微生態制劑在奶牛生產中的應用

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　　微生態制劑在奶牛生產中的應用

　　王振華 王迪 黃雅杰

　　摘要：動物微生態制劑是一種新型飼料添加劑，在動物飼料上被廣泛應用，本文就芽孢桿菌、乳酸菌、光合細菌、酵母及其酵母培養物、曲霉菌制劑進行綜述，分別闡述其作為新型飼料添加劑的生理作用特點，并進一步綜述了對產奶量和奶品質的影響，為微生態制劑在奶牛上的應用的研究提供基礎資料。

　　關鍵詞： 微生態制劑 奶牛
　　動物微生態制劑(Animal Microecological preparation OR AMP)是指在動物微生態學理論的指導下，采用有益微生物，經培養、發酵、干燥等特殊工藝制成的對人和動物有益的生物制劑或活菌制劑，又稱益生菌劑，國外命名Probiotics，國內營養界將其譯為益生素。依據微生物的菌種種類可劃分為芽孢桿菌制劑(包括梭狀芽孢桿菌制劑)、乳酸菌制劑、酵母菌制劑、霉菌制劑，光合細菌類制劑等。
　　動物微生態制劑是近年來隨著微生態學的發展而新星發展的新型飼料添加劑，它克服了抗生素所帶來的藥物殘留、菌群失調、耐藥菌株的增加以及糞便污染等種種弊端。目前，微生態制劑在單胃動物(仔豬)、家禽和水產類(魚、蝦)應用較多，并且在預防仔豬腹瀉、提高肉仔雞料肉比、提高產蛋量及改善環境污染等方面取得了顯著的成就。但國內在反芻動物，尤其在奶牛上的應用還不成熟，國外研究表明在反芻動物日糧中添加益生素可以提高奶牛生產性能，控制疾病發生，促進生長，提高飼料利用率和產品品質，現就目前應用的基本狀況綜述如下。
　　1微生態制劑的生理作用特點
　　1.1芽孢桿菌
　　芽孢桿菌在動物消化道中僅零星存在，大多數為好氧菌或兼性好氧菌(丁酸梭狀芽孢桿菌為嚴格厭氧菌)，其活菌制劑進入動物消化道后不增殖，不定居，但其內生孢子能迅速復活發育。其在胃腸道中的作用主要表現在三個方面：
　　作者簡介：王振華(1976- )，女，在讀博士。主要從事動物傳染病的教學及科研工作和動物微生態制劑的研究
　　及開發。聯系電話：13608234396，聯系地址：四川省成都市溫江區成都農業科技職業學院畜牧獸醫分院。
　　其一，芽孢桿菌內生孢子復活發育過程中產生活性很強的包外酶—蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖苷酶等多種酶類，同時還產生降解植物飼料中非淀粉多糖的酶—果膠酶、纖維素酶、葡聚糖酶，這些活性酶直接作用動物消化道的“酶池”，降解飼料中相應的營養成分，提高飼料中營養成分的消化，從而提高蛋白質和能量的利用率，降低料肉比。間接作用是這些活性酶刺激機體本身酶的活性，從而提高動物的生產性能。其二，芽孢桿菌內生孢子復活發育過程中還產生維生素B和維生素K，并且富含多種氨基酸[1]，這些物質直接為動物提供營養元素。其三，芽孢桿菌在其復活發育過程中產生多肽類抗生素、細菌素、毒蛋白等，這些物質對大腸桿菌、沙門氏菌、綠膿桿菌等有害微生物起竭抗作用，從而促進有益菌群(雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿菌)的增殖，維持腸道的微生態平衡。
　　另芽孢桿菌可以產生內生孢子，能夠抵抗高溫、高壓，在飼料加工、貯藏、運輸的過程中不失
　　去活性;芽孢桿菌還對酸、堿、膽汁等具有很好的耐受性，能夠耐受反芻動物瘤胃內的酸性環
　　境。
　　1.2乳酸菌
　　此類制劑應用最早，種類繁多，為一類能分解糖類以產生乳酸為主要代謝產物的革蘭氏陽性菌 [2]。目前主要應用的有嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌等。乳酸菌在單胃動物及家禽消化道內發揮的生理功能已被初步證實，但在反芻動物胃腸道內的作用機理還沒有明確的闡述，筆者總結大量資料得出以下結論。
　　1.2.1乳酸菌產生多種酶系及代謝產物
　　乳酸菌不僅具有一般微生物所產生的酶系，還產生特殊的酶系，如多糖酶系、分解乳酸菌增長酶系、分解亞硝酸銨酶系、降低膽固醇酶系、分解脂肪酶系、各種維生素合成酶系[3]，這些酶系不僅本身可以加速乳酸菌的生長，還可以保持腸道菌群平衡。另乳酸菌還可以產生一些次生性代謝產物，如乳酸殺菌素、嗜酸菌素及抗微生物蛋白，這些物質可以有效的抑制和殺滅腸道有害微生物和調節腸道的酸堿度 [ 4 ]。
　　1.2.2粘附和定植能力
　　乳酸菌能夠粘附腸黏膜上皮，粘附是指細菌與腸上皮細胞通過生物化學作用產生的特異性的粘連[5]。粘附是定植的第一步，不能粘附于腸上皮細胞表面的細菌，只能是過路菌而不能在腸道內定植，也就不能充分發揮生理功能，粘附又是構成正常菌群定植抗力的主要力量，其通過粘附和定植在腸道內構成生物屏障，抵御外來致病菌的入侵，保護機體免受外界因素的損害。
　　1.2.3增強免疫功能
　　乳酸菌對動物機體免疫起增強作用，一方面激活巨噬細胞的吞噬作用;另一方面在腸道內定植形成生物屏障，兩方面共同作用發揮特異性和非特異性免疫功能。
　　1.2.4營養作用
　　乳酸菌的營養作用主要表現在乳酸菌分解飼料中的蛋白質、糖類、脂肪等，能顯著提高飼料的消化率，促進消化吸收，提高飼料轉化率;乳酸菌本身可產生乳酸、乙酸及短鏈脂肪酸，合成維生素B族和促生長因子，直接為動物提供營養。
　　1.3酵母及其酵母培養物
　　大量研究表明，酵母產品的主要生理效應是改善瘤胃的發酵方式，其在瘤胃內潛在的作用方式是通過酵母活細胞或其中的某些微生物生長因子來激發瘤胃微生物的活力和促進微生物增殖，尤其是纖維素分解菌，乳酸利用菌等有益微生物[6，7，8]，從而促進氨的利用，增加蛋白合成，提高纖維素消化率和揮發性脂肪酸的產量，最終提高了營養物質的代謝率和利用率，研究證實釀酒酵母也能通過和牛鏈球菌競爭葡萄糖防止乳酸積累，并且可能通過提供氨基酸和維生素刺激埃氏巨球形菌利用乳酸[9]。也有文獻證實在有甲烷菌存在的條件下，酵母可刺激產乙酸菌，它可以使發酵作用更有效。另一個提高瘤胃發酵的原因是酵母能消耗瘤胃內過多的氧氣，從而為瘤胃厭氧菌創造一個理想的環境。
　　其次酵母細胞及其培養物進入胃腸道后繁殖，微生物活力顯著加強，能與胃腸道中的毒素和某些病原菌結合，有效抑制動物機體對毒素的吸收和病源微生物在胃腸道粘膜的定植，從而增強動物機體抗病力;另酵母細胞進入腸道中能刺激動物機體免疫功能[2]，增強機體的抵抗力，提高反芻動物的生產性能。
　　最后，酵母菌作為單細胞生物，蛋白含量很高，含有8～12種氨基酸，其中必需氨基酸含量很高;酵母菌還富含脂肪和維生素，特別是B族維生素多達9種，這些物質直接為動物提供營養。
　　1.4曲霉菌
　　曲霉菌對反芻動物的作用機理目前還沒有一個完整的說法，大多數學者認為曲霉菌提高飼料中粗纖維、可消化干物質、粗蛋白及有機物的消化，但也有人認為曲霉菌的主體功能是酶，包括檸檬酸合成酶、NAD—檸檬酸異構體脫氫酶、NADP—檸檬酸異構體脫氫酶、氧化戊二酸脫氫酶、丙酮酸羥化酶、纖維素酶、淀粉酶等20多種酶系，這些酶系對飼料的消化吸收起主要作用。
　　1.5光合細菌(Photosynthetic bacteria,PSB)
　　光合細菌為單細胞、無毒、營養豐富的菌體，其用作飼料添加劑不僅能促進動物生長，提高生產性能，抵抗疾病，而且還可以改善產品品質。目前光合細菌作飼料添加劑使用的生理功能主要是其營養價值。
　　光合細菌菌體細胞含有豐富的蛋白質，一般含量高達64.15～66.0%，超過其它菌體含量，且蛋白質品質良好，被認為是一種優質的蛋白原。光合細菌還含有多種維生素，尤其是B族維生素含量豐富，VB12、泛酸、葉酸、生物素的含量遠遠高于酵母蛋白。另外光合細菌還含有粗脂肪、動物和人體所必須的8種氨基酸(賴、蛋、蘇、組、異亮、亮、苯丙、頡)，且各種氨基酸含量均等。除此之外還含有微量元素、鈣、磷等營養元素。
　　光合細菌在生長代謝的過程中還產生細胞色素—輔酶Q10 (1774～3399ug/g)、類胡蘿卜素和菌綠素等生理活性物質[10，11]。這些物質具有保護心機、提高機體細胞活性、改善細胞能量供應，全面改善動物的身體健康狀態、提高機體的免疫能力及提高產品質量。
　　光合細菌具有很強的抑制腸道中有害菌生長和排除腸內毒素的功能。光合細菌能利用許多有機物質如有機酸、醇、糖類轉化某些有毒物質，如H2S和某些芳香族化合物。
　　2微生態制劑在奶牛生產上的應用
　　2.1芽孢桿菌制劑
　　目前國內芽孢桿菌制劑在反芻動物上的應用比較少，岳壽松等用芽孢桿菌復合制劑飼喂奶牛發現試驗組產奶量比對照組增加7.26%，奶比重增加0.048%，同時夏季產奶量下降的幅度為6.1%，比對照組低11.3%[12]。張沛等用芽孢桿菌復合制劑提高羔羊痢疾的治療效果[13]。四川農業大學研制的“調痢生”用于預防犢牛下痢具有較好的效果。Kozasa(1986)等研究表明育肥牛飼料中添加Toyoi芽孢桿菌后，可使肉牛體重提高7%，料肉比降低7%[14]。 J D Folmer等用芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)對雜種奶牛進行試驗，結果表明雜種奶牛提早成熟并且產奶量提高5%[15].。
　　2.2乳酸菌類制劑
　　Taquette和Ware[16，17] 等報道給奶牛飼喂嗜酸乳桿菌(1×109個/頭/天)能增加產奶量，Jeong[18]等報道給泌乳牛飼喂乳酸桿菌和鏈球菌復合制劑，產奶量比對照組增加0.81Kg/d。Nado等用乳酸桿菌培養物飼喂奶牛，使產奶量提高26%，乳脂率上升0.03%。
　　2.3酵母、酵母培養物制劑
　　資料總結表明，在奶牛日糧中添加酵母及其培養物通常使奶產量提高幅度在2.53%～23.0%，平均提高百分率為6.13%，標準奶產量增長幅度在4.62～13.29%，而且在泌乳一開始添加效果較好，有的試驗結果由于測試的泌乳時間不同和飼喂基礎日糧不同等原因導致產奶量有不同的增降幅度。具體情況見表1。
　　另酵母及其培養物對乳品質也有一定的影響，資料總結表明在奶牛日糧中添加酵母及其培養物通常使乳蛋白含量提高0.1～0.2個百分點，乳脂率提高0.1～0.3個百分點，乳糖及干物質都有所提高，而且在泌乳開始時添加效果較好。
　　Diva等(1993)在能量、蛋白質、酸性纖維素和中性纖維素均超過NRC標準混合日糧中添加酵母時， 產奶量增加3.1%， 乳脂率提高0.29個。Wiedmeier和Aramber(1985)報道，奶牛日糧中添加釀酒酵母，可提高干物質、粗蛋白、和粗纖維消化率，提高產奶量和奶品質。Wang(2001)等報道，飼料中添加酵母培養物飼喂奶牛可提高奶牛的產奶量和奶脂率。魏時來、楊新華、吳子林、尹召華等分別用益康“XP”酵母培物飼喂奶牛，結果日均產乳量增加0.48～1.74Kg，并且乳脂率、乳糖和乳蛋白都有所增加。吳子林研究結果顯示乳脂率提高5.77%，對乳糖和乳蛋白影響較小。尹召華飼喂實驗結果乳脂率提高4.45%，乳蛋白提高1.10%，乳糖提高1.23%，乳比重降低0.0001，試驗組比對照組乳脂率、乳蛋白、乳糖分別提高0.071Kg/(天﹒頭)、0.041 Kg/(天﹒頭)、0.060 Kg/(天﹒頭)。但楊新華的結果乳脂率下降0.25個百分點，乳蛋白率下降0.01個百分點，其結果與有關報道相反，可能與測試次數相對較少有關，有待試驗研究[19，20，21，22，23]。王士長等用酵母飼喂黑白花奶牛，產奶量均增重21.4Kg，奶中干物質上升2.05%，乳脂率上升0.35%，蛋白上升0.02%。胡諸華，馬忠范用活性酵母飼喂奶牛時，每天每頭添加活菌數為1.0×109個，產奶量增加7.1%(30.14 vs 28.14)， 乳脂率上升0.091個百分點，乳蛋白比實驗前少下降0.002個百分點[24]。
　　表1 酵母及其培養物對奶牛產奶量的影響(單位：Kg)

	產 奶 量			標 準 奶 產 量			注 釋
	對照組	試驗組	百分率	對照組	試驗組	百分率
Gunther（1990）	34.4	40.0	16.28	28.4	34.3	20.77	泌乳早中期
	31.9	36.6	14.73				泌乳后期
Huber（1989）	28.4	29.2	4.23
Diva（1993）			3.1			0.29
Harri＆Lobo（1998）	26.6	27.6	3.76				泌乳中后期
	28.0	29.4	5.00				泌乳后期
Harris（1992）	21.9	22.7	3.65	26.0	24.8	-4.62	泌乳早期
	35.9	36.8	2.53				商品牛大型試驗
Quinonez（1988）	29.8	29.9	3.69	23.9	23.6	-1.26	基礎日糧不同
	28.4	29.1	2.46	21.8	21.5	-1.38
Box（1998）	21.2	18.8	11.32
Erdman＆Shanma（1989）	25.7	25.3	-1.56	19.6	19.0	-3.06	分娩154天后
Arambel＆Kent	36.3	28.5	-21.49	29.1	29.0	-0.34
Hassi＆Webb（1990）	29.9	31.4	5.02	26.8	25.9	-3.36	泌乳早中期
Weiss（1991）	21.3	22.1	3.76
Rodriguessalazar（1991）	20.6	22.5	9.22
Wohlt（1991）	29.2	30.5	4.45	13.8	14.9	7.97	泌乳早中期
Williams（1991）	21.7	22.2	2.30	15.7	16.5	5.10	基礎日糧不同
	21.1	20.6	2.43	18.1	18.8	3.87
	19.4	22.8	17.53	17.8	18.7	5.06
	21.5	24.5	13.95	17.3	19.6	13.29
Alikhani（1992）	25.5	25.1	-1.57	17.8	18.7	5.06	基礎日糧不同
	25.9	24.8	-3.49	24.4	24.1	-1.23
Bernard（1992）	30.0	32.2	7.33	22.3	22.2	-0.45	泌乳早期
Kim（1992）	32.2	30.0	-6.83	20.2	20.4	0.99	泌乳早期
魏時來(2000)	26.26	27.17	3.47
楊新華（1998）	26.63	27.59	3.60				泌乳前期
	17.37	16.91	-2.65				泌乳中期
	24.84	25.48	2.58				泌乳后期
吳子林（1995）	22.51	23.43	4.09
王士長	544.3	587.6	7.96
尹召華（2002）	27.94	28.91	3.47				小群試驗組
	25.39	26.58	4.67				大群試驗組
胡諸華（2003）	28.14	30.14	7.1

　　2.4曲霉菌
　　在日糧中添加曲霉菌使產奶量平均提高18.38%，而且乳脂率、乳蛋白、非脂固形物等也有相應的提高，并且泌乳早期優于泌乳晚期。
　　Sievery(1997，1993)、Wiedmeier和Aramber(1985)試驗證實，米曲霉能改善干物質、粗蛋白、粗纖維的消化率，提高產奶量。同時緩解奶牛夏季熱應激引起的產奶量下降。同樣國內苑文珠(2001)也證實此觀點。Kellems等通過試驗證實給泌乳牛添加米曲霉提取物可提高乳流速，使標準乳產量提高3.5%，同時還延長泌乳高峰持續的時間。Wallentine等研究發現在泌乳早期且有熱應激的條件下，給泌乳牛添加米曲霉提取物，乳脂校正乳產量顯著高于對照組(33.7kg/頭vs 30.1kg/頭)。Hingginbotham觀察到給泌乳牛添加米曲霉提取物，牛奶中乳蛋白提高(3.12% vs 3.05%)，非脂固形物也提高(8.63% vs 8.51%)。王士長用米曲霉飼喂黑白花泌乳牛，奶平均增重24.8%，乳蛋白平均下降0.19%(3.25% vs 3.06%)，乳脂率增加0.07%，干物質增加0.38%[23]。
　　2.5光合細菌制劑
　　光合細菌在水產類的應用已經取得了顯著成績，用作畜禽飼料添加劑的主要對象是家禽和豬，以雞的研究報道較多，針對反芻動物尤其是奶牛的應用較少，總結資料表明，奶牛使用每公斤光合細菌水劑可平均增奶2.5～5kg，患有胃腸疾病的奶牛使用后，效果更明顯。舊維熙，王葉等(1999)用光合細菌制劑“紅精靈”飼喂奶牛，結果奶牛日產奶量增加范圍為1.5～4.5Kg，平均增產2.5～3Kg，平均增產幅度在10%～15%。張淑會，催煥會等(2003)給奶牛飼喂光合細菌水劑，結果發現產奶量增加2～5kg，均約增產3～5kg，平均增產幅度在10%～15%。
　　3應用前景
　　微生態制劑作為一種無毒、無殘留、無污染的綠色飼料添加劑正被越來越廣泛的應用，將為畜牧業的發展帶來巨大的經濟效益和社會效益，近年來，微生態制劑在奶牛上的應用逐漸受到重視，應用廣泛的有酵母菌和曲霉菌，芽孢桿菌和乳酸菌、光合細菌等其它細菌類制劑正在試行階段，目前對于微生態制劑的研究應用主要集中在由單一菌種向復合菌種的轉變，同時針對動物的不同類型、不同生理階段、不同飼養方式等應用不同菌種的單一或復合微生態制劑，并且微生態制劑的添加劑量和添加方式對動物的生產性能也有很大的影響。
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