微生态制剂在养鸽上的应用研究进展

1、微生态、益生菌概念及八大机理学说

微生态是指在一定结构的空间内,正常微生物群以其宿主人类、动物、植物组织和细胞及其代谢产物为环境,在长期进化过程中形成的能独立进行物质、能量及基因(即信息)相互交流的统一的生物系统(biosystem)。即微生态 = 正常微生物群+宿主的微环境。益生菌是一类对宿主有益的活性微生物,是定植于机体肠道、生殖系统内,能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用的活性有益微生物的总称。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有:酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌和芽孢杆菌等。目前世界上这方面研究产品主要是以上各类微生物组成的复合活性益生菌,其广泛应用于生物工程、工农业、食品安全及生命健康领域。

微生态制剂在畜牧业生产中的应用日益广泛,通过调节动物胃肠道微生物菌群结构及区系,达到促进动物生产力的提高,增强动物自身免疫力及抗病力,改善饲料利用率及肉品质的目的,同时,安全、无毒和无害,具有显著的经济效益和社会效益。微生态制剂是指利用有益微生物及其代谢产物,经发酵、培养等系列工艺制成的活菌制剂。通过大量的研究证实,微生态制剂的添加使用,对动物疾病防控及养分利用有较好的促进作用,现就微生态制剂的作用机理做一概述。

1.1 优势种群

当乳酸菌和双歧杆菌等肠道有益菌群占据优势地位时,动物肠道微生物菌群就处于良性的生态平衡状态,大肠杆菌、沙门菌等有害菌被抑制住不能生长繁殖。

1.2 生物夺氧

一些需氧菌微生物制剂能消耗肠道内的氧气,造成厌氧环境,有利于有益微生物的生长,限制了有害需氧菌和兼性厌氧菌的增殖,从而使失调的菌群恢复到正常状态,达到治病促生长的目的。

1.3 定植抗力

正常菌群对外源病原菌抑制并阻碍其黏膜定植的能力,称为定植抗力(colonization resistance,CR)。

1.4 生物拮抗

一些肠道益生菌通过产生细菌素、乳酸、丁酸和过氧化氢等物质达到抑制病原微生物生长繁殖的目的。

1.5 黏膜免疫

肠道不仅是消化、吸收和营养物质交换的重要场所,也是动物最大的免疫器官。肠黏膜免疫是全身免疫最重要的组成部分,全身 70%~80%的免疫来源于肠道。

1.6 肠道营养

一方面益生菌通过调控肠道正常菌群参与营养物质的消化、吸收和代谢(a 肠道正常菌群与蛋白质消化、吸收和代谢;b 肠道正常菌群与碳水化合物消化、吸收和代谢;c 肠道正常菌群对维生素合成具有重要作用;d 肠道正常菌群对矿物元素消化、吸收和代谢的影响)。另一方面益生菌本身直接参与营养物质的消化、吸收和代谢。

1.7 肠道酸化

肠道益生菌如乳酸菌和双歧杆菌等在肠道代谢产生乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等酸性物质,降低肠道pH 值,而偏酸性环境不利于大肠杆菌等有害菌的生长繁殖。还有报道认为,pH 值每下降 0.1,饲料报酬可以提高 3%。形成并维持微酸性环境,意义重大(抑制有害菌定植生长,控制其数量,促进消化道正常蠕动,保持肠道活力;减少毒素吸收进入血液;促进蛋白质、微量元素等的吸收利用;减少粪臭素等毒素含量,降低 NH 3 、H 2 S 等造成的污染)。

1.8 解除毒素

诺贝尔奖获得者梅契尼科夫说:人体和动物90%的毒素产生于自己的肠道,引发内源性感染并破坏自身的免疫系统。可以说,疾病和衰老始于肠道。那么,怎么来减少肠道毒素对身体免疫系统的抑制和破坏呢?

2、微生态在鸽上的应用研究进展

2.1 EM 菌

EM 菌是有效微生物的缩写,是早期复合微生态制剂一种称谓。应用较为广泛,在鸽上主要用于 3 个方面。一方面是提高鸽饲料消化吸收。另一方面在治疗病鸽时在鸽饮水中加入 EM 有益微生物,这两方面都受到广大养鸽户认可,时至今日,益生菌已发展到第四代,超越 EM 菌几个代次,还是有较多养鸽人员在使用 EM 菌,甚至在广大养鸽交流群体圈内经常见到制作 EM 菌技术推广。最后一个方面是 EM 菌能发酵鸽粪喂猪,2013 年张小红等研究发酵鸽粪营养成分变化及饲喂育肥猪,其效益较好。

2.2 单一益生菌在鸽上的应用

由于益生菌在人和其他动物上的推广和应用,养鸽上也开始有人尝试使用单一益生菌,例如 2014年谢鹏等利用饲料中添加枯草芽孢杆菌制剂对乳鸽消化道酶活性和血清生化的研究;2014 年董雅琴等添加乳酸菌人工饲喂幼鸽效果的研究;2015 年谢鹏等研究枯草芽孢杆菌对乳鸽生长性能、小肠形态和结直肠菌群的影响;2015 年王孟强等研究乳酸菌微生态制剂对白羽王鸽生产性能及免疫机能的影响;吴卫国在信鸽上巧用活性乳酸菌效果的研究;有人把酵母培养物起一个商品名“生沛素”,吴耀忠等研究酵素对蛋鸡产蛋期成活率和新城疫免疫应答的影响,引用到鸽上开发药用酵母、啤酒酵母和山楂酵母等一系列产品。

2.3 复合益生菌在鸽上的应用

2016 年陈晓帅研究复合益生菌制剂对白羽王鸽生长性能、屠宰性能、免疫器官指数和血清生化指标的影响;2016 年黄笑筠研究活性微生物发酵饲料对肉鸽生产性能的影响;2016 年张宏宽用山东宝来利来蛋鸽专用复合微生态制剂鸽力 1 号实验,实验结果饲料利用率、蛋壳质量和蛋重都有明显改善。

2.4 鸽源菌的研究及在鸽上的应用

养殖就是养肠道,2008 年易力等进行鸽肠道正常菌群的基础研究,2010 年易力又对比研究健康鸽与腹泻鸽肠道菌群比较,借鉴其他禽类益生菌的技术,鸽源菌的提出及应用开始。2008 年易力开始从鸽上分离鸽源乳酸杆菌。2010 年步卫东等开始从鸽小肠黏膜分离鸽源乳酸菌。2016 年山东宝来利来陈雷博士在鸽肠道内提取 1 株芽孢杆菌。至今为止,鸽源菌只有提取到鸽源芽孢杆菌和乳酸菌,这些单一菌种在实际生产上应用都较理想,相信随着鸽源菌种选育和复配鸽源菌研究的开展,鸽专用益生菌势必比市面上通用产品更科学有效。

2.5 益生菌和中药在鸽上的应用

在畜禽领域对益生菌和中药复配有较多研究,但在鸽上较少,也许是由于其他产品可以通用的缘故吧。山东宝来利来在鸽专用中药和益生菌的研究走在了行业前面,2016 年,发表论文有: “规模化鸽场控制细菌抗生素抗药性技术研究进展” “一款饮水型的脱霉素配方” “一种鸽冷应激复方” “鸽新城疫的诊断与防治”等,让中药和微生态有机地融合在一起,在实际生产应用中首次把微生态称为中药中一味不可缺少的中药药引子或者是佐药。

2.6 益生菌替代抗生素在鸽上的应用

2008 年朱道荣报道过量使用抗生素导致肉种鸽暴发念珠菌病。这几年来,养鸽开始走无抗道路上来了,例如鸽的原生虫是鸽毛滴虫,传统方法是使用抗生素和甲硝唑,而甲硝唑在畜禽行业是禁药,2015 年孙静静研究体外抗鸽源禽毛滴虫中药的筛选及其作用机理。在信鸽界,加拿大人哥登恰默士兽医研发了益生菌调理鸽肠道预防和治疗疾病的方法。山东宝来利来的肽菌素是全国第一款可以替代饲用抗生素的产品。

2.7 益生菌代谢产物及益生元在鸽上的应用

γ- 氨基丁酸是乳酸菌、酵母菌等益生菌的代谢产物,2011 年张敏博士研究 γ- 氨基丁酸对鸽的营养调控和繁殖调控;赵文静研究 γ- 氨基丁酸对蛋鸽产蛋的影响,这些都可以用益生菌替代。2013 年徐善金研究低聚木糖对白羽王鸽生产性能的影响,低聚木糖是益生元的一个种,其机理就是益生菌的粮食,这一切都是建立在菌群均衡的前提下,所以讲益生菌代谢产物及合生元都可以用益生菌替代。

3、鸽产品(鸽优、鸽力)所含益生菌的功能

在动物养殖中抗生素的大量使用,导致致病菌的耐药性增强,药物的治疗效果下降;造成畜禽产品中药物残留量增加,严重影响着人们的身体健康。研制和开发绿色饲料添加剂,生产绿色畜禽产品,成为当今畜牧业最需解决的问题之一。目前我国的绿色饲料添加剂主要有:益生菌制剂(也称微生态制剂)、中草药饲料添加剂、酶制剂和酸化剂等。益生菌以其功能多、作用强备受关注。目前畜牧生产中较常用的益生菌主要有:芽孢杆菌、乳酸菌、双歧杆菌、真菌及光合细菌等。它们在维持动物胃肠道菌群平衡,促进动物生长,提高免疫力等方面都发挥着重要的作用。

3.1 芽孢杆菌的生物功能

在畜牧生产中常用的芽孢菌是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和丁酸梭菌等。

3.2 枯草芽孢杆菌的生物功能

枯草芽孢杆菌通过分泌多种消化酶(主要为淀粉酶),促进动物对饲料中营养物质的消化吸收;分泌维生素及氨基酸等多种营养物质供动物体利用,促进动物的生长;抑制动物体内有害菌的生长繁殖,从而预防疾病,提高动物抗病力;迅速消耗消化道内环境中的游离氧,形成厌氧环境,促进有益厌氧菌的生长。

3.3 地衣芽孢杆菌的生物功能

地衣芽孢杆菌能产生多种抗菌物质,具有生物夺氧作用,可抑制病原微生物的生长和繁殖,促进肠道内正常生理性厌氧菌的生长,调整肠道菌群失调,恢复肠道功能,提高动物消化能力;增强机体特异性和非特异性免疫反应,提高动物抗感染能力,对轻型或重型急性肠炎,轻型及普通型的急性菌痢等,均有明显疗效;可产生多种消化酶,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等,提高动物消化酶的活性,提高饲料利用率,提高动物生产性能。

3.4 凝结芽孢杆菌的生物功能

凝结芽孢杆菌为兼性厌氧菌,当其进入肠道后会消耗游离氧而进行肠道繁殖,有利于厌氧微生物乳酸菌和双歧杆菌的生长,从而调节肠道内微生物菌群的平衡,提高机体的免疫力和抗病力,减少肠道疾病的发生。凝结芽孢杆菌在肠道繁殖的过程中还会分泌淀粉酶和蛋白酶,促进机体对营养物质的消化和吸收;其产生的 B 族维生素、氨基酸、短链脂肪酸等物质能增加小肠的蠕动速度,从而改善肠道的消化功能。此外,凝结芽孢杆菌在肠道内定居后还能产生大量抑制有害菌的凝固素(Coagulin)和 L(+)乳酸等抑菌物质。因此,其对动物胃肠道炎症有一定的治疗作用。

3.5 丁酸梭菌的生物功能

丁酸梭菌是一种专性厌氧的革兰氏阳性芽孢杆菌,可抑制肠道中致病菌(大肠杆菌、绿脓杆菌、伤寒沙门氏菌等)的繁殖,促进有益菌(双歧杆菌、乳杆菌、拟杆菌)的生长;能增加动物体内免疫球蛋白的含量,提高动物的抗病力;还可产生淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等多种酶,从而促进动物对饲料的消化和吸收。此外,丁酸梭菌的主要代谢产物丁酸是肠道上皮细胞再生和修复的主要营养物质,对动物肠道健康的维持具有重要意义。

3.6 乳酸菌的生物功能

乳酸菌是一类能发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称。在畜牧生产中常用的是乳杆菌(嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌)和乳球菌(粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌)。乳酸菌能直接为宿主提供各种可利用的必需氨基酸、维生素及消化酶(淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等),提高机体对矿物质的消化吸收,增强动物的营养代谢,促进动物机体的生长和生产。乳酸菌发酵产酸可降低肠道 pH 值,使动物肠道保持酸性环境,从而不利于病原菌的定植和生长,维持了肠道的生态平衡。此外,乳酸菌能产生过氧化氢等抑菌物质,对肠道致病菌的生长有抑制作用,还可以刺激机体产生特异性和非特异性免疫应答,促进细胞免疫,提高动物的免疫力和抗病力。

3.7 双歧杆菌的生物功能

双歧杆菌是动物肠道中的优势菌,具有多种生物功能,参与免疫、营养和消化等一系列生理过程。在动物生产中常用到的有婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌和两歧双歧杆菌。双歧杆菌不仅能与肠道内的其他厌氧菌构成生物屏障,阻止致病菌或条件致病菌的入侵和定植,维持肠道菌群平衡,还可以合成多种消化酶和 B 族维生素,参与机体能量和维生素代谢,提高饲料转化率,加强动物体的营养代谢。双歧杆菌细胞壁中的某些成分,如粘肽和多糖,具有刺激机体免疫系统的作用,提高机体非特异性免疫应答,增强动物的免疫力。此外,双歧杆菌发酵碳水化合物产生的乙酸、乳酸可保持肠道处于酸性环境,有效抑制伤寒杆菌、变形杆菌、轮状病毒的生长,预防动物腹泻疾病的发生。

3.8 真菌的生物功能

3.8.1 黑曲霉的生物功能

黑曲霉菌主要产生纤维素酶和半纤维素酶,这些酶类可破坏富含纤维的细胞壁,使其包含的蛋白质、淀粉等营养物质释放出来供动物机体利用,还可将纤维素分解为易被动物消化吸收的低分子化合物,降解畜禽消化道内的非淀粉多糖,降低肠道内容物的黏性,促进营养物质的消化吸收,从而促进畜禽生长和提高饲料利用率。黑曲霉菌作为微生物饲料发酵剂使用,其产生的有益代谢物可抑制或杀死有害菌,调节动物的微生态平衡。

3.8.2 米曲霉的生物功能

米曲霉能够产生多种酶系,包括纤维素酶、蛋白酶、果胶酶、糖化酶和淀粉酶等。这些酶可以将饲料中不易消化的大分子物质降解为易被动物消化吸收的氨基酸和多肽,促进饲料营养成分的转化与分解,提高动物对饲料的利用率,改善畜禽生产性能,广泛应用于畜禽发酵饲料的生产。

3.8.3 酵母菌的生物功能

在畜牧生产中常用的酵母菌主要是产朊假丝酵母和酿酒酵母等。酵母菌不仅可为动物提供多种营养成分,如酶类、菌体蛋白和 B 族维生素等,还能产生促进细胞分裂的活性物质,有利于乳酸菌和放线菌的生长,维持动物胃肠道菌群平衡,提高免疫力和消化率,保障动物健康。

作者:全双军、 陈雷 、张宏宽、杜家勇 (山东宝来利来生物工程股份有限公司,山东聊城 252000)

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