微生态制剂研究进展

丁 媛，郑博予，祁宏伟

吉林省农业科学院动物营养与饲料研究所，吉林公主岭，136100

根据微生态学原理，利用有益微生物能够保持机体内的微生态平衡以及改善机体的健康状况[1]。微生态制剂可以调节动物因应激反应而造成的肠道菌群紊乱，促进动物对营养物质的消化吸收与利用，并且能够保证其最终在体内不会残留[2]。有研究表明，微生态制剂不仅能够降低动物的病死率，还能提高养殖生产中的产量，同时也可以保障肉产品的质量与安全，最终可以很好地维护生态安全[3]。

1 微生态制剂分类

动物微生态制剂的相关分类方法较多，本文根据菌种种类进行划分，分为芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌与光合细菌[4]。

1.1 芽孢杆菌

芽孢杆菌属于好氧菌，能在一定程度上维持肠道中的菌群平衡状态。动物肠道中的细菌大部分为厌氧菌，芽孢杆菌消耗氧气，会使肠道内的环境变成厌氧环境，这种环境对肠道内原有的厌氧菌生长繁殖具有一定的促进作用。芽孢杆菌与其他菌种不同的地方在于芽孢杆菌可以内生孢子的状态存在，对于环境的适应能力较强，如可以忍受胃肠等较酸性的环境，对高温及干燥等恶劣环境也有较强的抵抗能力。

芽孢杆菌可以提高饲料利用率、提高肉质品质以及降低生产成本。杨帆[5]研究发现，在饲粮中添加枯草芽孢杆菌类制剂，不仅能够提升羊的球蛋白浓度，以及机体内的总蛋白浓度，还可显著降低腹泻率。李军亮等[6]研究结果表明，枯草芽孢杆菌在低鱼粉的情况下能够对幼鱼的生长起到促进作用，并且能够提高其抗氧化能力。

1.2 乳酸菌

乳酸菌在自然界中分布极为广泛，为乳酸细菌科，是革兰氏阳性菌，至少包括18 个属200 多种，从形态上分类可分为杆状和球状。乳酸菌在代谢过程中会形成细菌素、脂肪酸、一些蛋白质以及酶等物质。Sanders 等[7]试验结果表明乳酸双歧杆菌和嗜酸性乳杆菌可以在机体胃肠道环境内定植，激活免疫反应，从而提高动物对环境的免疫力。乳酸菌素能提高肉鸡的抗氧化功能，改善仔猪的免疫情况、抗氧化功能[8]，相关数据表明添加乳酸菌后总胆固醇、甘油三脂含量和超氧化物歧化酶的活性均显著提高。刘晶晶等[9]将乳酸菌发酵与高温发酵相结合研制出能够提高秸秆消化率、营养价值，且适口性较好的饲料，用来饲喂黄牛效果较好。

1.3 酵母菌

作为兼性厌氧菌，酵母菌因具有增殖迅速、含有多种营养物质、能够为动物机体提供营养、促进动物机体对营养物质的吸收等特点，在动物养殖中得到广泛的应用。酵母菌的细胞壁含有多种活性物质，这些活性物质能够诱导动物机体产生免疫应答反应，进一步提高机体的免疫能力。张可毅等[10]从鸡的肠道中分离出一株内源性酵母菌，利用其发酵液来饲喂肉鸡，明显提高了其生长速率，改善了肉质的品质。在反刍动物生产中，酵母菌能够刺激瘤胃中有益细菌的生长与繁殖，从而在一定程度上提高机体的健康状态。有研究发现，酿酒酵母发酵产物可提高荷斯坦奶牛犊牛断奶后的生长发育，对其料重比具有一定的积极意义，且在呼吸道疾病方面有一定的预防作用[11]。

1.4 光合细菌

光合细菌是世界上应用最广泛也是使用量最大的微生物菌株。光和细菌通过降解水体中的多种有害物质和过量的有机物，来提高水中溶氧量以及降低水体中的富营养化，从而能达到改善水产动物生活环境以及改善水质的效果。使用光合细菌的添加剂饲喂鱼类，可以促进鱼类的生长、提高鱼类的孵化率以及对鱼病起到一定的预防及治疗作用。

2 微生态制剂作用机制

从微生态学理论上讲，微生态制剂通过饲喂进入胃肠道后会与胃肠道内原有的益生菌群相互作用产生共生，而与肠道内的有害微生物形成竞争等复杂关系。微生态制剂的作用机制主要有3 种：调控微生态的平衡；产生营养物质，降低肠道pH 与促进机体对营养物质的吸收；竞争肠上皮细胞的黏附位点，防止病原菌的入侵。

2.1 调控微生态的平衡

有研究表明，健康的动物肠道内含有99%的厌氧菌，作为优势菌株，它们在肠道中起主导作用[12]。动物在健康的状态下，肠道内微生物会维持动态平衡的状态，一旦病原菌入侵就会使这种原有的平衡被打破。为恢复平衡状态需要形成新的优势菌群，这时添加微生态制剂能够使肠道内有益菌群增加，从而在肠道内形成新的优势菌群，达到改善肠道消化功能的目标。乳酸菌作为肠道内的有益微生物，在其生产过程中会产生细菌素、乳酸等抑菌物质，这类物质与肠道中的病原菌和有害菌之间存在一定的拮抗关系，因此可用来维持肠道内的微生态平衡。

2.2 产生营养物质

有益菌进入肠道后会产生大量有机酸、酶类、维生素、抗菌类物质、氨基酸以及促生长因子。在反刍动物中有益菌生长繁殖过程中产生的有机酸能够稳定瘤胃中的pH 值，减少瘤胃酸中毒的发生，从而稳定瘤胃的内环境，改善瘤胃的发酵功能。益生菌生长繁殖过程中产生的酶类能够促进宿主对营养物质的消化吸收，最终能够提高其对饲料的消化利用率。抗菌类物质与肠道中的病原菌与有害菌株之间会形成拮抗作用，对有害菌群的生长繁殖具有一定的抑制作用。而氨基酸与促生长因子为机体提供营养物质的同时，还能够促进动物机体的生长。

2.3 竞争黏附位点

在肠道内，益生菌与致病菌存在竞争关系。益生菌在机体肠道内会与致病菌争夺在肠道上的黏附位点，防止致病菌在肠道中的定植，未得到定植的致病菌最终会被排出体外，从而降低动物机体的疾病发生率。小鼠肠道内弯曲乳杆菌与鼠伤寒氏沙门菌会竞争相同的黏附位点，鼠伤寒氏沙门菌因在肠道中竞争到的黏附位点较弯曲乳杆菌少而不能发挥其作用，最终小鼠未能发病。

3 微生态制剂加工工艺

微生态制剂主要以粉末制剂与液体制剂2 种方式存在。液体制剂对运输条件具有严格要求，易受时间、温度等外界环境干扰，制剂内的益生菌及衍生物可能会因此造成变异或失活等，导致制剂最终不能发挥其作用。而粉末制剂对环境要求没有液体制剂严格，相对来说便于运输，且保存时间较长。

3.1 冷冻干燥

冷冻干燥法是将细胞中的水分在低温状态下冷冻为固体，再在高度真空状态下，使冷冻的水分升华，最终得到粉末制剂。这种方法能够使菌体达到休眠状态，对于菌体的活性有较好的保证。但由于冷冻过程中的低温对菌体有一定的影响，所以在制备过程中需要添加保护剂对菌体进行保护，以免冷冻过程中对菌体造成不可逆性伤害，如乳糖。Fu等[13]以酿酒酵母为原料，用不同方式处理发现，冷冻干燥能够提高菌体的持水性、结油能力与膨胀力，有效改善了β-葡聚糖体外降血脂和降血糖的性能。冷冻干燥法对比其他方法而言，运输较为方便且存活率高。

3.2 喷雾干燥

喷雾干燥法是液态物料通过脱水原理维持生物活性，最终从液态变为粉末状态的一种干燥方法。喷雾干燥法易受出入口温度、包埋材料等影响。喷雾干燥法对温度较为敏感，温度较高时，菌体对温度不耐受，容易造成失活现象；温度较低时，又因水分蒸发不够彻底而导致粉末制剂发潮，影响最终使用效果。因此，在干燥过程中，通常会加入保护剂通过对菌体的保护作用来维持菌体的活性。

3.3 气流干燥

气流干燥因干燥时间短，也被称为“瞬时干燥”，是气固两相间的相当复杂的热质传递过程。在这个过程中主要分为加速段与恒速段，其中加速段为干燥过程中最重要的阶段。气流干燥的特点主要为：时间短、效率高；设备结构简单；传热表面积大；并流操作；对干燥载体较为敏感。

4 微生态制剂在反刍动物中的应用

微生态制剂能够增加反刍动物胃肠道中的有益微生物数量，从而维持胃肠道中的微生态稳定状态。乳酸菌通过产酸可以维持瘤胃中的pH 值，保证瘤胃内的微生态环境稳定。在实际生产中，微生态制剂通过对瘤胃pH 的调节可以增强营养物质的消化和纤维素的降解能力，还可以提高采食量。

微生态制剂能够促进奶牛瘤胃中原有优势菌的生长繁殖，从而维持瘤胃内的微生物菌群平衡，提高奶牛对营养物质的消化吸收与利用。微生态制剂也能够降低牦牛瘤胃中乳酸浓度，提高机体瘤胃的发酵功能。董改香等[14]通过对益生菌发酵香草配合饲料饲喂育肥羊的研究结果发现，经过益生菌发酵的饲料较未发酵时相比，改善了原有的适口性，香味扑鼻；且明显提高了机体的日增重，对其生长性能有较好的积极作用；在羊肉品质方面也有较好的促进作用。此外，在荷斯坦犊牛的日粮中添加酵母培养物能够改善犊牛的瘤胃内环境，对粗蛋白与可吸收纤维的消化率也有一定的提升。迄今为止，前人的试验研究结果均证明，微生态制剂作为一种绿色且优质的饲用添加剂，在反刍动物饲料中应用，能够提升其生长性能，对反刍动物独有的瘤胃环境能够起到改善作用，还能够诱导机体产酸免疫反应从而提高机体的免疫力，降低其病死率。

5 结 语

如何提升反刍动物养殖效率以及健康养殖水平成为未来反刍动物养殖发展的关键。有些人不顾抗生素对环境以及人类的危害，为求牟利不惜铤而走险滥用抗生素类产品，致使反刍动物产生免疫力下降、对药物产生一定的抗药性、机体患癌率增加、幼体畸形、突变等一系列不良现象。因此，寻找绿色的替抗产品显得尤为重要。在生态养殖中，微生态制剂应用于反刍动物饲料中，可有效提高饲料的转化率、促进动物体生长、提高生产性能、改善反刍动物瘤胃环境、减少环境污染以及降低温室气体的排放。