1微生物饲料添加剂的概念、作用机制、应用现状及发展趋势
1.1微生物饲料添加剂的概念
微生物饲料添加剂是指被添加在饲料中的一种重要的肠道菌群调节剂，又称益生素。美国FDA把传统上通称的益生素定义为可直接饲喂的微生物，这些微生物菌种应具有以下特性：① 产生有机酸，如乳酸、乙酸、甲酸等，这些酸能够抑制病原微生物，也可作为动物的能量或对其他微生物有益；②产生抗菌物质，如细菌素、过氧化氢或其他化合物抑制病原微生物；③有益微生物粘附占位，竞争排除，防止病原微生物定植；④刺激免疫反应，增加免疫系统活力；⑤产生各种消化酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和糖苷酶，提高饲料利用效率，此外双歧杆菌还产生DNA聚合酶可修复机体损伤的细胞；⑥减少毒胺的产生，中和内毒素。
微生态制剂的另外一个涵义又称益生素，是一种重要的肠道菌群调节剂。微生物饲料添加剂是指被添加在饲料中的益生素。各国微生态学家在总结多年研究成果的基础上将其定义为：益生素是含活菌和死菌，包括其组分和产物的细菌制品，经口或经由其它粘膜途径投入，旨在改善粘膜表面微生物或酶的平衡，或者刺激特异性或非特异性免疫机制。作为现代生物工程技术的重大成果之一，微生态制剂广泛应用于生产领域，将导致畜禽、水产、种植业、环境保护和医等领域的根本变革。国际上把它誉为“拯救地球的技术”。
大量的研究结果表明，微生物饲料添加剂作为一种“绿色”添加剂，对促进动物生长发育，提高免疫力、防病治病，改善饲料适口性和转化率等方面具有显著效果。该技术的最大功绩在于，它可以逐渐替代农用化学物质，取代激素和抗生素，生产出绿色食品。用于畜禽水产养殖，可以预防畜禽、鱼虾疾病，净化水质，提高饲料转化率，降低胆固醇含量，消除粪恶臭，减少环境污染；用于种植业，可以改良土壤，改善植物品质，达到无污染、无公害、无残留；用于医药，可解除大量抗生素使用和滥用所造成的对人体严重的毒副作用。
微生态市场是近几年才兴起的行业，作为保障畜禽动物健康成长的一种饲料添加剂，其功效直可与抗生素相媲美，最关键的是其安全性是可控的，因此，近年来已被广泛使用。
1.2微生态制剂的作用及作用机理
在我国农业部允许使用的微生物菌种目录中，常用的活性微生物主要是乳酸菌、粪链球菌、芽胞杆菌、酵母菌等，这些菌类虽各有特点和不同作用效果，但其促生长机理在本质上是一致的。有益微生物进入动物机体后，形成优势菌群，与有害菌争夺氧、附着位点和营养素，竞争性的抑制有害菌的生长，从而调节肠道内菌群趋于正常化；微生物代谢产生有机酸，降低动物肠道pH值，杀灭潜在的病源菌；产生代谢物抑制肠内胺和氨的产生；产生各种消化酶，有利于养分分解；合成B族维生素、氨基酸、未知促生长因子等营养物质；直接刺激肠道免疫细胞而增加局部免疫抗体，增强机体抗病力。正常的微生物菌群的生理功能是动物生存必需的一个生理系统，是除骨骼、肌肉、神经、附属、淋巴、呼吸、消化、内分泌、心血管、泌尿、雄性和雌性生殖系统之外的第十三个生理系统，参与了动物体的生长、发育、消化、吸收、营养、免疫、生物拮抗及其各种功能和结构的发生、发展和衰退的全过程，发挥着一系列重要的作用：①胃肠菌群促进胃肠黏膜细胞的发育和成熟；②肠粘膜的菌群屏障作用；③口服耐受性和激活免疫系统，促进免疫细胞成熟，包括B细胞、T细胞、M细胞及吞噬细胞、体液免疫、细胞免疫、产溶菌酶细胞等；④产生多种消化酶，促进营养消化、吸收和代谢，包括对蛋白质或氮素、脂类、碳水化合物、维生素、无机盐和黏液代谢等；⑤胃肠菌群产生迁移传动复合物，刺激肠蠕动；⑥代谢产酸，酸化肠道环境，活化酶系统和抑制偏碱性有害微生物的生长。动物的微生态系统就是通过上述多种作用，最终产生抑制有害菌群，增强免疫功能，防治疾病，提高饲料营养素的消化吸收和转化效率，促进动物产品的形成和品质改善。
1.3微生态制剂的发展前景
1.3.1微生态制剂在国际的应用情况
近年来的大量研究表明，人类常见的健康问题如癌症、畸形、抗药性和某些中毒现象与肉、蛋、奶中的抗生素、激素和其它合成药物的残留有关，从而促使各国纷纷立法限制和禁用抗生素、激素等添加剂在饲料中的使用。与此同时，微生态制剂以其绿色安全、无毒副作用、无残留的优点在发展绿色畜牧业、提高饲料和食品安全、环境保护和生态工程、促进人类健康方面得到广泛应用。
据网上资料得知，国外在动物饲养中直接饲用微生物的理论及应用方面进行了深入细致的研究，取得了丰硕的成果，生物饲料在欧盟等许多国家已被广泛使用。除美、日外，德、法、英、荷兰、丹麦、西班牙等许多国家的猪、肉用牛、鸡、兔的饲料中以及犊牛代用乳中，亦已普遍使用这类产品。日本年微生制剂使用量在４０００吨以上，使用的菌种有:枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、Toyoi菌、酪酸菌、乳酸杆菌、乳酸球菌等；美国年使用量在８０００吨以上，西欧年销售额达４５００万美元，仅法国于１９９１年就有５０多种微生态制剂在市场上销售。我国市场上约有４０种国外产品，有意大利拓大“水得宝”；美国奥特奇“利生素、益生酵母”；日本Calpis“可速必宁”；美国科·汉森“百奥美?青贮体、百奥美?强力宝”；韩国Choong Ang“克利亚”；加拿大纽茨比奥“营养素T”；韩国净土“爱家畜”；韩国第一化学“赛克灵”；瑞士百福“赐美健”；韩国韩森“百宝饲”；英波奈特“盛肥速得”；法国乐斯福“百福菌”；挪威雅来“益畜宝”；美国Prince“奥奶净”；美国西方酵母“万饲特活性酵母”；韩国微生物所“爱昵乐”；英国 Microferm“青宝II号”；韩国Eunjin国际生物“牧哥益佰”；美国国际原料“百泰 P”；法国拉曼公司“倍多喜”；泰国龙亿生化“活佳素”；韩国韩动“优福康”；韩国ELT“优福素”；巴西奥特奇“奥奇素”；韩国Eunjin“牧哥益佰”；丹麦De Danske G?rfabrikker A/S“瘤胃康、布拉迪”。另外还有台湾酪多精的“富畜美、育佳、酪多精” 等。目前国外益生素的研究多是围绕乳酸杆菌属、芽孢杆菌属及一些链球菌类进行，产品多使用复合菌剂。
我国对饲用微生物的研究始于80年代，90年代已有企业进行工业化生产，产品也得到了市场的认同。至九十年代末，全国的微生态制剂生产企业已近200家，大都是年产几百吨以下的小企业，全国年产量在5000吨左右。进入新世纪以来，随着健康理念的深入和应用效果的确定，微生态制剂逐渐被人们接受，越来越多的企业进入这个领域。微生物发酵技术在饲料行业的应用如火如荼，生物饲料、生物饲料添加剂、发酵豆粕、发酵蛋白原料、发酵床养猪……新产品、新技术不断涌现。但即使是这样，微生物饲料添加剂行业在我国仍然只能算是一个新兴的行业，行业没有形成规模的领军企业，没有国家技术标准，在中国饲料添加剂网站中还找不到微生物饲料添加剂的专栏，统计微生态生产企业的信息十分困难。
为了引导微生态行业健康的发展，饲料经济专业委员会调研组，经过大量的工作，调查了60多家微生态制剂生产企业的现状。在这个领域中坚持近十年的企业寥寥无几。山东宝来利来、广州希普、沧州华雨药业、北京好友巡天、大连祥大、广州骏泰、北京营养源、宝鸡星星协力等，这些企业为我国微生态行业的成长发展，起到了先行者和奠基人的作用。近一、两年来，微生物饲料添加剂越来越被饲料主流企业所认可，国内的一些科研单位和饲料界巨头，开始进入到这个行业，如：国家饲料工程中心、大北农、山东六和、亚太中慧、江西正邦等，都相继推出了微生物饲料添加剂产品；同时更多的小企业也蜂拥进入了这个行业。这些企业大部分对生物技术不了解，没有专门人才，没有微生物饲料添加剂生产许可证，菌种来源不清，生产工艺不达标，产品质量不稳定，夸大宣传，以低价冲击市场……造成了微生态制剂市场产品品种繁多，等级不一，产品品质标示方法各异的现象；在养殖生产中，微生态制剂产品的使用效果也不完全一致，一方面是因为某些微生态生产厂家本身存在缺陷，菌种功能差，生产水平低下，产品质量不稳定，以次充好；另一方面是由于产品本身及操作技术无标准可依，使用方法不当。这些问题都影响了消费者对这类产品的信任度。总之，由于国内没有完善的行业管理体系，产品没有统一的质量标准，菌种安全性上也缺乏评价的依据，市场中更有投机者存在，导致了市场产品良莠不齐，鱼龙混杂的混乱局面，迫切需要尽快建立行业规范，形成龙头企业，使其健康发展。
1.3.2微生态制剂的发展趋势 随着社会的发展，人们生活水平的提高，人类的保健意识逐渐在增强。国内外先后提出了“绿色食品”的概念，而要实现农畜产品的绿色化，其前提条件就是要在饲料添加剂产品的开发上进行技术创新。对比其他抗生素及合成药物类饲料添加剂替代产品如:生物活性多肽、低聚糖、酶制剂、中草药等植物提取物，微生态制剂以其无毒副作用、无耐药性、无残留、成本低、效果显著等特点当然成为了最有效和最可行的替代解决方案之一，其作用正逐渐得到广大养殖界的认同。1998年底，欧盟委员会颁布了杆菌肽锌、螺旋霉素、维吉尼亚霉素和泰乐菌素等4种抗生素在畜禽饲料中作为生长促进剂使用的禁令，禁令已于1999年7月1日起生效 。下一步欧盟将禁止所有抗生素和合成类抗菌药作为饲料添加剂，同时欧盟也将禁止其它地区使用药物添加剂的畜产品进口，其决定的影响波及世界主要的农业大国。我国将随着欧盟和北美逐年限制药物添加剂，直至完全禁用药物作为饲料添加剂。随着国家立法及监督力度的加大，药物添加剂的使用将呈下降趋势，微生物饲料添加剂的潜在市场随之扩大。虽然微生物饲料添加剂在我国仅有短短几年的历史，但其发展十分迅猛，其推广使用不但能使我国在跟进国外先进的农牧科技方面取得优先权，而且可使无公害畜牧业的发展成为可能，绿色禽肉、禽蛋及猪肉的大量供给有利于提高我国国民的整体素质。
动物微生态制剂产品的广泛应用，必将在我国饲料行业和养殖业乃至在整个大农业领域引起一场革命性的变革，带动整个行业的发展和技术水平的提高。随着分子生物学的发展，基因工程、微囊工艺、缓释技术等新技术的应用，我们有理由相信饲料添加剂必定由抗生素时代进入到绿色环保，无污染的微生态制剂的时代。大量的研究结果表明，微生物饲料添加剂作为一种“绿色”添加剂，对促进动物生长发育，提高免疫力、防病治病，改善饲料适口性和转化率等方面具有显著效果。该技术的最大功绩在于，它可以逐渐替代农用化学物质，取代激素和抗生素，生产出绿色食品。用于畜禽水产养殖，可以预防畜禽、鱼虾疾病，净化水质，提高饲料转化率，降低胆固醇含量，消除粪恶臭，减少环境污染；用于种植业，可以改良土壤，改善植物品质，达到无污染、无公害、无残留；用于医药，可解除大量抗生素使用和滥用所造成的对人体严重的毒副作用。目前，世界各国对微生态制剂的研究开发，已成为热点。可以预见，微生物饲料添加剂作为无公害的“绿色”饲料添加剂，将逐渐替代饲用的抗生素，其系列产品的研制开发和应用将具有非常广阔的前景和良好的经济效益。
2微生物饲料添加剂在汕头市畜牧生产中的应用情况
目前，微生物饲料添加剂在汕头市畜牧生产中的应用处于起步阶段，尚未得到全面普及推广。微生物饲料添加剂最先被应用于汕头市的水产养殖业，直到2005 年以后开始在汕头市畜牧生产中推广应用，至今仅有几年的时间。目前现有若干各规模养猪场采用发酵床养猪技术，几个规模蛋鸡场在饲料中使用EM饲料添加剂。根据调查反馈的信息效果良好，一致公认最有效果是养殖场的臭味、氨气味明显减少，空气比较清新，其次是发病率相对下降，至于在增加产量、改善品质方面的作用未见显著改变。当前制约微生物饲料添加剂在汕头市畜牧生产中的广泛应用的主要影响因素有四个：一是微生物饲料添加剂单位成本价格昂贵，但在增加产量改善品质、减低发病率等方面效果不明显；二是使用方法不规范；三是厂家产品质量良莠不齐，对畜产品产生的安全性不明确；四是没有官方权威机构给予扶持、参与技术推广。
3关于科学使用微生态制剂的几点建议
3.1科学认识微生态制剂的安全性
3.1.1菌株的安全性 非致病性与非病原性是筛选菌种的首要条件。因此，首先必须确定菌株的安全性，其次应对该菌种的整个代谢循环进行系统的研究，明确其主要代谢产物与成分，分析其潜在的安全隐患。有些益生菌的安全性是相对的，其致病性与非致病性也是相对的，与其所处的生态环境密切相关，例如正常微生物菌群因定位转移和宿主转换都可能使宿主致病。一株现在无毒副作用的菌种，也可能因理化、微生物毒素和菌种本身原因引起负性突变，或通过与含有抗药因子的菌种交换基因物质而产生抗药性。所以定期对生产菌种进行长期安全试验检测，是十分必要的。我国已明确规定了饲料中允许使用的微生物种类，在此基础上生产的活菌及其代谢产物，只要按照合理浓度正常使用，是可以保证安全的。
3.1.2菌区菌种平衡 微生态制剂所针对的是胃肠道的菌群平衡，胃肠道的菌群平衡一旦被不适宜的外来菌群所破坏，产生的影响有可能是致命性的，特别是对幼龄畜禽。因此在养殖动物，尤其是幼龄动物上使用微生态制剂，菌种的选择上应更加谨慎。正常微生物菌群是指寄居在特定个体的无害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。正常微生物群一般可分为原籍菌群、外籍菌群和陌生菌群。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。陌生菌群是由不同种属的宿主传来的。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%。
3.1.3使用剂量 微生态制剂的益生作用是通过有益微生物在动物体内一系列生长繁殖、新陈代谢来实现的，其最终效果同添加的益生菌的数量密切相关。根据大量试验总结，如果一种益生菌在盲肠内容物的浓度低于107 个，该菌产生的酶及其代谢产物不足以影响宿主的正常生理功能；数量过多超过109个，超出占据肠内附着点和形成优势菌群所需的菌量，非但功效不会增加，反而造成浪费甚至是负面影响。微生态制剂用于特定养殖动物所需的菌群数量尚无统一的规定，德国有学者认为，仔猪饲料中加入微生态制剂其含菌量应达到×105/g饲料，育肥饲料中加入每克达到105个芽孢杆菌，粪中大肠杆菌减少35%。而乳酸菌因制剂不同而有差异，其数量达到107个，一般添加量为0.1%-0.2%。虽然活菌的数量是微生态制剂发挥作用的关键，但是在饲料中添加益生菌并不是多多益善，过量的益生菌反而会引起仔猪和仔鸡轻微腹泻，只有中低剂量的益生菌才能有效促进生长，提高饲料转化率。另外，应用微生态制剂尤其是外源性益生菌，过量添加后会破坏原有菌群平衡，削弱机体对外界摄入微生物的定植拮抗力，增加肠道负担，与宿主竞争营养等。所以，每种益生菌要经过多次严格的试验筛选出适宜使用参数，才可能达到好的效果。
3.2严格按照《目录》标准执行
原则上不管是微生态制剂生产者，还是微生态制剂使用者，都应严格遵守国家农业部颁布的菌株目录，对于没有明确证明其安全性的菌株，应谨慎选择。2006 年我国农业部658号公告《饲料添加剂品种目录》中规定在饲料添加剂中可用的微生物名单为：地衣芽孢杆菌*、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌*、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌*、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌*、产朊假丝酵母、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌、保加利亚乳杆菌#共计16种。
根据专家意见，不建议使用基因工程菌，不选用抗生素选育的抗药益生菌。
虽然我们可以通过基因工程的方法让益生菌获得、强化某些特性，但对其深远影响人们仍表现出谨慎的态度。而使用含有抗药因子的基因工程菌用作益生菌，其结果可能将会和滥用抗生素一样，制造出任何药物都无法消灭的“超级细菌”，给人类造成更大的威胁。
3.3合理选择菌株类型，严格使用剂量
根据不同动物品种、不同生长阶段、不同养殖模式，应合理选择益生菌的种类及其使用剂量。一般原则是幼龄动物多选择乳酸菌、双歧杆菌等厌氧菌，成年动物可选择部分芽孢菌、酵母菌。幼龄动物、患病动物等，可以按照中、高剂量添加正常使用，成年动物一般按照低、中剂量添加。
