我國微生態(tài)制劑的研究起步較晚,但發(fā)展較快,已有多種微生物用作微生態(tài)制劑并在畜禽和水產(chǎn)業(yè)得到應用,它們在促進動物生長,預防常見疾病以及改善養(yǎng)殖環(huán)境等方面顯示出抗生素無法比擬的優(yōu)越性,前景廣闊。鑒于對微生態(tài)制劑的作用機理研究還不透徹,特別是其應用還處于初級階段,筆者長期從事這一領域的研究和推廣,現(xiàn)就其中一些問題提出看法,以供參考。
1 菌種
1.1 來源
開發(fā)微生態(tài)制劑,首先要篩選一株或幾株優(yōu)良菌種。在微生物大家族里,可用作微生態(tài)制劑的菌種很多。美國(FDA)規(guī)定了40多種菌種可以作為微生態(tài)制劑的出發(fā)菌株,我國農(nóng)業(yè)部也列出了包括嗜酸乳桿菌、芽胞桿菌。糞鏈球菌、噬菌蛙弧菌、酵母菌和脆弱擬桿菌在內(nèi)的6類微生物,這些菌種的生理特性均已被進行深入研究,并在實際應用中表現(xiàn)出良好的生產(chǎn)性能。選育菌種時,應盡量選用來自該動物的正常菌群(即土著菌群),這樣才能最大限度地發(fā)揮其益生作用,正常菌群進入動物體內(nèi)較易存活,并能與致病菌搶奪附著點。雖然也有很多微生物如芽胞桿菌等非正常菌群,其共生作用與正常菌群有所不同,它們更多的是消耗腸內(nèi)的氧氣,造成不利于致病菌生存的環(huán)境,另外產(chǎn)生酶和維生素等代謝產(chǎn)物,主要起促進生長作用,也常被用作微生態(tài)制劑的出發(fā)菌株。除目前使用的部分生理性細菌作為微生態(tài)制劑的出發(fā)菌種外,還有許多優(yōu)勢菌種尚未得到開發(fā)利用,如擬桿菌、優(yōu)桿菌、消化球菌等。
1.2 病原性
作為微生態(tài)制劑,非病原性是篩選菌種的首要條件,縱使促生長或者其它生產(chǎn)性能再好,病原菌絕對不予考慮,因此,必須確定出發(fā)菌株的安全性,并且對該菌種可能的代謝產(chǎn)物進行系統(tǒng)的研究。值得注意的是,一株現(xiàn)在無毒副作用的菌種,將來可能因為理化、微生物毒素和菌種本身原因引起負性突變,所以應定期對生產(chǎn)菌種進行安全試驗檢測。
1.3 活菌含量
微生態(tài)制劑中起主要作用的是活性微生物,雖然其中某些代謝產(chǎn)物對動物的生產(chǎn)性能也有一定的正面作用,但目前除少數(shù)微生態(tài)制劑以液體形式上市外,絕大多數(shù)均通過發(fā)酵、收集菌體、干燥和固化處理后以固形物投放市場,因此保證制劑中活性微生物的含量對發(fā)揮其益生作用至關重要,對其產(chǎn)品的檢驗也應采用活菌記數(shù)(如平板法或MIP法)而不是細菌總量記數(shù)(如血球記數(shù)法)。目前對微生態(tài)制劑中活性微生物的含量尚無特別嚴格規(guī)定,數(shù)量在每克幾億至幾百億不等,如瑞典生產(chǎn)的Medipharm Stabisil含乳酸菌20×109個/g,乳酸桿菌≥5億個/g,乳酸桿菌≥100萬個/g,糞鏈球菌≥200億個/g,混合制不少于50~100億個/g。
1.4 穩(wěn)定性
如何保持菌種的穩(wěn)定性是從事微生態(tài)制劑研究和生產(chǎn)面臨的最實際的問題。對微生態(tài)制劑來說,主要指對特定環(huán)境的耐受力如溫度、濕度、酸度、機械磨擦和擠壓以及室溫條件下的存貯時間等對微生態(tài)制劑活性的影響;而對飼用微生態(tài)制劑,必須經(jīng)受飼料加工過程中高溫的考驗,所以菌種對溫度的穩(wěn)定性顯得尤為重要。不同的菌種的高溫的耐受力差異較大,芽胞桿菌耐受力最強,100℃下2min損失只5%~10%,而在80℃下5min,乳酸桿菌、酵母菌損失70%~80%,95℃下2min損失98%~99%。一般制粒80℃~100℃對芽胞桿菌影響較小,對乳酸桿菌、酵母菌和糞鏈球菌等影響較大;就耐水性,孢子型細菌耐受性最好,腸球菌、糞鏈球菌次之,乳酸桿菌最差;除耐酸性的芽胞桿菌和乳酸菌外,一般的活菌制劑在胃酸作用下大量被殺死,殘存的少量活菌進入腸道后很難形成菌群優(yōu)勢,因此,不耐酸的活菌制劑其含菌量必須達到相當大的濃度才能發(fā)揮益生作用。除此以外,飼料的保存時間、飼料中的礦物質(zhì)和不飽和脂肪酸也會影響益生菌的活力。微生物學家在如何增加制劑的穩(wěn)定性方面做了大量研究,美國Alltech生物中心研制出益生素囊,試驗證明,這種用β-葡聚糖微囊化的產(chǎn)品在室溫下保存36個月對活力無影響。另外基因工程技術(shù)已廣泛應用于益生菌的選育,如運用基因工程技術(shù)構(gòu)建更利于生產(chǎn)、保存、定植、繁殖或具有特殊功能的工程菌制劑。
1.5 規(guī)?;a(chǎn)
研究微生態(tài)制劑的目的是最終以商品的形式投放市場,為人類的健康服務。因此,所選用的菌種必須易于工業(yè)化生產(chǎn)并盡可能降低生產(chǎn)成本,特別篩選那些在體內(nèi)外繁殖速度快,生長條件粗獷,以較短時間形成高生物量的益生菌,同時對菌種的生理特性進行系統(tǒng)的研究,探索菌種生長的最適生長條件。目前微生態(tài)制劑菌種的培養(yǎng)主要選用固體表面發(fā)酵法和液體深層發(fā)酵法。固體發(fā)酵生產(chǎn)成本高,產(chǎn)量低,不適宜工業(yè)化批量生產(chǎn);液體法是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的主要形式,可用機械攪拌式發(fā)酵罐或氣升式發(fā)酵罐,細菌經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)大量增殖后,經(jīng)濃縮、干燥得到半成品,然后按要求配成成品。
2 針對性
在使用微生態(tài)制劑的同時要充分考慮到其作用對象以及目的,對不同的動物要區(qū)別對待,不同種類的動物消化系統(tǒng)的特點不同。對于水產(chǎn)動物,肉食性魚消化道內(nèi)優(yōu)勢菌群為腸微球菌、貝內(nèi)克菌、弧菌等,次之為假單胞菌、乳酸菌等,而草食性魚消化道內(nèi),還有雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌等。因正常菌群在動物消化道內(nèi)定植是通過細菌的粘附作用完成的,這種粘附作用具有種屬特性,對某一類動物的消化道上皮表現(xiàn)出較強的粘附性,而對其他動物則可能表現(xiàn)出低粘附性或不粘附,同時細菌的種屬不同粘附性也有差異,它是由特異粘附素C-一種蛋白樣物質(zhì)來決定的。如防治1~7日齡豬腹瀉首選植物乳酸菌、乳酸片球菌、糞鏈球菌等產(chǎn)酸的制劑;促進仔豬生長發(fā)育、提高日增重和飼料報酬則選用雙歧桿菌等菌株;反芻動物則選用真菌類益生素,以曲霉為好,可加速纖維素的分解。微生態(tài)制劑根據(jù)用途可分為養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)節(jié)劑、控制病原的微生態(tài)控制劑以及提高動物抵抗力增進健康的飼料添加劑等三類。因此,實際生產(chǎn)中應根據(jù)不同的需要選擇合適的制劑,預防動物常見疾病主要選用乳酸菌、片球菌、雙歧桿菌等產(chǎn)乳酸類的細菌效果會更好;促進動物快速生長、提高飼料效率則可選用以芽胞桿菌、乳酸桿菌、酵母菌和霉菌等制成的微生態(tài)制劑;如果以改善養(yǎng)殖環(huán)境為主要目的,應從以光合細菌、硝化細菌以及芽胞桿菌為主的微生態(tài)制劑中去選擇??傊?,在動物微生態(tài)理論指導下有針對性地使用,才能以最經(jīng)濟的代價達到理想效果。
3施用時間
微生態(tài)制劑在動物的整個生長過程都可以使用,但不同的生長時期其作用效果不盡相同。一般在動物幼體,此時體內(nèi)微生態(tài)平衡尚未完全建立,抵抗疾病的能力較弱,此時引入益生菌,可較快地進入體內(nèi),占據(jù)附著點,效果最佳。如新生反芻動物腸道內(nèi)有益微生物種群數(shù)量的增加不僅可以促進宿主動物對纖維素的消化,而且有助于防止病原微生物侵害腸道。和其他剛出生的哺乳動物一樣,新生反芻動物的胃腸道尚未完全發(fā)育,但細菌在腸道內(nèi)的定植相當迅速,出生24h出現(xiàn)乳酸桿菌和鏈球菌,l周齡時,整個腸道內(nèi)乳酸桿菌數(shù)量達107~109個/g。另外在斷奶、運輸、飼料轉(zhuǎn)變、天氣突變和飼養(yǎng)環(huán)境惡劣等應激條件下,動物體內(nèi)微生態(tài)平衡遭到破壞,使用微生態(tài)制劑對形成優(yōu)勢種群極為有利,因此,把握益生菌的應用時機,盡早并長期飼喂,使其益生作用得到充分體現(xiàn)。
4施用劑量
微生態(tài)制劑的益生作用是通過有益微生物在動物體內(nèi)一系列生理活動來實現(xiàn)的,其最終效果同施加的益生菌的數(shù)量密切相關,數(shù)量不夠,在體內(nèi)不能形成菌群優(yōu)勢,難以起到益生作用。根據(jù)試驗,如果一種細菌在盲腸內(nèi)容物的濃度低于107個/g,該菌產(chǎn)生的酶及代謝產(chǎn)物不足以影響宿主;數(shù)量過多,超出占據(jù)腸內(nèi)附著點和形成優(yōu)勢菌群所需的菌量,非但功效不會增加,反而造成不必要的浪費。微生態(tài)制劑用于特定養(yǎng)殖動物所需的菌群數(shù)量尚無統(tǒng)一的規(guī)定,德國學者認為,仔豬飼料中加入微生態(tài)制劑其含菌量應達到(0.2~0. 5)×107個/g飼料,育肥豬飼料中加入每克含106個芽胞桿菌,糞中大腸桿菌減 少35%,每天0.5~0.6g方可起到治療效果,而乳酸桿菌因制劑不同而有差異,其數(shù)量不少于107個/g,每日施加 0.1~3g,一般添加量為 0.02%~0.2%。
5與抗生素合用
抗生素由于其殺菌效果、重復性等方面的獨特優(yōu)勢,多少年來一直被作為養(yǎng)殖動物防病治病的主要手段,在防治常見疾病、促進動物健康成長等方面發(fā)揮著重要作用??紤]到微生態(tài)制劑在治療突發(fā)性疾病方面的缺陷,在動物發(fā)病期,可先選用針對性較強的抗生素殺滅或抑制致病微生物的繁殖,控制疾病的蔓延。但抗生素在殺滅致病菌的同時,動物體內(nèi)的正常菌群也遭到破壞,此時應及時引入微生態(tài)制劑,通過其獨特的益生作用,使紊亂的腸道菌群平衡得到恢復,此所謂微生態(tài)制劑與抗生素的協(xié)同作用。有報道已篩選到耐藥益生素菌種并能和抗生素合用,筆者認為此舉必須慎之又慎,因細菌的耐藥性是一個比較復雜的問題,研究表明,耐藥菌的發(fā)展主要是由于耐藥質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移和藥物選擇性抑制所致。質(zhì)粒存在于細菌細胞中,是一種具有自我復制能力的染色體外的遺傳物質(zhì),支配耐藥性的質(zhì)粒又稱R因子,帶有多種耐藥性的質(zhì)粒又稱多抗性質(zhì)粒。R因子不僅可將耐藥性轉(zhuǎn)移到同種細胞中,還能轉(zhuǎn)移到不同種、不同屬的細胞中。所以,必須對耐藥益生素菌種的耐藥機制進行系統(tǒng)的研究,如果由于細胞特殊化學結(jié)構(gòu)而影響藥物的滲透造成的耐藥性則不會相互傳遞,這種耐藥菌株可以和抗生素合用;如該耐藥性是由R因子控制,為避免耐藥菌株的泛濫,此類耐藥益生素菌株盡量不要和抗生素合用。
6辯證看待微生態(tài)制劑的功效
微生態(tài)制劑無論作為飼料添加劑、生物防治劑還是作為環(huán)境改良劑其生理作用已得到實踐的檢驗,是今后生態(tài)養(yǎng)殖的發(fā)展方向。誠然,現(xiàn)在人們還僅僅把它作為一種生物調(diào)控手段,如用作疾病防治劑,因其治療效果還難以和化學藥物相比,僅作預防使用,當養(yǎng)殖動物出現(xiàn)突發(fā)性病癥,還得通過化學藥物加以控制。另外,微生態(tài)制劑提倡的是正常微生態(tài)平衡的維護,這是一個長期的工程,必須在動物的日常養(yǎng)殖過程中不斷給予補充,方能起到預期效果。因此,專家建議:在微生態(tài)制劑的使用過程中,全面了解微生態(tài)制劑的作用機理和產(chǎn)品特性,正確對待其作用效果,用于日常養(yǎng)殖的疾病控制,以預防為主,防治結(jié)合;用作飼料添加劑,確保穩(wěn)定性,掌握劑量;用于改善環(huán)境,早施早好,持之以恒。
微生態(tài)制劑這種新型生物制品正以其獨特的理念影響著日益發(fā)展的動物養(yǎng)殖業(yè),相信隨著微生態(tài)學研究的進一步深入以及人們綠色和環(huán)保理念的不斷加強,微生態(tài)制劑的應用前景會更加廣闊。 |
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