of animal,controlling the diseases of animal and improving the performance of animal and other aspects.In the article,the classification of microbial feed additive,mechanism of action,the status of domestic application and its potential security issues were reviewed.

microbial feed additive;classification;mechanism of action;the status of application;security

S816.7；S859.79+6

A

1001-0084（2015）11-0020-04

2015-09-27

修建成（1978-），男，黑龍江齊齊哈爾人，主要從事飼料和飼料添加劑生產研發。