动物饲料添加剂的研究进展

  动物饲料添加剂在世界各国普遍应用,应用动物饲料添加剂除了能补充必需的营养素、增加饲料摄入量以达到优化饲料应用的目的外,还能提高生产性能。但在现代社会,尤其在高度发达的国家,人们对动物性食品质量的要求越来越高,除了要价格便宜,还必须健康、安全,并尽可能为纯天然、无污染食品。消费者对使用动物饲料添加剂表现出越来越多的忧虑,使得一些可能带来潜在危害作用的动物饲料添加剂在动物日粮中被禁用。然而,世界人口持续增长的压力要求必须不断提高动物生产水平。据预测世界猪、禽的生产在今后20年内将分别增长1.8%和2.0%。同时,世界食品产量的提高不能以污染环境为代价。因此,饲料工业正在寻找新型、能被消费者普遍接受的动物饲料添加剂。

    1.前营养素(Pronutrients)

  应用饲料添加剂的主要目标是提高动物的营养利用水平以及补充足够的营养。前营养素作为饲料添加剂以多种不同的方式影响健康状况和营养的利用,这些前营养素主要在消化道发挥活性,如:有机酸能促进消化过程,特别是对单胃动物效果更明显,通过调节pH值,上消化道中一些不理想的微生物群可被抑制。酶主要在单胃动物中应用,以提高营养的利用率,碳水化合物酶有助于缓解日粮纤维的副作用。酶的应用可减少食品工业或农作物的副产物应用中造成的消化道问题。蛋白酶与碳水化合物酶的最佳组合能提高大豆等豆科植物的消化利用率。酵母培养物能刺激反刍动物瘤胃和马属动物盲肠中微生物的活性,使之达到最佳的消化进程。肠道球菌和乳杆菌主要应用于养猪业和养禽业,其能促进或稳定消化过程,有利于增强消化道竞争性,排除不理想微生物的能力。

  为了使消化过程达到最佳以及提高动物的健康状况,可选用多种物质作为饲料添加剂,寡糖能选择性通过加强竞争排除或补充特定的营养从而影响微生物;香料植物可影响饲料摄入量、口味及色素沉着,从而影响产物的质量;通过抗微生物效应或通过降低消化道中不饱和脂肪酸的氧化来影响消化。

  在大多数国家,饲料添加剂的应用受政府部门调节,饲料添加剂的分类标准各国各不相同。欧洲与其他国家不同,代谢调节剂不允许作为任何一种动物的饲料添加剂,尽管有这些禁令,但β-兴奋剂或其它一些类似物质仍在非法使用。注册一个饲料添加剂需提供如下材料:①饲料添加剂的功效(如生产性能、抗病能力、抗氧化作用和色素沉着等);②必须有真实、可靠的试验结果且无副作用;③必须保证人、动物和环境的安全。

    2.抗微生物制剂

  抗微生物制剂作为饲料添加剂主要在消化道(尤其在小肠)发挥作用,它们竞争性排除不理想的微生物,因为这些微生物会消耗优质营养却产出不理想或有毒性的物质。因此应用这些添加剂的结果是给小肠粘膜提供一个最佳环境,以利于营养的充分吸收,最终营养的利用率、饲料的转化率以及生长率在大多数情况下都获得提高,动物的健康状况也更好。随着日粮中添加抗生素,健康仔猪甚至在较差的饲养环境和卫生条件下也能增重并可获得10%~15%的饲料转化率。在不良气候和管理不善的情况下,抗生素对处于生长期的幼龄动物效果显著。但随着体重的增加,这些效果逐渐减弱,后期几乎消失贻尽。Ptirter等评估了抗生素作为生产性能促进剂的效用,其停用后对不同生长期饲养动物的生长性能和饲料转化率的影响有所不同。

  在欧洲,用作饲料添加剂的抗微生物制剂,常象用于治疗的一样被清晰地分成一类。抗生素间的抗性转移使得应用于农业上的抗生素目录几次更新。最近阿伏帕星(avoparcin)被禁用,原因是这种抗性可能会转移到用于人类医学上的一些抗生素如:万古霉素(Vancomycin)或其它一些糖肽类抗生素。最近,欧盟也禁止卡巴多司(Carbadox)和奥喹多司(olaquindox)应用。在消费者组织和超市的强大压力下,完全禁用所有的抗生素类生产性能促进剂目前正在紧张讨论中,尽管饲料添加剂的抗生素抗性转移给人的危险性尚未得到流行病学确证,但人类应用或滥用治疗性抗生素造成的危害是有目共睹的。抗生素作为生长促进剂禁用的结果,可能会导致其它具有抗微生物效应的物质,如Zn或Cu等的高浓度滥用,其将导致生态恶化。

    3.前生物素(probiotics或prebiotics)

  在动物营养中许多微生物常作为前生物素应用。例如:乳酸菌用于青贮饲料发酵,其它一些微生物作为蛋白来源或用于生产氨基酸、维生素及高利用性矿物质等。随着抗菌饲料添加剂的禁用,乳杆菌(对单胃动物)和酵母培养物(对反刍动物或马属动物)越来越多地作为前生物素,它们被称为“微生物食品”或“饲料补充剂”,其通过改善肠道微生物平衡,对宿主有益。一个新的观点是寡糖的应用,这些寡糖来源于细菌或酵母培养物,如:果糖(fructose)、甘露聚糖寡糖(mannamoligosaccharides)或其它寡聚物(oligomer),这些添加剂能改善动物的消化能力和健康状况,这些物质被统称为前生物素,其为不消化食物或饲料成分,通过选择性激活一种或有限几种已定居于消化道的细菌的生长或活性,表现出对宿主有益并能改善宿主的健康状况。在幼龄动物日粮中应用前生物素的一个主要原因是其与竞争性排除致病微生物如沙门氏菌等有关,前生物素也是有益微生物的特殊营养源,如:果糖寡糖是双歧菌spp.的营养源。有效的前生物素,一方面能刺激胃肠道的有益微生物增殖;另一方面又可通过竞争排斥抑制病原微生物。例如对反刍动物,酵母培养物能刺激纤维素分解菌和乳酸应用菌在瘤胃内生长,通过调节pH值能抑制乳酸生产菌。在单胃动物,小肠上端的低pH值有利于抑制大肠杆菌或沙门氏菌等病原微生物。因此,前生物素在单胃动物能刺激乳酸生产菌增殖。Wenk等在用猪和鸡进行的实验中发现在高纤维日粮中添加乳杆菌和酵母培养物后,不仅增长率和饲料报酬提高,而且能量和一些纤维成分也获得更高的消化利用率。

    4.酶

  应用生物技术生产的外源酶对增强消化功能尤其是幼龄或患病动物的消化功能十分有效。各种碳水化合物酶被用于增强碳水化合物包括抗性淀粉和膳食纤维的消化。蛋白酶在提高植物蛋白如大豆和其它豆科植物的利用率上十分有效,脂酶亦如此。能提高磷和其它一些矿物质消化吸收的植酸酶主要应用于动物生产强度高的地区以减轻环境的负荷。成功应用外源酶的条件是其不干扰内源酶分泌和微生物酶的合成,这对幼年动物、应激中的动物或患病动物非常重要,老年动物选用外源酶主要根据饲料的组成,同时也要考虑微生物酶的合成。

  酶能普遍提高有机物和能量的利用水平,通常对提高饲料转化率和降低环境污染具有十分重要的作用。植酸酶或蛋白酶能提高N、P或其它矿物质的利用率,通过降低营养物质的供应量,呈现对环境的良性作用。在动物营养中应用农副产品,与瑞士和其它欧洲国家饲料工业有十分密切的关系。在瑞士,大约60%的猪饲料中含有当地生产的农作物副产物,仅40%的饲料直接用原料配制。在家禽日粮中仅30%的饲料含有副产物。通过添加足够的外源酶及副产物合适的配比可获得最好的营养利用率。目前,在多数集约化生产的鸡日粮中包含碳水化合物酶,其可降低消化液的粘度,消除消化道疾病,使营养获得更好的利用。在仔猪日粮中碳水化合物酶和其它酶的综合利用使内源酶能发挥最佳的消化作用。

  在可持续发展农业中,应用自产饲料是最经济的营养利用途径,其可促进营养物质在一个密闭系统中循环。在瑞士,玉米是反刍动物主要的日粮成分,当玉米植物与足量的酶混合后能提高其饲喂价值。在斯里兰卡用食物残渣和米糠等日粮饲喂猪的试验结果显示,碳水化合物酶和抗生素具增重作用。尽管单一酶的增重作用微弱,但酶与抗生素二者同时应用,增重达25%。显而易见,酶与抗生素具有非常显著的作用。另外几名学者各自的试验都表明这两种添加剂具累加效应。

    5.高利用率的矿物质

  高效微量矿物质如螯合物或蛋白复合物可取代那些目前正在使用的无机物,并可获得更好的健康状况和不断增长的生产性能。同时,由于有机微量元素较高的生物利用率可降低日粮中总的营养含量,最终减轻对环境的负荷。

  有机铬常以生物学上具有活性的葡萄糖耐受因子的形式促进碳水化合物的代谢和胰岛素发挥作

用。尽管铬可能影响几个生理机制,但只有铬对胰岛素的作用研究得比较清楚。最近的研究认为,被称为低分子量铬结合物的铬与寡肽结合能提高胰岛素作用的强度。日粮中铬的添加可减少脂肪而增加蛋白在猪与禽体内的生成。此外,几个试验结果也显示日粮中的铬对处于应激状态的动物也有益处。铜—赖氨酸复合物、螯合铁、氨基酸锌(Zn-proteinate)是有机微量元素应用于幼龄、高产单胃动物并能促进其健康的另一些例证。

  微量元素硒,当以硒—酵母菌形式应用时对代谢具有特别的作用,因此有利于提高动物的健康状况。Mahan发现用硒—甲硫氨酸替代无机硒饲喂动物,则其产品中这种微量元素的含量会升高。硒是世界范围内许多国家人类营养的限制性微量元素,动物源性食品是硒的一个重要来源。增加这些产品中硒含量一定会受到功能食品者的欢迎。

    6.代谢调节剂

  对生长期动物使用代谢调节剂能更好地分配能量沉积,使其转化为蛋白质或脂肪。β-兴奋剂(β-agonist)具提高蛋白沉积和降低脂肪沉积的潜能。但对生长期动物,能量应用的效率不高。象担心β-兴奋剂具有致癌等副作用一样,怀疑代谢调节剂可能对心脏节律和应激有副作用,这是如今禁用这些物质的一个主要原因。

    7.饲料添加剂与环境

  我们讨论的饲料添加剂大多数对消化过程有益,使营养成分的利用率更高。日粮中补加酶、抗微生物试剂、前生物素使能量和有机物消化率提高,从而降低了排粪量,使环境的负荷降低。对单营养成分如氮和矿物质(如P、Zn、Cu等),要降低排泄量,只有在加

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