动物微生态工程

微生态岳阳

　　动物微生态制剂如何发挥作用?综合国内外微生态的研究结论，有优势种群学说，生物夺氧学说，定植抗力学说、生物拮抗学说、粘膜免疫学说、肠道营养学说、肠道调控学说等主流学说。以宝来利来产酶益生素为例，在以上学说的基础上，细化为以下八个方面。
　　●产酶益生素八个作用之一 ——动物微生态平衡调控剂
　　据Luckey测算，猪消化道含1014个细菌细胞，而猪自身细胞仅1013个，粪便细菌含量在5×109—5×1010/克粪便湿重之间，肠道微生物可分为三类：①优势菌群，超过90%，包括双歧杆菌、乳酸菌、消化球菌等，参与动物机体的生长发育、新陈代谢、消化吸收、免疫防御等重要功能;②机会性细菌占10%，包括无致病性的大肠杆菌、链球菌及肠球菌等，这些机会性细菌视肠道环境而改变停留在肠道的数量及时间;③致病性细菌，含量少于0.01%，包括梭菌、葡萄球菌、伪单胞菌、致病性大肠杆菌、曲型菌及部分真菌。这类细菌不仅具有致病性，同时也会消耗宿主的能量，之所以平时不发病，在于优势菌群对其的竞争性排斥与控制。
　　动物消化道的菌群种类及数量分布情况：
　　动物微生态制剂扶持优势菌群，抑制致病性细菌定植、繁殖和生长，调整肠道菌群平衡，治理肠道菌群失调。
　　在中国目前的养殖环境和条件下，导致动物肠道失调的因素很多，如抗生素、环境中病原菌、惊吓、转群、炎热和寒冷、饲料营养不良、注射疫苗、水污染、刺激性气体等，都可以影响肠道菌群平衡。大多数情况下虽不发病，但优势菌群的比例会有明显下降，称为肠道菌群的“亚平衡状态”。不表现为典型病症，但会影响到免疫、防御、消化、吸收等，随时会因为外界病原菌的侵入或内源性感染而动物生病。因此，必须始终维护好动物的肠道菌群平衡，等到出现问题时治疗，就会影响到动物的生长、生产性能和饲料报酬，增加了养殖成本和治疗成本。许多国家将动物微生态制剂列为继维生素、微量元素、氨基酸之后的第四类常规饲料添加剂，就是这个道理。
　　近年来，宝来利来公司对动物肠道疾病尤其是幼龄畜禽下痢进行了微生态调控方面的大量研究，通过毒性试验，人工感染治疗试验，药物对比试验等证明产酶益生素调整需氧菌或兼性厌氧菌引起的幼畜禽下痢有显效，如对仔猪黄痢、白痢，犊牛下痢，雏鸡白痢，雏鸭下痢等，治愈率可达90%以上。产酶益生素与氯霉素、土霉素、金霉素、痢菌净等17种抗菌药物比较，其疗效平均高出26.1%。
　　●产酶益生素之八个作用之二——参与并调控营养物质的消化、吸收和代谢
　　(一)产酶益生素通过调控肠道正常菌群参与营养物质的消化、吸收和代谢
　　1.肠道正常菌群与蛋白质消化、吸收和代谢
　　几乎所有细菌都有肽酶，而具有蛋白酶的细菌则较少，如嗜热脂肪芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌等能产生碱性、中性或酸性蛋白酶。肽酶是专一作用于肽键水解酶，每次水解出一个氨基酸。消化道细菌可分解存在于消化道，不管是来自食物或来自宿主本身组织的所有氮化物，而且它们还可合成大量的可被宿主再利用的含氮产物。
　　消化道菌群的外源酶可补充肌体的内源酶的不足，特别是在幼龄动物更为明显。如细菌蛋白酶可增强宿主胃蛋白酶和胰蛋白酶的活性，细菌尿酶在分解尿酸方面起主要作用。
　　肠道菌群直接参与某些氮化物的代谢。微生物能降解氨基酸形成氨。这种氨可进入再循环和为宿主合成氨基酸再用。在蛋白质不足的情况下，肠道菌的活动在氨转化上对宿主更为有益。肠道菌固氮主要发生在宿主对蛋白质的饥饿状态下。
　　2.肠道正常菌群与碳水化合物消化、吸收和代谢
　　菌群与能量代谢：肠道微生物分解淀粉产生葡萄糖或双糖(如麦芽糖等)，促进宿主对养分的高效利用。细菌产生的淀粉酶有几种，在饲料中起作用的主要有α-淀粉酶和糖化酶，其分解淀粉的方式也不同：(1)液化型淀粉酶(又称α-淀粉酶)，可将淀粉水解为麦芽糖或其它双糖等;(2)糖化型淀粉酶能将淀粉水解成麦芽糖或葡萄糖。α-淀粉酶为内切酶，将淀粉大分子水解成易溶解的中等和低分子物质，糖化酶则是将被α-淀粉酶水解成的中等和低分子物质如线性寡糖、双糖和糊精等进一步水解成葡萄糖，被动物所利用。纤维素及NSP是单胃动物消化系统无法分解的成分，必须借助结肠部位的菌群进行发酵作用，或分泌外源性消化酶，才能分解并吸收。单胃动物的盲肠中，微生物可向宿主提供25%—35%的因为细菌酶降解多糖而产生的营养物质。
　　肠道微生物可通过直接作用于食物脂质和内源脂类，或间接改变胆固醇和其主要衍生物——胆盐的代谢，消化道菌群也可以参加脂类代谢。肠道微生物发酵产生短链脂肪酸、短链脂肪酸又称挥发性脂肪酸，一般在消化道内见到的主要挥发性脂肪酸有醋酸、丙酸、丁酸。短链脂肪酸是草食动物的前胃发酵以及所有动物的下部消化道(主要在大肠)的发酵而产生的。
　　3.肠道正常菌群对维生素合成具有重要作用：反刍动物、家兔如饲料中无B族维生素不会产生缺乏症，因其肠道菌群可以合成。在普通鸡的盲肠内有一些微生物能合成硫胺素，吡哆醇、核黄素、泛酸、生物素、叶酸、烟酸及B12。Savage(1997)估计，盲肠中的微生物活动可提供动物维生素需要量的25%—35%。
　　4.肠道正常菌群对矿物元素消化、吸收和代谢的影响：可提高钙、磷、铁、镁、锌等的利用率。
　　(二)产酶益生素本身直接参与营养物质的消化、吸收和代谢
　　产酶益生素的参与作用：产酶益生素中的芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，能分解淀粉等多糖以及核酸和脂类(Madigan，1997)。乳酸杆菌属和链球菌主要利用葡萄糖产生乳酸、丙酸、乙酸，在家畜饲料中添加芽孢杆菌使空肠内容物pH值下降(Ahrens,1987)，这对新生仔畜是十分有益的。
　　用产酶益生素饲喂生长育肥猪(20—90kg)，结果表明猪的十二指肠和空肠(二者的均值)的α-淀粉酶的活性为22.74±2.3显著高于对照组的7.26±0.7，胰蛋白酶活性为3.70±0.05，也显著高于对照组。给鲤鱼饲喂产酶益生素后，试验组鲤鱼肠道淀粉酶的活性为160酶单位(u)，是对照组(41.6u)的3.84倍，蛋白酶185.6u是对照组67.2u的2.76倍。肉仔鸡饲喂产酶益生素后可使血清中脂肪的活力由对照组的624.5±45.5(u/mg.Prot.)提高到试验组的757.3±53.4(u/mg.Prot.)。母猪日糖中饲喂产酶益生素，刺激了后肠的发酵，从而导致挥发性脂肪酸产量和细菌发酵终产物增加，这样就可为母猪多提供30%的能量需要，结果提高了母猪的养分利用率和产奶量。
　　总之，产酶益生素通过调控作用并亲自参与动物消化道营养物质的消化、吸收和代谢，可以明显的提高饲料转化效率，特别是对低营养浓度饲料有着不同寻常的意义。
　　●产酶益生素八个作用之三——保持非免疫性肠粘膜屏障和改善肠道免疫屏障。
　　肠道不仅是消化、吸收和营养物质交换的重要场所，也是动物最大的免疫器官。动物的肠粘膜面积巨大，约2倍皮肤的表面，粘膜每时每刻都在接触大量抗原，担负着重要的免疫功能。肠道屏障包括六个层面：①肠道正常菌群;②粘膜层;③肠上皮细胞层;④肠道免疫系统;⑤肠一肝轴;⑥防御系。越来越多的证据表明，肠粘膜屏障与寄居在肠道中为数众多的肠道菌群有密切关系。其参与了构成机械屏障，与粘膜共价结合，与机体产生的酶、活性肽以及代谢产物共同组成化学屏障，通过免疫赋活作用产生分泌型IgA及各种免疫活性细胞和细胞因子等。
　　菌群失调时，肠道过度生长革兰氏阴性杆菌，通过产生细菌蛋白酶直接破坏肠上皮细胞微绒毛膜蛋白，或通过改变肠道上皮细胞的生化反应，使绒毛受损甚至消失。(见下图)
　　产酶益生素可促使小肠绒毛高度增加，隐窝变浅，并维护正常形态和免疫屏障。
　　菌群屏障是肠粘膜免疫第一关也是最重要的一关，可直接抑制外源性潜在的致病菌对肠上皮细胞的粘膜定植，起定植抗力作用;另一方面通过酸性代谢产物，营养和氧气争夺，生物拮抗功能，杀菌素和化学物质抑制和杀死大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌等有害菌。
　　长期应用广谱抗生素，一方面杀灭肠道敏感的专性厌氧菌，菌膜屏障功能丧失殆尽，正常菌群肠道定植抗力及其它生物拮抗功能消失;另一方面使易产生耐药的肠杆菌科细菌(如大肠杆菌、克雷伯杆菌等)、外源性耐药菌及真菌易粘附到肠上皮细胞上，并得到优势生长，同时扩大肠道内毒素，引进肠道细菌及内毒素移位，由此引起的难以控制的二重感染，脓毒血症、MODS甚至MOF在临床屡见不鲜，是临床面临的一个十分棘手的问题。
　　产酶益生素——肠道正常菌群可产生或诱导肠粘膜免疫系统产生的免疫物质
　　试验表明，对营养不良的肉鸡饲喂产酶益生素，测定小肠免疫球蛋白分泌细胞，上皮层内的淋巴细胞、杆细胞和杯状细胞的结构和超微结构，发现由营养不良而导致的肠粘膜屏障和粘膜免疫功能受损，可能通过产酶益生素的补充而修复。
　　●产酶益生素八个作用之四——对付耐药性病原菌、预防内源性感染、二重感染和混合感染的首选
　　动物体在微生态平衡条件下，正常微生物群可以排斥外源微生物的定植和浸入，使动物体免遭病原微生物及有毒代谢物的侵害。一旦这种微生态平衡被打破，则会发生感染。感染可分为自身感染、内源性感染、外源性感染、污染，外源性感染主要是指由于使用抗生素后，产生耐药因子而表现出的外源性感染特点，引起感染的病原微生物有大肠杆菌、葡萄球菌、梭菌、变形杆菌、绿脓杆菌、空肠弯曲菌、幽门螺旋菌、耶尔森菌等。内源性感染是由肠道内的机会性细菌大量滋生而变成条件性致病菌，如大肠杆菌、消化球菌、肠球菌等。
　　条件性致病菌大肠杆菌，动物主要感染源之一。特异性黏着在小肠上皮细胞上，定植后增殖和分泌肠毒素。
　　大肠杆菌的耐药性随着抗生素剂量的加大而增大，几十年间上升了成百上千倍。大部分抗生素很难再发挥抑菌作用。
　　下图为猪回肠产肠毒素大肠杆菌(ETEC)感染引起腹泄，正常菌群及产酶益生素共同抵抗的作用方式：共生菌群的免疫应答及抑制抗原，增强了对病原菌的免疫应答，共生菌群产生的物质增强了宿主抗体效价。
　　抗感染微生态制剂产酶益生素，抑制大肠杆菌等有害病原菌的机理：(1)造成限制病原菌生长的环境，主要是醋酸、丙酸、丁酸的作用，降低肠道pH值。(2)竞争细菌受体位点，由于肠道正常菌群的定植抗性降低，生物拮抗作用和屏障作用减弱，必须应用抗感染微生态制剂来竞争占位并帮助正常菌群恢复优势种群地位。(3)竞争氧和营养成分，抗感染微生态产酶益生素的耗氧能力很强，可在肠内造成厌氧环境，不利于有害需氧菌。(4)分泌抑菌物质。
　　●产酶益生素八个作用之五——使彻底取代饲用抗生素成为可能，抗生素重新回到自己的治疗地位
　　饲用抗生素是在药用抗生素基础上发展而来的，对动物具有促进生长作用，可提高饲料转化率。饲用抗生素的促生长机制为：(1)抗生素可以抑制动物体内环境中有害微生物的生长繁殖，起到净化环境的作用;(2)抗生素可以抑制肠道内微生物产生毒素和有害代谢产物，从而减少这些物质对肠壁细胞的刺激，有利于营养物质的吸收;(3)抗生素可抑制微生物在动物体内外分解产生过多的氨。
　　饲用抗生素频繁大量使用可引起动物内源性感染或二重感染，导致动物体内菌群失调，进而拉稀或发病死亡;导致抗药菌株的产生，人们不得不频繁换用抗生素品种或加大用量，造成抗生素在动物体内的残留;这不但影响了人类的饮食安全，还影响了畜禽产品的出口创汇，大大制约着畜牧业的发展。大量的研究表明，所有的饲用抗生素在畜禽幼年阶段促生长效果明显，而在饲料中长期使用一段时间后，其促生长的效果就会降低而不明显。另外，饲用抗生素与维生素、矿物质元素之间有相互拮抗作用。因此，许多国家纷纷通过立法对越来越多的抗生素品种加以禁止。
　　介于饲用抗生素的种种弊端，世界各国学者先后开展了能克服抗生素种种弊端、无毒副作用、无残留的绿色饲料添加剂的研究。在绿色饲料添加剂的研制与开发过程中，人们首先研究的是益生素(又称微生态制剂)。益生素以其无毒副作用、无耐药性、无残留、成本低、效果显著等特点，逐渐得到广大养殖界同仁的首肯。许多专家预言，益生素将成为替代抗生素的跨世纪产品，是目前最具有发展前景的新型绿色饲料添加剂。
　　“产酶益生素”与杆菌肽锌、硫酸粘杆菌素饲喂肉鸡的对比试验
　　1.试验分组：2400只1日龄AA肉仔鸡，随机分成4组，每组600只，每组设3个重复，200只/重复。
　　2.日粮：分为2个阶段，0—22日龄，22—49日龄。
　　一组为对照组饲喂基础日粮。
　　二组为“产酶益生素”组。0—21日龄基础日粮+0.2%“产酶益生素”，22—49日龄基础日粮+0.1%“产酶益生素”。
　　三组为杆菌肽锌组。基础日粮+30ppm杆菌肽锌。
　　四组为硫酸粘杆菌素。基础日粮+20ppm硫酸粘杆菌素。
　　3.饲养管理：采用地面平养，自由采食饮水，常规免疫程序免疫。
　　4.试验结果：
　　4.1 临床观察：“产酶益生素”组的消化率好，粪便正常，较干燥，且臭味小，鸡只精神状态良好，饮食欲旺盛，抗生素组与对照组相差不大，部分有稀便，消化不完全，8天后基本好转，且鸡粪臭味较大。
　　4.2 各组死淘情况
　　在0—21日龄，二、三、四组死淘率均明显低于对照组(p<0.01)，说明“产酶益生素”和杆菌肽锌、硫酸粘杆菌素，在前期防病保健中均起到了很大作用，三者间存在显著差异(p<0.05)。在22—49日龄“产酶益生素”组明显低于抗生素组(p<0.01)和对照组(p<0.01)，说明“产酶益生素”对肉鸡肠道菌群平衡作用突出，效果优于抗生素。
　　4.3 各组平均日增重和饲料转化率
　　“产酶益生素”组平均日增重比对照组提高14.58%，料肉比下降13.74%(p<0.01)，杆菌肽锌组日增重比对照组提高7.5%(p<0.05)，料肉比下降7.1%(p<0.05)，硫酸粘杆菌素组日增重比对照组提高8.33%(p<0.05)。而“产酶益生素”组的日增重和料肉比均显著好于抗生素组。(本试验由山东宝来利来公司委托山东农业大学动物科技学院所做)
　　“产酶益生素”与金霉素、阿散酸饲喂仔猪的对比试验
　　1.试验猪及分组：60头30日龄，体重相近的长白仔猪，随机分两组，每组30头。
　　2.试验日粮：基础日粮60%、麸皮6%、豆粕27%、鱼粉2%，预混料5%，猪消化能13.19MJ/kg，粗蛋白18%。对照组金霉素50mg/kg，阿散酸100mg/kg，试验组加0.2%的“产酶益生素”。
　　3.饲养管理：干粉料，自由采食、饮水。预饲期1周，试验期30天。
　　4.试验结果
　　4.1 临床观察：两组均有腹泻现象，但“产酶益生素”腹泻率明显低于抗生素组，粪便臭味大幅度降低。两组猪毛光滑整洁、皮肤光亮，但“产酶益生素”组的精神状态良好，食欲旺盛，均好于抗生素组，抗生素组的猪好吃懒动，昏昏欲睡。
　　4.2 生产性能
　　试验表明：30日龄仔猪，在同等条件下，“产酶益生素”组比抗生素组的日增重提高7.8%，料肉比下降7.18%，日增重及料肉比均差异显著(p<0.05)。
　　小结：试验结果表明，仔猪日粮中添加0.2%“产酶益生素”，在预防仔猪腹泻，提高日增重和饲料转化率，均比使用金霉素+阿散酸的效果好。
　　讨论
　　肉鸡和仔猪的饲喂试验结果表明，“产酶益生素”完全可以替代饲料中添加的抗生素。“产酶益生素”与饲用抗生素相比的优势在于：(1)首先，“产酶益生素”是一种无污染、无残留、无毒副作用、安全可靠的绿色饲料添加剂，添加“产酶益生素”生产出的畜禽产品完全符合食品卫生要求，有益于人类健康。(2)“产酶益生素”的综合使用效果好于饲用抗生素。(3)不产生抗药性，可以长期连续使用。(4)“产酶益生素”能够迅速调整动物肠道菌群平衡、预防感染、提高机体的细胞免疫和体液免疫机能，而饲用抗生素长期大量使用，导致抗药菌株的产生，动物肠道菌群失调，造成内源性或二重感染，使机体的免疫功能下降。
　　●产酶益生素八个作用之六——促进肉鸡、仔猪、犊牛、鱼虾等的生长速度，提高蛋鸡产蛋率，提高奶牛泌乳量和乳脂率。
　　1.产酶益生素对蛋鸭使用效果的研究(本试验报告来自山东宝来利来生物研究院)。
　　参试鸭品种为金定鸭，鸭龄405天(正值产蛋期)。分两个组，一组停用产酶益生素7天，观察产蛋率。
　　①产酶益生素可显著提高蛋鸭的产蛋率。产酶益生素对生产中的鸭有促进产蛋作用。能使换羽后加快形成峰期，且有一定的持续作用。如果间断使用，当停用第6天时产蛋率明显下降，重新使用后恢复。
　　②预防疾病。使用产酶益生素鸭体活跃，新陈代谢平衡，抵抗能力明显增强。以往经常发生的肠道疾病有所减少。目前未发现有因肠道感染的死鸭，死亡率由原来的万分之六降至现在的万分之二。
　　③软壳率降低。软壳率由原来的0.7%降至0.3%以下。
　　④节省饲料。采食量由原来的每只每天115克降至现在的110克，但产蛋量不减反增。
　　⑤鸭舍氨气浓度降低。鸭舍门窗关闭，氨气并不太严重。
　　2.产酶益生素对奶牛夏季产乳量、乳脂率的影响试验(本试验报告来自中国农业科学院饲料研究所“863计划“项目—安全饲料添加剂研制)。
　　选取经产、胎次、产奶量基本相似的黑白花奶牛随机分为2组，每组30头，试验组添加0.2%的产酶益生素，精料成本相当，试验组和对照组都是每天喂3次，连喂30天，每天测定产乳量、乳脂率、蛋白质含量。实验时间为2002年6月20日-7月20日。
　　实验结果表明，由于炎热天气的影响，对照组平均每头每天的产乳量下降15.6%，而试验组产乳量下降仅为7.1%，乳脂率在炎热夏季未出现明显下降，经过一个月的对比试验，对照组乳脂率为3.84%，试验组为4.12%。
　　3.产酶益生素对仔猪的饲喂试验(本试验报告来自广西农业大学动物科技学院梁明振博士生导师)
　　①产酶益生素对断奶仔猪血清总蛋白、血清尿素含量的影响：将48头杜长大三元杂交断奶仔猪随机分成2组，每个组设3个重复，每个重复8头，试验期30天。试验组添加0.2%产酶益生素。
　　从血清总蛋白和血清尿素含量情况看，产酶益生素可使仔猪血清的总蛋白含量明显升高，由对照组的平均50.3g/l升高到55.1g/l，而血清尿素的含量则由对照组的平均3.63mmol/l下降到2.80mmol/l。产酶益生素有利于提高仔猪对蛋白质和氨基酸的利用。
　　②产酶益生素对30kg的健康杜长二元杂交猪增重试验：
　　4.产酶益生素对南美白对虾的饲喂试验(本试验报告来自厦门利洋水产研究所所长 马家好博士)。
　　试验1、2、3组的饵料中在对照组饵料的基础上分别添加0.2%、0.4%、0.6%的产酶益生素，饵料的粗蛋白含量为40%;试验结果表明：对南美白对虾的体长、个体增重、饵料系数和成活率均有显著性的提高。
　　●产酶益生素八个作用之七——改善畜产品的外观和内在品质，有口皆碑
　　1.产酶益生素可以明显改善蛋壳的外观，蛋壳红润光滑，质量好不易破碎，蛋黄大、颜色金黄、蛋清厚稠、蛋味纯香。胆固醇低于普通鸡蛋，而蛋白质、氨基酸、卵磷脂、卵黄素等均高于普通鸡蛋。
　　产酶益生素对生长育肥猪肉质及瘦肉率的改善：①胴体色泽改善6.3%;②瘦肉率提高5.8%;③肌肉颜色得到明显改善;④肌肉pH值差异不大;⑤大理石纹更加明显;⑥嫩度和香味明显好于普通猪肉;⑦猪肉持水力提高12%，保鲜时间得以大大延长。
　　产酶益生素对鸡肉品质的影响：肌肉发育附着良好，胸骨尖基本不显露(大腿和翼部除外)，全身布满均匀的皮下脂肪，尾部丰盈，整个胴体充盈丰满。鸡腿及胸脯肉持水率得到较为明显的改善，颜色纯正，保鲜时间延长。加热至熟，肉质鲜嫩，肉味鲜美。
　　●产酶益生素八个作用之八——降低粪便N、P排泄量，降低粪臭素、氨气等污染气体的浓度
　　1.产酶益生素对畜禽环境污染的改善作用：①应用产酶益生素的动物舍内氨气、H2S、CO2等有害气体的浓度明显降低，据测算可使氨气浓度下降60%—90%;②畜禽粪便内大肠杆菌等有害菌的数量明显减少，而芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等有益菌明显增加，避免粪便尘埃含菌量对动物的污染;③降低N、P等排泄量，减少N、P对地表水的污染。
　　2.产酶益生素对水产动物的水质环境有明显的调节作用：①可减少水产动物粪便中N、P的排泄量，避免水质过肥，影响水质;②芽孢杆菌等有益菌可降低水中氨氮和亚硝酸盐，增加溶氧量，起到净化水质、稳定水质的作用;③产酶益生素中的有益菌可抑制病原微生物在水中的繁殖与滋生，保护水产动物不受水质有害微生物的污染;④应用产酶益生素的情况下可减少换水，甚至不换水，降低换水成本和养殖成本。
　　产酶益生素可使中国养殖业远离过度用药、抗药性、疾病、污染、残留、高成本、低回报的恶性循环老路，而到达绿色、生态、环保、优质、低耗和可持续发展的良性循环道路，从而创造经济价值、环境价值和社会价值。

guomin

学习了，谢谢分享