用益生菌防治猪肠道病原菌与益生菌生产

用益生菌防治猪肠道病原菌与益生菌生产 用益生菌防治猪肠道 病原菌与益生菌生产 _JI二期以来,在养猪业中普遍使用抗生素类饲料添加 '-r剂控制猪的肠道病原菌,防治猪的肠道疾病(如 腹泻)和促进猪的生长.由于抗生素作为饲料添加剂使用 的副作用日益明显,受到越来越严格的限制,引起人们对 用益生菌控制猪肠道病原菌引起疾病的重视,开展了广泛 的研究与试验,希望用其替代抗生素类饲料添加剂防治猪 肠道病原菌疾病. 一 ,益生蕾的作用效果 近几年来,由大肠杆菌引起的仔猪腹泻在全世界范围 越来越频繁地发生,给养猪业造成重大经济损失,成为养 猪业的一个严重威胁.仔猪腹泻多发生在仔猪断奶后1,3 周内,也可见于生长猪,发病猪可表现为严重腹泻或突然 死亡.这些大肠杆菌分离株对多种抗生素类药物都具有耐 药性,寻找可以替代抗生素类药物的替代品成为当务之 急. 益生菌是又名促生素,竞生素,生菌素,促菌生,活菌 剂等,是活的微生物饲料添加剂.早在100年前,俄国细菌 学家梅奇尼可夫(E1ieMetchnikoff)就提出,发酵乳制品 中的细菌可能用来控制人类肠道细菌的发酵过程,从而起 到促进健康的作用.对人类健康益处最大的两种细菌是乳 酸杆菌(Lactobacillus)和双岐杆菌(Bifidobacterium). 益生菌的概念形成于20世纪70年代,是由R.B.Parker 提出的,他给益生菌下的定义是:"使肠道微生物达到平衡 的有机体和物质".在近10几年中,益生菌在动物营养方 面也获得了日益广泛的应用.在欧盟批准用作饲料添加剂 的21种益生菌中,有13种允许用于仔猪.1989年,美国食 品与药物管理局(FDA)和美国饲料协会,发表了可以直接 喂饲且一般认为是安全的微生物品种的名单,共42种.但 是,用于配合饲料的主要活体微生物产品主要是乳酸杆菌 属(以嗜酸乳杆菌为主),粪链球菌属,芽孢杆菌属及酵 母.在饲喂效果方面,主要可概括为防病和促生长两个方 面.对于多数益生菌,推荐的添加量为每公斤饲料10.个菌 落形成单位(CFU).多数公开发表的试验结果显示,益生 菌可以起到防治肠道疾病的作用.腹泻是仔猪断奶后第一 韶中国动物保健ChinaAnimalHealth2007.03 李凯年逯德山 吉林出入境检验检疫局,吉林长春130062 周中最常发生的一种疾病,因此人们对通过益生菌来减轻 仔猪腹泻的研究也最多.公开发表的数据显示,8O%的试 验中益生菌处理仔猪腹泻的发病率都显着下降.不论采用 何种益生菌(腊状芽孢杆菌B.cereus,乳酸肠球菌E. faecium,乳酸片球菌P.acidilactici),都可以观察这种 效果.试验结果表明,添加益生菌至少可以通过减少腹泻 的发生而降低疾病治疗的费用,从而降低用药成本.有人 用某些芽孢杆菌和酵母饲喂猪,发现对猪的增重和饲料报 酬具有有益的作用,或使断奶仔猪数增加. 二,益生菌的作用机理 虽然来源不同的益生菌都能起到类似的效果,说明可 能存在一种或多种作用机理.但是,从根本上上说,益生菌 的作用机理主要是通过改变肠道菌群实现的.可能是益生 菌与有害细菌竞争肠粘膜上皮的受体和养分,或释放出特 别的物质(有机酸,细菌素,呲啶二羧酸)影响肠道菌群. 可能还存在一种次要的机理(对于某些益生菌来说可能是 主要机理).研究发现,益生菌可以改变上皮细胞的结构和 功能,并影响免疫反应过程.一项涉及动物营养学,微生物 学,转运生理学,形态测量/组织学以及免疫学的跨学科研 究测定了一种益生菌(乳酸肠球菌E.faecium)对各项指 标的影响.研究结果表明,仔猪断奶后腹泻的发病率显着降 低,盲肠之前氨基酸的消化率显着提高,激发了小肠上皮细 胞对葡萄糖的转运活动.根据上述结果可得出结论,该益生 菌可以改变母猪与仔猪的肠道菌群,对宿主动物产生有益影 响.益生菌改变了上皮组织的某些主要或次要功能,改变了 某些免疫参数因此,在不用抗生素类饲料添加剂的情况 下,在猪的饲养中使用益生菌应当是有效的. 三,益生菌的生产问题 生产益生菌最理想的微生物应具备以下特点:?不会 使人和动物致病:?在体内外易于增殖;?能在低pH值和 胆汁中存活,并能定植于肠粘膜;?在发酵过程中能产生 乳酸;?能合成大肠杆菌,沙门氏菌,葡萄球菌,梭状芽孢 杆菌等肠道致病菌的抑制物且不影响自己的活性;?经加 工后存活率高,混入饲料后在室温下稳定性良好. 细菌的繁殖非常迅速,并且会迅速调整自己以适应所 处的环境.经过多个世代之后,以及在分离/发酵过程中受 采用培养方法的影响,初始分离菌株抑制有害病原菌的效 力可能会逐渐削弱.某种乳酸菌属的微生物最初分离出来 的时候可能能够有效抑制大肠杆菌病原菌,但是随着时间 的推移,它可能会"丧失"抑菌效力.在肠道菌群中,添加的 有益菌会与其它微生物竞争营养和空间.这种情况下,如果 它能产生抑制其它种类微生物的化学物质,就会拥有更多 的生存优势.这种化学物质称为细菌素.与乳酸的产生不 同,细菌产生细菌素的能力可能会因为工厂化加工过程而 发生"改变",甚至完全丧失.益生菌的工厂化繁殖过程是 经过精细控制的,所培养的益生菌都是清一色经过筛选的, 培养环境中不存在其它微生物的竞争,只存在单一的益生 菌,而且富含养分.这种环境会促进菌体数量的增加,而不 会促进细菌素的产生.其结果可能导致菌群中不能产生细 菌素的菌体生长更快,而且每次转移到新的媒介上之后,不 产生细菌素的菌群比例都会增加.按照这种方式,菌株就会 逐渐适应工厂化培养的新"环境",不再产生细菌素,从而 失去对有害病原菌的抑制作用.人们怀疑益生菌可能会在 培养过程中失去产生细菌素的能力,从而丧失抑制大肠杆 菌,沙门氏菌以及梭菌等其它细菌的能力. 在工业化生产益生菌的过程中,需要确定应该在什么 时候收获菌体并将其干燥.理想的收获时机是当菌群中处 于积极生长期的菌体数量最多的时候.如果收获过早,菌体 数量就达不到最佳水平,意味着生产效率的降低以及资源的 浪费.如果收获过迟,那么菌群中已过积极发育期的菌体比 例就会增加,这种菌体比年轻的菌体脆弱,在此后的分离,干 燥,包装和储存过程中容易遭受破坏.冷冻干燥的过程会杀 死60,90%的菌体.在存储过程中菌群活力又会进一步下 降,最高下降比例可达99%,即便在最佳的存储环境当中也 不例外.此外,假使再经过饲料制粒过程,菌群活力还会遭受 进一步破坏.挤压膨化的过程会产生高温高压,会杀死一部 分菌体,使得活力进一步下降.据说包衣技术可以为菌体提 ? 供一定程度的保护,但包衣处理用于膨化加工的益生菌产品 当中活性菌体的含量仅能达到未处理益生菌产品的10%. 根据使用的具体方法,标称的菌体数可能会造成困惑 甚至误导.最近关于益生菌冻干制品活力的研究显示,简单 地把菌体分为活和死两种状态可能并不足以说明问题. Lahtinen等人研究表明,菌体细胞有四种状态:1有活力的 (活动的,并且可培养);2休眠的(不活动,但在适当环境 下可培养);3活动但不可培养;4死亡,不可培养. 如果简单采用菌体细胞数来说明益生菌产品,还不足 以反映细胞是否能在动物肠道内成功繁殖.菌落形成单位 (CFU)计数通常是在营养丰富,富含维生素和微量元素的 培养基中进行的.液体猪饲料中有可能不具备培养基的营 养条件.即使具备这种营养条件,也可能因为野菌和酵母菌 的竞争而无法被益生菌利用.因此,益生菌产品的CFU计数 可能无法准确反映该产品在猪实际应用时的活力.因此,益 生菌活菌饲料添加剂的实际效力将取决于最初筛选益生菌 菌株的活力和生命力;益生菌在液体饲料中的菌群状态;益 生菌往液体饲料中添加的时间;肠道状态(肠道生理);到 达肠道的日粮成分;肠道的微生物菌群组成;益生菌在肠道 中的菌群状态;益生菌产生细菌素的能力.因此,通过配制 更适于微生物活动的日粮,可以提高益生菌的繁殖能力,并 且应该挑选合适的益生菌与特定的日粮相配合,或者挑选 合适的日粮配方与特定的益生菌相配合.如果想要用益生 菌来替代饲料中的抗生素类饲料添加剂,那么益生菌产品 就必须做到:成本效益高(花费一定成本可以添加足够数 量CFU的益生菌);活性稳定(菌体具有生命力和活力); 日粮配方稳定并适合于所采用的益生菌;益生菌菌株适合 于宿主动物. 四,丹麦研究出生产益生菌的新方法 最近,丹麦研究出一种生产益生菌的新方法,可以在养 猪场的现场对益生菌进行再繁殖,培养出足够数量,高活力 的益生菌,以便更好地添加在液体饲料中进而在猪肠道中 形成益生菌菌群.(下转七十一页) 加250和500U/kg植酸酶,添加植酸酶组的日增重和饲料 转化率明显比低磷日粮组高,与补充无机磷组的生产性能 相近.Han(1997)试验表明,在l0,50kg和50,90kg两阶 段的猪饲料中分别添加1200,lO00U/kg的植酸酶,猪从断奶 到出栏整个生长育肥阶段的日增重和饲料转化率分别提高 31.6%和10.6%.Cromwell等(1993)在仔猪料中添加0,2 50,500,1lmg/植酸酶,其中500lug/kg植酸酶组和 100mg/kg植酸酶组提高仔猪平均日增重9%,23%,提 室? 高饲料转化率6%.Young(1993)报道,仔猪日粮中添加 500FTU/kg植酸酶,可提高平均日增重15.56%,饲料转化 率9.76%.Jongb3oed等(1996)了11个试验发现,用 植酸酶替代全价平衡日粮中的部分磷酸氢钙,猪的生长速 度提高了6%,采食量提高了3%,饲料转化率提高了4. 3%.在仔猪和生长猪饲料中添加植酸酶,可显着提高日增 重和饲料转化率(见下表). 在饲料中添加植酸酶对猪生产性能的影响 添加量(F1u^g)试验猪年龄,体重8日增重(%)饲料转化率(%)5资料来源 50038Okg6+5_60+7.406Cro~el1(1993) 50020.7kgI+11.94+6.10lCromwell(1903) 100020.7kgI+20.90+6.11iCromwell(1993) 500102kg5+15.56+9.76lYoung(1993) 7508.8kg6+28.17+5.46ILei(1993) 44027.8kg8+10.94+8.11lAlain(1986) I50018d一47dl+9.67+5.62lKwon(1995) I50047d一74dI+7_24+2.85lKwon(1995) 生长猪I+50.23+11.15韩延明(1995) 1200仔猪l+56.94+28.48I刘建秀(1997) 一 个植酸酶单位(FTU)定义为:在PH值为5.5,37? 条件下,能使0.O0015M/L的植酸钠溶液中,每分钟释放出1 毫摩尔的无机磷的植酸酶的量.1000,1200FTU/kg是生产 厂家推荐量的2倍,超量添加是为了保证微生物植酸酶对 氨基酸消化率的作用能充分体现. 植酸酶是目前研究得最为透彻的饲用酶制剂,已经被 饲料工业广泛认可.它在猪饲料中的作用效果也已得到充 分证实.它不仅可以促进植酸磷的消化吸收,还可改善蛋白 质,氨基酸和能量的利用效果,提高日增重.利用潜在营养 价值优化配方更是充分发挥植酸酶的综合效益和降低饲料 成本的有效工具.植酸酶和有机酸并用还能显着降低仔猪 腹泻,减少仔猪死亡. 综上所述,在猪用预混料中用植酸酶部分替代无机磷是 确实可行的,而且好处多多,猪用复合预混料应用植酸酶后, 可以降低无机磷在预混料中的应用,如果再去掉没有营养价 值的载体的使用,其添加量可以缩减一半,从4%缩减到 2%,因此,基于这个基础上,开发应用了植酸酶技术的2% 猪用复合预混料将成为今后猪用复合预混料市场的主流. 2%猪用复合预混料既包含了4%猪用复合预混料所有 营养成分和使用方便的优点,又可弥补了它的缺点,由于添 加量缩小了一倍,因此降低了一半的运输成本,生产处理成 本,包装成本,大大降低了用户的直接使用成本,另外,由于 添加量的缩小,基础饲料原料的配方可以得到进一步的改 善,多出的2%配比空间,如果使用2%玉米可以增加全价饲 料消化能2.2,粗蛋白1%;如果使用2%豆粕可以增加全 价饲料消化能2.2%,粗蛋白5.3%,再加上应用了植酸酶 后,提高了营养物质,特别是氨基酸,蛋白质在小肠的消化吸 收率,因此,2%猪用复合预混料的性价比将大大提升,为更 多的养殖户们带来更好的经济效益.相对于0.5%,1%猪用 复合预混料的用户来说,2%猪用复合预混料既有使用方便 的特点,用户无需再添加钙,磷,食盐,氨基酸,那么就不用担 心自己采购上述原料所带来的原料质量问题,又可以在不增 加成本的前提下提高所生产的全价饲料的营养品质. 猪是畜禽生产中产生废弃物和排泄物最多的动物,据 估计每头猪产生的污水是人的5倍.集约化养猪业必将带 来磷的污染,到目前为至,饲料中添加植酸酶是解决磷污染 的唯一有效途径,大量试验研究表明,日粮添加植酸酶可使 粪中磷的排出量减少50,通过外源磷的添加或提高饲料 转化率的方法只能降低10%的磷的排泄(Simons和 Vesteegh,1990).用植酸酶消除污染的源头比先污染后治 理更为经济和有效,特别是对大城市如北京,上海,广州和 养猪业集约化地区更为重要.因此,应用植酸酶,开发2% 猪用复合预混料,无论对畜禽生产还是环境保护都非常重 要,其应用前景十分乐观. (上接六十九页)实践表明,这种方法在丹麦的使用效果非 常好,尤其是在湿饲系统中更好.养猪场购买一种特殊的 容器,里面装有益生菌及其理想的营养介质.猪场生产人 员在里面加水,放置24小时进行发酵处理.处理后,每天 把容器里的液体混到湿饲系统中饲喂.这时,益生菌的活 力和生命力都很高,能够在湿饲料中形成优势菌群,抑制野 酵母及传染性细菌的增殖,并进而在猪的肠道中形成足够 大的菌群数量,对动物产生有益的效果.在丹麦,饲喂采用 这种方法生产的益生菌的母猪都观表现了相当好的效果. 提供了大量的,富于生命力的益生菌之后,母猪的食欲大 增,采食量增加,母猪产前的应激死亡率降低:分娩更成 功,产仔更好,弱仔,死胎减少;泌乳期第一周泌乳量提高 断奶仔猪更加均匀;断奶仔猪数提高,表明了用这种生产方 法生产的益生菌对猪是行之有效的. 2007.03ChinaAnimalHealth中国动物保健71