挑战报 中国农科院饲料研究所 蔡辉益 王金全 营养微生态饲用添加剂是营养微生态理论在饲料工业中的直接应用它们通过改变胃肠道微生态环境和微生物群的组成而发挥广义上讲，营养微生态饲用添加剂是指所有能够对动物胃肠道微生态内环境产生影响的营养型的饲料添加剂，狭义上指能够对肠道做生态内环境产生明显作用的几种典型的营养型饲料可以被改变的环境因素包括胃肠道PH值、气体、碳源（糖类）氮源等，针对这些环境因素已经开发的微生态饲料添加剂有寡糖、酸化剂、芽孢杆菌、中草药等，另一类产品包括活菌制剂和微生物，主要作用是改变胃肠道微生物群组成，使有益或无害微生物占据种群优势，通过竞争抑制病原或有害微生物的增殖，调节生态平衡。 一 营养微生态理论 微生态理论认为，宿主和正常微生物群之间存在一种共生关系，实质就是营养关系。这种关系在动物胃肠道中的表现尤为明显。一方面，微生物群在动物胃肠道中直接参与动物饲料的消化过微生物分泌的酶通过分解饲料中的非淀粉多糖等物质，释放出可被动物吸收的营养成分，并能合成多种维生素和氨基酸，其菌体蛋白也可供动物消化利用。另一方面，微生物群也消耗动物胃肠道物质来满足其种群增殖的需要，并降低某些饲料成分的营养价值。反刍动物的瘤胃、马属动物的后肠都是这种营养关系的典型表现。猪和禽等单胃动物，其肠道微生物群也在一定程度上参与其营养过程。其中最为明确的是维生素合成和消耗、氮的代谢、脂肪代多糖、粗纤维的分解代谢等。 1．维生素合成和消耗 大量研究表明，猪、禽类肠道微生物群均可以合成维生素K、D素、卜胡萝 3、素Coates和 Fuller（1968）的试验结果证明，采若不合族维生素的日粮时，普通鸡和无菌鸡盲肠中均检出口主素，并且普通鸡盲肠巾的岂量远高于无菌鸡。无菌鸣和正常上长比较试验出证明，日粮中缺乏桔黄素、维生素B6、叶酸、烟一些缺乏症状可因肠道微生物合成的维生素而缓解（1973，和1974）。王俐（2001）研究表明肉仔鸡肠道微生物对合成维生有利，Miller等（1963）比较了无菌鸡和肠道全大肠杆菌鸡会成内能力，结果发现，带菌鸡的体重以及肝脏、肌肉、脑组织中叶量都显著高于无菌鸡。郭科（2001）研究表明白仔鸡肠道做生物了其肝脏中的叶酸含量。Scott等（1982）指出，给鸡投喂磺胶或名物时，维生素K的需要量比正常情况下提高10倍。此外，猪弟通过食粪获取肠道合成维生素的观点也早已得到公认。另扬道中微生物合成生物素的能力受口粮中添加生物素的量影下加生物素更有利于生物素的合成（Kopinski， 989； Bryden，1989。 以上所述为肠道微生物群对动物维生素营养的有益作用。而事．关于微生物群对动物维生素营养的负面影响世见报道。Gubler认为，有些微生物会消耗硫胺素，产生硫胺素酶，增加动物对索的需要量。Buenrostro（1983）在研究中观察到乳酸菌接种大幅泽低了肉鸡肝脏生物素流积，增加了肉鸡生物素需要量。March认为，抑制和宿主竞争维生素的微生物生长可能是抗生素促中用的机理之一。 综合上述研究结果可以看到，肠道微生物群在动物维生素营养中用已经肯定。但由于肠道微生物种群极其庞大和复杂，不同出微生物的营养代谢也千差万别，因此不可能对其在动物维生养中的作用一概而论。这就要求我们将动物做生态与维生素营结合，深入研究不同肠道微生物种属对动物维生素营养的影可能通过凋控肠道微生态平衡，使之有利于动物从肠道微生获取更多的维生素。 2、氮的代谢 单胃动物的肠道微生物具有双重作用。一方面，肠道微生物具鸥蛋白质的能力，甚至可以分解几乎所有的含氮化合物。有很积、在肠道做生物群的作用下，普通雏鸡消化道后部蛋白质与够的合量明显低于无菌雏鸡。另一方面，肠道微生物又具有利原合成氨基酸和蛋白质的能力。在常规家免和无菌家兔的比较中，无菌家兔盲肠内容物和软粪中的蛋白氮约占总氮的30％，禁止食卖的常规家免盲肠内容物中这一比例为66％，软类中为，证明细菌在盲肠中会成了蛋白质。还有试验发现，普通鸡能利素，而无菌鸡则无此能力，这证明细菌尿素酶分解尿素产生的被吸收，用于氨基酸的合成。此外，排泄于肠道和泄殖腔中的尿，电可通过肠管逆蠕动，转移到盲肠，由盲肠微生物分解。进入环。关于这两种作用在非反刍动物营养中的意义，目前尚难定一般地，在日粮蛋白质水平较低的情况下（氮临界平衡），这种作富主动物有利Richard，1972），因为饲料中的氮可以得到充分用。肠道微生物的固氮作用在日粮中含量不定时显得特别重Bergersn等（1970）从人、猪的肠道内容物中分离出固氮首。但在供应蛋白质较为充足（氮正平衡）或低质蛋白较多时，饲料中会 多的含氮物质被畅通微生物分解，形成大量的氨或胺，对动物毒害。据推测，抗生素促生长机理一就是抑制肠道微生物分料蛋白质，并降低肠道氨和脸及血氨的水平。 3．消化碳水化合物 据McBee（197，1971）研究认为，反刍动物80％以上的纤维素都靠瘤胃内的微生物，而非反刍动物消化和利用纤维的能力较动物低。Thornburn等（1965）研究鸡盲肠消化碳水化合物能力肘，去盲肠的鸡对小麦、黑麦、燕麦（带壳）干物质的总消化率显著正常鸡，Varel 1987）指出，猪盲肠和结肠微生物发酵纤维产生发性脂肪酸（VFA）可为生长诸提供其能量需要的5％－30%，年母猪则更高。高巍等（2002）报道，饲喂玉米一豆粕日粮型日物更好地利用碳水化合物，并能提高饲料消化率。 但也有证据证明了肠道微生物在糖类代谢中的负面影响。有人证实，肠道中能被动物吸收的碳水化合物也容易因肠道革兰氏阳性菌的发酵作用而被破坏（March，1967） 4 脂类代谢 脂肪分解细菌在动物和人的消化道中均有发现。这类细菌的存在不利于动物吸收饱和和非饱和脂肪酸。无菌动物和添加抗生素动物，相比普通动物能更好地吸收脂肪酸。无菌鸣对脂肪的消化率也高于普通鸡。Demarn。等（1970）发现无菌鸡对棕润酸和硬脂酸的消化显著高于普通鸡，如果给无菌鸡接种类链球菌和香伯（氏）杆菌属则产生对高级饱和脂肪酸的吸收不良（Cole等1967）。还有证据证明，肠道微生物普遍具有对胆酸的解偶联和去羟基作用。某些肠道细茵具有将胆固醇转化为类固醇的作用，这有可能会影响动物的胆 固醇代谢（Demarne等 1970）。 5、合成酶类 微生物合成酸可增加总酶活性。Collington（1990）报道，仔猪饲喂微生志制剂可使肠内的蔗糖酶、乳精酶、三盼酶的活性提高。陈惠等（1994）研究表明，生长青肥猪饲喂芽抱杆菌添加剂后，可使其一淀粉酶及胰蛋日酶活性显著增强。张春杨等（2002）用产蛋日酶的益生苗制备成益生菌剂饲喂肉鸡，能明显提高消化道内容物中的蛋白酶活力，提高幅度最高可达21．76％，这主要是因为益生茵到达消化道内能分泌并活化大量蛋白酶的缘故。 关于肠道徽中物群与动物营养代谢的关系研究还处于初期阶段，很多结论的得出部具有不确定性和倩测性，今后的动物微生态营养的研究中需要进一步提高研究的深度和广度，为动物微生态营养学的发展积累基础知识。 二、营养微生态饲料添加剂的研究与应用情况 基于以上理论，人们研制开发了营养微生态饲料添加剂。其中包括活菌制剂、微生物培养物、微生态调节制剂等。这些产品都在营养微生态学理论的基础上发展而来，它们通过重建和改善微生态平衡发挥作用，应用于畜禽饲料中取得了较好的效果。 1、活菌制剂 大量试验已经证实话菌制剂对畜禽、鱼的生产性能有很大的改善，韩剑众（1989）、何明清1992）Barme／1989、Fulle／1979）、（1991）、Gatt（1992）、Gerendia（1992）、McGinnis（1992）、Peo（1987），饲用微生物添加剂的使用可以提高畜禽日增重11％（2％－30％），提高饲料转化率8％（3％－26％），可降低发病率54％（3％－90％），可降低死亡率17％（7％－37％）。 1.1 活菌制剂的作用机理： 1.l.l 、营养竞争营养竞争的假说，是建立在一系列实验观察的基础上验表明种群控制机理与化学定器的原理是一致的，而化学恒定器的最基本原理，是连续流动培养中的细菌，都在竞争最基本的生长物质。1983年Freter证明，当把大肠杆菌接种于老鼠结肠菌丛，经过连续流动培养后的滤波中时，它们的繁殖被大大地抑制了。 1.1.2、结合位点竞争理论上讲病源茵会被冲出肠道，因此病源做生物与粘膜的粕阳能力，是其能否成功定植于肠道的决定因素。通过电镜观察证明，正常菌群在肠道粘膜等处是有序排列的，当有益茵占据致病菌的靶上皮细胞或以菌群优势产生一种对致病菌不利的环境时，可以起到防御作用。1985年Kennedy和VOlz在研究中发现，当大鼠被饲喂青霉素后，其肠内容物里会出现大量的口假丝酵母，五肠粘膜表面上粘附着大量的白假丝酵母，而宋词喂青霉素的大鼠肠内各物和粘膜表面，只存在少量的口假丝酵母。青霉素降低了老鼠盲肠内粘附于粘膜层的核状细菌，从而释放出一些附着位点，这些被释放的位点，随后立即被白假丝酵母占据。 1.1．3、代谢产物作用活菌制剂能产生有机酸，知乳酸，还产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、植酸酶等；合成族维生素等对动物胃肠道消化吸收有益的物质。同时，分泌杀菌物质HZOZ和类抗生素物质，HZOZ对机作潜在的病原首有强烈的杀灭作用；类抗生素则是通过改变肠道内活菌的数量和代谢发生作用. 1986年Qne的试验显示，抗生素能明最降低乙酸、丙酸和了酸的浓度。试验中先将同一种病源菌分别接种到用青霉素处理过的和未处理过的动物上，并做出生长曲线。由曲线上可以看到：用青霉素处理过的动物体内病源菌的增长率和数量远远大于未处理过的动物。而将青霉素处理过的动物肠内容物的pH值和挥发性脂肪酸浓度调整到与未处理过动物一样的水平，发现调整后内容物的生长曲线，竟然与未用青霉素处理过的动物完全一样。上述试验结果表明.挥发性脂肪酸对病源菌侵袭肠道起着保护作用。 1.1.4、 激活免疫功能1979年 Bloksma用酸奶喂无菌动物，发现其体内免疫球蛋白GI、GZa、GZh的含量大为提高。另有试验员示，干酪乳酸杆菌能提高巨嗜细胞的活性。除非抗体被分泌于胃肠道内，否则其作用不会影响胃肠道菌群。干酪乳酸