營養(yǎng)微生態(tài)飼用添加劑是營養(yǎng)微生態(tài)理論在飼料工業(yè)中的直接應用,它通過改變胃腸道微生態(tài)環(huán)境和微生物群的組成而發(fā)揮作用。 微生態(tài)理論認為,宿主和正常微生物群之間存在一種共生關系,實質就是營養(yǎng)關系。這種關系在動物胃腸道中的表現尤為明顯。一方面,微生物群在動物胃腸道中直接參與動物飼料的消化過程,微生物分泌的酶通過分解飼料中的非淀粉多糖等物質,釋放出可被動物吸收的營養(yǎng)成分,并能合成多種維生素和氨基酸,其菌體蛋白也可供動物消化利用。另一方面,微生物群也消耗動物胃腸道物質來滿足其種群增殖的需要,并降低某些飼料成分的營養(yǎng)價值。反芻動物的瘤胃、馬屬動物的后腸都是這種營養(yǎng)關系的典型表現。豬和禽等單胃動物,其腸道微生物群也在一定程度上參與其營養(yǎng)過程。其中最為明確的是維生素合成和消耗、氮的代謝、脂肪代謝,多糖、粗纖維的分解代謝等。 1.維生素合成和消耗 大量研究表明,豬、禽類腸道微生物群均可以合成維生素K、β胡蘿卜素。 2、氮的代謝 單胃動物的腸道微生物具有雙重作用。一方面,腸道微生物具有分解蛋白質的能力,甚至可以分解幾乎所有的含氮化合物。在腸道做生物群的作用下,普通雛雞消化道后部蛋白質的合量明顯低于無菌雛雞。另一方面,腸道微生物又具有利用原料合成氨基酸和蛋白質的能力。 3.消化碳水化合物 據McBee(197,1971)研究認為,反芻動物80%以上的纖維素都靠瘤胃內的微生物分解,而非反芻動物消化和利用纖維的能力較反芻動物低。Thornburn等(1965)研究雞盲腸消化碳水化合物能力肘,去盲腸的雞對小麥、黑麥、燕麥(帶殼)干物質的總消化率顯著低于正常雞,Varel 1987)指出,豬盲腸和結腸微生物發(fā)酵纖維素產生揮發(fā)發(fā)性脂肪酸(VFA)可為生長豬提供其能量需要的5%-30%,成年母豬則更高。高巍等(2002)報道,飼喂玉米一豆粕日糧型日糧能更好地利用碳水化合物,并能提高飼料消化率。但也有證據證明了腸道微生物在糖類代謝中的負面影響。 4 脂類代謝 脂肪分解細菌在動物和人的消化道中均有發(fā)現。這類細菌的存在不利于動物吸收飽和和非飽和脂肪酸。無菌動物和添加抗生素動物,相比普通動物能更好地吸收脂肪酸。無菌雞對脂肪的消化率也高于普通雞。 5、合成酶類 微生物合成酸可增加總酶活性。Collington(1990)報道,仔豬飼喂微生志制劑可使腸內的蔗糖酶、乳精酶、三盼酶的活性提高。 營養(yǎng)微生態(tài)飼料添加劑的研究與應用情況 基于以上理論,人們研制開發(fā)了營養(yǎng)微生態(tài)飼料添加劑。其中包括活菌制劑、微生物培養(yǎng)物、微生態(tài)調節(jié)制劑等。這些產品都在營養(yǎng)微生態(tài)學理論的基礎上發(fā)展而來,它們通過重建和改善微生態(tài)平衡發(fā)揮作用,應用于畜禽飼料中取得了較好的效果。 1、活菌制劑 大量試驗已經證實話菌制劑對畜禽、魚的生產性能有很大的改善。 1.1 活菌制劑的作用機理: 1.l.l 、營養(yǎng)競爭營養(yǎng)競爭的假說,是建立在一系列實驗觀察的基礎上驗表明種群控制機理與化學定器的原理是一致的,而化學恒定器的最基本原理,是連續(xù)流動培養(yǎng)中的細菌,都在競爭最基本的生長物質。1983年Freter證明,當把大腸桿菌接種于老鼠結腸菌叢,經過連續(xù)流動培養(yǎng)后的濾波中時,它們的繁殖被大大地抑制了。 1.1.2、結合位點競爭理論上講病源茵會被沖出腸道,因此病源做生物與粘膜的粕陽能力,是其能否成功定植于腸道的決定因素。通過電鏡觀察證明,正常菌群在腸道粘膜等處是有序排列的,當有益茵占據致病菌的靶上皮細胞或以菌群優(yōu)勢產生一種對致病菌不利的環(huán)境時,可以起到防御作用。1985年Kennedy和VOlz在研究中發(fā)現,當大鼠被飼喂青霉素后,其腸內容物里會出現大量的口假絲酵母,五腸粘膜表面上粘附著大量的白假絲酵母,而宋詞喂青霉素的大鼠腸內各物和粘膜表面,只存在少量的口假絲酵母。青霉素降低了老鼠盲腸內粘附于粘膜層的核狀細菌,從而釋放出一些附著位點,這些被釋放的位點,隨后立即被白假絲酵母占據。 1.1.3、代謝產物作用活菌制劑能產生有機酸,知乳酸,還產生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、植酸酶等;合成族維生素等對動物胃腸道消化吸收有益的物質。同時,分泌殺菌物質HZOZ和類抗生素物質,HZOZ對機作潛在的病原首有強烈的殺滅作用;類抗生素則是通過改變腸道內活菌的數量和代謝發(fā)生作用. 1.1.4、 激活免疫功能1979年 Bloksma用酸奶喂無菌動物,發(fā)現其體內免疫球蛋白GI、GZa、GZh的含量大為提高。另有試驗員示,干酪乳酸桿菌能提高巨嗜細胞的活性。除非抗體被分泌于胃腸道內,否則其作用不會影響胃腸道菌群。干酪乳酸桿菌能誘導免疫球蛋白A的分泌,免疫球蛋白A的激活,將會影響胃腸道菌群的組成,進而阻止微生物在腸道內的定植。免疫系統(tǒng)作用,只有在吸收了可溶性抗體或細胞移位穿過胃腸道壁進入血液淋巴細胞時才會產生。 1.2應用情況目前益生素的使用已經非常普遍,比較常用的活菌制劑主要有乳酸菌類、芽孢桿菌類和酵母類等。 1.2.1乳酸桿菌和雙歧桿菌屬腸道有益菌,它可在腸道中產酸,降低腸道PH值,促進維生素D、鈣、磷、鐵等礦物元素的吸收。 1.2.2芽抱桿菌在腸道主要通過生物奪氧維持腸道生態(tài)平衡,有些也能產酸。芽抱桿菌在腸道內能產生多種消化酶類,可明顯提高動物生長速度和飼料利用率。芽孢桿菌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)境不定殖。芽抱桿菌屬無害需氧菌,在腸道內繁植后,可以消耗大量的氧氣,維持腸道厭氧環(huán)境,增強腸道對需氧菌的抑制抗力。 1.2.3利用微生物具有秸抗的特性,將益生菌施入養(yǎng)殖水體,就可以通過營養(yǎng)競爭、附著位點競爭或分泌抗生素、細菌素等毒素殺死或抑制病原微生物。 2.微生物培養(yǎng)物 微生物培養(yǎng)物是微生物培養(yǎng)基的混合物,其中含有活菌、菌體和微生物代謝產物,有些代謝產物有類抗生素作用,有些則是維生素和氨基酸等營養(yǎng)成分。常見的微生物培養(yǎng)物是酵母培養(yǎng)物(yeastulture人是指活體酵母細胞及其生產基質,主要是指兼性厭氧菌釀酒酵母。到目前為止,釀酒酵母在飼料工業(yè)中運用最廣泛。酵母培養(yǎng)物通過活的酵母細胞或其它活性因子改善動物胃腸道微生態(tài)環(huán)境,廣泛應用為養(yǎng)禽業(yè)中的應激保護劑,幾乎所有的試驗都證明了檸檬酸用于家禽生產中的有效性。 寡糖通常作為動物消化道微生態(tài)平衡調節(jié)劑使用。寡糖的主要生理功能有:(l)作為動物腸道微生物增殖因子;(2)吸附腸道病原茵,阻斷病原菌在腸道的定植;(3)作為免疫刺激輔助因子。 寡糖可被多數動物腸道有益微生物分解,作為碳源供微生物利用,促進如雙歧桿菌等有益微生物的增殖,進而抑制有害菌的生長繁殖,促進動物健康。試驗證明,乳酸桿菌雙歧桿菌等能很好地利用果寡糖,而大腸桿茵和沙門氏菌不能利用果寡糖(Mitsuoka等,1987 Bailev等, 1991;李寶玉 1999)。 由于許多病原微生物(如沙門氏菌、大腸桿菌等)表面含有外源凝集素,能與腸上皮寡糖結構中的受體特異結合,使細菌吸附在腸壁上增殖,引起組織病變。飼料中添加的寡糖則可與病原菌的外源凝集素特異結合,使病原菌不能在腸壁上吸附,而是隨寡糖通過消化道排出體外。salit等(1977)的試驗證實,當有甘露寡糖存在時,具有甘露寡糖特異外源凝集素的大腸桿菌不附著哺乳動物腸道上皮細胞。體外試驗表明,已經吸附在腸道組織上的大腸桿菌接觸甘露寡精后可在30分鐘內脫落下來。這表明寡糖不僅可防止病原菌在腸道附著,而且也能洗脫已附著的病原菌。 寡糖可具有免疫佐劑和抗原特性,促進機體免疫能力的增加。所謂免疫佐利,又稱為免疫輔劑,是能增加免疫系統(tǒng)對疫苗、藥物和抗原免疫應答的物質。在畜牧業(yè)生產實踐中得到廣泛認可?;瘜W益生素除具有免疫佐劑的作用之外.還有抗原作用,可以引起直接的抗體應答。除此之外,甘露寡糖還可以使肝臟分泌甘露寡糖結合蛋白,從而影響免疫系統(tǒng)。 寡糖可激活機體體液免疫和細胞免疫,提高抗體的免疫能力?;瘜W益生素(MOS)對仔豬加強免疫防御能力的作用的研究結果表明:飼喂MOS的常規(guī)豬、無菌豬膽汁中、腸道內及血清中的免疫球蛋白的質量濃度顯著升高,腸道淋巴細胞數也顯著增加。這一結果說明MOS可以提高仔豬的體液免疫功能。另外,MOS也會使白細胞介素(I-2)的質量濃度提高,而它是參與T細胞的增殖和分化的,同時也可使活化T細胞分泌的細胞激動素IFN活力增加,即機體的細胞免疫功能增加。 5、中草藥飼料添加劑 中草藥添加劑也是目前有可能替代飼用抗生素的飼料添加劑 6.其它 飼料中添加的酶制劑對腸道微生物也有促進作用,酶制劑使胃腸道內營養(yǎng)物質濃度增加,如非淀粉多糖酶可降解非淀粉多糖為可消化的寡糖或單糖,進而間接的影響腸道中的微生態(tài)制劑。 總之,微生態(tài)與動物營養(yǎng)學的結合方面,一些學者已經提出動物微生態(tài)營養(yǎng)學的概念,在國外已成為一門學科,但有關的研究基礎還很不足,除反芻動物瘤胃外,對單胃動物微生態(tài)結構、微生物對能量代謝、蛋白質代謝、脂肪代謝、糖類代謝、礦物質代謝等的影響研究結果很不一致,尚遠未形成共識。由于微生態(tài)結構極其復雜,試圖用一兩種微生態(tài)制劑來解決十幾種抗生素尚未能解決的問題是不可能的,因此微生態(tài)制劑的開發(fā)研制要針對不同飼養(yǎng)環(huán)境、不同動物種類、不同生理狀態(tài)的動物,微生態(tài)制劑的使用也要在充分了解動物健康狀況、微生態(tài)生理結構的前提下進行,才能有的放矢,防止在抗生素應用中存在的“濫用”現象在微生態(tài)添加劑應用領域重演。 綜上所述,營養(yǎng)微生態(tài)飼用添加劑是通過調節(jié)動物自身微生態(tài)平衡而起作用。由于作用獨特,組成成分來源于天然,應用效果顯蓍,具有抗生素所不具有的優(yōu)點,所以應用前景十分廠闊,已經可以替代飼用抗生素,隨著動物微生態(tài)理論的發(fā)展,微生態(tài)飼用添加劑將成為飼料工業(yè)中最有前途的添加劑。
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