益生菌的研究與應(yīng)用

益生菌的研究與應(yīng)用

1929年，英國發(fā)現(xiàn)抗生素，人類的生產(chǎn)和生活發(fā)生了很大變化。但從本世紀(jì)50年代起,隨著抗生素作為飼料添加劑被廣泛應(yīng)用,其種種弊端也逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。比如導(dǎo)致動(dòng)物胃腸道正常菌群失調(diào)、產(chǎn)生耐藥性、藥物殘留和降低畜產(chǎn)品品質(zhì)等。綠色添加劑益生菌(probiotics)的研究開發(fā)隨之引起各國的重視。益生菌又稱活菌劑、生菌劑、益生素,為“一種可通過改變腸道菌群而對(duì)動(dòng)物施加有利影響的活的微生物飼料添加劑(Fuller,1989)”。該制劑避免了抗生素長期使用的毒副作用及耐藥性或抗藥性問題,可防治微生態(tài)平衡失調(diào)。同時(shí)它促進(jìn)畜禽生長發(fā)育,提高飼料消化、吸收和轉(zhuǎn)化率,增加肉蛋產(chǎn)率,而且產(chǎn)品中無殘留污染,符合綠色食品要求。在人類保健和臨床醫(yī)學(xué)中多用于維持腸道健康、治療腹瀉及多種腸道疾病。因此飼料、獸醫(yī)和醫(yī)藥界都主張大力研制推廣益生菌以替代抗生素。1益生菌產(chǎn)品使用量多以解決實(shí)際補(bǔ)充壓力的種類多,且逐漸形成日本在20世紀(jì)60年代首先開始使用益生菌,美國、西歐從20世紀(jì)70年代也開始有益生菌上市,主要用于胃腸道功能的調(diào)理,預(yù)防腹瀉,提高人和動(dòng)物的健康水平。隨著抗生素逐漸被禁用,益生菌的研究發(fā)展很快,從目前的發(fā)展情況看,國外益生菌的研究多是圍繞乳酸桿菌、雙歧桿菌、枯草桿菌及一些鏈球菌類進(jìn)行。日本和西歐對(duì)益生菌產(chǎn)品需求量很大,市場較為完善,美國相對(duì)較弱。益生素產(chǎn)品主要以含乳酸桿菌、雙歧桿菌及芽孢桿菌的發(fā)酵產(chǎn)品為主。在歐洲,1997年益生菌產(chǎn)量占功能性食品產(chǎn)量的65%,銷售額達(dá)8.89億美元。英國、法國、德國、西班牙、比利時(shí)、荷蘭、丹麥、芬蘭、瑞典9個(gè)國家益生菌總產(chǎn)量為25萬t,法國的市場最大,為9萬t,產(chǎn)值2.19億美元。德國該產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快,1996年—1997年度,增長率為150%。英國同期的增長率為26%?？傮w看,這9個(gè)國家的益生菌產(chǎn)品占各國總發(fā)酵業(yè)的10%,丹麥占有量最大為20%,德國和英國為13%,法國為11%,比利時(shí)和荷蘭為6%,芬蘭和瑞典為5%。德國益生菌產(chǎn)量占添加劑總量的1.7%。僅法國1991年市場上銷售的益生菌品種就不低于50個(gè)。目前,歐洲益生菌產(chǎn)品的消費(fèi)量占總食品消費(fèi)量的5%,價(jià)值30億美元。在日本,使用的菌種主要有枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、Toyoi菌、酪酸菌、乳酸桿菌、乳酸球菌。以復(fù)合菌劑為主。1989年銷售量在1000t以上,銷售額約5億日元。1994年日本的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的一半,產(chǎn)值達(dá)到3～3.5億美元。2000年產(chǎn)值達(dá)到17億美元。日本至1998年5月共批準(zhǔn)了保健食品(FOSHU)108個(gè),其中約50%為益生菌劑。僅生產(chǎn)雙歧桿菌制品年產(chǎn)值超過200億日元的廠家就有10個(gè)。同時(shí),日本對(duì)益生菌產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行了規(guī)定,保健用益生素每克或每毫升產(chǎn)品中雙歧桿菌有效數(shù)要達(dá)到1×107個(gè),同時(shí)建議把每克產(chǎn)品含1×105個(gè)有效菌作為理療用標(biāo)準(zhǔn)。比較暢銷的產(chǎn)品是Bikkle和Yakult(雙歧桿菌制劑)。據(jù)估計(jì),美國將是未來益生菌發(fā)展最快的國家,也以生產(chǎn)乳酸桿菌和雙歧桿菌的發(fā)酵品為主。美國準(zhǔn)許飼喂的菌種有43個(gè),產(chǎn)品年使用量為8000t以上,產(chǎn)值約3000萬美元。它們主要用于人類和動(dòng)物腹瀉、胃腸道疾病的預(yù)防和保健。1989年全球飼用益生素總銷售額為7500萬美元,1993年為1.22億美元,2000年為1.86億美元,2007年估計(jì)可達(dá)3.5億美元,發(fā)展速度很快(CatherineStanton2001)。市場上的主要產(chǎn)品有法國泰澤藥品公司的意拉庫脫、英國Europroteins公司的ProvitaLacTealSBLC、德國Chevita公司的SuifermSpecial、泰國的Toyacerin、加拿大的ProsuisPaste(乳酸桿菌、糞鏈球菌、雙歧桿菌)、意大利拓公司的寶肥利、瑞士的賜美健(乳酸鏈球菌)、美國的Procreazyme(酵母)等(A.Mercenier,PavantAndB.pot,2003)。2益生素的生產(chǎn)我國對(duì)益生菌的研究開始于80年代,但應(yīng)用則是近幾年的事。相對(duì)起點(diǎn)高,發(fā)展快,以研究乳酸桿菌、芽孢桿菌為主。1992年我國成立中國微生態(tài)學(xué)會(huì)?！鞍宋濉逼陂g四川農(nóng)業(yè)大學(xué)首次承擔(dān)國家攻關(guān)項(xiàng)目—飼用微生物添加劑的研究,于1995年順利通過國家驗(yàn)收。其制成豬用(8701)、魚蝦用(8801)和家禽用(8901)微生物添加劑,在四川、上海、西安、遼寧、湖北、云南等9個(gè)省市推廣應(yīng)用,效果顯著,豬、雞、魚、蝦的平均增重達(dá)12.0%～36.6%,飼料利用率提高8%～23%,成活率提高8.7%～21.0%,預(yù)防豬、雞、魚、蝦細(xì)菌性下痢的有效率達(dá)90%以上。1999年農(nóng)業(yè)部公布了12種可以使用的菌種。2001年又將地衣芽孢桿菌列為可直接使用的菌種。1998年國內(nèi)市場上能找到的益生菌產(chǎn)品主要有強(qiáng)力益生素(廣州景泰)、加酶益生素(山東寶來利來)、加藤菌和康源菌保(陜西西安)幾個(gè)品種。1999年增加了十幾家公司,到2000年達(dá)100多家。產(chǎn)品主要有促菌生(大連醫(yī)學(xué)院)、促康生(南京農(nóng)業(yè)大學(xué))、DM432菌粉(上海松江生物藥廠)、增菌素(北京營養(yǎng)源研究所)、生菌素(廣州希普)等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前國內(nèi)廠家有400余家(何明清,2002),產(chǎn)品數(shù)百種。廠家主要集中在北京、山東、河南、河北、遼寧和四川。其他地區(qū)則比較少。年產(chǎn)量約1萬t。北京百林康源、北京好友巡天公司、北京東方聯(lián)鳴、巴氏公司,山東寶來利來、六和農(nóng)牧科技園、廣東農(nóng)科院畜牧所、廣州希普公司、福建博大、上海創(chuàng)博公司、新疆天康集團(tuán)、湖北安琪公司、四川平大、成都明智公司、沈陽升泰和河北金龍公司等都有一定的生產(chǎn)規(guī)模。國內(nèi)益生素廠家多以含酶(纖維素酶、蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶)復(fù)合菌劑為主,單一菌制劑在生產(chǎn)中應(yīng)用很少。菌劑多為粉劑,一般包括乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等有益菌。有些菌劑還包括光合細(xì)菌等。比如山東寶來利來生物工程股份有限公司的益生菌中的有效菌株是芽孢桿菌、乳酸菌和酵母,廣州希普公司的“普樂寶”中的有效菌種同樣為芽孢桿菌、乳酸菌和酵母,北京桑普生化公司生產(chǎn)的“益菌多”的有效菌株為乳酸菌和芽孢桿菌。活菌含量依產(chǎn)品不同而不同,山東采禾產(chǎn)品TT、TQ、TFC活菌含量≥10億個(gè)/g,而河北黃驊渤海產(chǎn)品活菌數(shù)超過200億個(gè)/g,瑞典生產(chǎn)的MedipharmStabisil含乳酸菌20×109個(gè)/g,糞鏈球菌≥200億個(gè)/g,混合制劑不少于50～100億個(gè)/g,可見差異是比較大的。制劑有多用途非專用的,也有單胃家畜、家禽、反芻動(dòng)物或魚類專用的。依制劑種類和應(yīng)用對(duì)象不同,以飲水或拌料方式食入,依產(chǎn)品所含活菌數(shù)、制劑種類及飼用對(duì)象不同使用量變異較大,用量一般在0.02%～0.2%之間。據(jù)最新消息,目前我國對(duì)益生素的需求量約為3萬t。德國、法國、瑞土、美國和臺(tái)灣等國和地區(qū)進(jìn)入我國的同類產(chǎn)品的菌種主要是蠟樣芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸桿菌等。由于其售價(jià)高,在我國應(yīng)用受限。當(dāng)前我國益生素供應(yīng)明顯不足。河北滄州和安徽正大源正分別籌建萬噸級(jí)規(guī)模的益生素生產(chǎn)線。醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的益生素有麗珠腸樂、回春生、金雙歧、整腸生、降脂生、抑菌生、培菲康和乳康生等,多用于腸胃保健和腹瀉治療。最新資料顯示,我國益生素保健品消費(fèi)量每年近百億元,并呈逐年上升的趨勢(shì)。目前,國內(nèi)生產(chǎn)益生素保健品的大小企業(yè)有近百家。3日糧添加益生素在人們呼喚綠色安全畜禽產(chǎn)品的今天,益生菌在畜牧業(yè)中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用,研究報(bào)道很多,而且表現(xiàn)出良好的正效應(yīng)。應(yīng)用遍及反芻動(dòng)物、單胃動(dòng)物及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)(見表)。李義海等(1998)報(bào)道,在奶牛中應(yīng)用益生菌,可使奶牛產(chǎn)奶量提高7%～10%,乳蛋白含量提高0.1～0.2個(gè)單位,乳脂率提高0.1～0.3個(gè)單位。張金坤等人(1999)報(bào)道,應(yīng)用飼用微生物添加劑可提高蛋雞產(chǎn)蛋率9.4%,提高蛋雞成活率5.6%,且能顯著降低耗料量。傅義剛等(1997)報(bào)道,在雞飼糧中添加0.5%“強(qiáng)力益生素”(其菌種是從國外引進(jìn)的益生素菌株-芽孢桿菌和乳酸菌),雞血液球蛋白水平提高,血氨減少,雞的抗病力增強(qiáng),死亡率降低。李煥友等(2001)報(bào)道,用“保得”益生菌劑飼喂黃羽肉雞能夠改善肉雞胴體品質(zhì)和消除產(chǎn)品中的藥物殘留。傅月華等(1994)從5日齡健康乳豬的新鮮糞便中分離獲得消化鏈球菌和乳酸桿菌菌株,將其應(yīng)用于斷奶仔豬飼喂試驗(yàn)。結(jié)果表明,在日糧中添加1%的這種自行分離制得的乳酸菌劑的組與添加土霉素、喹乙醇的試驗(yàn)組比較,其斷奶仔豬的平均日增重分別為597.3、564.6和522.6g。說明斷奶仔豬應(yīng)用乳酸菌劑的效果優(yōu)于使用抗生素。權(quán)吉錫(1996)報(bào)道,生長育肥豬日糧中添加益生素可使日增重提高9.5%。薛恒平等(1997)報(bào)道,把用芽孢桿菌、光合細(xì)菌、蛭弧菌等制成的復(fù)合菌劑(益生素王),按1mg/kg用量投入蝦苗放養(yǎng)1月后蝦池中,每星期投入1次,共3次,結(jié)果試驗(yàn)組對(duì)蝦發(fā)生病毒病的時(shí)間較對(duì)照組延遲10d,產(chǎn)量增加40%;用于文蛤,試驗(yàn)組3個(gè)池塘均未發(fā)病,而對(duì)照組3個(gè)池塘發(fā)病率為30%～50%。陳大良(1997)報(bào)道,用含微生態(tài)制劑的飼料喂魚,魚生長速度明顯提高,吃食性魚類增重30%以上,濾食性魚類增重20%～25%,飼