1、动物微生态制剂最新研究进展动物微生态制剂最新研究进展张 民 技术总监 博士山东宝来利来生物工程股份有限公司2005-05-21动物微生态制剂研究历史回顾动物微生态制剂研究历史回顾v最早研究和应用动物微生态制剂的是蒙哈德最早研究和应用动物微生态制剂的是蒙哈德(Mollgaard)(Mollgaard)，19471947年首先发现使用乳酸杆菌饲喂仔猪可有效增加仔猪体年首先发现使用乳酸杆菌饲喂仔猪可有效增加仔猪体重并改善其健康状况重并改善其健康状况。v20世纪世纪50、60年代正是抗生素研究、生产和使用的黄金时年代正是抗生素研究、生产和使用的黄金时期，导致微生态制剂研究和开发工作处于低潮，一段时期期
2、，导致微生态制剂研究和开发工作处于低潮，一段时期以来没有受到足够的重视以来没有受到足够的重视。v到到20世纪世纪80年代中期，随着微生态理论的不断发展，同时年代中期，随着微生态理论的不断发展，同时人们也逐步认识到了使用抗生素的危害性，情况才有了根人们也逐步认识到了使用抗生素的危害性，情况才有了根本性的扭转。本性的扭转。v特别是近年来，世界各国都不同程度地限制抗生素在特别是近年来，世界各国都不同程度地限制抗生素在饲料中的使用，人们迫切需要一种能够替代抗生素且安全、饲料中的使用，人们迫切需要一种能够替代抗生素且安全、高效的饲料添加剂，于是动物微生态制剂产品的研制和发高效的饲料添加剂，于是动物微生态
3、制剂产品的研制和发展驶入快车道。展驶入快车道。v目前，不仅各种微生态制剂产品层出不穷，而且微生态学目前，不仅各种微生态制剂产品层出不穷，而且微生态学理论也得到了迅猛发展。理论也得到了迅猛发展。动物微生态制剂的种类及作用动物微生态制剂的种类及作用机理机理v动物微生态制剂的种类动物微生态制剂的种类l益生素益生素是一种含有大量有益菌及其代谢产物和生长促进因子，是一种含有大量有益菌及其代谢产物和生长促进因子，并具有维持肠道微生物平衡、提高机体健康水平的活菌制并具有维持肠道微生物平衡、提高机体健康水平的活菌制剂。剂。l益生元益生元指能够选择性地刺激肠内一种或几种有益菌生长繁殖，指能够选择性地刺激肠内一种
4、或几种有益菌生长繁殖，而且不被宿主消化的物质而且不被宿主消化的物质,主要包括低聚果糖、低聚异麦芽主要包括低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚甘露糖等。糖、低聚木糖、低聚甘露糖等。l合生素合生素指将益生菌和益生元联合应用的复合制剂。指将益生菌和益生元联合应用的复合制剂。v动物微生态制剂的作用机理动物微生态制剂的作用机理l 优势菌群学说优势菌群学说正常动物肠道内的细菌与宿主保持着动态平衡，且微生正常动物肠道内的细菌与宿主保持着动态平衡，且微生物种群中的优势种群对整个种群起决定作用，维持畜禽的正物种群中的优势种群对整个种群起决定作用，维持畜禽的正常生长和生产。这些菌群一旦失去平衡，就会使原来的优势
5、常生长和生产。这些菌群一旦失去平衡，就会使原来的优势菌群发生更替，引起机体消化机能紊乱，抑制动物生长发育，菌群发生更替，引起机体消化机能紊乱，抑制动物生长发育，严重的则可致病。严重的则可致病。而添加益生素的目的就是为了补充有益菌，使有益菌在而添加益生素的目的就是为了补充有益菌，使有益菌在数量和作用强度上占绝对优势，使优势菌群得到恢复。这些数量和作用强度上占绝对优势，使优势菌群得到恢复。这些菌群的繁殖和代谢，大大地抑制致病菌群的生长繁殖，从而菌群的繁殖和代谢，大大地抑制致病菌群的生长繁殖，从而保持菌群的正平衡，有效防止菌群失调症发生。保持菌群的正平衡，有效防止菌群失调症发生。l菌群屏障学说菌群屏
6、障学说益生菌参与消化道有益菌群与致病菌之间的生存和繁殖益生菌参与消化道有益菌群与致病菌之间的生存和繁殖空间竞争、时间竞争、定居部位竞争以及营养竞争，可竞争空间竞争、时间竞争、定居部位竞争以及营养竞争，可竞争性地抑制病原菌附着在肠壁上，通过改变有害菌附着的受体性地抑制病原菌附着在肠壁上，通过改变有害菌附着的受体结构或同病原菌竞争附着空间，而限制致病菌的生存、繁殖。结构或同病原菌竞争附着空间，而限制致病菌的生存、繁殖。它们在消化道内生成致密的膜菌群，形成微生物屏障，一方它们在消化道内生成致密的膜菌群，形成微生物屏障，一方面可抑制消化道粘附病原菌，中和毒性产物，另一方面也可面可抑制消化道粘附病原菌，
7、中和毒性产物，另一方面也可防止毒素以及废物等有毒成分的吸收。防止毒素以及废物等有毒成分的吸收。l微生物夺氧学说微生物夺氧学说正常动物肠道内是以厌氧菌为优势菌群的微生物区系，正常动物肠道内是以厌氧菌为优势菌群的微生物区系，当益生菌以孢子形式添加时，它们在生长繁殖过程中可消耗当益生菌以孢子形式添加时，它们在生长繁殖过程中可消耗肠内氧气，在局部范围内形成厌氧环境，有利于厌氧微生物肠内氧气，在局部范围内形成厌氧环境，有利于厌氧微生物的生长，从而把失调菌群恢复到正常状态，以达到防病、治的生长，从而把失调菌群恢复到正常状态，以达到防病、治病、提高免疫力和促生长等目的。病、提高免疫力和促生长等目的。l增强机
8、体的免疫功能增强机体的免疫功能研究表明，乳酸杆菌以免疫调节因子的形式起作用，刺研究表明，乳酸杆菌以免疫调节因子的形式起作用，刺激肠道局部型免疫反应，提高机体抗体水平或巨噬细胞的活激肠道局部型免疫反应，提高机体抗体水平或巨噬细胞的活性，增强机体免疫功能。性，增强机体免疫功能。芽孢杆菌能促进肠道相关淋巴组织，使之处于高度反应芽孢杆菌能促进肠道相关淋巴组织，使之处于高度反应的的“准备状态准备状态”，同时使免疫器官的发育增快，免疫系统成，同时使免疫器官的发育增快，免疫系统成熟快而早，熟快而早，T、B淋巴细胞的数量增多，使动物的体液和细淋巴细胞的数量增多，使动物的体液和细胞免疫水平提高，增强机体抗病能力
9、。胞免疫水平提高，增强机体抗病能力。l产生有益代谢产物产生有益代谢产物产生乳酸：产生乳酸：乳酸菌进入肠道后产生乳酸；芽孢杆菌进入动物乳酸菌进入肠道后产生乳酸；芽孢杆菌进入动物肠道能够产生乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，降低肠道肠道能够产生乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，降低肠道PH值，抑制致病菌的生长，激活酸性蛋白酶活性，对新生值，抑制致病菌的生长，激活酸性蛋白酶活性，对新生畜禽是有益的。畜禽是有益的。合成酶类合成酶类：芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活：芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，可降解饲料中的某些抗营养因子，提高饲料转化率可达性，可降解饲料中的某些抗营养因子，提高
10、饲料转化率可达8%以上。以上。合成营养物质，促进生长：合成营养物质，促进生长：许多益生菌在肠道内生长繁殖，许多益生菌在肠道内生长繁殖，能产生各种营养物质如维生素、氨基酸、未知促生长因子等，能产生各种营养物质如维生素、氨基酸、未知促生长因子等，参与机体的新陈代谢，促进动物生长。参与机体的新陈代谢，促进动物生长。产生抗菌物质：产生抗菌物质：某些乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌等，在代某些乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌等，在代谢过程中，可产生一些抗菌物质如嗜酸菌素、乳糖菌素、杆谢过程中，可产生一些抗菌物质如嗜酸菌素、乳糖菌素、杆菌肽、伊短菌素等，可抑制病原菌在肠道内生长繁殖。菌肽、伊短菌素等，可抑制病原菌在肠
11、道内生长繁殖。防止产生有害物质：防止产生有害物质：某些有益微生物（如芽孢杆菌）在肠道某些有益微生物（如芽孢杆菌）在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类，从而降低血液及内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类，从而降低血液及粪便中氨、吲哚等有害气体浓度。粪便中氨、吲哚等有害气体浓度。动物微生态制剂的生产技术动物微生态制剂的生产技术v菌种的筛选菌种的筛选l可供使用的菌种可供使用的菌种目前，可用于生产的菌种很多，美国目前，可用于生产的菌种很多，美国FDA（1989）规）规定允许饲喂的微生物有定允许饲喂的微生物有43种，我国农业部公布的饲用微生种，我国农业部公布的饲用微生物添加剂有物添加剂有12种。实
12、际用于配合饲料的活体微生物菌群主种。实际用于配合饲料的活体微生物菌群主要是乳酸杆菌（以嗜酸乳杆菌为主）、粪链球菌、芽孢杆要是乳酸杆菌（以嗜酸乳杆菌为主）、粪链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌、曲霉及酵母菌。其中酵母菌和乳酸菌是应菌、双歧杆菌、曲霉及酵母菌。其中酵母菌和乳酸菌是应用最多的微生物添加剂。用最多的微生物添加剂。l宝来利来公司微生态制剂使用的菌种宝来利来公司微生态制剂使用的菌种枯草芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌：以中性蛋白酶为筛选指标选育的高酶活性以中性蛋白酶为筛选指标选育的高酶活性菌株，还可以产生淀粉酶、脂肪酶、菌株，还可以产生淀粉酶、脂肪酶、NSP酶类、酶类、B族维生族维生素、维生素素、维生素C、
13、有机酸等；、有机酸等；地衣芽孢杆菌：地衣芽孢杆菌：以对大肠杆菌的抑制效果为筛选指标而选以对大肠杆菌的抑制效果为筛选指标而选育的抗感染菌株；育的抗感染菌株；酪酸菌：酪酸菌：以产丁酸能力为筛选指标而选育的抗感染菌株，以产丁酸能力为筛选指标而选育的抗感染菌株，其产丁酸量为普通乳酸菌的其产丁酸量为普通乳酸菌的200倍；倍；乳酸菌：乳酸菌：乳酸菌是动物肠道正常宿主菌乳酸菌是动物肠道正常宿主菌, ,因此选择菌种要因此选择菌种要根根据动物品种的不同而不同，禽采用从健康鸡肠道分离的嗜据动物品种的不同而不同，禽采用从健康鸡肠道分离的嗜酸乳杆菌，猪采用从健康猪肠道分离的乳酸链球菌，水产酸乳杆菌，猪采用从健康猪肠道
14、分离的乳酸链球菌，水产动物采用从鳗鱼肠道分离的乳酸菌。动物采用从鳗鱼肠道分离的乳酸菌。l菌种选育方法菌种选育方法注重三个原则：注重三个原则：安全性安全性-菌株来源、食用历史、耐药性能菌株来源、食用历史、耐药性能功能性功能性-耐酸性能、产酶性能、产酸性能、抑菌性能耐酸性能、产酶性能、产酸性能、抑菌性能技术性技术性-活菌稳定性、遗传稳定性、发酵性能活菌稳定性、遗传稳定性、发酵性能选育的措施：选育的措施： 人工筛选人工筛选定向培育定向培育高性能菌株高性能菌株 航天搭载航天搭载诱变诱变稳定遗传稳定遗传提高菌株生产性能提高菌株生产性能v生产技术生产技术益生菌的发酵生产采用国内先进的气体环流式全自动液态益
15、生菌的发酵生产采用国内先进的气体环流式全自动液态三级发酵罐，进行单菌种发酵三级发酵罐，进行单菌种发酵,然后根据不同动物的需求然后根据不同动物的需求进行复配。进行复配。 芽孢杆菌发酵芽孢杆菌发酵液采用喷雾干燥液采用喷雾干燥法处理，不仅保法处理，不仅保证了芽孢的活性，证了芽孢的活性，还保存了有益代还保存了有益代谢产物：消化酶、谢产物：消化酶、维生素、有机酸维生素、有机酸等。等。 乳酸菌的生产采用国家乳酸菌的生产采用国家948948项目引进技术项目引进技术-真空冷冻真空冷冻 干燥工艺，对其进行双层微胶囊包被，解决了乳酸菌不易干燥工艺，对其进行双层微胶囊包被，解决了乳酸菌不易 存活的难题，大大延长了保
16、存期，显著提高了使用效果。存活的难题，大大延长了保存期，显著提高了使用效果。动物微生态制剂应用技术研究动物微生态制剂应用技术研究v动物微生态制剂各菌种作用机制（以宝来利动物微生态制剂各菌种作用机制（以宝来利来公司生产的产酶益生素为例）来公司生产的产酶益生素为例）酪酸菌的作用机制：酪酸菌的作用机制： 促进肠道内有益菌群的增殖和发育，促进肠道内有益菌群的增殖和发育，抑制肠道内腐败菌的生长和繁殖，抑制肠道内腐败菌的生长和繁殖，减少胺类、吲哚类等物质的产生。减少胺类、吲哚类等物质的产生。酪酸菌酪酸菌在肠道内产生在肠道内产生B族维生素、族维生素、维生素维生素K等等有益代谢产物，有益代谢产物，起营养作用。起营养作用。酪酸菌是动物肠道内正常菌，酪酸菌是动物肠道内正常菌，在肠道内阻止有害菌的定植和在肠道内阻止有害菌的定植和入侵，纠正肠道内菌群紊乱。入侵，纠正肠道内菌群紊乱。酪酸菌的代谢产物酪酸是肠上皮酪酸菌的代谢产物酪酸是肠上皮组织细胞的再生和修复的主要组织细胞的再生和修复的主要营养物，并能抑制有害菌的生长。营养物，并能抑制有害菌的生长。芽孢杆菌的作用机制：芽孢杆菌的作用机制：芽孢杆菌芽孢杆菌根据肠道
