乳酸菌等微生物增加劑的效果機理及其在豬日糧中的運用

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微生物增加劑（Microbial Supplements）是指直接飼喂給動物的微生物，由活的天然微生物如乳酸桿菌、鏈球菌、酵母菌等組成，從前被稱為“益生素”，也有人稱為“活菌制劑”、“微生態制劑”、或“生菌劑”。NRC（1998）稱這類增加劑為“微生物增加劑”。這些增加劑被以為能夠改進宿主動物腸道內的微生物平衡。微生物增加劑是在六、七十年代大家發如今動物養殖業中運用抗生素的種種壞處之后逐步發展起來的。因為抗生素作為飼料增加劑的廣泛運用，致使動物胃腸道正常菌群失調，發生耐藥性和藥物殘留等副效果，給動物和作為動物商品消費者的人類的安康都有帶來了損害。所以大家注重和尋覓能夠戰勝上述壞處的抗生素代替物，微生物增加劑即是其間一種重要的替物。


1 豬消化道微生物群落


初生仔豬的胃腸道是無菌的，但不久今后就有數種微生物進入胃腸道內，經過各種微生物的成長和增殖，逐步構成一個微生物群落。仔豬出世后3小時以內即能夠檢測出腸道的小型微生物群落（Maxwell和Stewart，1995）。仔豬在出世后24h以內，空腸、回腸、盲腸和直腸就定植了雙歧桿菌、大腸桿菌、乳酸桿菌、腸球菌、類桿菌、小梭菌、優桿菌和酵母菌等，到8～22日齡到達頂峰并逐步構成一個定型的菌群，今后隨日齡增加各菌群菌數略下降。仔豬消化道微生物的首要來歷是母體的糞便微生物。Fewins等(1959)發現豬腸道的嗜酸乳酸桿菌（Lactobacillus  acidophilus)和發酵乳酸桿菌(Lactobacillus  fermentum)是首要的乳酸桿菌，乳酸桿菌在正常狀況下是優勢菌群。而在病態狀況下，特別是消化道疾病時（如下痢）則以大腸桿菌變成優勢菌群。腸道內的天然菌群至少有400多種紛歧樣類型的細菌，胃、十二指腸、回腸、盲腸和直腸都有乳酸桿菌和大腸桿菌，但芽孢桿菌和腸球菌則不呈現于胃和十二指腸。


大大都單胃動物的腸道微生物群落是類似的，例如豬的消化道微生物區系和數量類似于人的狀況，消化道前段首要是耐氧的格蘭氏陽性細菌，后段是厭氧菌，成年豬消化道各部位的微生物，乳酸桿菌為優勢菌。構成安康動物腸內菌叢的菌種中，既有與宿主閱歷長時刻進化，取得高度習慣、馴化，有利于宿主安康效果的有利菌，也有當宿主不安康或反抗力削弱時許多增殖，具有致病傾向的有害菌。


仔豬斷奶前以乳酸桿菌、雙歧桿菌等為優勢菌群，兩月齡后紛歧樣年紀豬則以乳酸桿菌為優勢菌群。斷奶進程，不只動物自身有必要敏捷調理并習慣日糧的改動，腸道里的微生物也有必要敏捷調整并習慣日糧底物的紛歧樣，這一進程通常因為仔豬下痢而逝世率很高(Jonsson 和Conway，1992)。這個時分，仔豬小腸發現許多的溶血性大腸桿菌和輪狀病毒。仔豬斷奶時胃腸道pH上升，使乳酸桿菌數量削減，大腸桿菌數量增加，微生物區系平衡遭到損壞。一起，胃腸道內產酸的乳酸桿菌數量削減，又進一步致使消化道內環境pH的升高。仔豬斷奶3d內胃腸道內的乳酸桿菌數量最少，并于斷奶后第7d升高至最高點。一起，大腸桿菌在第3d及第7d時數量最多。這種表象也反映出斷奶1周內簡單下痢的緣由。斷奶后由本來的動物性養分改動為植物性質料為主的日糧時，仔豬腸道內揮發性脂肪酸的濃度下降，一起伴隨著乳酸桿菌群削減和出血性大腸桿菌份額升高的表象。


有關豬，特別是仔豬消化道微生物群菌及其生態特點在Maxwell 和Stewart（1995）的總述中有具體的評論。為了進一步闡明微生物菌群的平衡對豬安康的重要性，表1列出了在安康和發病兩種狀況下，兩種首要細菌數的比照。
  表1 安康豬和發病豬消化道中兩類細菌對數的比照
2 微生物增加劑效果機制


微生物增加劑的效果與消化道的微生態平衡有關。影響細菌在腸道內殖居和持續存在的要素有：胃酸、膽鹽、活動、消化酶免疫反響、內源的微生物及其發生的抗菌物質等。對微生物區系組成的研討首要對于數量大的微生物如乳酸桿菌，乳酸桿菌的首要菌株或品種是能夠改動的。在正常狀況下，各種菌群作為一個全體存在，彼此之間彼此依存，彼此制約，一方面起著各種養分生理學的效果，一起還擔負著按捺病菌增殖，避免感染的使命。但當動物遭到斷奶、飼料改動、轉群、運送或疾病等應激效果時，會致使腸道微生物菌群的改動。當這些應激超越必定的生理規模時，致使消化道菌群失調，進而表現出病理狀況，或許影響養分運用，出產功用下降。而運用微生物增加劑則能夠調理消化道微生物平衡。


2.1 堅持消化道菌群正常化


在微生態系統中，優勢菌群對整個菌群起決定效果，一旦失掉優勢種群，則該微生態平衡失調。運用微生物增加劑則經過彌補某一特定微生物，堅持有利細菌菌群的優勢位置，堅持菌群的正常。飼猜中增加微生物增加劑是經過以下4種辦法堅持有利細菌的優勢的：（1）直接充分有利的優勢菌群，并使之在腸道內定植；（2）與有害菌競賽養分或競賽附著部位；（3）耗費消化道內的氧氣，構成晦氣有害菌的環境（通常的有害菌是需氧菌）；（4）發生晦氣有害菌的商品，例如發生乳酸、過氧化氫、溶菌酶和抗菌物質等。


2.2 調理養分物質的消化吸收


有利微生物可發生各種消化酶。例如酵母菌和芽孢桿菌能發生脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶。直接消化飼料養分成分，有些微生物還能發生分化雜亂碳水化合物的酶或植酸酶，改進消化道食糜的物理特性或消除日糧中的抗養分因子，直接進步飼料的轉化率，推進動物的成長和出產。


2.3 發生非特異性免疫調理因子


Fuller(1989)指出，微生物增加劑可進步動物體內抗體水平或進步巨噬細胞的活性，增強機體免疫功用。乳酸桿菌以某種免疫調理因子的方式起效果，影響腸道某種部分型免疫反響。


2.4 有利微生物可發生B族維生素和維生素K


有利細菌可發生B族維生素例如生物素等。然后加強動物體的養分代謝。但這些維生素有多少能夠被吸收仍是疑問。在傳統非漏縫地板式豬出產中，這些微生物發生的維生素是豬維生素來歷的一種彌補。


2.5 避免發生有害商品


腸內大腸桿菌活動增強，致使蛋白質轉化為氨和胺，兩者都具有影響性和毒性。飼喂微生物增加劑可使腸道、糞便及門靜脈血液中的氨量下降，阻礙腸道內細菌發生胺及中和腸內毒素等。


以上包含了多種益生效果，很可能是以一種機制為主，多種機制一起合作發揚效果的。


3 微生物增加劑商品類型


美國FDA及飼料公定協會（1989）列出了42種能夠直接飼喂且以為是安全的微生物品種，但作為飼用微生物增加劑的首要有乳酸菌屬、糞鏈球菌、芽孢桿菌、仙人山屬菌等。在歐洲，僅法國上市出售的微生物品種不少于50種。中國正式同意出產運用的菌株，首要有枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、乳酸球菌、蠟樣芽孢桿菌、糞鏈球菌、雙歧桿菌和酵母菌等。


直接飼喂微生物增加劑作為一種有用的調控動物消化道微生態環境的重要手法，越來越受注重，商品開發和運用也日益廣泛。通常把這類增加劑商品界說為：有助于安穩宿主固定菌群，對宿主能發生有利影響的活菌制劑（Fuller，1992）。這種微生物能維護宿主免遭病原體的侵略，一起有助于正常有利菌發揚功用和推進有利菌株的成長。Stewart 等（1993）,Maxwell和Stewart(1995)都有具體的評論。當前作飼料增加劑已運用的微生物菌種有：發酵乳酸桿菌、嗜酸乳酸桿菌、再生乳酸桿菌、酵母乳酸桿菌、糞腸球菌、糞素腸球菌、地衣芽胞桿菌、枯草芽胞桿菌、變形通明菌、分枝雙歧桿菌、假雙歧桿菌、耐熱雙歧桿菌、丁酸梭狀芽胞桿菌等。以上這些菌種中研討最多的是嗜酸乳酸桿菌和糞素腸球菌。用于微生物增加劑出產的菌種有必要具有必定的條件：細菌有必要對錯致病性的和無毒的，最佳是革蘭氏陽性菌；應能在腸道環境中成活并進行代謝，能反抗低pH和有機酸，并有較高的成長率和較強的抑菌才干，應對宿主動物有利，并可長時刻堅持安穩和成活。菌種的挑選的基本需求：（1）高安全性，有必要證實無致病、無致畸、無耐藥性、無藥物殘留等；（2）有必要在加工處置后仍有高存活率；（3）可避免防霉劑、抗氧化劑等的影響；（4）在上皮細胞定植才干強，不與原菌發生雜交種；（5）活菌數需求含量高。


微生物增加劑的分類有紛歧樣辦法。依據商品用處及效果機制分為微生物成長推進劑和微生物生態醫治劑；依據商品的組成分為單一微生物增加劑和復合微生物增加劑；而實踐運用運用最多的分類辦法是依照菌品種型來分，首要有如下3種：


3.1 乳酸菌制劑


此類微生物增加劑運用最早、最廣泛，品種也繁復。乳酸菌是能夠分化糖類以發生乳酸為首要代謝商品的無芽孢的革蘭氏陽性菌，厭氧或兼性厭氧條件成長，在pH 3.0～4.5酸性條件下仍能夠生計。它包含乳酸桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬和球菌屬。當前首要用于增加劑出產的有嗜酸乳酸桿菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌等。這類商品的微生物的首要特點：（1）是多種動物消化道首要的共生菌，能構成正常菌群；（2）在微需氧或厭氧條件下發生乳酸；（3）有較強耐酸性；（4）不耐熱，在溫度為65℃～75℃條件下逝世；（5）發生1種特別的抗生素——酸菌素，能有用按捺大腸桿菌、沙門氏菌的成長。


3.2 芽孢桿菌制劑


歸于需氧芽孢桿菌中的不致病菌，是以內孢子的方式零散存在于動物腸道的微生物群落中。首要用于飼料增加劑的包含地衣桿菌、枯草桿菌、蠟樣芽孢桿菌和東瀛桿菌等，多制成休眠狀況的活菌制劑，或與乳酸菌混合運用。這類制劑的首要特點：（1）耐性好，能夠耐高溫（100℃）、耐酸、耐鹽及制粒進程中耐揉捏等，具有極好的安穩性；（2）發生消化酶，具有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性。


3.3 真菌及活酵母類制劑


作為飼料增加劑的真菌首要是絲狀菌，歸于真菌綱中的子囊菌綱。首要運用的是米曲霉及釀制酵母培育物，它們是包含真菌及其培育物的制劑，多用于反芻動物飼猜中。首要特點：（1）是需氧菌，在多糖偏酸環境中；（2）體內富含蛋白質和多種B族維生素；（3）不耐熱，溫度在60℃～70℃ 的條件下1h即可逝世。


微生物增加劑作為1種生物活性的生物制劑，1個重要的質量指標是寄存時刻（貨架壽數），影響寄存時刻的要素許多，首要包含菌品種別、水分、pH、溫度、氧氣等。pH＜4時，大大都微生物敏捷逝世，最適pH為6～7；貯存溫度超越30℃時，微生物存活率大幅度下降，通常在25℃以下寄存。


4 微生物增加劑在豬日糧中的運用


有關飼用微生物增加劑商品在豬日糧中運用效果的報導不少，但成果多不共同，總的來說是具有必定的進步增重、改進飼料轉化率、推進機體免疫功用、避免仔豬下痢和下降逝世率等效果。這些商品在實踐出產中，通常在強應激的狀況下，可進步豬的成長功用（Pollmann，1986；Stavric和Kornegay，1995），但在實驗站所做的大都操控了條件的實驗中，微生物增加劑的運用未能表現出安穩的有利效果（NRC，1998）。Van Belle等（1990）對這些商品進行了總述。飼用微生物增加劑的運用能夠使畜禽日增重均勻進步11%（2%～30%）飼料轉化率均勻進步8%（3%～26%）；發病率均勻下降54%（23%～90%）；逝世率均勻下降17%（7%～37%）。運用效果紛歧的緣由許多，Fuller(1989)指出，這與飼喂抗生素的運用有關。


影響微生物增加劑運用效果的要素首要有：（1）微生物增加劑的菌品種型或首要菌種的紛歧樣，紛歧樣菌種的對于性紛歧樣，乳酸菌型首要運用于調理消化道微生態平衡，按捺病原細菌，避免畜禽的病原，然后進步動物出產功用。而芽孢桿菌型首要運用于進步飼料養分的消化運用，然后進步動物出產功用，因而，有必要有挑選地運用這類商品，特別有必要思考動物的生理和病理狀況及日糧的特性。（2）有用活菌的數量。微生物增加劑運用的根底是微生態平衡，有必要有滿足數量的活菌才干到達優勢菌群樹立的意圖或顯著彌補消化酶及其它生物活性成分。而實踐商品中有許多并未到應有規范。所以效果不顯著。（3）增加劑運用進程中，飼猜中富含的礦藏鹽、預混料與不飽和脂肪酸對活菌有抗菌素微生物特性。（4）飼料加工中的各種要素，特別是高溫調質和制粒時對微生物（首要是乳酸菌類）的損壞效果。（5）飼猜中一起運用抗生素，直接按捺了有利的活菌劑的活性。（6）動物要素。首要是動物的年紀和生理狀況。通常地，幼齡的仔豬因為自身消化道微生物菌群的樹立未徹底老練，彌補共生的有利微生物能夠加快這種生態平衡的樹立，并能避免有害細菌的影響。（7）環境要素等。環境衛生條件差的狀況下，運用微生物增加劑大概非常好。在應激的狀況下，例如，動物斷奶、轉群、疾病、氣候改動、高溫持續等應激要素存在時，運用這類商品更顯著，這也是為何在條件操控較好的實驗場效果不太顯著的緣由之一。在實踐出產中，最值得注意的疑問也許是一起運用抗生素的疑問，很顯然，抗生素對微生物增加劑的效果有約束效果，可是，許多出產者通常兩者一起運用，一方面是運用抗生素的促成長效果，另一方面是某些嚴峻的疫病（首要是消化道疾病）呈現時，有必要依重于抗生素。因為中國對許多抗生素還未制止運用或已制止運用，但市場上仍有流轉，使出產者運用時仍很紊亂。通常以為，正常狀況下可直接運用微生物增加劑，而不宜與抗生素一起運用，但呈現嚴峻的消化道疾病時，可運用答應的抗生素并停用微生物增加劑，當動物康復后，可持續運用微生物增加劑而中止用抗生素。


微生物增加劑運用的條件是，腸道微生物平衡轉為有利于大腸桿菌（應激或患病時），或是不存在乳酸桿菌時（剛出世或用抗生素醫治后）。這種狀況下，將滿足的產酸菌引入腸道，被打亂了的腸道微生態就可能康復正常。


假如豬顯著地處于非應激狀況，而且腸道內微生物群落已樹立極好，這種狀況下運用這類商品就沒有顯著效果。


Jesse(1990)研討了微生物增加劑與抗生素獨自或聯合運用的狀況，實驗豬體重23kg，抗生素從開端喂至28d，乳酸桿菌培育物喂至第42d。成果，獨自飼喂抗生平日增重最高，獨自飼喂微生物增加劑也能夠進步豬的成長。但兩者一起運用則不能進步增重，反而有所下降。這可能是豬在已具有了抗病屏障后，微生物增加劑失掉了益生效果，反而對豬的成長是一種擔負，這是不是與耗費更多養分，與宿主動物競賽養分有關，有待進一步研討。


有一種微生物增加劑糞鏈球菌（Streptococcus faecalis）是能夠耐抗生素的，它能夠改動飼喂富含抗生平日糧的斷奶仔豬消化道的微生物菌群（Ozawa等，1983），它能夠使雙歧桿菌、鏈球菌和乳酸桿菌的群落更安穩，所以，挑選一些不受抗生素影響的有利細菌菌株，也許是處理當前兩者一起運用的一種辦法。