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我国微生物饲料的研究进展及发展趋势

  摘要:近年来,我国对微生物饲料的研究取得了长足进步。本文主要介绍了微生物饲料的菌种、作用。机理、生产工艺等内容,并阐述了微生物饲料在我国发展的优势、意义及发展趋势。
  关键词:微生物  饲料  发展趋势
  微生物饲料大体上可归纳为两大类:一类主要是利用微生物发酵作用政变饲料原料的理化性状,或增加适口性、提高消化吸收率及营养价值,或解毒、脱毒,或积累有用的代谢产物。这一类微生物饲料包括乳酸发酵饲料(青贮饲料)、粗饲料发酵、担子菌发酵、畜禽粪及屠宰残渣发酵、饼粕类发酵脱毒饲料及微生物发酵生产的废弃物、矿物、纤维素及糖类资源培养的微生物菌体蛋白,具体有:饲料酵母、石油蛋白。固态法菌体蛋白饲料、食用菌菌丝体、白地霉,以及微型藻、光合细菌饲料等。微生物发酵饲料和菌体蛋白饲料这两类不可截然分开,发酵饲料中也包含着营养丰富的菌体蛋白,而菌体蛋白的粗制品尤其是固态法生产的菌体蛋白饲料,也包含有菌体之外的其他成分。
  1  我国微生物饲料的研究进展
  国外20世纪60年代初就开始研究开发微生物饲料。目前,美、日、欧洲、中南美洲、东南亚等地均在使用,并有推广普及的发展趋势。近年来,我国微生物饲料的发展也十分迅猛。
  1.1  我国微生物饲料应用的菌种
  我国于1994年批准使用的益生菌有6种:芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲霉和米曲霉。我国目前实际应用的菌株远远不止这几种,但最常用的仍为芽孢杆菌属、乳酸杆菌属、酵母菌属和粪链球菌属等。乳酸杆菌具有产酸、耐酸、不耐热、产生抑菌素(Bacteriocin)、为动物肠道内正常菌群等特点;粪链球菌为正常存在的微生物;而芽孢杆菌属和酵母菌属仅零星存在于肠道中。芽抱杆菌具有较高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可明显提高动物生产速度和饲料利用率,在饲料加工过程及酸性环境中有较高的稳定性,在肠道环境不增殖,我国已应用于生产的需氧芽孢杆菌主要有蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌。酵母类可为动物提供蛋白质,帮助消化,刺激有益菌的生长,抑制病原微生物繁殖,提高机体免疫力和抗病力,对防治畜禽消化道系统疾病起有益作用,主要应用的有啤酒酵母和石油酵母。其它还有光合细菌、拟杆菌、木霉等。
  1.2   微生物饲料选用菌种的原则
  1.2.l   菌种必须是安全的。必须用本动物或实验动物做急性、亚急性毒性实验、致畸致残等试验只有安全性好的菌株才能作为生产菌种。
  1.2.2   菌种必须能在畜禽肠道内存活,能适应肠道的环境条件并能进行新陈代谢活动,最好是来自动物体内的正常菌群。
  1.2.3  必须是活菌(但现在也有用死菌的),在生产使用及储存过程中,易于生产和保持其活动状态。
  1.2.4  菌数必需有一定量。由于肠道环境的复杂性,微生物饲料中所用的菌才能保证其存活和发挥作用。
  1.3   微生物饲料的作用
  我国微生物饲料工业从起步至今,已取得了良好的经济效益和社会效益,其适用对象不断扩大,已广泛应用于畜、禽和水产饲料中。畜禽有鸡、猪。牛等,水产有对虾、扇贝、鲍鱼、鳗鲡、绵鲤、灰斑鱼等。其作用主要表现在如下几个方面:提高生产速度和增重、改善饲料效率、防治疾病、减少死亡率、消除粪便臭味等。
  1.4   微生物饲料的作用机理
  微生物饲料的作用机理,目前尚未完全明白,但一般认为是综合作用的结果,现分述如下:
  1.4.1  竞争性抑制。包括营养和定殖位点(阻止有害微生物在肠粘膜附着与繁殖)的竞争。健康畜禽肠道内生长着各种各样的微生物群落,各种微生物群落之间相互依存、相互制约,构成畜禽肠道内微生态平衡状态,建立一个正常且平衡良好的肠道微生物区系对抵御病原性微生物感染具有十分重要的作用。由于微生物之间存在着相互作用,某一生态系统中现存的微生物会阻止新的有机体在这一部位的入侵,如嗜酸乳杆菌对猪肠道上皮的亲附能力非常强,从而减少大肠杆菌与肠道上皮结合的机会。因此对那些菌群形成迟缓或有障碍的幼小动物服用微生物制剂有着十分重要的意义。现代孵化方法养殖的小鸡因没有接触过成年的鸡,不能象农庄圈养的鸡那样迅速地建立起肠道菌群,给小鸡接种适当的肠道微生物,帮它们建立起自己的肠道菌群,就能提高其对沙门氏菌的抗性,而对于成年动物,由于许多微生物只能在肠道内存活相当一段时间,因此必须连续服用活菌制剂才能保持某一微生物在肠道内的定殖。在某些情况下,如应激。疾病,以及长期使用广谱抗菌药等,都可造成肠道内微生态平衡的破坏。而饲喂微生物饲料,有益的微生物到达消化道后,在消化道内迅速繁殖,在数量上便占绝对优势,加上它们生长代谢造成厌氧环境,就大大抑制了那些需氧性致病菌原生长繁殖。
  1.4.2   通过产生有机酸如乳酸和乙酸使消化道内pH值降低,抑制其它病原性做生物生长,从而保持或恢复肠道内微生物群落的平衡,达到防病促生长的目的。
  1.4.3  抑菌作用。许多乳酸菌和链球菌可以产生细菌素,如乳酸链球菌肽等,这些多肽类物质能抑制沙门氏菌、志贺氏菌、绿脓杆菌和大肠杆菌的生长。在某些条件下,有些乳酸菌可以产生少量的过氧化氢,过氧化氢可以抑制许多细菌的生长,尤其是革兰氏阴性病原菌。这是由于大肠内的乳酸过氧化氢酶一硫氨酸盐反应系统被激活的结果,其反应产物可以抑制细菌的生长,也可以形成酸性环境,从而起到杀菌的作用。另外有些有益微生物可以产生溶菌酶,从而抑制病原菌的生长。
  1.4.4   补充营养成分。直接饲用微生物制剂中的有益菌在肠道内代谢可产生多种消化酶、氨基酸、维生素(K、C、B1、B2、泛酸、烟酸、生物素、肌醇和叶酸等)以及其它一些代谢产物作为营养物质被畜禽机体吸收利用,从而促进畜禽的生长发育和增重。
  1.4.5  防止有害物质的产生。由于直接饲用微生物能促进营养物质的消化吸收,因而可减少氨和其它腐败物质的产生。研究表明:饲喂微生态制剂可以减少内容物、粪便、门静脉中的氨含量以及肠内容中的对甲酚、吲哚、3一甲基吲哚等腐败物质的含量,缓解粪便臭味,净化畜禽环境。此外,直接饲用微生态制剂有益菌在肠道内能生长形成致密性膜菌群,形成生物屏幕,防止有害物质和废物的吸收。
  1.4.6   提高机体免疫功能。微生态制剂中的有益菌是良好的免疫激活剂,它们能刺激肠道免疫器官生长,激发机体发生体液免疫和细胞免疫。直接饲用微生物可以提高畜禽抗体水平或提高巨噬细胞的活性,增强免疫功能,及时杀灭侵人体内致病菌,从而防止疾病的发生。
  1.5    微生物饲料的生产工艺
  主要有三种:固体表面发酵、液体发酵法和厌氧发酵法。
  1.5.1   固体表面发酵法。是把固体表面培养的菌泥与载体按比例混合干燥制成,此法产量低,劳动强度大,易染菌,不适于工业化生产,但投资少。
  1.5.2  大罐液体发酵法:主要适用于芽孢杆菌等好氧微生物的生产。其工艺流程是:菌种接种培养→种子罐培养→发酵罐→排放培养液→加入适量载体干燥→粉碎→过筛→质量检验→益生菌成品。但每个菌种生产的具体工艺有所不同。此法适用于工业化生产,便于无菌操作,但成本高。
  1.5.3  厌氧发酵:主要适用于双歧杆菌等绝对厌氧菌的生产。
  2  我国微生物饲料发展的意义
  2.1发展微生物饲料符合环境保护的需要。微生物不仅可以利用大量的工业有机废水、废渣发酵生产优质的蛋白饲料,为环境保护作出贡献,而且利用微生物加工和调制饲料,可以避免酸、碱等化学方法加工饲料对环境的污染。微生物饲料还可以用于农作物秸秆的开发利用,耐用微生物饲料往往能有效地减少畜禽的粪臭、尿臭、减少蝇蛆,净化环境,对环境保护起到十分重要的作用。
  2.2    发展微生物饲料有利于缓解资源危机。随着畜  牧业的发展,家畜生产所需的蛋白质饲料越来越缺乏。微生物的培养一般是在立体的培养罐中进行,可以节约占地面积,而且可以不受季节限制进行生产。例如35个容量250立方米的培养罐,每日可生产周400吨平酵母,一年可生产45,000~60,000吨的优质蛋白质,相当于280~400万平方米土地栽培大豆的生产力。但我国目前酵母年总产量仅1.61万吨,其中饲料酵母仅2100吨。因此,积极利用再生资源,可以大大缓解我国的饲料蛋白质严重不足的现状。我国北方诸省超载放牧,草场退化严重,南方许多地方也存在着冬季和初春饲料不足的问题,若大力推广青贮饲料,则可解决这一问题。
  3   我国发展微生物饲料的优势
  3.1   发展微生物饲料,我国有着丰富的资源优势。我国能用于生产菌体蛋白的原料十分丰富,仅食品工业废水、废渣利用起来,就可年产饲料酵母和其他饲料产品上百万吨。单酒精、味精及造纸工业废液、皮革脱毛废水等,估计每年总产量达2,245万吨以上,其中大中型企业占总资源的一半,如加以利用能年产饲料酵母10万吨以上。我国每年的纤维素资源约有50亿吨左右。其中农作物秸秆(麦秸、稻草、玉米秸等)就达5亿吨左右,若将秸秆进行微生物处理,则可大大提高动物的消化利用率。如果我们每年将3/5(即3亿吨)农作物秸秆经微生物发酵处理作饲料,就等于增加了8,100万吨燕麦,相当于目前我国每年所用的全部饲料粮。
  3.2   微生物饲料在我国有着十分巨大的市场潜力。长期以来,我国存在着人多粮少、能源匮乏等隐患,但这也表明微生物饲料在我国具有巨大的市场潜力。同时,随着我国高效率、规模化、集约化的畜牧生产体系逐渐形成,也为微生物饲料的推广带来了巨大的商业契机。
  3.3微生物饲料得到了我国科学工作者的深入研究和企业界的大力推广。在菌种、工艺、设备、加工等方面,人们已研究了一些方法,如包埋、微囊化,制粒技术也取得了很大进步。
  3.4   生物技术的迅猛发展,促进了生物饲料的发展。如防基因工程的发展,将芽孢菌中的芽孢移植到无芽孢的乳酸菌属上,使之变成耐高温的菌种,或者从菌种的组合和筛选方面考虑以芽抱杆菌属替代乳酸菌属,便可以从根本上解决制粒过程中微生物受到破坏的问题,并可以发挥其多重功效。
  4   我国微生物饲料的发展趋势
  目前,微生物饲料在我国畜牧业已得到了广泛  应用。随着人们对微生物饲料、畜产品质量重视程度的加强以及生物技术的迅速发展,微生物饲料将向以下几个方向发展:
  4.1   对菌种的要求考虑更加全面,今后的微生物饲料,不光要考虑到其增重效果,还要考虑其安全性、长效性、多效性、广泛性、高效性和针对性。如控制臭味,改善和控制氮、磷的环境污染等因素。
  4.2   菌种由单一菌株向复合菌株或基因工程菌发展。如有益微生物(EM)即是由光合细菌、放线菌、乳酸菌及发酵型丝状真菌等多种微生物培养而成的复合微生物制剂。基因工程菌则向抗逆性强、多功能和生长快等特点发展。
  4.3   功能由单一功效向多功效方向发展。微生物饲料不应在功能上单一,而应同时具有如促生长、防治疾病、消除粪便臭味等多重效果。
  4.4    使用的对象和方法更加细化。使用对象针对不同动物、不同生长阶段。如适用于单胃动物的微生物所用菌株一般为乳酸菌、芽抱杆菌、酵母等,而适于反刍动物的却是真菌酵母。
  4.5    在使用方法方面,更倾向于根据菌种的不同特点设计不同产品,如乳酸菌的产酸能力强,但不耐高温,与一些微量元素等物质易产生拮抗,所以不宜在饲料,特别是颗粒料中添加,但可做成水剂直接饮喂。而芽孢杆菌及粪链球菌等耐受性强,可在饲料中直接添加,方便实用。
  5   我国发展微生物饲料的不足与缺陷
  5.1   微生物在胃肠道壁的定殖效果不稳定:微生物在胃肠壁上的定殖效果直接影响到微生物饲料的功效,但由于动物肠道物理化学环境及微生物菌群的复杂性,使微生物在胃肠壁上的定殖效果尚难以达到令人满意的程度。
  5.2   与抗生素的桔抗问题:由于使用抗生素与微生物的应用有一定的拮抗作用,在选择抗生素的种类、使用抗生素的时期以及如何进行组合使用,都需要进行深入研究。
  5.3   菌种失活问题:微生物在制作中的培养、干燥、分装、保存过程和加工中的高温、机械、制粒等过程都有可能减少微生物的活性。
  5.4   作用机理方面:除乳酸杆菌、双歧杆菌外,其他微生物在肠道的作用机理尚不清楚,即使乳酸杆菌、双歧杆菌,也仍有一些不清楚的方面。
  5.5   在制作工艺上:有些微生物饲料的生产是将培养的微生物高速离心后弃去上清液,然后进行粉碎干燥,但由于微生物产生的许多酶及其它营养因子多存留于液体中,因此,上清液的弃去实际上造成了资源的浪费。另外,为保证活菌更好地在肠道壁内定植而设计的微囊、包埋等技术以及制粒技术等方面都需要进一步完善。
  5.6   微生物饲料的效果难以稳定。由于使用微生物饲料的菌种组合、筛选的不同,生产水平,动物种类以及饲料加工、贮存,饲喂条件等因素的不同而造成的差异,使微生物饲料的应用效果变幅较大,难以获得稳定、一致的成绩。

点击次数:  更新时间:2011-01-16 11:14:48  【打印此页】  【关闭