乳酸菌制劑在動(dòng)物養(yǎng)殖中的應(yīng)用

乳酸菌制劑在動(dòng)物養(yǎng)殖中的應(yīng)用

在許多微生物添加劑中，微生物添加劑是應(yīng)用最廣泛、影響較大的微生物添加劑之一。它是多種動(dòng)物消化道主要的共生菌,能形成正常菌群,也是中國(guó)最早公布的兩種可直接使用的飼料級(jí)微生物添加劑菌種之一。已有大量報(bào)道證明,這類飼用微生物添加劑具有良好的生物學(xué)功能,并且已在飼料行業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用。乳酸菌可以在動(dòng)物腸道內(nèi)大量定植,幫助食物消化和代謝,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用;同時(shí)它還能與致病菌競(jìng)爭(zhēng),抑制有害菌的繁殖,改善腸道內(nèi)環(huán)境,調(diào)整胃腸道菌群平衡,提高動(dòng)物健康水平。在養(yǎng)豬生產(chǎn)中,應(yīng)用乳酸菌制劑可以達(dá)到提高日增重、改善料重比、增強(qiáng)機(jī)體抗病力、提高成活率、降低腹瀉率、提高經(jīng)濟(jì)效益的效果。因此,近幾年有關(guān)乳酸菌制劑及其在養(yǎng)豬方面的應(yīng)用研究越來(lái)越多,越來(lái)越深入。1關(guān)于蘑菇制劑的研究1.1真空冷凍干燥法乳酸菌作為有益菌可直接飼喂動(dòng)物,并能改善動(dòng)物胃腸道微生態(tài)平衡而被人們廣泛認(rèn)同。但由于該類菌多為厭氧菌或兼性厭氧菌,在生長(zhǎng)過(guò)程中,不形成芽孢,抗性較差,在液體條件下難以長(zhǎng)期保存,而且也不利于運(yùn)輸、儲(chǔ)藏和使用。因此,乳酸菌的保藏一直是備受研究者關(guān)注的問(wèn)題。菌種保藏方法有低溫保藏方法、隔絕空氣保藏法、干燥保藏法和寄主保藏法等多種。近年來(lái)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),利用真空冷凍干燥技術(shù)生產(chǎn)活菌制劑是多種保藏方法中較為理想的一種,其保存期可超過(guò)3個(gè)月,在常溫下即可保存。哈森等(2002)分別用定期移植保存法、凍結(jié)法和真空冷凍干燥法對(duì)乳酸菌進(jìn)行保存,結(jié)果表明,真空冷凍干燥法效果較好,其保存期長(zhǎng),而且在常溫下即可保存。但真空冷凍干燥過(guò)程中,冷凍和干燥的過(guò)程會(huì)造成部分微生物細(xì)胞的損傷、死亡及某些酶蛋白分子的鈍化。因此,要提高乳酸菌凍干后的存活率及活菌制劑的常溫穩(wěn)定性,必須盡可能減少凍干過(guò)程對(duì)活菌的不良損傷,所以在凍干前加入保護(hù)介質(zhì)減少凍干損傷是必須的。從目前的研究資料來(lái)看,各種糖類(如葡萄糖、果糖、乳糖、甘露糖和蔗糖)、糖醇(如山梨醇和纖維醇)和非還原性糖(如海藻糖)保護(hù)劑對(duì)乳酸菌類細(xì)胞的凍干脫水具有顯著的保護(hù)作用(楊一兵等,2008)。張英華等(2007)研究結(jié)果表明,海藻糖能夠和細(xì)胞膜成分形成氫鍵作用,取代水的位置,保護(hù)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,從而有效保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì),保證完整的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)。另外,鄭秋紅等(2006)研究了分別用海藻酸鈉和聚乙烯醇兩種包埋劑對(duì)乳酸菌進(jìn)行包埋固定,結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)包埋固定的乳酸菌在凍干后的存活率大于未包埋菌,而且熱穩(wěn)定性也有明顯提高。1.2微膠囊作為乳酸菌的應(yīng)用微生態(tài)制劑的最低活菌濃度一般為107CFU/mL時(shí),才能發(fā)揮其有效的生理作用。因此,微生態(tài)制劑必須通過(guò)胃環(huán)境以大量的存活菌到達(dá)腸道并定植于腸黏膜上才能發(fā)揮其生理作用,但由于胃酸、膽汁酸等的殺菌作用,微生態(tài)制劑的活菌數(shù)在此過(guò)程中會(huì)大幅度下降。因此,如何使微生態(tài)制劑到達(dá)動(dòng)物后腸道后仍能大量存活,已成為研究者越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。微膠囊技術(shù)是運(yùn)用一定的方法和儀器,使用天然的或合成的高分子材料,將固體、液體甚至氣體的微小顆粒包裹在半透性或密封性囊膜的微型膠囊內(nèi),使微膠囊內(nèi)的物質(zhì)與外界環(huán)境隔離,免受環(huán)境的影響,從而保持活菌的穩(wěn)定,而在適當(dāng)條件下,被包裹的物質(zhì)又可以釋放出來(lái)發(fā)揮作用。而食用乳酸菌的研究結(jié)果表明,采用微膠囊技術(shù)包埋乳酸菌,能增強(qiáng)菌體對(duì)外界環(huán)境的抵抗力,顯著提高菌體在到達(dá)腸道后的存活率,使乳酸菌更好地發(fā)揮益生作用(Adhikari等,2000)。近年來(lái),已有研究將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于飼用乳酸菌的研究中。呂利軍等(2008)為了保證足夠的乳酸菌在動(dòng)物腸道中發(fā)揮益生作用,研究以海藻酸鈉、脫脂奶粉、乳糖為壁材,采用擠壓包埋和冷凍干燥結(jié)合的方法對(duì)植物乳桿菌進(jìn)行微膠囊化研究。研究結(jié)果表明,海藻酸鈉濃度為3%、脫脂奶粉濃度為4%、乳糖濃度為6%、CaCl2濃度為2%時(shí),制備的微膠囊產(chǎn)品外形顆粒圓整,大小均勻,活菌數(shù)為7.67×1010CFU/g,且產(chǎn)品具有耐酸性。在隨后的斷奶仔豬飼喂試驗(yàn)中,也證實(shí)了制備的乳酸菌微膠囊能促進(jìn)斷奶仔豬的生產(chǎn)性能,并能提高其免疫力(呂利軍等,2009)?，F(xiàn)階段飼用乳酸菌的實(shí)際生產(chǎn)中,微膠囊化的產(chǎn)品還很少,這主要是由于乳酸菌的微膠囊化工業(yè)生產(chǎn)中還存在著技術(shù)的成熟、壁材的選擇和生產(chǎn)設(shè)備的配套等幾個(gè)方面的問(wèn)題。因此,發(fā)展和改善飼用乳酸菌微膠囊產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用性能,還需進(jìn)行更多的研究和探索。1.3乳酸桿菌的耐藥途徑隨著分子生物學(xué)的高速發(fā)展,將基因工程技術(shù)應(yīng)用于乳酸菌制劑的研究,通過(guò)對(duì)一些優(yōu)良菌種的遺傳改造,導(dǎo)入有用基因如必需氨基酸合成酶基因、疫苗基因等,讓乳酸菌制劑在腸道內(nèi)就能產(chǎn)生必需氨基酸或某些傳染病原的免疫保護(hù)造,以達(dá)到促進(jìn)生長(zhǎng)、預(yù)防疾病、改善消化吸收的目的,已成為新型乳酸菌制劑研究的方向和目的(溫建新等,2008)。乳酸桿菌是公認(rèn)安全級(jí)(GRAS)菌,乳酸桿菌自身及其各種代謝產(chǎn)物對(duì)機(jī)體有營(yíng)養(yǎng)和免疫功能,再加上其攜帶的目的蛋白的專一性作用,用乳酸桿菌作為疫苗載體不僅可使乳酸桿菌刺激產(chǎn)生黏膜及全身免疫反應(yīng),提高某些免疫活性因子的分泌,而且可將特異性抗原分子攜帶并分泌到腸道,進(jìn)而引起細(xì)胞免疫和體液免疫。因此,乳酸桿菌是一種極有前景的疫苗載體,將轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用到微生態(tài)制劑的生產(chǎn)中是該領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的方向?，F(xiàn)在構(gòu)建乳酸桿菌口服基因工程苗表達(dá)載體的條件都已逐漸完善,只是乳酸桿菌如何誘導(dǎo)小腸產(chǎn)生局部免疫反應(yīng)的機(jī)制尚不清楚。隨著研究水平的提高,通過(guò)對(duì)乳酸桿菌表達(dá)調(diào)控的進(jìn)一步研究和對(duì)免疫學(xué)特別是黏膜免疫機(jī)制的進(jìn)一步探討,定會(huì)得到具有更強(qiáng)生物學(xué)功能的乳酸桿菌基因工程菌。2有機(jī)制劑在豬產(chǎn)量中的應(yīng)用2.1乳酸菌制劑對(duì)認(rèn)同重、數(shù)量低的黨員培養(yǎng)的影響乳酸菌制劑對(duì)仔豬的促生長(zhǎng)作用已得到廣泛證實(shí),但由于仔豬生長(zhǎng)性能的表現(xiàn)受多種因素(品種、飼養(yǎng)類型、營(yíng)養(yǎng)水平、最適菌種、最適添加量、最適劑型、最佳飼喂方式等)的影響,因此,有關(guān)乳酸菌制劑改善仔豬生長(zhǎng)性能的研究結(jié)果不盡相同;所以近年來(lái)仍在進(jìn)行較多此方面的相關(guān)研究。謝紅兵等(2008)在仔豬料中添加不同比例(0.1%,0.2%)的乳酸菌制劑(顆料狀,保加利亞乳桿菌),研究其對(duì)仔豬生產(chǎn)性能的影響。相比于不添加乳酸菌制劑的對(duì)照組,兩試驗(yàn)組均顯著提高了斷奶仔豬的日增重、料重比;存活率雖與對(duì)照組差異不顯著,但均有不同程度的提高;此外乳酸菌制劑的添加還顯著降低了斷奶仔豬的腹瀉率。陳紅梅等(2006)研究了哺乳階段(14~35日齡)和斷奶階段(35~70日齡)基礎(chǔ)日糧中添加不同比例的乳酸菌素(粉狀,嗜酸乳桿菌)的效果。研究結(jié)果表明,在哺乳仔豬日糧中添加乳酸菌素對(duì)哺乳仔豬各方面影響不明顯,在斷奶仔豬日糧中添加0.4%乳酸菌素組與對(duì)照組相比,可極顯著提高斷奶仔豬的日增重;顯著提高粗纖維的表觀消化率,其它各種養(yǎng)分的表觀消化率有隨著乳酸菌素添加量增加而提高的趨勢(shì);糞中大腸桿菌數(shù)量比對(duì)照組顯著減少,仔豬腹瀉率有降低表現(xiàn)。這些結(jié)果都表明,乳酸菌制劑的添加能夠明顯提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能,但有關(guān)影響因素和最佳效果仍需進(jìn)行更深入的研究。2.2乳酸菌制劑對(duì)介紹大鼠腸道生理生化指標(biāo)的影響動(dòng)物消化道中微生物群體紛繁復(fù)雜,在正常情況下,通過(guò)有益菌和有害菌之間的相互作用,使微生物之間保持著動(dòng)態(tài)平衡,這種平衡一旦被破壞,將對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良影響。早已有研究結(jié)果表明,乳酸菌對(duì)提高宿主的營(yíng)養(yǎng),調(diào)節(jié)豬腸道菌群結(jié)構(gòu)及改善腸道環(huán)境等均有有利的影響。王凱等(2008)選擇72頭斷奶仔豬研究了飼喂乳酸菌制劑對(duì)斷奶仔豬腸道生理生化指標(biāo)的影響。研究結(jié)果表明,以1.5%乳酸菌制劑拌料發(fā)酵6h后,飼喂仔豬可顯著降低盲腸、結(jié)腸和直腸后段內(nèi)容物pH,顯著降低盲腸氨濃度,十二指腸、空腸的淀粉酶活性有明顯提高,后腸段和糞中大腸桿菌數(shù)和總細(xì)菌數(shù)均無(wú)顯著差異,但盲腸乳酸桿菌數(shù)有顯著提高。研究結(jié)果表明,以拌料形式在仔豬飼料中添中乳酸菌制劑,可明顯改善仔豬腸道環(huán)境和菌群結(jié)構(gòu)。此外,張常明等(2006)研究了在基礎(chǔ)日糧的基礎(chǔ)上,每日每頭添加30mL植物源乳酸菌制劑,對(duì)二元雜閹公豬腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,添加組消化道各段內(nèi)容物pH都有所降低,乳酸菌數(shù)量不同程度地高于對(duì)照組,且在胃底、十二指腸、空腸部位都達(dá)到了顯著水平;此外,盲腸和結(jié)腸內(nèi)容物中大腸桿菌的數(shù)量均有顯著降低,表明植物源性乳酸菌能有效抑制有害菌的繁殖,改善動(dòng)物消化道微生態(tài)平衡。2.3乳酸菌對(duì)斷裂強(qiáng)度的影響研究結(jié)果表明,乳酸菌制劑在改善仔豬生長(zhǎng)性能和腸道環(huán)境的同時(shí),還能增強(qiáng)其特異性及非特異性免疫。乳酸桿菌能促進(jìn)機(jī)體的免疫反應(yīng),是由于這些細(xì)菌在代謝過(guò)程中產(chǎn)生如蛋白質(zhì)和多肽類等代謝產(chǎn)物,能激活機(jī)體免疫系統(tǒng)(蘇布敦格日樂(lè)等,2007)。乳酸桿菌的此種免疫促進(jìn)作用在近年來(lái)中國(guó)的一些研究中也得到證實(shí)。張常明等(2006)選取了165頭35日齡的大長(zhǎng)二元雜閹公豬,研究了植物源性乳酸菌對(duì)斷奶仔豬免疫功能的影響。研究結(jié)果表明,斷奶仔豬日糧中添加乳酸菌制劑能提高仔豬生產(chǎn)性能,而且可以提高血清T4和IGF-1的水平,淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和IgG水平有明顯提高,IgA、IgM水平則有增高的趨勢(shì),表明乳酸菌對(duì)斷奶仔豬的免疫功能有促進(jìn)作用。呂利軍等(2009)選取48頭25日齡斷奶仔豬,研究了添加乳酸菌微膠囊和合生素的添加對(duì)斷奶仔豬免疫力的影響。結(jié)果表明,相比于對(duì)照組,乳酸菌的添加顯著提高了CD4+/CD8+、單核—巨噬細(xì)胞數(shù),也證實(shí)了乳酸菌制劑對(duì)斷奶仔豬的免疫力有提高作用。3乳酸菌制劑的應(yīng)用現(xiàn)狀近年來(lái),隨著人們對(duì)動(dòng)物性食品安全的廣泛關(guān)注,綠色、安全且能有效替代抗生素和抗菌藥物的飼料添加劑的研發(fā)成為人們的研究熱點(diǎn)。其中,乳酸菌類微生態(tài)制劑的研究也已成為近年來(lái)研究的焦點(diǎn)之一,它為飼料和畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展提供了一條高效、無(wú)公害、無(wú)污染的新途徑。其產(chǎn)生和發(fā)展順應(yīng)了當(dāng)前高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和注重健康環(huán)保的主流,在應(yīng)用中充分考慮了動(dòng)物菌群自身特點(diǎn)及寄主與環(huán)境之間的關(guān)系,該類微生態(tài)制劑的科學(xué)合理使用,必將成為本世紀(jì)飼料添加劑的主流。目前,中國(guó)在乳酸菌制劑的研究和應(yīng)用方面雖然取得了一定的成績(jī),但還是比較薄弱,尤其是作用機(jī)理了解得不十分清楚,大