3 作用機理以及在畜牧業中的應用
微生態制劑進入機體內, 主要通過生成相關物質和對腸道微生物區系的改變而發揮作用。隨著現代科學技術的發展, 用功能基因重組學方法鑒定了細菌與宿主相互作用中起作用的細胞膜分子 。當前對其作用機理的認識可歸納為以下幾點。
3. 1 建立有益微生物優勢種群 正常動物腸道內的微生態平衡時, 有益微生物占絕對優勢, 對整個種群起控制作用。當機體發生應激反應, 抗生素的錯誤應用( 如長期添加) 等破壞了動物腸道微生態平衡, 致使動物發病。應用微生態制劑補充益生菌, 使腸道中有益微生物占絕對優勢, 抑制了病原微生物的繁殖, 從而達到新的微生態__平衡, 使機體康復或保持機體處于健康狀態。目前,微生態制劑維持腸道菌群平衡有以下幾種機制:( 1) 競爭性排斥作用。粘附能力通常被認為是病原菌的一種重要的毒性因子 , 因此, 許多益生菌可以通過與致病菌競爭腸上皮的相同受體達到阻止致病菌的定植 。( 2) 生物奪氧。畜禽腸道內的正常微生物種群以專性厭氧菌為主, 占99% 以上。微生態制劑中有強需氧菌, 當其進入腸道后在繁殖過程中消耗掉腸道中的氧氣, 從而有利于腸道正常微生物的生長繁殖, 起到防病促生長的作用。( 3) 改善腸道微生態環境。益生菌在其生長繁殖過程中能夠產生有機酸降低動物腸道的pH 值,有效抑制有害菌的生長。有實驗表明, 乳酸菌在腸道內的繁殖可抑制大腸桿菌及梭菌類的生長, 抑菌率高達80% 以上。此外, 有機酸可加強腸道的蠕動和分泌, 促進飼料消化, 提高營養物質的吸收。( 4) 清除腸道有害物質, 提高畜禽產品品質, 改善畜舍環境。腸道內的有害菌產生的有害物質, 一方面對腸道細胞有明顯的毒害作用, 引起腸功能紊亂, 增加肝臟、腎臟負擔。另一方面, 如果腸道菌群結構中腐敗菌過多, 其產生的腐敗成分通過膽汁進入小腸或細菌代謝物直接進入血液循環, 就有可能沉積到動物產品( 肉、蛋、奶) 中, 繼而影響產品的品質及風味 。芽胞桿菌類在腸道內可產生氨基氧化酶、氨基轉移酶及分解硫化物的酶, 將臭源吲哚化合物完全氧化, 將硫化物氧化成無臭無毒物質; 乳酸菌通過產生H2O2、抑菌素、有機酸等物質, 可有效抑制致病菌和腸內固有腐敗菌的生長、繁殖, 減少內毒素及腐敗產物的含量, 凈化腸道環境, 改善腸道功能, 減少了隨糞便排出體外的致病菌和氨、硫化氫等有害氣體對環境的污染, 起到了保護作用。
3. 2 產生各種消化酶
微生態制劑中的多種微生物在生長繁殖過程中能產生多種消化酶, 如蛋白酶、淀粉酶、脂肪分解酶等水解酶類, 從而促進了蛋白質、脂肪、碳水化合物等營養物質的消化吸收, 提高了飼料轉化率和利用率 。
3. 3 增強免疫功能
( 1) 影響免疫系統。益生菌能活化形成促炎癥反應細胞因子, 觸發免疫防御級聯反應 , 調節先天性免疫的抗炎反應和促炎反應。有研究表明, 乳酸菌能夠促進雞胸腺、脾臟和法氏囊的發育, 增強白細胞的吞噬功能, 增加胸腺和脾臟中的T 細胞數,提高EC3bR 和EICR 的花環形成率, 以及提高機體產生ND 疫苗HI 抗體的水平 。( 2) 影響非特異性免疫。許多研究顯示微生態制劑可增強單核吞噬細胞( 單核細胞和巨嗜細胞) 、嗜中性粒細胞和自然殺傷細胞的活力, 刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子等因子的分泌, 因而增強了機體非特異性防御機能及啟動特異性免疫應答 。( 3) 促進免疫器官的生長發育。司振書等發現將微生態制劑添加到飼料中飼喂肉雞, 可促進肉雞免疫器官的生長發育。研究證明, 外籍菌群的免疫激活作用優于原籍菌, 當外籍益生菌侵入動物腸道后可誘導宿主產生抗體和致敏的免疫活性細胞。微生態制劑含有大量有益菌, 其菌體成分如胞壁糖 、肽聚糖、多肽、蛋白質等, 可作為抗原刺激腸道, 以免疫佐劑的形式作用于免疫器官, 促進免疫器官的生長發育 。其次, 微生態制劑中有益菌株在動物消化道內大量繁殖, 不斷合成許多有益物質, 如維生素、氨基酸、有機酸、醇類等, 尤其是維生素和氨基酸類 , 這些物質可促進免疫器官的生長發育。
4 生產工藝及產品質量控制
( 1) 生產流程一般包括選種、培養、發酵、吸附、干燥、制劑等。根據發酵工藝不同分為固體發酵法和液體發酵法 , 前者發酵成本較低, 但雜菌較多;后者發酵成本較高, 但雜菌少, 菌含量高。( 2) 采用包被( 微囊) 以液固結合工藝生產微生態制劑, 具有耐高溫、抗氧、抗雜菌, 保存期延長的特點 。( 3) 優質的微生態制劑應具備: 制劑活菌量在1 g 或1 mL 中至少應達107 ~ 1010個; 菌株穩定、安全、可靠; 菌株能在腸道中存活、繁殖, 且具有抗酸和抗環境變異的能力; 制劑應具提高動物生產性能和抗病的有益作用 。( 4) 在微生態制劑的使用過程中, 宿主動物正常菌群的組成、用藥程序、動物年齡、制劑類別都可影響微生態制劑的作用效果。( 5) 生產中應防止雜菌污染。
5 國內外發展現狀
微生態制劑能促進畜禽生長, 提高產量; 提高畜禽免疫力, 增強抗病能力; 去除糞便惡臭, 改善生態環境; 減少抗生素、激素等化學藥物的使用, 畜禽產品的品質明顯得到改善; 飼料使用微生態制劑發酵后, 不僅能使飼料酸化, 提高適口性, 而且能提高飼料的營養成份, 提高飼料的利用和轉化效率, 增加產量 , 發展非常迅速。
1989 年全球微生態制劑總銷售額為7 500 萬美元, 1993 年為1. 22 億美元, 近幾年發展更為迅速,估計銷售額達5 億美元。國外約有44 種產品投放市場, 有英國PIC 公司的Protexin, 泰國研制生產的Toy ocerin, 加拿大生產的Pro surs Paste( 主要含芽孢桿菌、糞鏈球菌、雙歧桿菌等) , 芬蘭的Broilact等。