绿色饲料添加剂的研究进展及其应用现状

王 莹 万伶俐

摘要畜产品中有害物质残留是影响畜产品安全的主要问题,饲料添加剂是引起有害物质残留超标的主要因素之一,研究和开发安全、绿色饲料添加剂,替代抗生素添加剂,发展绿色畜牧业已成为现代畜牧业的发展方向。对中草药添加剂、益生素和复合酶作为绿色新型饲料添加剂的特点、功能、研究应用现状及存在的问题和发展应用前景加以综述,以期为业界人士在研究、开发、应用绿色饲料添加剂产品过程中提供参考。

关键词绿色饲料添加剂;中草药饲料添加剂;益生素;复合酶

中图分类号S816.7文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)09-0241-02

ResearchProgessandPracticalStatusofGreenFeedAdditives

WANG Ying 1WAN Ling-li 2 *

(1College of Biological Science Shanxi Normal University,Xi′an Shanxi 710062; 2 Jilin Academy of Agricultural Sciences)

AbstractFeed additives can result in harmful substances exceeding the standard in animal products,which affect the quality safety .Research and development of safety and green feed additives substituting for the antibiotics,and developingof green animal husbandry become the direction of current animal husbandry. This paper reviewed the characteristics,function,current application,existing problems and future application of Chinese herbal additives,microecological modulator,compound enzymes and oligosaccharides as new type of green feed additives,in order to provide reference to the research and application of the green feed additivies.

Key wordsgreen feed additives;chinese herbal additives;microecological modulator;compound enzymes and oligosaccharides

近年来,国内外畜产品安全事件频频发生,无污染、无公害的绿色畜产品愈来愈受到消费者的青睐。抗生素等药物添加剂的长期应用,会导致许多不良后果,世界许多畜牧发达国家对抗生素的使用提出限制,研究和开发绿色饲料添加剂产品,已成为世界性的研究课题,现在已得到公认的绿色饲料添加剂品种有中草药添加剂、益生素、酶制剂等,这些产品的研制与开发,为绿色畜产品的生产提供了重要物质基础。现将目前处于研究与开发热点的几种绿色饲料添加剂研究现状和应用前景阐述如下。

1中草药饲料添加剂

1.1特点

中草药作为饲料添加剂,在我国古代已经开始,它是以传统中医药学理论为基础,与现代动物营养学理论及饲料加工技术相结合,研制出单一的植物提取物或复方中草药添加剂。中草药添加剂具有纯天然性,中草药多为复杂的有机化合物,其有效成分较多,保持了各种成分结构的自然状态和生物活性。经过人和动物长期的筛选,保留下来的是对人和动物有益的精华物质,是纯天然物质;其本身的多种有效成分,通过合理配伍组合,形成独特的多功能性,即营养性作用、增强机体免疫作用、激素样作用、抗生素作用等。

1.2研究开发应用现状

在20世纪70年代,随着我国饲料工业发展,中草药饲料添加剂也随之快速发展,1980年在河北承德市召开了首次全国中草药饲料添加剂学术讨论会;1995年,北京市饲料工业协会成立了中草药天然饲料添加剂委员会;2003年我国发布了“天然植物饲料添加剂通则”。中草药饲料添加剂的研究课题被列为国家“八五”重点攻关项目,大量的中草药饲料添加剂著作先后出版发行,研究成果和产品层出不穷,并以其独有的特色,在激烈的市场竞争中得到发展。近几年,国内单一植物提取物或配伍组方后进行有效成分提取加工制成饲料添加剂的研究报道较多,与原始的散剂比较有了较大的提高,生产工艺、设备、质量稳定性方面都有了很大进步,虽然处于起步阶段,但发展空间非常广阔。国外对于中草药的研究很少,但在化学合成药与抗生素等弊端突出的今天,也寄希望于天然药物。目前,国外对天然植物的研究很深入,且科技手段先进,并纷纷立法,或制定标准承认天然药物的可行性和合法性。如美国食品药物监督管理局(FDA)在对这类产品进行初步研究后认为:中草药具有增进动物健康的作用,应属动物保健营养品类。欧盟各国也开始大力提倡中草药饲料添加剂,加大了对其研究投入。

根据中草药添加剂功能主要有以下几类产品:一是防治畜禽疾病类。如林占等(2004)报道,菌草灵芝等制成的中草药添加剂能防治仔猪肠炎;蒋文灿等(1997)用中药制剂克瘟灵防治新城疫,治愈率达92.4%;还有速效管囊散、白头翁、催乳灵等。二是促进生长和提高饲料利用率。中草药添加剂的主要性能和用途是增强消化吸收和合成代谢、促进生长发育、提高生产性能在猪、牛、鸡、兔上均取得广泛应用,如吉林省农业科学院(2004年)筛选出的绿康素系列复方植物提取物添加剂,其促生长性能达到抗生素添加剂水平,还有大蒜素、糖萜素、牛至油等。三是增强动物免疫力类。中草药中的多糖、生物碱、皂甙、蒽类等有增强免疫的作用。四是改善畜产品品质类。沙棘、红花、姜黄等含有天然色素,可改善蛋黄颜色,有些中草药可使畜禽产品味道鲜美等。

1.3发展趋势

(1)精练组方,科学配伍。目前,中草药添加剂的组方都比较庞大,不符合添加剂微量化的要求,因此在组方配伍上应力求精练,降低添加量,向精品化、系列化、标准化方向发展。此外,要保证药源充足、稳定和廉价。

(2)中草药加工工艺研究。目前,投放市场的中草药添加剂多为散剂,其生产工艺落后,品种单一,加工简单粗糙,使用的剂量普遍偏大,不仅增加了产品成本,而且影响饲料营养配比。中草药饲料添加剂加工工艺主要有3种方法,即粉碎法、水提取法、有机溶剂提取法。不同的加工工艺对中草药添加剂的使用量和使用效果有很大影响,对不稳定的化学成分,采用加热煎煮或提取液浓缩,其有效成分发生破坏或生成沉淀,常产生大分子复合盐析出;含有甙类或酯类的中草药煎煮加热浓缩时,常遭到水解破坏。目前,又出现超临界CO2动态低温提取中草药法,中草药添加剂的加工工艺研究也可向这方面发展。

2益生素(微生态制剂)

2.1作用与特性

益生素是可直接饲喂的有活性的微生物,又称活菌制剂或微生态制剂。它是选用动物体内的正常微生物或其促生长物质,经特殊工艺加工制成。它能够在数量或种类上补充肠道内缺乏的正常微生物,调整并维持肠道内正常微生态平衡,增强机体免疫功能,具有促进营养物质消化吸收和畜禽生长发育的作用。

2.2种类

益生素产品多是由各种有益微生物组成的复合制剂,按微生物的菌种类型可分为乳酸杆菌制剂、芽孢杆菌制剂和酵母类等类型;按用途及作用机制分为EM菌、芽孢杆菌制剂、乳酸杆菌制剂、酵母类制剂、优杆菌类、拟杆菌制剂等类型。

(1)乳酸菌制剂。此类制剂应用最早最广泛,种类繁多。乳酸菌是能够分解糖类以产生乳酸为主要代谢产物的无芽孢的革兰氏阳性菌,厌氧或兼性厌氧生长。包括乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、片球菌属,目前主要应用的有嗜酸乳杆菌、双歧乳杆菌和粪链球菌。

(2)芽孢杆菌制剂。属于需氧芽孢杆菌中的非致病菌,目前主要应用的有地衣杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌、东洋杆菌等,在使用时多制成体眠状态的活菌制剂,或与乳酸菌混合使用。

(3)真菌及活酵母类制剂。此类制剂的真菌主要是丝状菌。目前常用的制品有2种:米曲霉及酿酒酵母培养物,包括真菌及其培养物的制剂,多用在反刍动物方面。

2.3国内外应用现状

美国准许直接饲喂的微生物有40多种,年使用量8 000t以上,在欧洲市场上销售的益生素品种就不低于50个;日本年使用量也在1 000t以上。我国对于益生素的开发利用虽然起步较晚,但起点较高,发展较快,目前年使用量也在1 000t左右。随着各国动物养殖业对益生素的需求不断增加,其商品制剂的研制开发也取得了较大进展。

2.4影响益生素使用效果的因素及展望

益生素的促生长效果受多种因素影响,如动物种类、生理状态、饲料类型、加工工艺、制剂的细菌组成、饲喂方法、剂量、水分、温度、pH值和制剂的保存时间等。目前益生素作为一种新型饲料添加剂产品,在生产中已有应用,但也存在一些问题,主要有以下几个方面:一是益生菌的活性问题。益生菌在运输、使用和保存过程中易失活,从而降低生物活性作用。二是有些菌进入消化道后不能有效抵抗胃酸、胆汁酸等的作用,而无法长时间在肠道发挥功能。三是目前已确认宜做饲料添加剂的菌种还较少,生产工艺还不完全成熟。但是,随着该领域研究的深入,益生素前景非常广阔,继抗生素之后的时代,将是微生态时代。

3饲用酶制剂

3.1概念

饲用酶制剂是一种以酶为主要功能因子的饲料添加剂,它是经基因工程技术选出的细菌或真菌菌株,通过特定的微生物发酵生产工艺加工而成的包含单一酶或混合酶的工业产品,细菌、真菌等微生物是各种酶制剂的主要来源。酶制剂的最基本功能有2点:一是补充内源性消化酶不足,帮助畜禽对饲料的消化吸收,提高饲料利用率,促进动物生长;同时,大大减少畜禽排泄物中有机物等营养物质排泄量,从而大幅度减少对环境的污染。二是消除降解日粮抗营养因子,用酶制剂处理饲料,可消除或降低饲料中某些抗营养因子的副作用,改善饲料原料的营养价值,开辟新的饲料资源。

3.2分类

饲用酶制剂的分类目前还没有统一标准,习惯将其分为消化酶和非消化酶两大类。消化酶属于动物内源酶,可由消化系统合成和分泌,包括淀粉酶系、蛋白酶系和脂肪酶;非消化酶不属于内源酶,动物体内不能合成与分泌,但饲料中存在这些酶的底物,这些底物多数是抗营养因子,包括纤维素酶、半纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、植酸酶等。还可以根据功能的侧重点不同,对饲用复合酶制剂进行分类:一是以蛋白酶、淀粉酶为主的饲用复合酶,主要功能为补充内源性消化酶不足,适用于小动物;二是以木聚糖酶、果胶酶、甘露聚糖酶为主的饲用复合酶,消除玉米-豆粕、小麦-豆粕等类型日粮的粘性抗营养因子,目前国内比较常用;三是以β-葡聚糖酶为主,辅木聚糖酶等,消除大麦、黑麦型日粮的粘性抗营养因子,欧美国家应用广泛;四是蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶、果胶酶等兼而有之,为通用型饲用酶制剂等;五是植酸酶制剂,能够破坏稳定的植酸磷的结构,提高饲料中磷的利用效率,可以节约大量的磷源和减少排泄磷的污染,在国内外应用比较普遍。

3.3研究与应用现状

在20世纪80年代末,一些国外企业的饲用酶制剂开始进入我国市场;1992年,广东省珠海市溢多利有限公司的饲用酶制剂开始进入市场。据不完全统计,目前在我国饲用酶制剂市场上,国外约有十几家企业,国内约有30多家企业推出了自己的酶制剂产品。目前,已知的酶有几千种,研究用酶已达5 000种,生产用酶多达300多种,世界上生产具有经济价值的酶制剂约80余种,应用范围覆盖猪、鸡、牛、羊和水产养殖等。越来越多的饲料、养殖业经营者采用各种酶制剂。常见用酶的情况有5个方面:一是开发高档饲料,如高档仔猪料、高档小鸡料等;二是配制非常规中大猪料、非常规禽料时,为解决抗营养因子问题而应用酶制剂;三是为解决营养性拉稀而用酶制剂;四是为减少饲料品质的变异系数而用酶制剂;五是为降低畜、禽舍及水体环境污染而用酶制剂。酶制剂的使用可提高日粮能量、蛋白质的利用率,降低日粮配方成本,因而是一种节粮型饲料添加剂。3.4应用前景

作为一种新型饲料添加剂,饲用酶制剂具有广阔的应用前景。因为其可弥补动物内源酶分泌量和功能的不足,提高饲料的消化吸收利用率,促进动物生长,同时减少畜禽排泄物中有机物等营养物质排泄量,从而减少对环境的污染;酶还可消除或降低饲料中某些抗营养因子的副作用,改善饲料的营养价值,开辟新的饲料资源;此外,酶制剂是蛋白质,是微生物发酵的天然产物,无任何毒副作用。近几年我国配合饲料产量近1亿吨,饲用酶制剂添加量按0.1%计,如果全国20%～30%配合饲料添加饲用酶制剂,则需要20～30万吨的饲用酶制剂,可见我国饲用酶制剂的应用尚有很大的空间。

4结语

随着全球经济一体化时代的到来,我国饲料工业和畜牧业面临着前所未有的机遇和挑战,要在激烈的国际竞争中保持有利位置,必然要进行一场深刻的绿色革命。绿色饲料添加剂的研究和应用正是顺应这一形势而采取的具有战略意义的举措。相信在不久的将来,会有更多的新型绿色饲料添加剂出现和应用,并产生巨大的经济和社会效益。中草药、益生素和复合酶作为绿色饲料添加剂替代抗生素,在不同程度上克服了抗生素的缺陷,随着这一领域研究的深入,这些绿色饲料添加剂将成为21世纪饲料工业中最有发展前景的高科技产品。

5参考文献

[1] 万伶俐,于振斌,张尔刚,等.抗生素添加剂替代产品的研究进展[J].吉林农业科学,2003(3):39-42.

[2] 孙耀华.我国中药添加剂开发前景广阔[J].饲料广角,2001(6):13-15.

[3] 王君.微生态制剂研究进展与应用现状[J].现代畜牧兽医,2007(1):52-54.

[4] 张广省,刘兵.益生素的研究现状及发展[J].山东畜牧兽医,2006(10):43-45.

[5] 张红艳,张强,岳淑宁,等,复合酶在饲料中的应用及研究进展[J].今日畜牧兽医,2008(10):60-61.