摘要:综述了影响微生态制剂作用效果的因素和微生态制剂的科学使用。
关键词:微生态制剂;作用效果;菌种
随着动物微生态学研究的不断深入,以有益微生物菌群研制开发的微生态制剂,作为一类新型无公害饲料资源已被广泛应用。由于它具有生物学活性,能很好的参与动物胃肠道微生物菌群的生态平衡,促进动物的营养消化吸收和生长发育,提高饲料转化率,改善动物的生产性能,增强幼畜抗病力以及具有改善饲养环境和减少环境污染的独特作用,因此引起越来越多饲料生产企业和养殖业的高度重视, 也成为国内外饲料行业研究开发的热点。
1 影响微生态制剂作用效果的因素
1.1 自身因素
1.1.1 菌种
作为生产用微生态制剂菌株首先必须保证不产生任何内外毒素,无毒、无害、无副作用。由于多数微生态制剂是以活菌形式发挥作用的,如双歧杆菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌、酵母菌类,大多数要通过消化道途径发挥作用,这就决定其必须经过胃的酸性环境和十二指肠上部的胆汁汁分泌区,从筛选的角度考虑,要筛选具有耐受胃酸、胆汁酸等肠内对益生菌不利环境因素的菌株。微生态制剂菌株必须具有黏附性才能在肠道中生存并发挥作用。因此,对菌株的黏附性应给予足够重视。对产乳酸益生菌来说,既要有较强的抗胃酸能力,同时也要有自身的产酸能力及产生抗菌活性物质的能力。例如,某些微生态活菌制剂主要是利用乳酸杆菌产酸和过氧化氢发挥其抑制病原菌繁殖的作用。特别强调,虽然有些微生态制剂所用的菌种“名称”相同,如都是乳酸菌或酵母菌或芽孢杆菌或双歧杆菌,但是由于同名菌种的不同菌株的生理特性(如生长快慢、最佳生长温度、所需生长环境或条件、世代间隔、代谢产物等)和功效存在较大差异,最终表现为微生态制剂的功效也会有明显不同。
1.1.2 生产和储存条件
生产技术对微生态制剂的功效也有较大的影响,目前常用的发酵技术,主要包括液体深层发酵和固体发酵。利用液体深层发酵技术生产的产品,由于生产过程能够严格控制,一般来说效果比较稳定。用固体发酵的产品,由于灭菌不能彻底,经常有杂菌污染,从而影响了产品的功效,表现为功效不稳定或不明显,甚至无效。制粒或压片过程的温度和压力对细菌的存活率都有很大影响。贮存条件是影响益生菌存活率和货架期的关键因素。当贮存温度超过30℃时,制剂活性就会受到影响。微生物产品一般都要求冷藏,尤其是非孢子态微生物。除乳酸菌外,在PH低于4-4.5 环境下,微生物极易死亡,最适PH环境为中性。因此不应将益生素与酸化剂保存在一起。另一办法是将微生物产品在干燥前中性化。只有这样才能使制剂保持较高的存活率和长的货架期。对于一个成功的微生态制剂,在其可以接受的货架期内,具有较高的存活率是必备条件。
1.1.3 制剂类型
微生态制剂主要包含以下几种类别:①液剂:单一菌种或混合菌种的发酵液,含有活菌和代谢产物。②发酵冻干制剂:液体发酵后,经浓缩,然后加保护剂冷冻干燥。③普通固体发酵生产的粉剂。
④经液体深层发酵和一系列后加工生产的粉剂、片剂、胶囊和微胶囊制剂等。⑤软膏制剂(如牙膏状)。⑥气雾剂等。针对不同对象,可以采用不同的制剂和剂型,如饲料添加主要采用粉剂,包括②、③、④种,如预防治疗动物腹泻、拉稀可用液剂、片剂、胶囊口服、喷雾剂口腔喷雾或软膏口服,如在制粒饲料中添加则宜用微胶囊包被的产品,效果较为理想。另外,对微生态制剂采用微胶囊化制剂工艺可显著提高制品的货架期和抗胃酸及胆汁酸的能力。
1.1.4 活菌浓度和使用剂量
微生态制剂的功效是通过有益微生物在动物体内的一系列生理活动来实现的。其最终效果同动物食入活菌的数量密切相关。若数量不够,在体内不能形成优势菌群,难以起到益生作用。我国正式批准生产的制剂中,对含菌数量与用量的规定是:芽孢杆菌含量≥5×108 个/g;乳酸杆菌≥1×107个/g。若将微生态制剂添加于饲料中,其目标活菌不应低于109 个/kg。总结近年来添加单一乳酸杆菌或含有乳酸杆菌的混合菌对猪生长性能影响的试验(见表1),可以看出,试验所用乳酸杆菌的活菌数一般都>106 CFU/g;在饲料中的添加量一般≥0.1%。关于添加过量的益生菌产生的后果,张日俊报道,每千克断奶仔猪饲料中添加6×1011个枯草芽孢杆菌,其促生长效果差于最适添加量,但好于不添加组的效果。
1.2 饲料因素
1.2.1 蛋白质水平
日粮的蛋白质和限制性氨基酸的平衡程度可影响微生态制剂的使用效果,在低蛋白或氨基酸不平衡的日粮中添加可能会更有效果。这可能是因为有益菌本身可合成多种氨基酸,既可补充蛋白质的不足,又可平衡氨基酸,另一方面,可合成蛋白酶等多种活性物质,促进了蛋白质的消化吸收和利用。
1.2.2 饲料成分
饲料成分对微生态制剂发挥其功效也有影响。某些食物成分可以使胃酸或胆汁酸分泌增多,影响微生态制剂在经过胃或十二指肠时的存活率。药物特别是口服对益生菌敏感的抗生素对益生菌具有巨大的杀灭作用,服用微生态制剂时最好不要同时服用抗生素。
1.2.3 饲料加工
饲料在搅拌机内混合,尤其是制粒过程中会出现暂时高温,一些不耐热的活菌制剂如乳酸菌类和酵母类制剂,应在饲料制粒后再加人使用;而芽抱杆菌类和有胶囊包被的活菌制剂,因能耐受瞬间高温可直接混人饲料中制粒。饲料混合时,活菌制剂会受到来自饲料原料,尤其是矿物质颗粒的挤压和摩擦,使菌体细胞膜(壁)受损而导致死亡,故除芽抱杆菌和胶囊包被的活菌制剂外,一般制剂均用较软的饲料原料如玉米面等混合后,再与其他原料混合。饲料中微量元素、矿物质、维生素等均会发生一系列氧化- 还原反应及pH 值变化,从而对活菌制剂产生一定的影响,所以活菌制剂混入饲料最好当天用完。
1.3 宿主因素
1.3.1 宿主动物的年龄或饲养阶段
宿主因素对微生态制剂的影响也是多方面的,宿主的生理性改变如年龄的改变,幼龄、育成期和老龄期或断奶期和泌乳期等,都会影响微生态制剂的应用效果。
1.3.2 宿主动物的生理状态
一些应激因素等可诱使肠道习惯性产生激素,降低肠道黏膜层的厚度,降低益生菌的黏附能力,减弱益生菌发挥其功效水平。
1.3.3 宿主动物的肠道菌群状态
宿主肠内的微生物菌群对益生菌在宿主肠道中发挥作用具有多方面的影响。通常宿主肠道的正常菌群对外来菌群具有强烈的定植抗力,作为非宿主原有正常菌群成员的益生菌很难在宿主肠道中黏附定植。如果宿主处于菌群失调状态,微生态制剂就容易发挥其作用,效果更明显。
1.4 其它因素
1.4.1 使用方法
用同样的微生态制剂进行不同的实验,一是连续使用,二是一次性使用。尽管最小使用剂量不清楚,但发现用药停止后,微生态制剂的效应均消失。用大鼠进行的实验表明,停药后效应均消失;猪、鸡停药后7 天,肠道中已不能发现服用的微生态菌株。因此,欲使微生态制剂所用菌株在宿主肠道中永久定植,似乎不大可能。
1.4.2 水分的影响
一般来说,微生物在干的状态下存活状态较好。当水分升高,随时间延长,存活率降低。不同细菌对水的耐受力明显不同,孢子型细菌耐受性最好,肠球菌、粪链球菌次之,乳杆菌再次之。不同乳杆菌对水稳定性也有不同,植物乳杆菌较好,嗜酸乳杆菌较差,酵母对水耐受性较好。目前市场上很多商品制剂已使用脱水剂,以延长保存时间。
1.4.3 保存时间
随着时间的推移,活菌数量不断减少。减少速度因微生物种类不同而异,以芽孢杆菌最为稳定,其次是肠球菌群中的粪链球菌,再次是乳杆菌,稳定性最差的是双歧杆菌。
2 微生态饲料添加剂的科学使用
2.1 预防为主、防重于治、防治结合的原则
在养殖生产中,只有当所使用的微生态制剂形成优势菌群后,才能发挥最佳作用。实验室研究和实际生产证明,使用微生态制剂后,一般4-5d开始发挥作用,7-10d 达到最佳效果。
2.2 根据最佳效应时期的原则
2.2.1 快速生长期
在养殖动物快速生长期使用微生态制剂,可以抑制环境中的病原菌生长和繁殖,促进其生长,减少病害发生机率。
2.2.2 食物结构调整期
在养殖动物食性转换和食物结构调整期,使用微生态制剂,可以使其安全度过转换期和调整期,避免病原菌的侵袭。
2..2.3 治病后恢复期
在养殖动物发病后,经药物治疗,使用微生态制剂,可以帮助其尽快恢复健康,促进生长。
2.2.4 应激状态期
当养殖动物处于应激状态时, 如温度、盐度、pH等环境因子等的突变,使用微生态制剂,可以帮助其渡过应激反应期,提高养殖动物的成活率。
2.3 菌种的选择
不同菌种其作用和效果有差异。如粪链球菌在消化道内生长速度最快,与大肠杆菌相似,且还能分泌大肠杆菌干扰素,故该制剂防治腹泻效果最好。其他菌种的生长速度依次为乳酸菌、酵母菌,而芽抱杆菌在肠道中不能繁殖,对治疗腹泻效果差。此外动物的种类不同,对菌种的要求也不同,适于单胃动物的菌株一般为乳酸菌、芽抱杆菌等,而适用于反当动物的都是分解纤维和半纤维的真菌。
2.4 制剂类别
微生态制剂有很多类别。对某种特定的动物,某一种微生态制剂可能比其他制剂更适宜。微生态制剂在发挥作用时,如果定植于肠道是必须的,那么就应该注意到,细菌总是具有这样或那样的的宿主特异性。对猪是一种好的微生态制剂,对鸡则不一定有效。为了排除定植情况对微生态制剂效力的影响,可通过连续饲喂,使用不需在肠道中定植和增殖仍能维持高数量的微生态制剂菌。
2.5 坚持连续应用
据张春扬报道,用含蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的微生态制剂作试验,连续添加组的效果明显优于另一组。
2.6 同步应用低聚糖
据张庆茹报道,低聚糖不能被宿主动物吸收,可被动物肠道内有益微生物作为生长繁殖的营养吸收对。于有害微生物,低聚糖可加以吸附使其丧失致病能力。低聚糖有许多种,如低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等。
2.7 与抗生素的配合应用
由于微生态制剂是活菌制剂,而抗生素具有杀菌作用,因此,在一般情况下,在畜禽饲料中不可同时应用,同时应用时,微生态制剂将会失去作用。但我们仍可以巧妙地利用某些抗生素,据杜贵兰报道,先用抗生素杀灭肠道病菌,清除障碍,扫清道路,可使微生态制剂比较容易地在肠道内建立全新的微生态体系。但是对于抗生素和微生态制剂的结合使用效果并不能一概而论,两者联合使用时应考虑组成微生态制剂的每种菌对特定抗生素的敏感性,动物品种及年龄等。只有根据微生态制剂的菌种组合及特性以及抗生素的种类和作用对象进行合理配合,才能达到预期结果。
2.8 短时用完
微生态制剂在干燥状态下存活时间较长,水分升高则存活率降低,一般饲料含水量在14%左右,不利于活菌存活,而且饲料中所含的多种矿物质有杀菌作用,所以,微生态制剂加入饲料后,最好当天用完。