關于微生態(tài)機制的文章(轉載),很全面!

依玲 · 發(fā)表于 2008-10-8 11:58:47

看到一篇關于微生態(tài)制劑的文章,包括其應用的優(yōu)缺點,希望對大家有用.

微生物飼料在我國發(fā)展的優(yōu)勢、意義及發(fā)展趨勢

摘要:近年來，我國對微生物飼料的研究取得了長足進步。本文主要介紹了微生物飼料的菌種、作用。機理、生產(chǎn)工藝等內容，并闡述了微生物飼料在我國發(fā)展的優(yōu)勢、意義及發(fā)展趨勢。關鍵詞:微生物飼料發(fā)展趨勢微生物飼料大體上可歸納為兩大類：一類主要是利用微生物發(fā)酵作用政變飼料原料的理化性狀，或增加適口性、提高消化吸收率及營養(yǎng)價值，或解毒、脫毒，或積累有用的代謝產(chǎn)物。這一類微生物飼料包括乳酸發(fā)酵飼料（青貯飼料）、粗飼料發(fā)酵、擔子菌發(fā)酵、畜禽糞及屠宰殘渣發(fā)酵、餅粕類發(fā)酵脫毒飼料及微生物發(fā)酵生產(chǎn)的廢棄物、礦物、纖維素及糖類資源培養(yǎng)的微生物菌體蛋白，具體有：飼料酵母、石油蛋白。固態(tài)法菌體蛋白飼料、食用菌菌絲體、白地霉，以及微型藻、光合細菌飼料等。微生物發(fā)酵飼料和菌體蛋白飼料這兩類不可截然分開，發(fā)酵飼料中也包含著營養(yǎng)豐富的菌體蛋白，而菌體蛋白的粗制品尤其是固態(tài)法生產(chǎn)的菌體蛋白飼料，也包含有菌體之外的其他成分。 1 我國微生物飼料的研究進展國外20世紀60年代初就開始研究開發(fā)微生物飼料。目前，美、日、歐洲、中南美洲、東南亞等地均在使用，并有推廣普及的發(fā)展趨勢。近年來，我國微生物飼料的發(fā)展也十分迅猛。 1．1 我國微生物飼料應用的菌種我國于1994年批準使用的益生菌有6種：芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲霉和米曲霉。我國目前實際應用的菌株遠遠不止這幾種，但最常用的仍為芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬、酵母菌屬和糞鏈球菌屬等。乳酸桿菌具有產(chǎn)酸、耐酸、不耐熱、產(chǎn)生抑菌素（Bacteriocin）、為動物腸道內正常菌群等特點；糞鏈球菌為正常存在的微生物；而芽孢桿菌屬和酵母菌屬僅零星存在于腸道中。芽抱桿菌具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，可明顯提高動物生產(chǎn)速度和飼料利用率，在飼料加工過程及酸性環(huán)境中有較高的穩(wěn)定性，在腸道環(huán)境不增殖，我國已應用于生產(chǎn)的需氧芽孢桿菌主要有蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌。酵母類可為動物提供蛋白質，幫助消化，刺激有益菌的生長，抑制病原微生物繁殖，提高機體免疫力和抗病力，對防治畜禽消化道系統(tǒng)疾病起有益作用，主要應用的有啤酒酵母和石油酵母。其它還有光合細菌、擬桿菌、木霉等。 1．2 微生物飼料選用菌種的原則 1．2．l 菌種必須是安全的。必須用本動物或實驗動物做急性、亞急性毒性實驗、致畸致殘等試驗只有安全性好的菌株才能作為生產(chǎn)菌種。 1．2.2 菌種必須能在畜禽腸道內存活，能適應腸道的環(huán)境條件并能進行新陳代謝活動，最好是來自動物體內的正常菌群。 1．2.3 必須是活菌（但現(xiàn)在也有用死菌的），在生產(chǎn)使用及儲存過程中，易于生產(chǎn)和保持其活動狀態(tài)。 1．2．4 菌數(shù)必需有一定量。由于腸道環(huán)境的復雜性，微生物飼料中所用的菌才能保證其存活和發(fā)揮作用。 1．3 微生物飼料的作用我國微生物飼料工業(yè)從起步至今，已取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，其適用對象不斷擴大，已廣泛應用于畜、禽和水產(chǎn)飼料中。畜禽有雞、豬。牛等，水產(chǎn)有對蝦、扇貝、鮑魚、鰻鱺、綿鯉、灰斑魚等。其作用主要表現(xiàn)在如下幾個方面：提高生產(chǎn)速度和增重、改善飼料效率、防治疾病、減少死亡率、消除糞便臭味等。 1．4 微生物飼料的作用機理微生物飼料的作用機理，目前尚未完全明白，但一般認為是綜合作用的結果，現(xiàn)分述如下： 1．4．1 競爭性抑制。包括營養(yǎng)和定殖位點（阻止有害微生物在腸粘膜附著與繁殖）的競爭。健康畜禽腸道內生長著各種各樣的微生物群落，各種微生物群落之間相互依存、相互制約，構成畜禽腸道內微生態(tài)平衡狀態(tài)，建立一個正常且平衡良好的腸道微生物區(qū)系對抵御病原性微生物感染具有十分重要的作用。由于微生物之間存在著相互作用，某一生態(tài)系統(tǒng)中現(xiàn)存的微生物會阻止新的有機體在這一部位的入侵，如嗜酸乳桿菌對豬腸道上皮的親附能力非常強，從而減少大腸桿菌與腸道上皮結合的機會。因此對那些菌群形成遲緩或有障礙的幼小動物服用微生物制劑有著十分重要的意義?，F(xiàn)代孵化方法養(yǎng)殖的小雞因沒有接觸過成年的雞，不能象農莊圈養(yǎng)的雞那樣迅速地建立起腸道菌群，給小雞接種適當?shù)哪c道微生物，幫它們建立起自己的腸道菌群，就能提高其對沙門氏菌的抗性，而對于成年動物，由于許多微生物只能在腸道內存活相當一段時間，因此必須連續(xù)服用活菌制劑才能保持某一微生物在腸道內的定殖。在某些情況下，如應激。疾病，以及長期使用廣譜抗菌藥等，都可造成腸道內微生態(tài)平衡的破壞。而飼喂微生物飼料，有益的微生物到達消化道后，在消化道內迅速繁殖，在數(shù)量上便占絕對優(yōu)勢，加上它們生長代謝造成厭氧環(huán)境，就大大抑制了那些需氧性致病菌原生長繁殖。 1．4．2 通過產(chǎn)生有機酸如乳酸和乙酸使消化道內pH值降低，抑制其它病原性做生物生長，從而保持或恢復腸道內微生物群落的平衡，達到防病促生長的目的。 1．4．3 抑菌作用。許多乳酸菌和鏈球菌可以產(chǎn)生細菌素，如乳酸鏈球菌肽等，這些多肽類物質能抑制沙門氏菌、志賀氏菌、綠膿桿菌和大腸桿菌的生長。在某些條件下，有些乳酸菌可以產(chǎn)生少量的過氧化氫，過氧化氫可以抑制許多細菌的生長，尤其是革蘭氏陰性病原菌。這是由于大腸內的乳酸過氧化氫酶一硫氨酸鹽反應系統(tǒng)被激活的結果，其反應產(chǎn)物可以抑制細菌的生長，也可以形成酸性環(huán)境，從而起到殺菌的作用。另外有些有益微生物可以產(chǎn)生溶菌酶，從而抑制病原菌的生長。 1．4．4 補充營養(yǎng)成分。直接飼用微生物制劑中的有益菌在腸道內代謝可產(chǎn)生多種消化酶、氨基酸、維生素（K、C、B1、B2、泛酸、煙酸、生物素、肌醇和葉酸等）以及其它一些代謝產(chǎn)物作為營養(yǎng)物質被畜禽機體吸收利用，從而促進畜禽的生長發(fā)育和增重。 1．4．5 防止有害物質的產(chǎn)生。由于直接飼用微生物能促進營養(yǎng)物質的消化吸收，因而可減少氨和其它腐敗物質的產(chǎn)生。研究表明：飼喂微生態(tài)制劑可以減少內容物、糞便、門靜脈中的氨含量以及腸內容中的對甲酚、吲哚、3一甲基吲哚等腐敗物質的含量，緩解糞便臭味，凈化畜禽環(huán)境。此外，直接飼用微生態(tài)制劑有益菌在腸道內能生長形成致密性膜菌群，形成生物屏幕，防止有害物質和廢物的吸收。 1．4．6 提高機體免疫功能。微生態(tài)制劑中的有益菌是良好的免疫激活劑，它們能刺激腸道免疫器官生長，激發(fā)機體發(fā)生體液免疫和細胞免疫。直接飼用微生物可以提高畜禽抗體水平或提高巨噬細胞的活性，增強免疫功能，及時殺滅侵人體內致病菌，從而防止疾病的發(fā)生。 1．5 微生物飼料的生產(chǎn)工藝主要有三種：固體表面發(fā)酵、液體發(fā)酵法和厭氧發(fā)酵法。 1．5.1 固體表面發(fā)酵法。是把固體表面培養(yǎng)的菌泥與載體按比例混合干燥制成，此法產(chǎn)量低，勞動強度大，易染菌，不適于工業(yè)化生產(chǎn)，但投資少。 1．5．2 大罐液體發(fā)酵法：主要適用于芽孢桿菌等好氧微生物的生產(chǎn)。其工藝流程是：菌種接種培養(yǎng)→種子罐培養(yǎng)→發(fā)酵罐→排放培養(yǎng)液→加入適量載體干燥→粉碎→過篩→質量檢驗→益生菌成品。但每個菌種生產(chǎn)的具體工藝有所不同。此法適用于工業(yè)化生產(chǎn)，便于無菌操作，但成本高。 1．5．3 厭氧發(fā)酵：主要適用于雙歧桿菌等絕對厭氧菌的生產(chǎn)。 2 我國微生物飼料發(fā)展的意義 2．1發(fā)展微生物飼料符合環(huán)境保護的需要。微生物不僅可以利用大量的工業(yè)有機廢水、廢渣發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)質的蛋白飼料，為環(huán)境保護作出貢獻，而且利用微生物加工和調制飼料，可以避免酸、堿等化學方法加工飼料對環(huán)境的污染。微生物飼料還可以用于農作物秸稈的開發(fā)利用，耐用微生物飼料往往能有效地減少畜禽的糞臭、尿臭、減少蠅蛆，凈化環(huán)境，對環(huán)境保護起到十分重要的作用。 2．2 發(fā)展微生物飼料有利于緩解資源危機。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，家畜生產(chǎn)所需的蛋白質飼料越來越缺乏。微生物的培養(yǎng)一般是在立體的培養(yǎng)罐中進行，可以節(jié)約占地面積，而且可以不受季節(jié)限制進行生產(chǎn)。例如35個容量250立方米的培養(yǎng)罐，每日可生產(chǎn)周400噸平酵母，一年可生產(chǎn)45，000～60，000噸的優(yōu)質蛋白質，相當于280～400萬平方米土地栽培大豆的生產(chǎn)力。但我國目前酵母年總產(chǎn)量僅1．61萬噸，其中飼料酵母僅2100噸。因此，積極利用再生資源，可以大大緩解我國的飼料蛋白質嚴重不足的現(xiàn)狀。我國北方諸省超載放牧，草場退化嚴重，南方許多地方也存在著冬季和初春飼料不足的問題，若大力推廣青貯飼料，則可解決這一問題。 3 我國發(fā)展微生物飼料的優(yōu)勢 3.1 發(fā)展微生物飼料，我國有著豐富的資源優(yōu)勢。我國能用于生產(chǎn)菌體蛋白的原料十分豐富，僅食品工業(yè)廢水、廢渣利用起來，就可年產(chǎn)飼料酵母和其他飼料產(chǎn)品上百萬噸。單酒精、味精及造紙工業(yè)廢液、皮革脫毛廢水等，估計每年總產(chǎn)量達2，245萬噸以上，其中大中型企業(yè)占總資源的一半，如加以利用能年產(chǎn)飼料酵母10萬噸以上。我國每年的纖維素資源約有50億噸左右。其中農作物秸稈（麥秸、稻草、玉米秸等）就達5億噸左右，若將秸稈進行微生物處理，則可大大提高動物的消化利用率。如果我們每年將3／5（即3億噸）農作物秸稈經(jīng)微生物發(fā)酵處理作飼料，就等于增加了8，100萬噸燕麥，相當于目前我國每年所用的全部飼料糧。 3．2 微生物飼料在我國有著十分巨大的市場潛力。長期以來，我國存在著人多糧少、能源匱乏等隱患，但這也表明微生物飼料在我國具有巨大的市場潛力。同時，隨著我國高效率、規(guī)模化、集約化的畜牧生產(chǎn)體系逐漸形成，也為微生物飼料的推廣帶來了巨大的商業(yè)契機。 3．3微生物飼料得到了我國科學工作者的深入研究和企業(yè)界的大力推廣。在菌種、工藝、設備、加工等方面，人們已研究了一些方法，如包埋、微囊化，制粒技術也取得了很大進步。 3.4 生物技術的迅猛發(fā)展，促進了生物飼料的發(fā)展。如防基因工程的發(fā)展，將芽孢菌中的芽孢移植到無芽孢的乳酸菌屬上，使之變成耐高溫的菌種，或者從菌種的組合和篩選方面考慮以芽抱桿菌屬替代乳酸菌屬，便可以從根本上解決制粒過程中微生物受到破壞的問題，并可以發(fā)揮其多重功效。 4 我國微生物飼料的發(fā)展趨勢目前，微生物飼料在我國畜牧業(yè)已得到了廣泛應用。隨著人們對微生物飼料、畜產(chǎn)品質量重視程度的加強以及生物技術的迅速發(fā)展，微生物飼料將向以下幾個方向發(fā)展： 4.1 對菌種的要求考慮更加全面，今后的微生物飼料，不光要考慮到其增重效果，還要考慮其安全性、長效性、多效性、廣泛性、高效性和針對性。如控制臭味，改善和控制氮、磷的環(huán)境污染等因素。 4．2 菌種由單一菌株向復合菌株或基因工程菌發(fā)展。如有益微生物（EM）即是由光合細菌、放線菌、乳酸菌及發(fā)酵型絲狀真菌等多種微生物培養(yǎng)而成的復合微生物制劑?；蚬こ叹鷦t向抗逆性強、多功能和生長快等特點發(fā)展。 4．3 功能由單一功效向多功效方向發(fā)展。微生物飼料不應在功能上單一，而應同時具有如促生長、防治疾病、消除糞便臭味等多重效果。 4．4 使用的對象和方法更加細化。使用對象針對不同動物、不同生長階段。如適用于單胃動物的微生物所用菌株一般為乳酸菌、芽抱桿菌、酵母等，而適于反芻動物的卻是真菌酵母。 4.5 在使用方法方面，更傾向于根據(jù)菌種的不同特點設計不同產(chǎn)品，如乳酸菌的產(chǎn)酸能力強，但不耐高溫，與一些微量元素等物質易產(chǎn)生拮抗，所以不宜在飼料，特別是顆粒料中添加，但可做成水劑直接飲喂。而芽孢桿菌及糞鏈球菌等耐受性強，可在飼料中直接添加，方便實用。 5 我國發(fā)展微生物飼料的不足與缺陷 5.1 微生物在胃腸道壁的定殖效果不穩(wěn)定：微生物在胃腸壁上的定殖效果直接影響到微生物飼料的功效，但由于動物腸道物理化學環(huán)境及微生物菌群的復雜性，使微生物在胃腸壁上的定殖效果尚難以達到令人滿意的程度。 5.2 與抗生素的桔抗問題：由于使用抗生素與微生物的應用有一定的拮抗作用，在選擇抗生素的種類、使用抗生素的時期以及如何進行組合使用，都需要進行深入研究。 5.3 菌種失活問題：微生物在制作中的培養(yǎng)、干燥、分裝、保存過程和加工中的高溫、機械、制粒等過程都有可能減少微生物的活性。 5．4 作用機理方面：除乳酸桿菌、雙歧桿菌外，其他微生物在腸道的作用機理尚不清楚，即使乳酸桿菌、雙歧桿菌，也仍有一些不清楚的方面。 5．5 在制作工藝上：有些微生物飼料的生產(chǎn)是將培養(yǎng)的微生物高速離心后棄去上清液，然后進行粉碎干燥，但由于微生物產(chǎn)生的許多酶及其它營養(yǎng)因子多存留于液體中，因此，上清液的棄去實際上造成了資源的浪費。另外，為保證活菌更好地在腸道壁內定植而設計的微囊、包埋等技術以及制粒技術等方面都需要進一步完善。 5．6 微生物飼料的效果難以穩(wěn)定。由于使用微生物飼料的菌種組合、篩選的不同，生產(chǎn)水平，動物種類以及飼料加工、貯存，飼喂條件等因素的不同而造成的差異，使微生物飼料的應用效果變幅較大，難以獲得穩(wěn)定、一致的成績。