微生物制剂研究进展

微生物制剂研究进展

班级：07级动物医学姓名：李* 学号：200707323

摘要：着重介绍了动物激生物制剂——活菌制剂和寡糖的主要作用机理和在动物饲料中的使用效果，同时也分析了应用动物微生物制剂的前景和存在的主要问题。

关键词：动物；微生物制剂；活菌制剂；寡糖；进展

1概述

动物微生物制剂应用的发展是与微生态学的发展紧密相关的。微生态学是研究正常微生物与其宿主内环境相互依赖和相互制约的细胞水平和分子水平的生态科学；而正常微生物菌群是指寄居在特定个体的非但无害而且有益的长期历史进化过程中形成的微生物群落或微生态系。一般认为，正常微生物群可分为3类：一类是原籍菌群；二类是外籍菌群；三类是陌生菌群。原籍菌群是指其自身宿主个体对其无免疫反应或低免疫反应，是宿主个体固有的菌群。外籍菌群是由同种属不同宿主个体传来的，在血清型上或免疫上有一致性。陌生菌是由不同种属的宿主传来的。例如，人类的大肠杆菌在人类不同个体间传播就是外籍菌，如果传播到其他动物就是陌生菌。正常微生物对宿主具有营养、免疫、生长刺激、生物拮抗等作用，是机体的生理组成部分。在成人的正常结肠中，寄居菌群的96％-99％由厌氧菌（大肠杆菌、肠球菌、变形杆菌、乳酸杆菌等）组成。在动物正常肠道微生态系统中，优势菌群为厌氧菌，占99％以上，兼性厌氧菌和好氧菌不到1％。正常微生物菌群固定位转移和宿主转换都可能使宿主致病。微生物的致病性与非致病性是相对的，与其所处的生态环境密切相关。如在肠道是正常菌，转移至其他部位就可能是致病菌；在动物是非致病菌，转移到人类就可能是致病菌，即对某种动物是正常菌，转移到另一种动物就可能是致病菌。

2 动物微生态制剂的种类和作用机理

药物饲料添加剂的广泛运用，尤其是抗生素饲料添加剂的利用，在动物防病治病菌方面发挥重要作用的同时，也给畜牧生产和人类带来了一定的副效应。首先是抗生素在消灭致病菌的同时，也消灭了对动物机体有益的生理性细菌，破坏肠道微生物的微生态平衡，导致动物，特别是幼畜禽对病原微生物的易感性。另外，长期饲喂抗生素使动物机体内产生具有耐药性的细菌，这些细菌对人畜均有害。为此，各国都在进行其他种类饲料添加剂（主要是无残留，对动物和人类无副作用的饲料添加剂）的研究，已有多种效果显著的微生态制剂（包括活菌制剂——益生素和寡糖——化学益生素）问世。

2．１动物微生态制剂的种类

动物微生态饲料添加剂是根据微生态学理论研制的含有对动物有益的微生物及其代谢产物的活菌制剂（Probiotics）和低聚糖（oligosacchride）——寡糖类制剂。它们通过维持动物肠道内微生态平衡而发挥作用，具有促进动物生长发育，提高动物机体免疫力等多种功能，且无污染、无残留、不产生耐药性和对环境无害等，是一类新型绿色环保饲料添加剂。

Z.1.1活菌微生态制剂

随着抗生素技术的发展和应用，动物的生产得到了极大的发展；但是人们也发现了抗生素的副作用和对动物及人类的潜在危害。因此，有必要发展抗生素的替代物，动物微生态活菌制剂就应运而生了。活菌制剂始于上世纪初，有人用酸牛奶来调整幼畜腹泻出现的肠道微生物菌群失调。后来，在研究中人们发现用活菌制剂可防止畜禽的腹泻和肠炎，继之又发现活菌制剂还可改善动物对饲料的利用，并有利于促进畜禽的生长发育和健康，从而扩大了活菌制剂在畜牧生产中的作用和应用前景。

2．1 .1.1 活菌微生态制剂的种类

活菌微生态制剂的分类有多种，根据制剂的用途及作用机制可分为微生态生长促进剂和微生态治疗剂。依微生物的种类有芽孢杆菌制剂、乳酸菌制剂、酵母类菌制剂及光合细菌

等。目前用作微生态饲料添加剂的微生物主要有：乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、光合细菌等几大类，1989年美国FAD规定允许饲喂的微生物有40余种，其中30种是乳酸菌。我国１９９４四年农业部批准使用的微生物品种有：蜡样芽孢杆菌花草芽孢杆菌类链球菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、乳链球菌等。微生态制剂按菌种组成可分为单一制剂和复合制剂。

（１）乳酸菌乳酸菌是一种可以分解糖类产生乳酸的革兰氏阳性菌，厌氧或者兼性厌氧生长。据报道，乳酸菌不耐高温，经80℃处理5 min，损失70％－80％；但耐酸，在pH值为3．0－4．5时仍可生长，对胃中的酸性环境有一定的耐受性。在动物体内通过生物括抗降低pH值，阻止和抑制致病菌的侵入和定植；降解亚硝胶、氨、吲哚、粪臭素等有害物质，维持肠道中正常的生态平衡；活菌体和其代谢产物中含有较高的超氧化物歧化酶（SOD），能消除氧自由基的不利作用，增强体液免疫和细胞免疫。研究发现，乳酸菌在鱼体肠道定植，可以抵抗革兰氏阴性致病菌，增强抗感染能力，增加肠粘膜的免疫调节活性，促进生长。乳酸菌可用于哺乳和断乳期动物的饲料中。

（2）酵母菌酵母细胞富含蛋白质、核酸、维生素和多种酶，具有增强动物免疫力，增加料适口性，促进动物对饲料的消化吸收能力等功能，并可提高动物对磷的利用率。用于饲料中的酵母菌主要是假丝酵母、红色酵母、酿造酵母和啤酒酵母。

（3）芽孢杆菌芽孢杆菌是好氧菌，在一定条件下产生芽孢，由于芽孢的特殊结构使芽孢杆菌耐酸碱、耐高温和挤压，在肠道酸性环境中具有高度的稳定性，能分泌较强活性的蛋白酶及淀粉酶，促进饲料营养物质的消化。目前使用的菌株有枯草芽孢杆菌（Bacillus sbtilis）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、东洋芽孢杆菌（Bacillus toyoi）等。

（4）光合细菌光合细菌能在厌氧光照条件下利用ＣＯ２，有些光合菌还有固氮作用。经分析，光合菌菌体蛋白中多种必需氨基酸的含量高于酵母菌。光合细菌不仅为生物体宿主提供丰富的蛋白质、维生素、矿物质、核酸等营养物质，而且可以产生辅酶Q等生物活性物质，提高宿主的免疫力。光合细菌在改善水体环境，促进水产动物生长增重，改善色泽等方面有良好的作用。

２．１．２活菌微生态制剂的作用机理

２．２．２．１改善胃肠道做生态环境

研究表明，动物自身及许多致病菌部会产生各种有毒物质，如胶、氨、细菌毒素、氧自由基等代谢产物。有些有益菌可以阻止毒性胺和氨的合成或把它们分解中和细菌毒素，从而避免这些有害物质对动物机体组织细胞的损害作用。一些好氧菌则通过产生超氧化物歧化酶可以帮助消除氧自由基，减少或消除氧自由基对细胞及细胞器膜质结构的损害。乳酸菌能够产生有机酸和抗菌物质，降低肠道内pH值和氧化。还原电位，有利于指主生长发育和维持健康。

2．1．2．2产生有益物质

动物微生态活菌制剂能够在动物体内产生各种消化酶，合成B族维生素、ＶＫ等动物所必需的营养物质；同时能促使动物体增加对肠道内容物中钙、镁等营养物质的吸收。

2．1．2．3建立和维持肠道微生态平衡

研究表明，动物肠道内寄居的微生物，主要为厌氧菌。通常情况下，肠道内有益菌和致病菌保持一定比例，当条件发生改变时，这种平衡失调，致病菌大量繁殖，从而导致动物体患病。当需氧型益生菌进入消化道后，生长繁殖消耗肠道内大量氧气，通过“生物夺氧”使需氧型致病菌大幅度下降，因而起到防止动物患病的作用。研究还发现，益生菌能够有秩序地定植于粘膜、皮肤等表面或细胞之间形成生物屏障，这些屏障可以阻止病原微生物的定植，起着占位、争夺营养。互利共生或拮抗作用，形成保护屏障，阻止病原菌的侵入，从而对致病菌的定植产生抑制作用。

2．1．4增强动物免疫能力

微生态制剂对以成为非特异性免疫调节因子，增强吞噬细胞的吞噬能力和细胞产生抗体的能力，刺激动物产生干扰素，从而增强抗病能力。

２．２化学微生态制剂——寡糖类

2．2．1寡糖的特点

寡糖，在营养学中也称益生素元（probioctis）。它是一类能够促进肠道革兰氏阳性菌生长的新型饲料添加剂，这类寡糖也称为功能性寡糖，由2－10个单糖分子通过糖苷键形成直链和支链的糖类。它们具有稳定、粘度低、吸湿性大、无毒等理化特性，一般动物本身不分泌消化它们的酶类。因此，它们可以不受动物的消化而直接进入后消化道内[1]，作为有益微生物的营养底物，从而促进后肠道有益微生物的繁殖和抑制有害微生物的生长，改善肠道微生态环境。因而自对世纪80年代以来，它愈来愈受动物营养学者的重视，作为新型饲料添加剂使用。

2．2．2寡糖的作用机理

寡糖作为微生态制剂得益于它们能够调节动物消化道的微生物区系的平衡，动物在下述几方面得益。

2．2．2．1促进肠道有益微生物的生长繁殖，抑制有害微生物的生长

寡搪进入后肠道后，能被乳酸杆菌。双歧杆菌的有益菌利用，而有害菌如大肠杆菌。沙门氏杆菌等对寡糖的利用很差[2]。由于有益于产酸菌的迅速繁殖，产生较多的乳酸，使肠道pH 值下降[3]，直接抑制病原菌的生长；另一方面使肠道的还原电势降低，具有调节肠道正常蠕动的作用，间接阻止病原菌的肠道中的定植。另外，寡糖还具有结合、吸收外源性病原菌的作用。2．2．2．2增强动物机体免疫应答能力，提高动物免疫能力动物试验表明，寡糖对动物的免疫能力具有促进作用，不论是体液免疫还是细胞免疫。在细胞免疫方面，一般认为寡糖能够刺激巨噬细胞，增强其吞噬作用，其中寡糖首先与舞特异受体结合而激活巨噬细胞。在体液免疫方面，寡糖的主要功能在于它的免疫佐剂作用，它能显著提高抗体的反应能力[4]。

3微生态制剂在猪饲料中的应用效果

近年来，国内外学者开发了多种用作饲料添加剂的微生态制剂，在生产实践中取得了较好的使用效果。

3．１微生态制剂在猪饲料中应用的效果

据报道，用活菌微生态制剂——益生素饲喂哺乳仔猪，添加组腹泻率明显比对照组减少（3．91％，P＜０．０１），成活率提高79％[5]。在10－28日龄的仔猪饲料中添加Cylactin IBCSF68（益生素），试验组采食量平均比对照组增加70g/d，增重提高4．2％[7]。在面对大肠杆菌挑战的7日龄仔猪口粮中添加低聚果糖，可以减少其腹泻发生率[3]。在仔猪日粮中添加寡糖，可使仔猪日增重提高6．4％，饲料转化率提高11．7％。

3．2微生态制剂在家禽饲料中的应用效果

研究报道[3]，在雏鸡中分别饲喂和不饲喂争酸杆菌制剂两个组的基础上，进行鸡的白痢沙门氏菌攻毒试验。结果表明，饲喂乳酸杆菌雏鸡组与对照组相比，死亡率明显降低（低20％）。在肉鸡饲料中添加益生素和有机酸，肉鸡的平均日增重随益生素和有机酸的添加而呈线性增加。在1996－1999年，鸡场用微生态制剂进行试验，结果表明，可以使饲料转化率提高5．5％－16％。在使用寡糖方面，饲料中添加寡糖，可以减少沙门氏菌及大肠杆菌在肉鸡肠道上的附着能力。用15一56日龄的肉鸡进行试验，在饲料中添加0.25％－0．50％的低聚果糖，结果表明，肉鸡的生产性能得到改善，腹泻率亦明显降低。

3．3微生态制剂在其他动物饲养中的应用效果

动物的非特异性免疫能力与细胞的吞噬作用及细胞因子的产生有关。乳酸菌能够改善无菌鼠巨噬细胞的吞噬能力。据报道，在鱼虾饲料中添加微生态制剂，可使鱼虾增重提高10％－20％。另外，还有研究表明，在犊牛日粮中添加剂量为7．5亿个乳酸链球菌的培养物，可使犊牛的增重提高5．3％，饲料利用率改善5．2％。在利用化学益生素——寡糖方面，l －35日龄的新生犊牛的代乳液体饲料中添加寡糖制品，可使犊牛的增重速度比对照组提高8％，采食量增加约10％，细菌性肺炎等类疾病的发生率也明显降低[8]。

4动物微生态制剂的应用前景和存在的问题

4．1 应用前景

一直以来，为了动物的健康和促生长，使用大量的抗生素作为饲料添加剂，但其副作用已经对人类的肉食卫生安全及动物和人类的健康造成了威胁。首先，抗生素能破坏动物肠道正常微生物群的生态平衡，影响动物的健康，特别是在使用不当时，会引起内源性感染或二重感染。其次，使用抗生素可能会引起细菌对抗生素的耐药性，并能通过耐药性质粒遗传，使耐药菌株增加；这种耐药菌也可能通过多种渠道转移给人类，威胁人类的健康。再者，抗生素化学残留会污染肉、奶、蛋等产品，降低畜禽水产品的质量。基于此，瑞典自1986年即禁止在供肉食的动物饲料中使用抗生素。1998年12月，欧盟也禁止在畜禽养殖中使用多种抗生素添加剂。

总之，为了保证食品卫生安全，发展绿色畜禽水产品，就必需开发无毒副作用、无残留、无耐药性、不污染环境的抗生素添加剂替代用品，由于动物微生态制剂全面具备这些性能，愈来愈受到专家学者和生产经营者的重视，特别是在我国加入WTO后，为了保障畜禽水产品的出口，在畜牧水产养殖中应用微生态饲料添加剂势在必行。由于微生态制剂具有抗生素不具备的许多优点，所以应用前景十分广阔。4．2存在问题

4．2．1活菌微生态制剂的安全性、有效性

在选用菌种时，如何选择安全、无毒副作用的菌株，并且应该保证这些菌株在长期使用后亦不会发生突变成为对动物、环境有害的菌株。另外，如何保证活菌微生态制剂的有效性。因为在动物饲料中使用活菌微生态制剂会受到许多因素的影响，如动物种类。不同的生长阶段和生理状况、饲料的加工过程存储、运输等内会影响活菌微生态制剂的使用效果，值得深入研究。

4．2．2化学益生素——寡糖的种类和添加剂量

寡糖是一类糖，究竟具体是哪种寡糖的效果最好，是值得深入研究的问题。另外，寡糖的使用效果也受到许多因素的影响，包括动物种类、不同的生长阶段和生理状况、饲料的加工过程存储、运输、使用量、添加方式等，应作深入研究搞清楚。再者，应研究寡糖的生产新技术，以降低生产成本和提高利用效率。