一、 动物微生态制剂起源
动物微生态学是研究正常微生物群之间,正常微生物群与动物体内环境之间,动物体与外界环境之间三者相互关系的多学科相互交叉的一门新兴的边缘学科。动物体内正常微生物群与宿主的免疫、营养、生物拮抗、肿瘤、急性和慢性感染都有非常密切的联系。而动物微生态制剂是在微生态理论指导下采用已知有益微生物(PM),经培养、发酵、干燥、加工等特殊工艺制成的含有活菌并用于动物的生物制剂或活菌制剂。其它名称如生物兽药、饲用微生物添加剂、生物发酵剂、生物净化剂、生物饲料、益生素、益生菌剂,合生素等都属于动物微生态制剂范畴。从动物体或自然界分离、鉴定的有益微生物(PM)如大肠杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、粪链球菌、酵母菌、芽孢杆菌、真菌和光合菌等已制成不同类型的动物微生态制剂用于防病治病、增强免疫功能、促进生长、提高饲料利用率、净化环境、发酵饲料、脱毒、解毒和提高饲料的营养成分等。
我国动物微生态制剂起源于20世纪70年代,当时为防治疾病克服抗生素的抗药性及二重感染,四川农大何明清等通过大量调查和研究,于1980发表的《仔猪黄痢及其生物制剂预防法研究》,阐述了采用不产生肠毒素但产生大肠菌素的大肠埃希氏菌SY30菌株(O7:K+)的是有益微生物,经口服预防初生仔猪黄痢354例,保护率78%,对照组152例,自然保护率16%。同年江苏农学院方定一教授,采用NY10(大肠杆菌)预防仔猪黄痢也取得明显效果。1980年四川农业大学《仔猪黄痢及生物制剂研究》获得了四川省政府重大科研成果奖,从此,为动物微生态制剂的研究、开发和产业化生产拉开了序幕。
二、动物微生态平衡与失调研究
(一)猪肠道菌群研究
1.猪不同日龄及不同肠段正常肠菌群研究
何明清等(1982)选择1、8、22、42、180日5个日龄健康杂交猪,从空肠、回肠、盲肠和直肠定量测定了双歧杆菌等10个菌群,发现这些菌群在肠内定居有以下特性:
(1)年龄不同对肠道菌群影响:乳猪出生时在肠道是无菌的,不久肠道会产生多种微生物,经过生长、繁殖、渐渐形成相对稳定的微生态平衡。乳猪出生后24h,大肠杆菌等便可定居于肠道中, 8日龄在小肠和大肠定植的乳酸杆菌、双歧杆菌、消化球菌、拟杆菌、真杆菌、大肠杆菌、肠球菌和酵母菌达高峰并形成一个相对稳定的菌群。其中优势菌群为乳酸杆菌、双歧杆菌、消化球菌和拟杆菌。随日龄增长,8种菌群有下降趋势,而真杆菌和酵母菌在42~180日龄均未检出。
(2)肠段不同各菌群的菌数不同,如拟杆菌,空肠(2.8±0.4)、回肠(5.3±1.1)、盲肠(6.4±1.6)、直肠(6.8±1.3)。双歧杆菌、拟杆菌、真杆菌、消化球菌和大肠杆菌、葡萄球菌、在大肠和小肠有显著差异,且大肠多于小肠。
(3)猪的品种不同优势菌群有差异
北京大学汪国顺等(1992)用贵州深山区小型猪F2代,定量测定了空肠、回肠、盲肠和结肠4个肠段的9种菌群。结果显示:乳酸杆菌、韦荣氏小球菌及消化球菌为优势菌群。
2.仔猪不同日龄不同肠段肠道菌群与仔猪黄、白痢病关系的研究
何明清等(1983)选用1、7、14、21、28 5个日龄的杂交猪30头,健、病各15头,在小肠和大肠定量测定6种需氧菌(大肠杆菌、肠球菌、葡萄球菌、酵母菌、沙门氏菌和芽孢杆菌)和6种厌氧菌(拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、小梭菌、真杆菌和消化球菌)。结果:1健猪直肠,6种需氧菌(4.98±1.1):6种厌氧菌(7.7±1.1)=1:1000,即厌氧菌的总菌数为99%。在空肠6种需氧菌群(3.9±1.4):6种厌氧菌(5.7±1.2)=1:100,即厌氧菌的总菌数为90%;2下痢仔猪的空肠,6种需氧菌(4.4±1.1): 6个厌氧菌群(4.9±1.4),两者菌数由健康时的1:100更替为1:1。在直肠,两者菌数由健康时的1: 1000更替为1:100;3下痢仔猪部分肠道菌群的显著更替:大肠杆菌在空肠从5.0±1.5上升为6.4±0.9(p< 0.05),由健康时的第6位,下痢时上升为第1位。而拟杆菌从健康时5.0±1.1下降为3.4±1.4(p< 0.05),双歧杆菌和乳酸杆菌等菌数仍出现显著降低,需氧菌群与厌氧菌群出现更替,综上所述,说明仔猪发生黄、白痢时肠内菌群出现严重比例失调。
(二)家禽肠道正常菌群研究
1.鸡肠道菌群研究
(1)嗉囊及肌胃微生物群
嗉囊和肌胃中的优势菌群为乳酸杆菌,而肠球菌,大肠杆菌及酵母菌在嗉囊的数量少,在肌胃有少量的肠球菌。
(2)鸡不同日龄肠道菌群研究
何明清等(1986)分别定量测定了50、100和360日龄鸡的11个正常肠菌群,结果:在空肠和直肠占优势的菌群为双歧杆菌、乳酸杆菌及拟杆菌;其次为消化球菌及弯曲杆菌等厌氧菌。需氧菌(大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌及肠球菌)(4.8±1.4):厌氧菌(6.7±1.7)=1:100即90%以上为厌氧菌,它们之间处于相对稳定的平衡状态,未检出沙门氏菌及肠结肠炎耶氏菌。
(3)健鸡与鸡白痢病鸡肠道菌群研究
何明清等(1986)用中鸡(100日龄)和成年鸡(360日龄),病、健鸡各10只,定量测定了11个肠道菌群。结果:1在空肠,大肠杆菌由健康时的3.6±1.1居第7位,发病时上升为4.7±1.3居第5位,在直肠也相似。拟杆菌在直肠由健康时的8.2±1.5居第2位,发病时下降为7.0±0.7居第4位,其余7个菌群无显著变化。鸡白痢沙门氏菌及肠结肠类耶尔辛氏菌在健鸡和病鸡均未发现;210例病鸡与10例健鸡的肠道菌群分析,4种需氧菌:4种厌氧菌,在空肠由健康时的3.8±1.3:5.8±1.3=1:100,发病时更替为4.2±1.4:5.5±1.0=1:10即厌氧菌在空肠的菌数下降10倍。表明无临床症呈隐性或慢性感染的中鸡和成鸡白痢的肠内出现明显的菌群比例失调。
2.麻鸭不同肠段厌氧菌群研究
何明清等(1990)采用气相、液相色谱分析细菌代谢产物等方法,定量测定了麻鸭小肠、大肠中拟杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌和弯曲杆菌4种厌氧菌。结果:1细菌总数:小肠为9.74±1.28,大肠为10.3±1.42;24种菌群的种,在小肠有卵形拟杆菌,发酵乳杆菌,两歧双歧杆菌,空肠弯曲杆菌4个种。在大肠有卵形拟杆菌、多形拟杆菌、解脲拟杆菌、发酵乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、短双歧杆菌、空肠弯曲杆菌和粪弯曲杆菌9个种。
(三)鱼肠道菌群研究
1.鲤鱼肠道菌群研究
王红宁等(1992),3次从淡水养殖池中(水温14~21℃,含氧量3.9~4.05mg/L,pH7.6~8.43),定量测定了18尾成年鲤鱼肠道及水池中10种菌群,结果:1水池中的需氧菌有酵母菌、气单孢菌、大肠杆菌、芽孢杆菌和葡萄球菌,其中酵母菌(4.38±1.24)和气单孢菌(4.19±1.50)的菌数高于大肠杆菌、芽孢杆菌及葡萄球菌。但未检出假单孢菌及厌氧的乳酸杆菌、双歧杆菌、拟杆菌和厌氧芽孢杆菌;210种菌群中有8种菌群:拟杆菌、气单孢菌、酵母菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、厌氧芽孢杆菌和需氧芽孢杆菌在不同水温,不同时间条件下在鱼体内处于相对稳定的平衡状态,其中占优势的菌群:厌氧菌为拟杆菌(8.66±0.77),需氧菌为气单孢菌(8.02±1.01)和酵母菌(7.67±0.83);3鲤鱼肠道厌氧菌群与池水关系,即在池水中未检出厌氧菌。
2.鳗鲡正常菌群研究
上海复旦大学洪黎民(1994)研究淡水养殖的鳗鲡,鳗鲡的体表常见菌群与水环境中的菌群基本一致,体表的优势菌群为假单胞菌,无色杆菌,气单孢菌;而海水养殖的鳗鲡,体表的优势菌群为五色杆菌、弧菌、假单胞菌,黄杆菌和微球菌等;鳗鲡肠道优势菌群为肠微球菌、贝内克菌和弧菌,其次为假单胞菌和气单胞菌。
3.石班鱼体表菌群研究
厦门大学杨淑专(1992)对海水网箱养殖的石班鱼,分别定量测定海水、健、病鱼体表的菌群,结果,当海水比重降低和水温升高时海水总菌数增加(16℃ 2.2×102/mL,23℃ 8.6×102/mL),鱼体表单位面积的含菌量也增加(16℃ 1.3×106/cm2,23℃ 1.4×107/cm2),海水、健康鱼和病鱼体表的优势菌群均为假单胞菌和气单胞菌,其次为金色葡萄球菌。
(四)牛羊胃肠菌群研究
1.瘤胃正常菌群
南京农大薛恒平(1994)报道,瘤胃内正常微生物群种类很多,主要为细菌、纤毛虫和厌氧真菌。
(1)细菌:瘤胃内细菌种类很多,但多为厌氧菌。在每克瘤胃内容物中,细菌总数约为107~1012,占瘤胃内容物的3%~4%。瘤胃内饲料营养成分的分解和合成主要靠细菌,其次是纤毛虫及厌氧真菌。瘤胃正常菌群按其作用包括:1纤维素分解菌有产琥珀酸拟杆菌等6个种,其菌数为106~1010;2半纤维素分解菌有丁酸弧菌等4个种;3淀粉分解菌有反刍新月单孢菌等4个种;4蛋白分解菌有琥珀酸弧菌等6个种;5氨基酸分解菌,有瘤胃拟杆菌等6个种;6脂肪分解菌有梭形梭杆菌等6个种;7利用有机酸的细菌有产碱费氏球菌等8个种;8产甲烷菌有反刍甲烷杆菌等7个种;9合成维生素的细菌:合成B族维生素的菌有丙酸杆菌等5个种,合成胡萝卜素的细菌有微球菌等6个种。
(2)纤毛虫:瘤胃中的纤毛虫,目前所知,有120多种,其数量每毫升内容物含105~106个。纤毛虫严格厌氧。纤毛虫可分为全毛虫目包括3个属和贫毛虫目包括4个属。
(3)厌氧真菌:主要是瘤胃真菌。细菌、纤毛虫和瘤胃真菌三者之间关系密切,纤毛虫所需蛋白质主要靠吞噬细菌,细菌繁殖有赖于纤毛虫。当纤毛虫和细菌单独存在时,纤毛虫对纤维素的分解率为6.9%,细菌为38.1%,当两者共存时,纤维素的分解率提高至65.2%,瘤胃真菌与细菌在纤维素的降解过程中起协同作用。
2.肠道正常菌群
犊牛的肠道菌群主要有拟杆菌、双歧杆菌、乳杆菌、大肠杆菌和链球菌等,其中占优势的菌群为拟杆菌。羔羊的肠道菌群,新疆石河子农学院王良娟(1992)定量测定1、3、5、7四个日龄绵羊羔羊粪内的7种正常菌群及各菌群随日龄变化的演替过程,结果:1~3日龄羔羊粪便内菌群以乳杆菌和大肠杆菌占优势,5~7日龄已形成一个比较稳定的菌群,其优势菌群为拟杆菌。
(五)兔肠道菌群研究
1.健兔不同日龄肠道菌群研究
山东农大牛钟相等(2000)选择未哺乳兔、哺乳兔和断奶兔,定量测定10种常见肠道菌群,结果:哺乳前仔兔空肠和回肠是无菌的。哺乳兔:乳杆菌、拟杆菌及酵母菌等为优势菌群。断奶兔:拟杆菌、双歧杆菌、消化球菌、乳杆菌、梭杆菌、大肠杆菌及酵母菌等为优势菌群,表明断奶兔的肠道菌群已形成比较稳定的微生态平衡。
2.健康兔与腹泻病兔不同肠段菌群的研究
牛钟相等(2000)选择断奶的健兔与腹泻病兔定量测定10种肠道菌群。结果:腹泻兔大、小肠中厌氧菌的总菌数为(1.30±1.31)较健康兔厌氧菌的总菌数(4.47±1.53)少1000倍,而病兔的需氧菌总数较健康兔多100倍,即腹泻兔的厌氧菌总数显著减少,而需氧菌总数明显增加。其中未检出类杆菌、消化球菌和双歧杆菌,酵母菌、真杆菌等显著减少,而肠球菌、大肠杆菌等显著增加。通过扫描电镜观察,发现健康兔黏膜表面有较多的乳杆菌、球菌、酵母菌及霉菌孢子,而腹泻兔的空肠、结肠及盲肠黏膜处的正常微生物群的种类和数量都明显减少。试验表明,健康兔和腹泻病兔肠内厌氧菌与需氧菌之间出现显著的菌群比例失调。
(六)大熊猫肠道菌群研究
何明清等(1992)定量测定了5只大熊猫粪便中的10种肠道菌群,结果:肠球菌(7.9±0.5)、乳杆菌(7.0±0.5)、双歧杆菌(6.5±1.2)、和肠杆菌(5.8±2.3)4种肠菌群是大熊猫常见的优势菌群,这几种菌群的检出率均达100%,而酵母菌和链球菌检出率均为60%,厌氧弯曲杆菌为40%,葡萄球菌和需氧芽孢杆菌为20%。但需氧的肠球菌占绝对优势与其它动物不同。
三、生产工艺流程
微生态制剂从小试?中试?产业化3个环节,其生产工艺都有不同,2000年我国动物微生态制剂产业化的生产工艺流程概括为5个系统:
1.能源系统:主要提供蒸汽,其次为电。蒸汽来自燃煤锅炉,为避免污染环境,2000年有的燃煤锅炉已改为燃油锅炉。
2.空气压缩净化系统:好氧菌在大罐内生长繁殖过程中需要提供无菌空气,以保证该菌正常生长,该系统工艺流程为空气?空压机?贮气罐?灭菌罐?总过滤器?分过滤器?无菌空气?培养罐。若生产厌氧菌则不需用该系统。
3.大罐发酵培养控制系统:大罐液体发酵的流程为玻瓶摇振培养?一级种子罐培养?二级种子罐培养?生产罐培养,在罐内培养过程中:培养温度、pH、空气流量等参数,主要采用人工调控,有的采用自动控制。
4.干燥系统:干燥系统是指将发酵液中的水分去掉的过程。2000年采用的方法:1通过连续离心去掉水分保留菌泥,将菌泥与载体按比例混合均匀,进行室温干燥;2通过板框过滤去掉水分保留菌泥,进行室温干燥;3通过低温真空浓缩去掉水分,使发酵液的水分去掉70%~80%,余下的20%~30%与载体混合进行室温干燥;4发酵液加载体直接进行气流,或喷雾干燥。
5.检验系统:该系统是5个系统中的中枢机构:1承担种子培养,保证菌种纯净无杂菌生长;2按时检测发酵液中已知有益菌的生长状况;3半成品和成品检验主要测定每克菌粉所含的活菌数及水分等。
四、作用机理
动物微生态制剂作用机理尚不成熟,据目前所知概况为以下几个方面:
1.生物夺氧及竞争性排斥:好氧芽孢杆菌等进入动物胃肠道在生长繁殖过程中消耗肠内过量的气体,造成厌氧环境,利于厌氧菌繁殖,恢复微生态平衡,达到防治疾病目的,何明清等(1993)给下痢仔猪连续3天口服蜡样芽孢杆菌后,肠内需氧菌与厌氧菌之间由下痢时的1:1恢复到健康时的1:1000:即99%以上为厌氧菌。厌氧菌中双歧杆菌、乳酸杆菌显著增加,而大肠杆菌,沙门氏菌显著减少。陈惠等(1994)在给生长育肥猪饲喂地衣芽孢杆菌后,肠道菌群中厌氧菌(双歧杆菌、乳酸杆菌等)增多,而需氧菌及兼性厌氧菌特别是大肠杆菌显著减少(p< 0.05)。
竞争性排斥(CE)是指孵出的雏鸡,口服厌氧微生物使小鸡早期建立一层正常的微生物屏障、以抵抗外袭菌感染。广西农大李康然等(2000)从健鸡盲肠内容物中分离出乳酸杆菌等厌氧菌,并制成微生态制剂,采用沙门氏菌强毒攻击后再用微生态制剂治疗的试验结果:15日龄时试验组成活率95.2%,土霉素对照组为90%,空白对照0%。
2.生物拮抗致病性微生物:有益微生物对致病菌有抑制性的生物拮抗作用表现为:南京农大(2000年)乳酸杆菌对致病菌的生物拮抗作用是由于这些细菌产生细菌素和有机酸等。细菌素是一种具有生物活性蛋白成分和杀菌活性的化合物。淳泽等(1993)从健康动物肠道分离的两株芽孢杆菌,在固体和液体培养基中对猪大肠杆菌、猪霍乱沙门菌、鸡大肠杆菌、鸡白痢沙门氏菌有拮抗作用,并证明拮抗作用主要是芽孢杆菌产生了细菌素,其次为有机酸。胡东兴等(1996)给鲤鱼饲喂地衣芽孢杆菌后对气单胞菌有显著生物拮抗作用。
3.改善体内外生态环境,减少氨、胺等有害物质产生
苟晓金、江朝元(1989)给母猪饲喂蜡样芽孢杆菌制剂后,使母猪肠道内的有益微生物增加而潜在的致病微生物减少,因而粪便中的有益微生物数量增多,致病性微生物减少,当仔猪接触母猪奶头、粪便及场地、用具等获得的有益菌多,有害菌少,因而,预防仔猪下痢的有效率达85%以上。
氨、胺、吲哚、硫化氢、靛基质等物质对动物肠道黏膜细胞有明显的毒害作用。乳酸菌等在肠道生长繁殖能产生有机酸,细菌素等抑制物质,可抑制肠内大肠杆菌等腐败细菌的生长,降低脲酶的活性,进而减少蛋白质向氨、胺等有害物质的转化,使肠内氨的浓度降低,并减少向外界排泄,改善了畜禽的生活环境。李淑敏(2000)酵母细胞可吸附毒素、致病菌和降解黄曲霉毒素等。
4.增强动物体的免疫功能,抵御感染
有益微生物是一种非特异免疫增强剂。刘克琳等(1994),用地衣芽孢杆菌制剂饲喂肉鸡,采集1、3、6周龄鸡的胸腺、法氏囊、脾脏及盲肠扁桃体等,进行光镜和电镜观察,结果:试验组免疫器官较对照组生长迅速和成熟快。6周龄时,胸腺、法氏囊、脾脏的重量较对照组提高了83.15%、4.46%和74.82%,盲肠扁桃体面积较对照组增大了1.17%。在胸腺、脾脏、法氏囊和盲肠扁桃体黏膜固有层、黏膜下层分布着大量的淋巴细胞和一些浆细胞,它们受抗原刺激后,分化、繁殖、发挥免疫功能的作用。聂志武等(1997),在生长肥育猪的日粮中添加0.1%的益生素(主要成分为芽孢杆菌),可使猪体血液中的巨噬细胞吞噬的细菌由74%上升到91%;淋巴细胞转化由66.0%上升为79.5%;脾及颌下淋巴的重量分别增加13.75%、11.3%。
牛钟相(2000年),用双歧杆菌等制成的制剂饲喂鸡的结果:试验组的胸腺、脾脏和法氏囊免疫器官的指数分别为12%、12.3%和8%,T淋巴细胞阳性率提高10.8%,红细胞C3b,、受体花环形成率提高25.8%。潘康成(1996)利用地衣芽孢杆菌饲喂仔兔,提高了血液中白细胞数和T淋巴细胞ANAE阳性率。用兔瘟组织灭活疫苗与芽孢杆菌制剂结合使用,较单独使用疫苗的效果更佳。
5.促进动物生理机能成熟。四川农大余成瑶等(1994),用地衣芽孢杆菌饲喂肉仔鸡后,试验组鸡小肠粘膜皱裂增多,绒毛加长,粘膜陷窝加深,表明小肠吸收面积增大;同时对肝、肾、大肠、小肠、肺、脾作了细胞多糖和细胞碱性磷酸酶(AKP)的定性定位测定。结果,试验组鸡小肠、大肠、肾、脾、肺的PAS(高碘酸-Schiff反应)阳性率高于对照组,细胞多糖增加,肝的PAS阳性低于对照组,表明机体对糖源利用加速,多糖代谢水平增高; 试验组各内脏细胞AKP阳性率明显高于对照组,试验组鸡细胞RNA、DNA及蛋白质合成水平均有提高。研究结果阐明了芽孢杆菌制剂提高肉鸡生产性能的生理学理论依据。
6.产生多种酶类,提高消化酶活性
芽孢杆菌等能产生蛋白酶、淀粉酶和脂肪分解酶等活性消化酶,帮助动物对营养物的消化吸收,枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌除具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性外,同时还具有降解植物饲料中某些复杂碳水化合物的酶,如果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等,其中很多酶是哺乳动物和禽类不具有的酶。陈惠等(1994),在给育肥猪饲喂芽孢杆菌后猪肠道α-淀粉酶活性比对照组提高6.9个糊精活力单位。胡东兴等(1996)利用地衣芽孢杆菌,饲喂生长鲤鱼40天后,鲤鱼肠道中蛋白酶、淀粉酶的活力分别高于对照组50.5%和69.9%。
五、菌种与应用
(一)微生态制剂生产菌种:
1.1996年我国农业部正式批准生产生物兽药的菌种有:蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus), 枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、粪链球菌(Streptococcus faecium)、酵母(Candida)、噬菌蛭弧菌(Bolellovibrio bacfiriovors)。
2.1989年美国食品药物管理局与美国饲料协会发布了可以直接饲喂动物的有益微生物菌种有42种。
3.1999年我国农业部公布了可以直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种12个:干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(L.planetarium)、嗜酸性乳杆菌(L.acidophilus)、粪链球菌(Streptococcus faecium)、乳链球菌(S.lactis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、纳豆芽孢杆菌(B.natto)、乳酸片球菌(Pediococcus acidilacticii)、啤酒酵母(Saccharo cerevisiae)、产朊假丝酵母(Candida utilis)、沼泽红假单胞菌、曲霉(Aspergillus)。
(二)生产现状
2000年我国生产动物微生态制剂的企业、单位约400家,如北京百林康源和北京好友巡天公司,北京东方联鸣和巴氏公司,山东宝来利来和六和农牧科技园,广东农科院畜牧所和广州希普公司,福建博大和上海创博公司,新疆天康集团和湖北安琪公司,四川平大和成都明智公司,沈阳升泰和河北金龙公司等等,都有一定的生产规模。
1.生产的生物兽药及饲用微生物添加剂约1.2万~1.5万t。
2.生产的生物饲料(用已知微生物发酵有毒有害饲料或具有活性蛋白饲料)约2万t。
3.饲用微生物添加剂应用效果:潘康成(2000年)对31篇综述或研究资料进行了统计学处理所得结果均为平均数,见下表:
饲用生物添加剂应用效果平均数(2000年)
动物类型 提高增 提高饲料转 降低发 降低死 提高产蛋量
重(%) 化率(%) 病率(%) 亡率(%) 或产奶量(%)
猪 14.28 7.86 22.9 7.5 /
家禽 7.1 9.05 21.10 3.88 6.3
反刍动物 10.89 4.2 15.8 7.3
家兔 10.89 11.78 14.13 8.54 /
鱼虾 12.5 11.86 14.63 /
(三)应用
1.猪
何明清、乔绍权、陈代文、罗安治、胡未一等(1989-1994),芽孢杆菌添加剂8701A通过1357头哺乳仔猪试验,添加0.15%的用量效果最佳,日增重较对照组提高19.2%~22.8%,饲料利用率提高6.3%~23.5%;添加0.1%8701B(育肥猪用),消化能3.16~3.17Mcal/kg,粗蛋白在15.78%~13.1%,全程日增重无明显差异,而饲料利用率提高7.7%;在用量和菌剂相同的情况下,消化能3.2Mcal/kg,日增重提高6.7%,饲料利用率提高11.7%;在营养水平较低时,消化能2.9~3.0Mcal/kg,粗蛋白12.2%~14.1%,全程日增重提高16.5%,饲料利用率提高6.1%;当在农村条件下试验时,日增重提高15.1%~25.8%。
薛恒平等先后对10余批510头哺乳仔猪进行试验,使用乳酸杆菌和芽孢杆菌复合制剂平均提高增重21.5%,饲料利用率提高9%。
朱万宝等(1999)利用蜡状芽孢杆菌、粪链球菌等4株菌制成复合微生态制剂饲喂35日龄的断奶仔猪,饲喂20天,与对照组相比,仔猪腹泻减少,增重提高19.6%,节约饲料15.22%,每头仔猪增加经济效益5.96元。
2.家禽
(1)肉鸡
何明清、向贵友、谢侯清等(1994),芽孢杆菌8901添加剂经1993-1994年3次试验结果统计分析,在营养水平相同的情况下,分别用0.1%、0.15%和0.2%的8901添加剂,饲喂时间分别为5、6、7三个周龄的肉鸡,结果显示日增重较对照组分别提高8.9%、14.5%、21.6%,饲料利用率分别提高19.1%、17.9%、10.1%,发病率分别降低20%、20.7%、22.4%。
光合细菌添加剂经5200羽红宝杂交鸡饲喂63天,结果在营养水平相同条件下,光合细菌添加剂(培养液)用量为28日龄前平均每日每羽0.4mL,28日龄后平均每羽0.6mL,日增重试验组较对照组提高12.3%,饲料利用率提高21.0%,成活率提高3.1%。
(2)蛋鸡
聂志武等(1997)产蛋母鸡误饲生长育肥猪饲料而受应激,致使产蛋量下降,用四川农大生产的芽孢杆菌制剂按0.1%的量添加在基础日粮中饲喂产蛋鸡,产蛋重由27.4g/枚,上升为46.5g/枚,上升了19.1g/枚,产蛋率由44.3%提高到74.3%;空白对照组产蛋重由33.8g/枚,上升为37.8g/枚,仅上升4.0g/枚,产蛋率由54.4%提高到60.5%;抗生素组产蛋重由27.4g/枚上升为37.4g/枚,上升了10.0g/枚,产蛋率由44.2%提高到59.8%。牛钟相(2000年)用双歧杆菌等饲喂蛋鸡,产蛋率提高12.2%,饲料转化率提高10.4%。
3.奶牛
张力军等(1995)利用四川农大生产的猪用8701微生物添加剂饲喂奶牛,按千克体重50mg计算,每天饲喂一次,连续30天。结果:试验组比对照组日均产奶量增加5.17kg,提高16.81%。李义海等(1998),在奶牛中应用微生态制剂,可使奶牛产奶量提高7%~10%,乳蛋白含量提高0.1~0.2个单位,乳脂率提高0.1~0.3个单位。
4.家兔
家兔为草食动物,对粗纤维消化率一般在8%~28%之间,饲用微生物添加剂的引入可增强家兔对较难消化的粗纤维的消化利用。安继升等(1989)用乳酸杆菌添加剂对德系长毛仔兔进行腹泻病防治和增重效果观察,结果从21日龄到52日龄断奶,试验组仔兔增重低于对照组4.94%;而断奶后10天,试验组比对照组多增重7.89%;断奶前试验组发病率低于对照组10.7%,断奶后10天,试验组发病率较对照组低4.23%。
张玉笙等(1993)在家兔日粮中按1.0%、1.5%、2%的量添加微生物添加剂,日增重分别比对照组提高2.38g、3.61g、4.62g,饲料转化分别提高4.86%、6.29%、8.86%,屠宰率分别提高1.79%、1.21%、3.70%,发病率和死亡率均极显著地低于对照组。
5.鱼、虾
张道南等(1988),在虾苗中使用光合细菌,每槽4000尾,每天投喂140mL菌液,试验组虾苗变态率为94.1%,成活率为63.7%;投喂100mL菌液组,变态率为91.4%,成活率为53.9%;而对照组变态率为77%,成活率44.4%。李勤生等(1990),用DlL1光合细菌进行团头鲂和草鱼试验,在团头鲂鱼种中无论是添加0.5%或1.0%的菌体还是菌液均表现明显的促生长作用,第1批水缸中试验,日增重为对照组的4.71倍,总重率是对照组的5.1倍,第2、3批也得到相似的结论;在草鱼试验中,水缸流水试验20天,添加0.4%菌体的试验组鱼种,生长速度大大超过对照组,总增重率和日增重分别是对照组的3.2倍和2.5倍,在网箱生产中,经95天饲养,成活率提高7.0%,饵料系数下降0.43。浙江省慈溪市(1995)应用光合细菌拌料较对照组亩产增加3.4%,饵料系数下降0.3,降低17.5%;用菌液泼洒方式使用,亩产增加12.4%,饵料系数下降0.22,降低12.9%。
姚键(1994)报道将蜡样芽孢杆菌用于对虾的生产上,用量为1mg/kg,出苗量比对照组提高10%~15%。何明清、王子彦、方尚文、倪学勤等(1989-1994)用微生物添加剂(8801)饲喂鲤鱼苗和成鱼,增重分别提高12.9%和8.0%~11.6%,饵料利用率分别降低18.2%和8.7%;林志新等(1994)用四川农大生产的8801饲喂虾,亩产提高31.2%,饲料利用率提高22.2%,成活率提高21.2%。
薛恒平等(1997),用芽孢杆菌、光合细菌、蛭弧菌等制成的复合菌剂(微生态制剂王),按1mg/kg用量投入虾池中,在虾苗放养1月后投入,每星期投入1次,共3次,结果试验组对虾病毒病发生较对照组延迟10天,产量增加40%;用于文蛤,试验组3个池塘均未发病,而对照组3个池塘发病率为30%~50%。
6.德国、法国、瑞土、美国和台湾等国和地区进入我国的进口同类产品,其菌种主要是蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌等,由于售价高,在我国应用受限。
六、转基因工程菌研究
用于动物微生态制剂的遗传工程微生物(工程菌)的研究,四川农大倪学勤等(1993-2000)将益生菌作为基因工程的受体菌,使之表达一些有用的外源基因,扩大其生物学特殊功能,从而达到一种制剂发挥多种功能的目的。
在大量的有益微生物中选择报道甚少的有益芽孢杆菌作为基因工程的研究对象,进行遗传学研究和生物技术改造,并克隆表达有用的氨基酸合成酶基因、抗原基因等,研制成为工程菌。其意义既保持受体菌株(益生芽孢杆菌)的安全性和在肠内定植、繁殖功能,发挥其调整菌群和促生长的有益特性;又能在动物体内直接合成有用的特殊营养成分。以减少饲料消耗,大幅度降低生产成本,提高养殖业经济效益。
本研究的重点必须对益生芽孢杆菌进行遗传背景分析,质粒检测和克隆载体系统的构建等工作:(1)有益芽孢杆菌质粒的提取,应用改良碱裂解法,在30余株有益芽孢杆菌中发现一株有质粒存在,分子量为3.7kb。该质粒中有大量的单酶切位点,并且传代稳定;(2)在益生芽孢杆菌中表大赖氨酸合成酶基因,选择赖氨酸产率高的菌株作为受体菌,且外源质粒转化频率高,能在其中长期保持高水平表达的外源基因。并采用经典遗传学方法使之对赖氨酸积累反馈脱敏;(3)结果B.licheniformis 6104诱变菌株61040t能积累赖氨酸2.91g/L,比出发菌株提高了17倍,转化率提高了一个数量级。通过质粒的再转化试验及传代稳定性试验,进一步证实B.licheniformis 6104及其突变菌株610401是较好的受体菌,尤其用于赖氨酸合成酶基因的表达。同时,建立起的益生芽孢杆菌受体系统也可用于其它外源基因的表达。
吕道俊等(1999)采用PCR方法扩增得到了1.85kb的地衣芽孢杆菌天门冬氨酸激酶基因,并进行了测定序列。
七、结语
我国已加入WTO。面向世界,我国的动物微生态制剂在替代饲用抗生素、激素、化学合成药和砷制剂等危害人类健康的添加剂中将产生重大的经济、社会和生态效益。