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益生素的应用研究与发展趋势

网友投稿  2006-01-13  互联网

益生素是一类活微生物制剂,它作为一种新型饲料添加剂,具有无毒、无副作用。促进动物生长、提高饲料转化率、增强动物机体免疫功能等特点,目前已被广泛用于畜禽养殖业中。本文主要综述益生素的作用机理和应用概况,展望益生素的应用前景。

1 益生素概念的发展

益生素首先被Lilley和Stilboll (1965)使用,定义为“由一种微生物分泌,刺激另一种微生物生长的物质”。1974年美国学者R.E.Parker认为“益生素是维持肠道内微生物平衡的微生物或物质”。后来美国食品与药品管理局(FDA)把这类产品定义为“可以直接饲喂的微生物制剂品”。这一概念在1989年又被进一步明确,即仅局限于活的微生物制剂范围内,其主要功能在于改善动物肠道中微生态平衡,从而有益于寄主的生长和健康(Cole等,1989)。1991年我国学者又提出了一个较通俗的概念“饲用微生物添加剂”。总之,益生素是一种含有大量有益菌及其代谢产物和生长促进因子,并具有维持肠道微生物平衡、提高机体健康水平的活菌制剂。

2 益生素使用的微生物种类

可用做益生素的微生物种类很多,美国FDA(1989)规定允许饲喂的微生物有43种,我国农业部公布可用于饲料微生物添加剂的有12种。实际用于配合饲料的活体微生物菌群主要是乳酸杆菌(以嗜酸乳杆菌为主)、粪链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌、仙人山属菌及酵母菌。其中酵母菌和乳酸菌是应用最多的微生物添加剂。

3 益生素的作用机理

3.l 微生物的作用方式

3.1.l 优势菌群学说 正常动物肠道内的细菌与宿主保持着动态平衡,且微生物种群中的优势种群对整个种群起决定作用,维持畜禽的正常生长和生产。这些菌群一旦失去平衡,就会使原来的优势菌群发生更替,引起机体消化机能紊乱,抑制动物生长发育,严重的则可致病。而添加益生素的目的就是为了补充有益菌,使有益菌在数量和作用强度上占绝对优势,使优势菌群得到恢复。这些菌群的繁殖和代谢,大大地抑制致病菌群的生长繁殖,从而保持菌群的正平衡,有效防止菌群失调症发生。

3.1.2 菌群屏障学说 益生素参与消化道有益菌群与致病菌之间的生存和繁殖空间竞争、时间竞争、定居部位竞争以及营养竞争,益生素可竞争性地抑制病原菌附着在肠壁上,有的通过改变有害菌附着的受体结构,有的由于与病原菌结构相似同病原菌竞争附着空间,限制致病菌的生存、繁殖。有益菌在消化道内生成致密的膜菌群,形成微生物屏障,一方面可抑制消化道粘附病原菌,中和毒性产物,另一方面也可防止毒素以及废物等有毒成分的吸收。

3.1.3 微生物夺氧学说 正常动物肠道内是以厌氧菌为优势菌群的微生物区系,当益生素以抱子形式添加时,它们在生长繁殖过程中可消耗肠内氧气,在局部范围内形成厌氧环境,有利于厌氧微生物的生长,从而把失调菌群恢复到正常状态,以达到防病、治病、提高免疫力和促生长等目的。

3.2 微生物的作用途径

3.2.l 益生素是良好的免疫激活剂,直接饲喂动物可有效提高巨嗜细胞的活性,增强机体的免疫功能。

3.2.2 益生素的有益菌群能在消化道繁衍,促进消化道内多种氨基酸、维生素等一系列营养成分的有效合成和吸收利用,降低肠道pH值,抑制包括很多革兰氏阳性菌在内的病原菌的繁殖,同时也可产生溶菌素、过氧化氢和类抗生素物质杀灭机体潜在的病原菌。

3.2.3 益生素能抑制有害物质的产生,如肠道内的大肠杆菌等腐败菌增多,会产生一些有害物质如氨、生物胺和吲哚等,这些物质具有潜在抑制生长和致癌作用,益生素对这些物质有抑制作用。

4 滋生素的应用效果

刘研贺等(1998)研究发现,益生素可使仔猪产生较高的1gA水平,用粪链球菌 M74和乳酸杆菌饲喂仔猪发现回肠组织中白介素一2的含量为7.43mg/kg,而对照组为3.7mg/kg,粘膜上皮细胞的吞噬活性显著提高。益生素无论在仔猪、母猪还是生长肥育猪上应用报道均较多,且一般具有正效果。仔鸡日粮中添加益生素可提高肉鸡日增重、饲料转化率及群体均匀度,预防和治疗鸡白痢等疾病。阎凤兰等(1996)在肉仔鸡饲料中添加枯草芽孢杆菌使鸡肠道中乳酸杆菌数量增加,沙门氏菌数量减少,饲料转化率提高。健康牛肠道以拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、消化球菌为优势菌群,当犊牛腹泻时其肠道中的肠杆菌、梭杆菌数量显著升高,而双歧杆菌、乳酸杆菌数量明显下降,出现明显的菌群失调,而芽孢杆菌和乳酸杆菌可以竞争性排斥肠杆菌和梭杆菌,使双歧杆菌和乳酸杆菌的数量迅速恢复,从而达到调整微生态平衡,防治犊牛腹泻的目的。

5 使用益生素应注意的问题

5.l 在微生物大家族中可用作益生素菌种有很多,在实际应用中应深入研究各菌种的生理特性,从中筛选出一些优良菌种,而且要尽量选育一些来自动物正常菌群的菌种,这样才能最大限度地发挥其益生作用。

5.2 选择菌种时要以菌株安全性为出发点,在试验过程中定期进行安全试验检测,以保证菌株无毒副作用。同时要保证活菌制剂中活菌的含量与稳定性,主要是控制一些外界因素的影响,如温度、湿度、酸度等。在饲料加工过程中,菌株必须能经受起高温的考验,可以通过微胶囊包埋技术和基因工程技术来保证益生素正常效力的发挥。

5.3 使用益生素要有一定的针对性,充分考虑其作用对象以及使用目的,对不同动物要区别对待,对不同的生产需要应选择合适的制剂,才能最经济地达到最理想的效果。反刍动物一般选用真菌类益生素,以曲霉为好,可加速纤维素的分解;促进仔猪生长发育则选用双歧杆菌等菌株为好;用于改善养殖环境则主要选用光合细菌等。

5.4 正确合理地把握益生素施用时间和施用剂量很重要。益生素在动物的整个生长过程中都可以使用,但不同生长时期其作用效果不尽相同,一般多用于幼龄动物以防止病原微生物侵害肠道,提高其防御能力。在环境因素影响动物处于应激状态下,体内微生态平衡遭到破坏,使用益生素对形成优势种群极为有利。

5.5 使用益生素主要是为了维护正常微生态平衡,这是一个长期的过程,在动物养殖过程中必要时应不间断地应用。

6 益生素的发展趋势

从国外开发和使用效果看,复合菌制剂较单一菌株益生素的作用效果更好。复合菌制剂一般都具有协同作用,因此呈现出由单一菌株益生素逐渐向复合益生素发展的趋势,如肠道共生复合菌、瘤胃复合菌等。同时在饲用益生素发展的基础上,逐渐向农业、医疗保健及环境改良等方面发展。为了提高益生菌剂有效性,人们正着力于益生素辅剂的研制开发,如微胶囊的应用。近年来,国外开发了一些具有双歧杆菌增殖效果的寡糖,并开展了寡糖与益生素复合添加试验,取得了可喜的效果。同时人们也在开发和研究益生素与其他制剂间的联合使用,如酶制剂、酸化剂、中草药等,充分利用制剂间的协同作用。益生素作为转基因工程菌的研究已有报道,主要是将益生菌作为基因工程的受体菌,使之表达一些有用的外源基因,扩大其生物学特殊功能,从而达到一种制剂发挥多种功能的目的,还可以利用此技术来增强

益生菌的稳定性。益生素生产菌株的稳定性一直是一大难题,以休眠体形式代替活菌形式投入到饲料中饲喂动物是值得探讨的问题,再利用基因工程技术,使休眠态的益生素在动物体内特定位点激活,以发挥其预期效力。利用遗传工程技术,改善益生素的耐热、耐酸等抗外界不良环境特性,采用各种生物技术开发出更多的益生素品种,是值得深入研究的问题。

益生素这种新型的生物制剂正以其独特的功能影响着日益发展的畜牧业,随着微生态学研究的进一步深入以及人们对绿色、安全和环保意识的不断增强,益生素的应用前景会更加广阔。


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