后抗生素时代的微生态之路,你走对了吗?

2014-09-18 17:11:58   饲料与畜牧 新饲料 浏览量:256

  畜牧业发展的步伐越走越快,人们不仅对畜禽产品的需求量迅速上升,对其质量和安全性的要求也越来越高,加之对环境保护的重视程度逐年加强,未来的畜牧业必将踏上可持续发展之路。

  在这样的大环境驱使下,中国的畜牧行业经过不断的探究与摸索,逐渐开发出一系列符合安全标准的新型饲料添加剂。下面,我们将对近几年行业内大力推广、应用前景广阔的微生态制剂进行深入探讨。

  早在1947年,有学者发现乳酸杆菌应用于仔猪料中,具有提高生产性能、改善健康状况的功效,但当时正值抗生素发展的黄金时期,微生态制剂的研究与开发并未得到足够的重视,这也导致了微生态制剂发展的滞后。直到20世纪70年代,才逐渐转向微生态制剂的开发和应用,国内起步则要稍晚一些。20世纪80年代初期,四川农业大学何明清教授根据患病、健康禽肠道的12种微生物群定性、定量和定位测定结果,提出了幼龄畜禽下痢的原因是肠道菌群比例失调的观点,由此开启了国人的微生态研究之门。

  微生态制剂是在微生态学理论指导下,调整生态失调,保持微生态平衡,提高宿主(人、动植物)健康水平或保持健康佳态的生理活性菌制品(微生物)及其代谢产物以及促进这些生理菌群生长繁殖的微生物制剂。国际上将微生态制剂分为3个类型,即益生菌、益生元和合生素。

  目前,针对微生态制剂的研究已经不仅仅局限于某一单个品种,更多的是菌种的复配利用、活菌制剂与其他物质的联合应用或者通过高新技术手段对活菌制剂进行一定的加工处理,以使其达到更好的应用效果。微生态制剂的研究应用已从传统逐步走向高科技产业之路。

  虽然微生态制剂在动物生产乃至人类医药、食品安全等方面的作用已毋庸置疑,但其无论在实际生产还是应用方面都存在一定的问题,一直困扰着广大的畜牧工作者。微生态制剂的长远发展已成为业内人士共同关注的焦点问题。

  大“家”有话说!

  刁其玉

  (中国农业科学院饲料研究所,研究员)

  探索微生态制剂的最小单位很有必要。微生态制剂对动物而言并非必需营养素,它属于活性物质,起着调整动物生态平衡的作用,对动物机体健康和生产潜力的发挥具有难以预测的作用。微生态制剂在使用机理和使用方面,存在神秘性和不确定性,某种制剂对于某种动物在某个生理时期和特定环境的效果可能非常显着,而在其他情况则不明显。它并非像维生素、氨基酸等必需营养素一样,可以建立确定的模型或比例。毋庸置疑,微生态制剂必将成为饲料工业发展的重点内容之一,对保障饲料安全和畜产品品质起到不可替代的作用,微生态制剂最小单位是什么?微生态制剂之间的互作,微生态制剂和寄主的互作,应该成为研究的热点,便于为生产应用奠定理论基础。

  常维山

  (山东农业大学动物科技学院、动物医学院,教授)

  微生态制剂是一种饲料添加剂,不是“神药”。其功能主要是调节动物肠道微生态平衡,从而衍生出免疫调节、减少腹泻的作用,同时可分泌一些酶类、维生素起到增加饲料利用率、改善机体营养状况、降氨调理的作用。但是这些作用的发挥往往比较慢且不太明显,因此,我认为益生素发挥生产性能是一种润物细无声的作用,不可以立竿见影的心态去体会。

  微生态制剂的哪些作用比较容易观察到?首先是除臭,猪、禽使用微生态制剂后一周圈舍内氨气浓度可明显降低,且粪便成型、排泄物减少;其次,蛋鸡使用1~2周后蛋壳质量可改善、蛋黄颜色加深、蛋清粘稠度增大;毛皮动物皮毛光亮;长期使用后,可延长蛋鸡的产蛋高峰期、提高饲料利用率3%~5%。

  微生态制剂的作用仍然没有完全挖掘出来。目前研究发现,某些菌种可以吸附或降解霉菌毒素;利用微生态制剂制作发酵饲料可明显减少畜禽肠道疾病;发酵中草药可改善中草药适口性;处理畜禽粪便可加快粪便腐熟;处理青贮饲料可提高青贮饲料品质。

  微生态制剂的使用误区:用于治疗抗生素无效的腹泻,肯定得不到满意效果,因为微生态制剂治疗腹泻的能力远远不如抗生素;不能与抗生素一起使用甚至会降低抗生素的治疗效果是误导,因为微生态制剂与抗生素一起使用确实会被杀死,但是抗生素的半衰期通常很短,一旦失效后,微生态制剂便会发挥作用,同时微生态制剂一般没有抗药性不会降解抗生素;短暂使用,浅尝辄止。

  微生态制剂的不足之处:饮水型微生态制剂长期使用会堵水线;液体剂型、双歧杆菌制剂不宜长期保存;芽孢杆菌以外的益生素不能耐受72℃以上高温。

  陈振民

  (微生物农药国家工程研究中心,总工程师; 华中农业大学生命科学技术学院,副教授)

  在我国农业部发布的《饲料添加剂目录(2013)》中,6 种芽孢杆菌已正式被批准用于饲料添加剂的生产,如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌及侧胞芽孢杆菌。芽孢杆菌菌剂的发酵工艺有固态发酵法和液态深层发酵法,目前主要采用液态发酵来生产芽孢杆菌制剂,其中高含量芽孢杆菌制剂的高密度发酵技术与应用技术已成为当前的研究热点与重点之一。然而,如何实现高含量芽孢杆菌制剂的产业化与应用仍然是众多微生态制剂企业面临的新挑战。例如,如何根据多样性来源、功能各异的芽孢杆菌菌株与特定养殖对象针对性地开发个性化的芽孢菌剂产品,在保证菌株功能性的前提下提高产能、抑制发酵中的细胞自溶、高芽孢形成率的控制、发酵中噬菌体污染的有效预防、提高芽孢制剂的稳定性与延长货架期、芽孢杆菌与其他微生态制剂的协同作用、芽孢杆菌与肠道菌群的互作效应、芽孢杆菌的促生长机理研究、芽孢杆菌与其他饲料添加剂(微生态制剂、酸化剂、低聚糖、酶制剂等) 的组合使用技术等。一旦这些难题得到根本性地解决,将会大力促进高含量芽孢杆菌制剂产业化的实现,从而为推广企业提供质优价廉的菌剂来源,进一步促进芽孢杆菌微生态制剂的更广泛应用。

  周相超

  (湖南正虹科技发展股份有限公司研发部,配方师)

  微生态制剂作为一种可直接饲喂动物的添加剂,在提高机体免疫力、预防疾病、提高生产性能和改善养殖环境方面的作用得到越来越多畜牧从业者的认可。目前,饲料企业和规模化养殖企业对微生态制剂的使用越来越普遍,其使用效果也得到充分肯定,比如大北农、六和等大型饲料企业都建立了专门的微生态生产企业来为自己提供微生态产品。不过,由于微生态制剂产品本身的不稳定性,加之国内尚没有一个统一的质量标准,导致了微生态制剂市场不规范的现状,在畜牧行业内造成一些负面影响,甚至形成了一些错误的观念。

  很多人总是将微生态制剂与抗生素进行比较,认为其效果不如抗生素,没有使用价值。实际上,微生态制剂产品的主要作用是预防作用,治疗效果不如抗生素疗效迅速,但是长期使用微生态制剂有利于动物的长期健康,也有利于动物生活环境的改善。

  近年来的研究发现,一些微生态制剂产品,复合菌株较单一菌株效果好,因此造成一些养殖者认为微生态制剂产品中所含的菌株种类越多越好。其实微生物与微生物之间存在着相对复杂的作用,如拮抗、互生、中立、栖生、助生、偏生、寄生和吞噬等,微生物种类增多,如果微生物之间相互制约占主导反而削弱了其作用。

  一些行业人员宣称产品含菌量越高越好,而不管添加量和使用效果。即便是同样的添加量,有些消费者也会觉得5 亿个/ g 含菌量的微生态制剂不如100 亿个/ g 含菌量的微生态制剂划算。其实,微生态制剂特别是能在道定植的乳酸菌,其繁殖速度很快,很少的量就能起到效果,关键是要有足够的活菌,能够在肠道中取得优势地位。

  谷巍

  (宝来利来生物研究院,院长)

  现阶段通过积极的研究与探索,部分企业已经不仅是简单的生产和销售微生态制剂,更注重系统解决方案的提供和整合,尤其在饲料中添加的微生态已经积累了丰富的经验和理论成果,操作性、应用性已经大大提高。

  微生态制剂的生产相对要求较高,尤其是要想达到严格、稳定、标准的生产控制,前期固定资产投入会较大,但只要建立了系统生产体系,生产成本会得到控制。因为国家没有制定完善的技术标准,因此出现了现阶段产品标准不一的情况,各企业产品特点、菌种特性都有差别,确实缺少公认的参考标准,但在保证良好使用效果的前提下,采用各大厂家自己的标准也是一个好的选择。

  另外,按照《饲料添加剂目录(2013)》进行菌种生产、科学应用转基因技术等改造技术、严格从菌种筛选到清洁生产各个环节,加强行业监管与企业自律行为很必要。

  综合众家观点,我们不难看出,无论科研院所还是企业都在积极地探索,以解决微生态制剂发展应用中面临的难题。那么,微生态制剂研发与应用中都有哪些问题亟待重视呢?

  问题一:菌种安全性

  我们必须清楚的认识到,并不是所有的菌种都是绝对安全的,微生态制剂作为饲料添加剂,其使用的对象主要集中在幼龄动物和病弱群体,因此在菌株的选择、合理的剂型和添加的剂量上都必须严格谨慎。有的益生菌含有的抗药因子可以通过基因物质的交换转移到正常的肠道菌群中,于是就有人把含有抗药因子的基因工程菌用作益生菌,如果菌种选择不当,其结果将会与滥用抗生素一样,制造出任何药物都无法消灭的“超级细菌”,这将会给人类造成更大的威胁。而且,并不是所有的天然物质都是安全的,对机体有利的元素如果超剂量添加,也会造成动物的中毒,但关于益生菌的过量使用,目前还没有相关的报道。

  另外,菌种的同源性问题一直饱受争议。曾经,因为饲喂同源性原料导致了疯牛病的大规模暴发,所以全世界范围内禁止了动物性原料在反刍动物中的应用。近来,北美和加拿大等国家和地区又发生了疑似猪血浆蛋白粉含有PEDV引起的大规模的仔猪流行性腹泻事件,虽然并没有直接的证据证明是血浆蛋白粉的问题,但由此引起了同源性蛋白原料的争议,很多企业更是提出了杜绝在动物日粮中使用同源性蛋白原料的呼声。未来,菌种的同源性问题是否会面临相同的窘境,现在还不得而知。就目前的研究而言,同源性菌种似乎还是利大于弊,其具有良好的粘附性和肠道适应性,能针对不同动物、不同年龄阶段进行作用。

  杂菌含量也是困扰广大畜牧工作者的问题之一,经常有人反映,某些菌种在运输的过程中因为产气菌的繁殖导致菌桶盖子被冲开;也有反应因为杂菌率高,导致在动物中添加的产品无效或功效很低。因此,探索良好的生产工艺很有必要。菌种生产中采用的液体深层发酵法是目前应用较为理想的、杂菌率比较低的方法,但其在工艺上仍有待进一步地优化与提高。

  问题二:菌种活性

  众所周知,活性是益生菌产生功效的基础,其作为有生命的微生物,无论是生产、保存还是使用环节,都需要经过严峻的考验。抛开加工的层面,单从动物食入讲起,就需要通过胃酸、胆汁等极端环境才能到达肠道,存活、定植,最终发挥作用。这其中的每一个环节都会损耗益生菌的活性,因此,如何保证食入的益生菌在动物体内保持良好的活性而发挥其真正的生理功能,近年来成为了微生态制剂的研究热点之一。

  目前,研究较多的是菌种包被技术,如果包被技术过关,可以达到耐胃酸耐胆盐的作用,使大量存活的益生菌顺利到达动物的肠道,进而发挥其生理作用。但关于包被技术,还需要进一步的研究。有网站论坛做调研,众家的观点也不尽一致,但都归为共同的愿望:能保证微生态制剂的缓释功效,使其能顺利到达肠道。就目前的包被技术而言,无论从成本还是效果上,都没有达到十分满意。因此,寻找高效、廉价、无毒副作用的包被材料,优化包被工艺将是微生态制剂研发的方向之一。

  问题三:作用机理不明确

  关于微生态制剂的作用机理,目前比较主流的说法有4 种:①优势菌群说;②微生物夺氧说;③膜菌群屏障说;④“三流运转”理论。但无论是哪一种说法,都是大的方向,具体的作用方式与机制仍无法确定。但这一点并不影响微生态制剂在动物生产中的广泛应用,养殖人员关心更多的是其是否能达到预期的效果。至于机理,似乎更应该是科研院所或者国家课题去研究和探索的问题。

  问题四:与其他物质的联合应用

  微生态制剂与其他物质的联合使用,总的来说可以分为两个方面。一是与某些生物饲料的联合应用,如酶制剂、中草药提取物、酸化剂、酵母培养物、短肽等。在此方面,联合应用的功效毋庸置疑,大量的研究表明,微生态制剂与上述物质联合应用作用效果更佳。目前,存在争议的主要是第二方面,即微生态制剂与抗生素的联合应用。众所周知,抗生素具有杀灭细菌的作用,那么,微生态制剂作为活菌制剂,如果与抗生素联合应用,会不会也被杀灭呢?

  目前,在疾病治疗方面,我们似乎还必须依赖抗生素,但广谱抗生素必然对微生态活菌制剂产生影响,这似乎制约了微生态制剂的应用。从微生态制剂在人的临床医学研究来看,抗生素与活菌制剂合用对某些感染的治疗效果优于单独使用抗生素的治疗效果。在这种情况下,一般宜先用抗生素治疗原发感染,再以微生态活菌制剂调整微生态,即先治后调,这是合理的选择;还有一种方法是将抗生素与微生态制剂分开使用,中间间隔若干小时,以避开抗生素药物的浓度高峰;而在抗生素抗菌谱不覆盖微生态活菌制剂的情况下,两者可以同时使用。

  在促生长及预防疾病方面,则完全可以考虑使用其他物质进行替代,微生态制剂即是目前公认的具有较好效果的绿色安全添加剂,以此可以缓解抗生素滥用带来的健康及生态环境问题。

  问题五:科学合理使用

  在微生态制剂的使用上,根据畜禽种类和生产阶段进行合理选用非常必要。另外,筛选适用于特定日粮类型或特定用途的菌株也是未来菌种研发的方向之一。

  众所周知,不同微生态制剂的菌种和培养物等不同,因此在选用上必须谨慎对待。目前,市面上的复合微生态制剂应用较多,养殖者应足量连续使用才能达到预期的效果。在添加量方面,很多养殖者盲目跟风,认为进口的产品优于国内产品,因为前者标注的添加量低于后者。但据业内人士透露,其实很多进口的微生态添加剂都是出口转内销的产品。但其标注的添加量为什么会低于国内产品呢?编者分析主要有以下两点原因:①国外在生产中很少或者完全禁止使用抗生素,所以添加的微生态制剂在此方面损失较少甚至没有损失,而在国内则必须考虑抗生素带来的损耗;②中国人的习惯使然。在传统养殖业中,很多配方师在进行配方调整时,会过多地考虑外界因素的影响,为保证添加剂达到良好的功效,即通过大量或者超量添加来达到此目的,这一点在氧化锌的使用上可见一斑。

  我国着名微生物专家、中国微生态学创始人魏曦院士曾预言“光辉的抗生素之后的时代将是活菌制剂的时代”。微生态制剂在研发与应用的历程中经历了迅猛的发展,未来的微生态发展必将是充满挑战的光明之路。(来源:饲料与畜牧 新饲料)

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