微生態制劑在養殖業中的應用研究進展

李坤林，趙蕾，李翠萍

(1.山東省濱州畜牧獸醫研究院 山東濱州 256606；2.濱州職業學院 山東濱州256603)

微生態制劑是一類利用正常微生物或能調節微生物生長的物質制成的活性生物制品。自2020 年7 月1 日起，我國全面禁止在飼料中添加抗生素，使得微生態制劑產品在市場上得以熱銷和廣泛應用。鑒于微生態制劑產品目前的應用水平和未來發展方向，筆者將從動物疾病防治、畜牧生產改善以及環境保護等幾個方面進行探討，以期探索微生態制劑目前面臨的問題和未來發展方向。

1 動物疾病防治

1.1 抗菌作用與維持消化道菌群平衡

微生態制劑中的益生菌細胞壁表面大分子能抑制和阻斷致病菌與受體結合，使非致病菌在位點黏附和營養物質爭奪中占據優勢，從而抑制致病菌的入侵與繁殖[1]。不僅如此，益生菌還能通過分泌大量的細菌素、過氧化氫、脂肪酸或多肽等物質抑制致病菌的生長[2]，從而防治疾病。尤其是分泌抑制致病性微生物的抗菌肽，能通過改變膜的通透性[3]、抑制代謝[4]等途徑到達抑菌效果，且不易產生耐藥性[5]。目前已知的天然抗菌肽就有3 000 多種，在替抗的大環境下，已成為最有潛力的飼料添加劑之一。

Kozasa[6]首次發現將益生菌芽孢桿菌處理的日本鰻魚，可以明顯減少愛德華氏菌病的發生死亡，并將這一成果成功用于魚類養殖。慈曉通等[7]深入研究了多黏類芽孢桿菌的抑菌作用，發現該菌對常見致病菌金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門桿菌均有明顯的抑菌效果，且金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞沙門菌。研究表明，多黏類芽孢桿菌分泌的多樣性非核糖體肽，在調節腸道菌群、抑制病原菌繁殖、促進動物生長等方面都發揮著重要作用，具有廣譜抗菌功能[8]。另外，多黏類芽孢桿菌分泌的非核糖體脂肽多黏菌素和殺鐮孢菌素抗菌劑也有應用于醫學上的報道[9]。

1.2 提高動物機體免疫機能

益生菌可以有效提高動物體有關免疫酶活性，促進機體對蛋白營養物質的消化吸收，增加機體內非特異性免疫水平，增強抗病力，提高增長成活率。劉龍鎮等[10]研究發現各種復合菌制劑均可不同程度提高凡納濱對蝦血清中超氧化物歧化酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、溶菌酶、總一氧化氮合酶以及誘導型一氧化氮合酶的活性，提高對蝦血清的非特異性免疫酶活性，增強對蝦對副溶血弧菌的抗病力。儲蘭璐等[11]研究表明，EM 菌能夠誘導上調中華絨鰲蟹肝胰腺免疫相關基因Toll2、Tube、Hsp90、Dorsal 表達，能一定程度上提高機體的異物識別能力和應激損傷防御能力，有助于提高中華絨螯蟹抵抗氧化應激的能力，也可通過調控河蟹免疫基因的表達和相關酶活性，增強其非特異性免疫力。研究發現益生菌發酵復方中藥可顯著促進黃河鯉魚的生長，提高黃河鯉魚非特異性免疫力，促進免疫器官發育［12］。

微生態制劑也能有效提高動物體特異性抗體水平，抵抗特定病原微生物的侵襲，提高免疫保護效果，增強抗病力。毛占強[13]在其它營養成分不變的情況下，通過日糧添加0.5%的菌生素，使青藏香豬血清中免疫蛋白IgG、IgM、IgA 含量均有所提高，增強了豬體免疫力。劉墨晗等[14]利用微生態制劑對中草藥發酵后，按日喂料量的2%進行添加中草藥發酵制劑，可以顯著提高雛雞疫苗免疫后的新城疫抗體水平，并提高雞體抗病力。李穩穩[15]在飼料中添加丁酸梭菌，不僅能提高羔羊血清中T-AOC、SOD 活性、GSH-Px 活性，而且血清中Ig A、IgG、IgM、IL-2、IFN-γ 含量以及免疫器官指數均明顯提高。鹿曉慧等[16]在基礎日糧中添加微生態制劑，可顯著提高新城疫(ND)、禽流感(H5-6、H9)的卵黃抗體滴度，其中禽流感(H7N9)的抗體效價更是提高13%以上，減少了蛋雞死淘率。

2 動物生產性能改善

在畜牧生產中，動物生產性能直接決定生產成本和經濟效益。將微生態制劑用于畜牧生產，保證動物健康，提高動物生產性能，改善動物產品品質已成為近年來廣大畜牧科技工作者重點關注的領域[17]。

2.1 協助消化吸收

一些研究表明，益生菌制劑可顯著降低胃和十二指腸、盲腸、結腸內容物的pH，并可顯著提高仔豬十二指腸和空腸的淀粉酶活性。鞠守勇等[18]在飼料中添加枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis WTC019)，研究了該菌對草魚生長性能、消化酶活性和抗氧化功能的影響，結果表明：添加WTC019 試驗組草魚腸道中的淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性均顯著高于對照組，且添加組過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽含量也均明顯高于對照組。

一些微生態制劑通過調節消化道形態結構，促進胃腸道消化吸收功能。在研究富硒酵母和枯草芽孢桿菌對斷奶羔羊小腸發育的影響過程中，程連平等[19]發現這兩種微生物均顯著提高斷奶羔羊小腸的絨毛高度，降低隱窩深度，從而提高絨毛高度和隱窩深度比(V/C)，影響了羔羊直腸菌群多樣性，有效地增加了腸道有益菌群豐度，促進了胃腸的消化吸收機能。

2.2 提高生產繁殖能力

近年來，微生態制劑在改善動物生產繁殖能力方面也有很好的應用。尤其對配種前母豬，可以通過短期優飼，提高卵子質量，促進發情排卵。汪孟娟等［20］在研究經產母豬繁殖性能、糞便菌群及粗蛋白質表觀消化率時發現，復合微生態制劑能顯著降低經產母豬的返情率、死胎率、弱仔率，且能有效提高窩產仔豬數、窩產活仔豬數、初生個體重以及初生窩重。崔錦等[21]發現，每噸飼料中添加5 kg釀酒酵母發酵物能極顯著增高糞便中的含水率，減少便秘，提高母豬繁殖性能和仔豬的出生個體重、出生窩重等重要指標。黃榮春[22]研究發現，抗菌肽對提高仔豬出生重、平均產活仔數、平均產健仔數以及健仔率等有顯著效果。Khalid 等[23]以30 mg/kg 的量在肉種雞日糧中添加微生態制劑，可顯著降低血漿中黃體生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)水平，從而刺激卵泡成熟與排卵。

對一些特種經濟動物，復合微生態制劑也可顯著提高其繁殖能力。王懷禹等[24]在母竹鼠基礎日糧中以1.0g/kg 的量添加復合微生態制劑可實現母竹鼠繁殖性能和哺乳仔竹鼠的生長性能的最佳改善。另外，王懷禹等[25]在基礎日糧中添加1.0g/kg 復合微生態制劑也可最顯著提高母黑豚繁殖性能、泌乳性能和仔黑豚生長性能。

2.3 改善動物產品品質

對養殖業來講，動物產品的品質對企業的經濟效益有著重要的決定作用。因此，生產高品質的動物產品已成為大多數企業決策者追求的首要目標，這也促使科技工作者在將微生態制劑用于改善動物產品品質上做了大量的研究工作。

王珍珊等[26]在肉羊的基礎日糧中添加4%的嗜酸乳桿菌微膠囊制劑可以顯著提高杜寒雜交肉羊的瘦肉率、粗蛋白質以及肉質的大理石花紋。李長喜等[27]在日糧中按1.0 kg/t 的量添加復合酶制劑，可以顯著增加育肥豬的背膘厚度，特別是能降低豬肉剪切率和滴水損失率、維持豬肉肉色及其24 h 的pH，表明復合酶制劑對減緩豬肉鮮味消失、保證豬肉質量有著顯著作用。黃李蓉等[28]在飼糧添加1.0×108CFU/kg 丁酸梭菌顯著提高了蛋雞試驗第42 天蛋白高度和哈夫單位，表明一定量的微生態產品添加有益于蛋雞的蛋品質。王海波等[29]在基礎日糧中添加一定量的枯草芽孢桿菌和富硒酵母組能明顯降低瑤雞胸肌失水率、剪切力均降低，增加肉硒含量，并改善雞肉品質。因此，除長期人工育種外，通過飼喂微生態產品短期內快速改善動物產品品質，應該是一種行之有效的技術手段。

3 廢物處理與環境優化

在養殖業規模龐大集約化程度高度發達的今天，養殖業產生的環境污染問題也愈發突出。畜禽養殖過程中，飼料消化不完全導致排泄物中含氮有機質過多，而這些物質腐敗發酵后產生大量H2S、NH3等惡臭物質，如不妥善處理，排放至環境中會對周邊環境產生極大的危害。近年來，科研人員在利用微生態制劑改善養殖環境方面做了大量工作。

有關研究表明，乳酸菌作為一種常用微生態制劑，在腸道中能為宿主提供多種酶類，可有效分解有機大分子，提高飼料消化率，抑制腐敗菌生長，減少動物糞便中含氮有機質含量，以致大大減少H2S、NH3等臭源物質產生，減少蚊蠅類害蟲的滋生，從而改善畜禽養殖環境[30]。馬曉婷等[31]用乳酸菌在京紅蛋雞的產蛋后期添加飼喂，發現相比對照組，試驗組蛋雞的糞便含水率、糞中NH3和H2S的濃度均極顯著降低。水產養殖中，乳酸菌可通過直接的化學作用或間接促進其他微生物的反硝化作用分解水中的亞硝酸鹽，從而凈化水質[32]。

一些微生態制劑對環境中的重金屬有很好的去除能力。Huang 等[33]研究發現，多黏類芽孢桿菌對鋅、鎘、銅和鉛的去除能力可分別達到96.7、233.3、250.0 和551.1 mg/g。另外，利用微生態制劑對養殖固體廢棄物進行降解與轉化[34]，以獲得蛋白產品和微量元素，既能實現資源循環利用，又能達到環境保護的目的。

4 問題與展望

微生態制劑對畜禽水產養殖的效益顯著，但在研發與應用中仍存在諸多問題。微生態制劑作為生物活性制劑，菌種對其應用效果起著決定性作用。然而，由于受篩選和保藏等技術的限制，使得菌種退化較為普遍[35]。而加工、貯存、運輸等環節技術條件不足也使得成品中菌株活性不夠、質量也不穩定，應用難達到預期效果。生物發酵、配伍制劑等關鍵技術工藝有待完善與提升。發酵產物由液相轉移至固相時易污染雜菌，而這兩種狀態的過程轉換也會影響菌體正常生長[36]。目前市場上的微生態制劑多為單一菌種，而有關研究表明，多菌種的復合菌劑更適應不同環境和宿主的自身需求[37]。作為生物活性制品，微生態制劑對生產技術要求很高，而現階段這類產品的生產制造和質量檢驗缺乏相應的國家標準，加上國家在這一領域的監管也相對不足，導致產品質量良莠不齊，使用效果也無法保證[38]。值得一提的是，微膠囊包埋技術、低溫膨化技術、噴涂工藝等新技術的應用不僅可以極大地提升益生菌活力，而且有著很好的緩釋作用[39-42]。一些耐熱菌株的開發應用，不僅顯著降低了各環節的活菌損失，而且有效降低了產品的貯存運輸成本，有利于產品的推廣應用[43-44]。中藥發酵可提高活性物質含量，降低毒副作用，改善適口性，同時也能有效去除其中的大分子雜質，而且發酵基質中的有益微生物及其代謝產物也有益于動物機體健康，是中藥微生態制劑的重要發展方向[45]。

微生態制劑作為一種綠色安全、環境友好型產品，非常符合我國生態文明建設和人民健康生活追求的需要。雖然目前在這一領域的研發生產和實際應用中仍存在不少難題，但隨著國家的重視、科技的發展和新技術的應用，這些難題將逐漸得到妥善解決。■