乳酸菌等微生物增加剂的效果机理及其在猪日粮中的运用

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微生物增加剂（Microbial Supplements）是指直接饲喂给动物的微生物，由活的天然微生物如乳酸杆菌、链球菌、酵母菌等组成，从前被称为“益生素”，也有人称为“活菌制剂”、“微生态制剂”、或“生菌剂”。NRC（1998）称这类增加剂为“微生物增加剂”。这些增加剂被以为能够改进宿主动物肠道内的微生物平衡。微生物增加剂是在六、七十年代大家发如今动物养殖业中运用抗生素的种种坏处之后逐步发展起来的。因为抗生素作为饲料增加剂的广泛运用，致使动物胃肠道正常菌群失调，发生耐药性和药物残留等副效果，给动物和作为动物商品消费者的人类的安康都有带来了损害。所以大家注重和寻觅能够战胜上述坏处的抗生素代替物，微生物增加剂即是其间一种重要的替物。


1 猪消化道微生物群落


初生仔猪的胃肠道是无菌的，但不久今后就有数种微生物进入胃肠道内，经过各种微生物的成长和增殖，逐步构成一个微生物群落。仔猪出世后3小时以内即能够检测出肠道的小型微生物群落（Maxwell和Stewart，1995）。仔猪在出世后24h以内，空肠、回肠、盲肠和直肠就定植了双歧杆菌、大肠杆菌、乳酸杆菌、肠球菌、类杆菌、小梭菌、优杆菌和酵母菌等，到8～22日龄到达顶峰并逐步构成一个定型的菌群，今后随日龄增加各菌群菌数略下降。仔猪消化道微生物的首要来历是母体的粪便微生物。Fewins等(1959)发现猪肠道的嗜酸乳酸杆菌（Lactobacillus  acidophilus)和发酵乳酸杆菌(Lactobacillus  fermentum)是首要的乳酸杆菌，乳酸杆菌在正常状况下是优势菌群。而在病态状况下，特别是消化道疾病时（如下痢）则以大肠杆菌变成优势菌群。肠道内的天然菌群至少有400多种纷歧样类型的细菌，胃、十二指肠、回肠、盲肠和直肠都有乳酸杆菌和大肠杆菌，但芽孢杆菌和肠球菌则不呈现于胃和十二指肠。


大大都单胃动物的肠道微生物群落是类似的，例如猪的消化道微生物区系和数量类似于人的状况，消化道前段首要是耐氧的格兰氏阳性细菌，后段是厌氧菌，成年猪消化道各部位的微生物，乳酸杆菌为优势菌。构成安康动物肠内菌丛的菌种中，既有与宿主阅历长时刻进化，取得高度习惯、驯化，有利于宿主安康效果的有利菌，也有当宿主不安康或反抗力削弱时许多增殖，具有致病倾向的有害菌。


仔猪断奶前以乳酸杆菌、双歧杆菌等为优势菌群，两月龄后纷歧样年纪猪则以乳酸杆菌为优势菌群。断奶进程，不只动物自身有必要敏捷调理并习惯日粮的改动，肠道里的微生物也有必要敏捷调整并习惯日粮底物的纷歧样，这一进程通常因为仔猪下痢而逝世率很高(Jonsson 和Conway，1992)。这个时分，仔猪小肠发现许多的溶血性大肠杆菌和轮状病毒。仔猪断奶时胃肠道pH上升，使乳酸杆菌数量削减，大肠杆菌数量增加，微生物区系平衡遭到损坏。一起，胃肠道内产酸的乳酸杆菌数量削减，又进一步致使消化道内环境pH的升高。仔猪断奶3d内胃肠道内的乳酸杆菌数量最少，并于断奶后第7d升高至最高点。一起，大肠杆菌在第3d及第7d时数量最多。这种表象也反映出断奶1周内简单下痢的缘由。断奶后由本来的动物性养分改动为植物性质料为主的日粮时，仔猪肠道内挥发性脂肪酸的浓度下降，一起伴随着乳酸杆菌群削减和出血性大肠杆菌份额升高的表象。


有关猪，特别是仔猪消化道微生物群菌及其生态特点在Maxwell 和Stewart（1995）的总述中有具体的评论。为了进一步阐明微生物菌群的平衡对猪安康的重要性，表1列出了在安康和发病两种状况下，两种首要细菌数的比照。
  表1 安康猪和发病猪消化道中两类细菌对数的比照
2 微生物增加剂效果机制


微生物增加剂的效果与消化道的微生态平衡有关。影响细菌在肠道内殖居和持续存在的要素有：胃酸、胆盐、活动、消化酶免疫反响、内源的微生物及其发生的抗菌物质等。对微生物区系组成的研讨首要对于数量大的微生物如乳酸杆菌，乳酸杆菌的首要菌株或品种是能够改动的。在正常状况下，各种菌群作为一个全体存在，彼此之间彼此依存，彼此制约，一方面起着各种养分生理学的效果，一起还担负着按捺病菌增殖，避免感染的使命。但当动物遭到断奶、饲料改动、转群、运送或疾病等应激效果时，会致使肠道微生物菌群的改动。当这些应激超越必定的生理规模时，致使消化道菌群失调，进而表现出病理状况，或许影响养分运用，出产功用下降。而运用微生物增加剂则能够调理消化道微生物平衡。


2.1 坚持消化道菌群正常化


在微生态系统中，优势菌群对整个菌群起决定效果，一旦失掉优势种群，则该微生态平衡失调。运用微生物增加剂则经过弥补某一特定微生物，坚持有利细菌菌群的优势位置，坚持菌群的正常。饲猜中增加微生物增加剂是经过以下4种办法坚持有利细菌的优势的：（1）直接充分有利的优势菌群，并使之在肠道内定植；（2）与有害菌竞赛养分或竞赛附着部位；（3）耗费消化道内的氧气，构成晦气有害菌的环境（通常的有害菌是需氧菌）；（4）发生晦气有害菌的商品，例如发生乳酸、过氧化氢、溶菌酶和抗菌物质等。


2.2 调理养分物质的消化吸收


有利微生物可发生各种消化酶。例如酵母菌和芽孢杆菌能发生脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶。直接消化饲料养分成分，有些微生物还能发生分化杂乱碳水化合物的酶或植酸酶，改进消化道食糜的物理特性或消除日粮中的抗养分因子，直接进步饲料的转化率，推进动物的成长和出产。


2.3 发生非特异性免疫调理因子


Fuller(1989)指出，微生物增加剂可进步动物体内抗体水平或进步巨噬细胞的活性，增强机体免疫功用。乳酸杆菌以某种免疫调理因子的方式起效果，影响肠道某种部分型免疫反响。


2.4 有利微生物可发生B族维生素和维生素K


有利细菌可发生B族维生素例如生物素等。然后加强动物体的养分代谢。但这些维生素有多少能够被吸收仍是疑问。在传统非漏缝地板式猪出产中，这些微生物发生的维生素是猪维生素来历的一种弥补。


2.5 避免发生有害商品


肠内大肠杆菌活动增强，致使蛋白质转化为氨和胺，两者都具有影响性和毒性。饲喂微生物增加剂可使肠道、粪便及门静脉血液中的氨量下降，阻碍肠道内细菌发生胺及中和肠内毒素等。


以上包含了多种益生效果，很可能是以一种机制为主，多种机制一起合作发扬效果的。


3 微生物增加剂商品类型


美国FDA及饲料公定协会（1989）列出了42种能够直接饲喂且以为是安全的微生物品种，但作为饲用微生物增加剂的首要有乳酸菌属、粪链球菌、芽孢杆菌、仙人山属菌等。在欧洲，仅法国上市出售的微生物品种不少于50种。中国正式同意出产运用的菌株，首要有枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、乳酸球菌、蜡样芽孢杆菌、粪链球菌、双歧杆菌和酵母菌等。


直接饲喂微生物增加剂作为一种有用的调控动物消化道微生态环境的重要手法，越来越受注重，商品开发和运用也日益广泛。通常把这类增加剂商品界说为：有助于安稳宿主固定菌群，对宿主能发生有利影响的活菌制剂（Fuller，1992）。这种微生物能维护宿主免遭病原体的侵略，一起有助于正常有利菌发扬功用和推进有利菌株的成长。Stewart 等（1993）,Maxwell和Stewart(1995)都有具体的评论。当前作饲料增加剂已运用的微生物菌种有：发酵乳酸杆菌、嗜酸乳酸杆菌、再生乳酸杆菌、酵母乳酸杆菌、粪肠球菌、粪素肠球菌、地衣芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、变形通明菌、分枝双歧杆菌、假双歧杆菌、耐热双歧杆菌、丁酸梭状芽胞杆菌等。以上这些菌种中研讨最多的是嗜酸乳酸杆菌和粪素肠球菌。用于微生物增加剂出产的菌种有必要具有必定的条件：细菌有必要对错致病性的和无毒的，最佳是革兰氏阳性菌；应能在肠道环境中成活并进行代谢，能反抗低pH和有机酸，并有较高的成长率和较强的抑菌才干，应对宿主动物有利，并可长时刻坚持安稳和成活。菌种的挑选的基本需求：（1）高安全性，有必要证实无致病、无致畸、无耐药性、无药物残留等；（2）有必要在加工处置后仍有高存活率；（3）可避免防霉剂、抗氧化剂等的影响；（4）在上皮细胞定植才干强，不与原菌发生杂交种；（5）活菌数需求含量高。


微生物增加剂的分类有纷歧样办法。依据商品用处及效果机制分为微生物成长推进剂和微生物生态医治剂；依据商品的组成分为单一微生物增加剂和复合微生物增加剂；而实践运用运用最多的分类办法是依照菌品种型来分，首要有如下3种：


3.1 乳酸菌制剂


此类微生物增加剂运用最早、最广泛，品种也繁复。乳酸菌是能够分化糖类以发生乳酸为首要代谢商品的无芽孢的革兰氏阳性菌，厌氧或兼性厌氧条件成长，在pH 3.0～4.5酸性条件下仍能够生计。它包含乳酸杆菌属、链球菌属、明串珠菌属和球菌属。当前首要用于增加剂出产的有嗜酸乳酸杆菌、双歧杆菌和粪链球菌等。这类商品的微生物的首要特点：（1）是多种动物消化道首要的共生菌，能构成正常菌群；（2）在微需氧或厌氧条件下发生乳酸；（3）有较强耐酸性；（4）不耐热，在温度为65℃～75℃条件下逝世；（5）发生1种特别的抗生素——酸菌素，能有用按捺大肠杆菌、沙门氏菌的成长。


3.2 芽孢杆菌制剂


归于需氧芽孢杆菌中的不致病菌，是以内孢子的方式零散存在于动物肠道的微生物群落中。首要用于饲料增加剂的包含地衣杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌和东瀛杆菌等，多制成休眠状况的活菌制剂，或与乳酸菌混合运用。这类制剂的首要特点：（1）耐性好，能够耐高温（100℃）、耐酸、耐盐及制粒进程中耐揉捏等，具有极好的安稳性；（2）发生消化酶，具有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性。


3.3 真菌及活酵母类制剂


作为饲料增加剂的真菌首要是丝状菌，归于真菌纲中的子囊菌纲。首要运用的是米曲霉及酿制酵母培育物，它们是包含真菌及其培育物的制剂，多用于反刍动物饲猜中。首要特点：（1）是需氧菌，在多糖偏酸环境中；（2）体内富含蛋白质和多种B族维生素；（3）不耐热，温度在60℃～70℃ 的条件下1h即可逝世。


微生物增加剂作为1种生物活性的生物制剂，1个重要的质量指标是寄存时刻（货架寿数），影响寄存时刻的要素许多，首要包含菌品种别、水分、pH、温度、氧气等。pH＜4时，大大都微生物敏捷逝世，最适pH为6～7；贮存温度超越30℃时，微生物存活率大幅度下降，通常在25℃以下寄存。


4 微生物增加剂在猪日粮中的运用


有关饲用微生物增加剂商品在猪日粮中运用效果的报导不少，但成果多不共同，总的来说是具有必定的进步增重、改进饲料转化率、推进机体免疫功用、避免仔猪下痢和下降逝世率等效果。这些商品在实践出产中，通常在强应激的状况下，可进步猪的成长功用（Pollmann，1986；Stavric和Kornegay，1995），但在实验站所做的大都操控了条件的实验中，微生物增加剂的运用未能表现出安稳的有利效果（NRC，1998）。Van Belle等（1990）对这些商品进行了总述。饲用微生物增加剂的运用能够使畜禽日增重均匀进步11%（2%～30%）饲料转化率均匀进步8%（3%～26%）；发病率均匀下降54%（23%～90%）；逝世率均匀下降17%（7%～37%）。运用效果纷歧的缘由许多，Fuller(1989)指出，这与饲喂抗生素的运用有关。


影响微生物增加剂运用效果的要素首要有：（1）微生物增加剂的菌品种型或首要菌种的纷歧样，纷歧样菌种的对于性纷歧样，乳酸菌型首要运用于调理消化道微生态平衡，按捺病原细菌，避免畜禽的病原，然后进步动物出产功用。而芽孢杆菌型首要运用于进步饲料养分的消化运用，然后进步动物出产功用，因而，有必要有挑选地运用这类商品，特别有必要思考动物的生理和病理状况及日粮的特性。（2）有用活菌的数量。微生物增加剂运用的根底是微生态平衡，有必要有满足数量的活菌才干到达优势菌群树立的意图或显着弥补消化酶及其它生物活性成分。而实践商品中有许多并未到应有规范。所以效果不显着。（3）增加剂运用进程中，饲猜中富含的矿藏盐、预混料与不饱和脂肪酸对活菌有抗菌素微生物特性。（4）饲料加工中的各种要素，特别是高温调质和制粒时对微生物（首要是乳酸菌类）的损坏效果。（5）饲猜中一起运用抗生素，直接按捺了有利的活菌剂的活性。（6）动物要素。首要是动物的年纪和生理状况。通常地，幼龄的仔猪因为自身消化道微生物菌群的树立未彻底老练，弥补共生的有利微生物能够加快这种生态平衡的树立，并能避免有害细菌的影响。（7）环境要素等。环境卫生条件差的状况下，运用微生物增加剂大概非常好。在应激的状况下，例如，动物断奶、转群、疾病、气候改动、高温持续等应激要素存在时，运用这类商品更显着，这也是为何在条件操控较好的实验场效果不太显着的缘由之一。在实践出产中，最值得注意的疑问也许是一起运用抗生素的疑问，很显然，抗生素对微生物增加剂的效果有约束效果，可是，许多出产者通常两者一起运用，一方面是运用抗生素的促成长效果，另一方面是某些严峻的疫病（首要是消化道疾病）呈现时，有必要依重于抗生素。因为中国对许多抗生素还未制止运用或已制止运用，但市场上仍有流转，使出产者运用时仍很紊乱。通常以为，正常状况下可直接运用微生物增加剂，而不宜与抗生素一起运用，但呈现严峻的消化道疾病时，可运用答应的抗生素并停用微生物增加剂，当动物康复后，可持续运用微生物增加剂而中止用抗生素。


微生物增加剂运用的条件是，肠道微生物平衡转为有利于大肠杆菌（应激或患病时），或是不存在乳酸杆菌时（刚出世或用抗生素医治后）。这种状况下，将满足的产酸菌引入肠道，被打乱了的肠道微生态就可能康复正常。


假如猪显着地处于非应激状况，而且肠道内微生物群落已树立极好，这种状况下运用这类商品就没有显着效果。


Jesse(1990)研讨了微生物增加剂与抗生素独自或联合运用的状况，实验猪体重23kg，抗生素从开端喂至28d，乳酸杆菌培育物喂至第42d。成果，独自饲喂抗生平日增重最高，独自饲喂微生物增加剂也能够进步猪的成长。但两者一起运用则不能进步增重，反而有所下降。这可能是猪在已具有了抗病屏障后，微生物增加剂失掉了益生效果，反而对猪的成长是一种担负，这是不是与耗费更多养分，与宿主动物竞赛养分有关，有待进一步研讨。


有一种微生物增加剂粪链球菌（Streptococcus faecalis）是能够耐抗生素的，它能够改动饲喂富含抗生平日粮的断奶仔猪消化道的微生物菌群（Ozawa等，1983），它能够使双歧杆菌、链球菌和乳酸杆菌的群落更安稳，所以，挑选一些不受抗生素影响的有利细菌菌株，也许是处理当前两者一起运用的一种办法。