微生物飼料添加劑在畜牧生產中的科學應用及發展前景

2020-09-29 16:30:31 點擊：

近幾年來，國內畜牧生產的科研單位、養殖場戶積極推廣使用“發酵床養豬技術”，“EM飼料添加劑”的熱潮方興未艾。鑒于微生物飼料添加劑屬于高新生物技術的產品，汕頭市大部分養殖戶對其概念、作用機制、應用現狀及前景不甚了解，筆者參閱有關文獻資料，并結合我市畜牧生產實際，對該問題相關方面提出自己的看法、建議，供參考。

1微生物飼料添加劑的概念、作用機制、應用現狀及發展趨勢

1.1微生物飼料添加劑的概念

微生物飼料添加劑是指被添加在飼料中的一種重要的腸道菌群調節劑，又稱益生素。美國FDA把傳統上通稱的益生素定義為可直接飼喂的微生物，這些微生物菌種應具有以下特性：①產生有機酸，如乳酸、乙酸、甲酸等，這些酸能夠抑制病原微生物，也可作為動物的能量或對其他微生物有益；②產生抗菌物質，如細菌素、過氧化氫或其他化合物抑制病原微生物；③有益微生物粘附占位，競爭排除，防止病原微生物定植；④刺激免疫反應，增加免疫系統活力；⑤產生各種消化酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和糖苷酶，提高飼料利用效率，此外雙歧桿菌還產生DNA聚合酶可修復機體損傷的細胞；⑥減少毒胺的產生，中和內毒素。

微生態制劑的另外一個涵義又稱益生素，是一種重要的腸道菌群調節劑。微生物飼料添加劑是指被添加在飼料中的益生素。各國微生態學家在總結多年研究成果的基礎上將其定義為：益生素是含活菌和死菌，包括其組分和產物的細菌制品，經口或經由其它粘膜途徑投入，旨在改善粘膜表面微生物或酶的平衡，或者刺激特異性或非特異性免疫機制。作為現代生物工程技術的重大成果之一，微生態制劑廣泛應用于生產領域，將導致畜禽、水產、種植業、環境保護和醫等領域的根本變革。國際上把它譽為“拯救地球的技術”。

大量的研究結果表明，微生物飼料添加劑作為一種“綠色”添加劑，對促進動物生長發育，提高免疫力、防病治病，改善飼料適口性和轉化率等方面具有顯著效果。該技術的最大功績在于，它可以逐漸替代農用化學物質，取代激素和抗生素，生產出綠色食品。用于畜禽水產養殖，可以預防畜禽、魚蝦疾病，凈化水質，提高飼料轉化率，降低膽固醇含量，消除糞惡臭，減少環境污染；用于種植業，可以改良土壤，改善植物品質，達到無污染、無公害、無殘留；用于醫藥，可解除大量抗生素使用和濫用所造成的對人體嚴重的毒副作用。

微生態市場是近幾年才興起的行業，作為保障畜禽動物健康成長的一種飼料添加劑，其功效直可與抗生素相媲美，最關鍵的是其安全性是可控的，因此，近年來已被廣泛使用。

1.2微生態制劑的作用及作用機理

在我國農業部允許使用的微生物菌種目錄中，常用的活性微生物主要是乳酸菌、糞鏈球菌、芽胞桿菌、酵母菌等，這些菌類雖各有特點和不同作用效果，但其促生長機理在本質上是一致的。有益微生物進入動物機體后，形成優勢菌群，與有害菌爭奪氧、附著位點和營養素，競爭性的抑制有害菌的生長，從而調節腸道內菌群趨于正常化；微生物代謝產生有機酸，降低動物腸道pH值，殺滅潛在的病源菌；產生代謝物抑制腸內胺和氨的產生；產生各種消化酶，有利于養分分解；合成B族維生素、氨基酸、未知促生長因子等營養物質；直接刺激腸道免疫細胞而增加局部免疫抗體，增強機體抗病力。正常的微生物菌群的生理功能是動物生存必需的一個生理系統，是除骨骼、肌肉、神經、附屬、淋巴、呼吸、消化、內分泌、心血管、泌尿、雄性和雌性生殖系統之外的第十三個生理系統，參與了動物體的生長、發育、消化、吸收、營養、免疫、生物拮抗及其各種功能和結構的發生、發展和衰退的全過程，發揮著一系列重要的作用：①胃腸菌群促進胃腸黏膜細胞的發育和成熟；②腸粘膜的菌群屏障作用；③口服耐受性和激活免疫系統，促進免疫細胞成熟，包括B細胞、T細胞、M細胞及吞噬細胞、體液免疫、細胞免疫、產溶菌酶細胞等；④產生多種消化酶，促進營養消化、吸收和代謝，包括對蛋白質或氮素、脂類、碳水化合物、維生素、無機鹽和黏液代謝等；⑤胃腸菌群產生遷移傳動復合物，刺激腸蠕動；⑥代謝產酸，酸化腸道環境，活化酶系統和抑制偏堿性有害微生物的生長。動物的微生態系統就是通過上述多種作用，最終產生抑制有害菌群，增強免疫功能，防治疾病，提高飼料營養素的消化吸收和轉化效率，促進動物產品的形成和品質改善。

1.3微生態制劑的發展前景

3.1微生態制劑在國際的應用情況

近年來的大量研究表明，人類常見的健康問題如癌癥、畸形、抗藥性和某些中毒現象與肉、蛋、奶中的抗生素、激素和其它合成藥物的殘留有關，從而促使各國紛紛立法限制和禁用抗生素、激素等添加劑在飼料中的使用。與此同時，微生態制劑以其綠色安全、無毒副作用、無殘留的優點在發展綠色畜牧業、提高飼料和食品安全、環境保護和生態工程、促進人類健康方面得到廣泛應用。

據網上資料得知，國外在動物飼養中直接飼用微生物的理論及應用方面進行了深入細致的研究，取得了豐碩的成果，生物飼料在歐盟等許多國家已被廣泛使用。除美、日外，德、法、英、荷蘭、丹麥、西班牙等許多國家的豬、肉用牛、雞、兔的飼料中以及犢牛代用乳中，亦已普遍使用這類產品。日本年微生制劑使用量在４０００噸以上，使用的菌種有:枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、Toyoi菌、酪酸菌、乳酸桿菌、乳酸球菌等；美國年使用量在８０００噸以上，西歐年銷售額達４５００萬美元，僅法國于１９９１年就有５０多種微生態制劑在市場上銷售。我國市場上約有４０種國外產品，有意大利拓大“水得寶”；美國奧特奇“利生素、益生酵母”；日本Calpis“可速必寧”；美國科·漢森“百奧美?青貯體、百奧美?強力寶”；韓國Choong Ang“克利亞”；加拿大紐茨比奧“營養素T”；韓國凈土“愛家畜”；韓國第一化學“賽克靈”；瑞士百福“賜美健”；韓國韓森“百寶飼”；英波奈特“盛肥速得”；法國樂斯福“百福菌”；挪威雅來“益畜寶”；美國Prince“奧奶凈”；美國西方酵母“萬飼特活性酵母”；韓國微生物所“愛昵樂”；英國 Microferm“青寶II號”；韓國Eunjin國際生物“牧哥益佰”；美國國際原料“百泰 P”；法國拉曼公司“倍多喜”；泰國龍億生化“活佳素”；韓國韓動“優福康”；韓國ELT“優福素”；巴西奧特奇“奧奇素”；韓國Eunjin“牧哥益佰”；丹麥De Danske G?rfabrikker A/S“瘤胃康、布拉迪”。另外還有臺灣酪多精的“富畜美、育佳、酪多精”等。目前國外益生素的研究多是圍繞乳酸桿菌屬、芽孢桿菌屬及一些鏈球菌類進行，產品多使用復合菌劑。

我國對飼用微生物的研究始于80年代，90年代已有企業進行工業化生產，產品也得到了市場的認同。至九十年代末，全國的微生態制劑生產企業已近200家，大都是年產幾百噸以下的小企業，全國年產量在5000噸左右。進入新世紀以來，隨著健康理念的深入和應用效果的確定，微生態制劑逐漸被人們接受，越來越多的企業進入這個領域。微生物發酵技術在飼料行業的應用如火如荼，生物飼料、生物飼料添加劑、發酵豆粕、發酵蛋白原料、發酵床養豬……新產品、新技術不斷涌現。但即使是這樣，微生物飼料添加劑行業在我國仍然只能算是一個新興的行業，行業沒有形成規模的領軍企業，沒有國家技術標準，在中國飼料添加劑網站中還找不到微生物飼料添加劑的專欄，統計微生態生產企業的信息十分困難。

為了引導微生態行業健康的發展，飼料經濟專業委員會調研組，經過大量的工作，調查了60多家微生態制劑生產企業的現狀。在這個領域中堅持近十年的企業寥寥無幾。山東寶來利來、廣州希普、滄州華雨藥業、北京好友巡天、大連祥大、廣州駿泰、北京營養源、寶雞星星協力等，這些企業為我國微生態行業的成長發展，起到了先行者和奠基人的作用。近一、兩年來，微生物飼料添加劑越來越被飼料主流企業所認可，國內的一些科研單位和飼料界巨頭，開始進入到這個行業，如：國家飼料工程中心、大北農、山東六和、亞太中慧、江西正邦等，都相繼推出了微生物飼料添加劑產品；同時更多的小企業也蜂擁進入了這個行業。這些企業大部分對生物技術不了解，沒有專門人才，沒有微生物飼料添加劑生產許可證，菌種來源不清，生產工藝不達標，產品質量不穩定，夸大宣傳，以低價沖擊市場……造成了微生態制劑市場產品品種繁多，等級不一，產品品質標示方法各異的現象；在養殖生產中，微生態制劑產品的使用效果也不完全一致，一方面是因為某些微生態生產廠家本身存在缺陷，菌種功能差，生產水平低下，產品質量不穩定，以次充好；另一方面是由于產品本身及操作技術無標準可依，使用方法不當。這些問題都影響了消費者對這類產品的信任度。總之，由于國內沒有完善的行業管理體系，產品沒有統一的質量標準，菌種安全性上也缺乏評價的依據，市場中更有投機者存在，導致了市場產品良莠不齊，魚龍混雜的混亂局面，迫切需要盡快建立行業規范，形成龍頭企業，使其健康發展。

1.3.2微生態制劑的發展趨勢隨著社會的發展，人們生活水平的提高，人類的保健意識逐漸在增強。國內外先后提出了“綠色食品”的概念，而要實現農畜產品的綠色化，其前提條件就是要在飼料添加劑產品的開發上進行技術創新。對比其他抗生素及合成藥物類飼料添加劑替代產品如:生物活性多肽、低聚糖、酶制劑、中草藥等植物提取物，微生態制劑以其無毒副作用、無耐藥性、無殘留、成本低、效果顯著等特點當然成為了最有效和最可行的替代解決方案之一，其作用正逐漸得到廣大養殖界的認同。1998年底，歐盟委員會頒布了桿菌肽鋅、螺旋霉素、維吉尼亞霉素和泰樂菌素等4種抗生素在畜禽飼料中作為生長促進劑使用的禁令，禁令已于1999年7月1日起生效。下一步歐盟將禁止所有抗生素和合成類抗菌藥作為飼料添加劑，同時歐盟也將禁止其它地區使用藥物添加劑的畜產品進口，其決定的影響波及世界主要的農業大國。我國將隨著歐盟和北美逐年限制藥物添加劑，直至完全禁用藥物作為飼料添加劑。隨著國家立法及監督力度的加大，藥物添加劑的使用將呈下降趨勢，微生物飼料添加劑的潛在市場隨之擴大。雖然微生物飼料添加劑在我國僅有短短幾年的歷史，但其發展十分迅猛，其推廣使用不但能使我國在跟進國外先進的農牧科技方面取得優先權，而且可使無公害畜牧業的發展成為可能，綠色禽肉、禽蛋及豬肉的大量供給有利于提高我國國民的整體素質。

動物微生態制劑產品的廣泛應用，必將在我國飼料行業和養殖業乃至在整個大農業領域引起一場革命性的變革，帶動整個行業的發展和技術水平的提高。隨著分子生物學的發展，基因工程、微囊工藝、緩釋技術等新技術的應用，我們有理由相信飼料添加劑必定由抗生素時代進入到綠色環保，無污染的微生態制劑的時代。大量的研究結果表明，微生物飼料添加劑作為一種“綠色”添加劑，對促進動物生長發育，提高免疫力、防病治病，改善飼料適口性和轉化率等方面具有顯著效果。該技術的最大功績在于，它可以逐漸替代農用化學物質，取代激素和抗生素，生產出綠色食品。用于畜禽水產養殖，可以預防畜禽、魚蝦疾病，凈化水質，提高飼料轉化率，降低膽固醇含量，消除糞惡臭，減少環境污染；用于種植業，可以改良土壤，改善植物品質，達到無污染、無公害、無殘留；用于醫藥，可解除大量抗生素使用和濫用所造成的對人體嚴重的毒副作用。目前，世界各國對微生態制劑的研究開發，已成為熱點。可以預見，微生物飼料添加劑作為無公害的“綠色”飼料添加劑，將逐漸替代飼用的抗生素，其系列產品的研制開發和應用將具有非常廣闊的前景和良好的經濟效益。

2微生物飼料添加劑在汕頭市畜牧生產中的應用情況

目前，微生物飼料添加劑在汕頭市畜牧生產中的應用處于起步階段，尚未得到全面普及推廣。微生物飼料添加劑最先被應用于汕頭市的水產養殖業，直到2005 年以后開始在汕頭市畜牧生產中推廣應用，至今僅有幾年的時間。目前現有若干各規模養豬場采用發酵床養豬技術，幾個規模蛋雞場在飼料中使用EM飼料添加劑。根據調查反饋的信息效果良好，一致公認最有效果是養殖場的臭味、氨氣味明顯減少，空氣比較清新，其次是發病率相對下降，至于在增加產量、改善品質方面的作用未見顯著改變。當前制約微生物飼料添加劑在汕頭市畜牧生產中的廣泛應用的主要影響因素有四個：一是微生物飼料添加劑單位成本價格昂貴，但在增加產量改善品質、減低發病率等方面效果不明顯；二是使用方法不規范；三是廠家產品質量良莠不齊，對畜產品產生的安全性不明確；四是沒有官方權威機構給予扶持、參與技術推廣。

3關于科學使用微生態制劑的幾點建議

3.1科學認識微生態制劑的安全性

3.1.1菌株的安全性非致病性與非病原性是篩選菌種的首要條件。因此，首先必須確定菌株的安全性，其次應對該菌種的整個代謝循環進行系統的研究，明確其主要代謝產物與成分，分析其潛在的安全隱患。有些益生菌的安全性是相對的，其致病性與非致病性也是相對的，與其所處的生態環境密切相關，例如正常微生物菌群因定位轉移和宿主轉換都可能使宿主致病。一株現在無毒副作用的菌種，也可能因理化、微生物毒素和菌種本身原因引起負性突變，或通過與含有抗藥因子的菌種交換基因物質而產生抗藥性。所以定期對生產菌種進行長期安全試驗檢測，是十分必要的。我國已明確規定了飼料中允許使用的微生物種類，在此基礎上生產的活菌及其代謝產物，只要按照合理濃度正常使用，是可以保證安全的。

3.1.2菌區菌種平衡微生態制劑所針對的是胃腸道的菌群平衡，胃腸道的菌群平衡一旦被不適宜的外來菌群所破壞，產生的影響有可能是致命性的，特別是對幼齡畜禽。因此在養殖動物，尤其是幼齡動物上使用微生態制劑，菌種的選擇上應更加謹慎。正常微生物菌群是指寄居在特定個體的無害有益的長期歷史進化過程中形成的微生物群落或微生態系。正常微生物群一般可分為原籍菌群、外籍菌群和陌生菌群。原籍菌群是指其自身宿主個體對其無免疫反應或低免疫反應，是宿主個體固有的菌群。外籍菌群是由同種屬不同宿主個體傳來的，在血清型上或免疫上有一致性。陌生菌群是由不同種屬的宿主傳來的。正常微生物對宿主具有營養、免疫、生長刺激、生物拮抗等作用，是機體的生理組成部分。在動物正常腸道微生態系統中，優勢菌群為厭氧菌，占99%以上，兼性厭氧菌和好氧菌不到1%。

3.1.3使用劑量微生態制劑的益生作用是通過有益微生物在動物體內一系列生長繁殖、新陳代謝來實現的，其最終效果同添加的益生菌的數量密切相關。根據大量試驗總結，如果一種益生菌在盲腸內容物的濃度低于107 個，該菌產生的酶及其代謝產物不足以影響宿主的正常生理功能；數量過多超過109個，超出占據腸內附著點和形成優勢菌群所需的菌量，非但功效不會增加，反而造成浪費甚至是負面影響。微生態制劑用于特定養殖動物所需的菌群數量尚無統一的規定，德國有學者認為，仔豬飼料中加入微生態制劑其含菌量應達到×105/g飼料，育肥飼料中加入每克達到105個芽孢桿菌，糞中大腸桿菌減少35%。而乳酸菌因制劑不同而有差異，其數量達到107個，一般添加量為0.1%-0.2%。雖然活菌的數量是微生態制劑發揮作用的關鍵，但是在飼料中添加益生菌并不是多多益善，過量的益生菌反而會引起仔豬和仔雞輕微腹瀉，只有中低劑量的益生菌才能有效促進生長，提高飼料轉化率。另外，應用微生態制劑尤其是外源性益生菌，過量添加后會破壞原有菌群平衡，削弱機體對外界攝入微生物的定植拮抗力，增加腸道負擔，與宿主競爭營養等。所以，每種益生菌要經過多次嚴格的試驗篩選出適宜使用參數，才可能達到好的效果。

3.2嚴格按照《目錄》標準執行

原則上不管是微生態制劑生產者，還是微生態制劑使用者，都應嚴格遵守國家農業部頒布菌株目錄，對于沒有明確證明其安全性的菌株，應謹慎選擇。2006 年我國農業部658號公告《飼料添加劑品種目錄》中規定在飼料添加劑中可用的微生物名單為：地衣芽孢桿菌*、枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌*、糞腸球菌、屎腸球菌、乳酸腸球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、乳酸乳桿菌*、植物乳桿菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌*、產朊假絲酵母、釀酒酵母、沼澤紅假單胞菌、保加利亞乳桿菌#共計16種。

根據專家意見，不建議使用基因工程菌，不選用抗生素選育的抗藥益生菌。

雖然我們可以通過基因工程的方法讓益生菌獲得、強化某些特性，但對其深遠影響人們仍表現出謹慎的態度。而使用含有抗藥因子的基因工程菌用作益生菌，其結果可能將會和濫用抗生素一樣，制造出任何藥物都無法消滅的“超級細菌”，給人類造成更大的威脅。

3.3合理選擇菌株類型，嚴格使用劑量

根據不同動物品種、不同生長階段、不同養殖模式，應合理選擇益生菌的種類及其使用劑量。一般原則是幼齡動物多選擇乳酸菌、雙歧桿菌等厭氧菌，成年動物可選擇部分芽孢菌、酵母菌。幼齡動物、患病動物等，可以按照中、高劑量添加正常使用，成年動物一般按照低、中劑量添加。

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微生物飼料添加劑在畜牧生產中的科學應用及發展前景

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