微生态制剂在养殖业中的应用研究进展

李坤林，赵蕾，李翠萍

(1.山东省滨州畜牧兽医研究院 山东滨州 256606；2.滨州职业学院 山东滨州256603)

微生态制剂是一类利用正常微生物或能调节微生物生长的物质制成的活性生物制品。自2020 年7 月1 日起，我国全面禁止在饲料中添加抗生素，使得微生态制剂产品在市场上得以热销和广泛应用。鉴于微生态制剂产品目前的应用水平和未来发展方向，笔者将从动物疾病防治、畜牧生产改善以及环境保护等几个方面进行探讨，以期探索微生态制剂目前面临的问题和未来发展方向。

1 动物疾病防治

1.1 抗菌作用与维持消化道菌群平衡

微生态制剂中的益生菌细胞壁表面大分子能抑制和阻断致病菌与受体结合，使非致病菌在位点黏附和营养物质争夺中占据优势，从而抑制致病菌的入侵与繁殖[1]。不仅如此，益生菌还能通过分泌大量的细菌素、过氧化氢、脂肪酸或多肽等物质抑制致病菌的生长[2]，从而防治疾病。尤其是分泌抑制致病性微生物的抗菌肽，能通过改变膜的通透性[3]、抑制代谢[4]等途径到达抑菌效果，且不易产生耐药性[5]。目前已知的天然抗菌肽就有3 000 多种，在替抗的大环境下，已成为最有潜力的饲料添加剂之一。

Kozasa[6]首次发现将益生菌芽孢杆菌处理的日本鳗鱼，可以明显减少爱德华氏菌病的发生死亡，并将这一成果成功用于鱼类养殖。慈晓通等[7]深入研究了多黏类芽孢杆菌的抑菌作用，发现该菌对常见致病菌金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门杆菌均有明显的抑菌效果，且金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞沙门菌。研究表明，多黏类芽孢杆菌分泌的多样性非核糖体肽，在调节肠道菌群、抑制病原菌繁殖、促进动物生长等方面都发挥着重要作用，具有广谱抗菌功能[8]。另外，多黏类芽孢杆菌分泌的非核糖体脂肽多黏菌素和杀镰孢菌素抗菌剂也有应用于医学上的报道[9]。

1.2 提高动物机体免疫机能

益生菌可以有效提高动物体有关免疫酶活性，促进机体对蛋白营养物质的消化吸收，增加机体内非特异性免疫水平，增强抗病力，提高增长成活率。刘龙镇等[10]研究发现各种复合菌制剂均可不同程度提高凡纳滨对虾血清中超氧化物歧化酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、溶菌酶、总一氧化氮合酶以及诱导型一氧化氮合酶的活性，提高对虾血清的非特异性免疫酶活性，增强对虾对副溶血弧菌的抗病力。储兰璐等[11]研究表明，EM 菌能够诱导上调中华绒鳌蟹肝胰腺免疫相关基因Toll2、Tube、Hsp90、Dorsal 表达，能一定程度上提高机体的异物识别能力和应激损伤防御能力，有助于提高中华绒螯蟹抵抗氧化应激的能力，也可通过调控河蟹免疫基因的表达和相关酶活性，增强其非特异性免疫力。研究发现益生菌发酵复方中药可显著促进黄河鲤鱼的生长，提高黄河鲤鱼非特异性免疫力，促进免疫器官发育［12］。

微生态制剂也能有效提高动物体特异性抗体水平，抵抗特定病原微生物的侵袭，提高免疫保护效果，增强抗病力。毛占强[13]在其它营养成分不变的情况下，通过日粮添加0.5%的菌生素，使青藏香猪血清中免疫蛋白IgG、IgM、IgA 含量均有所提高，增强了猪体免疫力。刘墨晗等[14]利用微生态制剂对中草药发酵后，按日喂料量的2%进行添加中草药发酵制剂，可以显著提高雏鸡疫苗免疫后的新城疫抗体水平，并提高鸡体抗病力。李稳稳[15]在饲料中添加丁酸梭菌，不仅能提高羔羊血清中T-AOC、SOD 活性、GSH-Px 活性，而且血清中Ig A、IgG、IgM、IL-2、IFN-γ 含量以及免疫器官指数均明显提高。鹿晓慧等[16]在基础日粮中添加微生态制剂，可显著提高新城疫(ND)、禽流感(H5-6、H9)的卵黄抗体滴度，其中禽流感(H7N9)的抗体效价更是提高13%以上，减少了蛋鸡死淘率。

2 动物生产性能改善

在畜牧生产中，动物生产性能直接决定生产成本和经济效益。将微生态制剂用于畜牧生产，保证动物健康，提高动物生产性能，改善动物产品品质已成为近年来广大畜牧科技工作者重点关注的领域[17]。

2.1 协助消化吸收

一些研究表明，益生菌制剂可显著降低胃和十二指肠、盲肠、结肠内容物的pH，并可显著提高仔猪十二指肠和空肠的淀粉酶活性。鞠守勇等[18]在饲料中添加枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis WTC019)，研究了该菌对草鱼生长性能、消化酶活性和抗氧化功能的影响，结果表明：添加WTC019 试验组草鱼肠道中的淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性均显著高于对照组，且添加组过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽含量也均明显高于对照组。

一些微生态制剂通过调节消化道形态结构，促进胃肠道消化吸收功能。在研究富硒酵母和枯草芽孢杆菌对断奶羔羊小肠发育的影响过程中，程连平等[19]发现这两种微生物均显著提高断奶羔羊小肠的绒毛高度，降低隐窝深度，从而提高绒毛高度和隐窝深度比(V/C)，影响了羔羊直肠菌群多样性，有效地增加了肠道有益菌群丰度，促进了胃肠的消化吸收机能。

2.2 提高生产繁殖能力

近年来，微生态制剂在改善动物生产繁殖能力方面也有很好的应用。尤其对配种前母猪，可以通过短期优饲，提高卵子质量，促进发情排卵。汪孟娟等［20］在研究经产母猪繁殖性能、粪便菌群及粗蛋白质表观消化率时发现，复合微生态制剂能显著降低经产母猪的返情率、死胎率、弱仔率，且能有效提高窝产仔猪数、窝产活仔猪数、初生个体重以及初生窝重。崔锦等[21]发现，每吨饲料中添加5 kg酿酒酵母发酵物能极显著增高粪便中的含水率，减少便秘，提高母猪繁殖性能和仔猪的出生个体重、出生窝重等重要指标。黄荣春[22]研究发现，抗菌肽对提高仔猪出生重、平均产活仔数、平均产健仔数以及健仔率等有显著效果。Khalid 等[23]以30 mg/kg 的量在肉种鸡日粮中添加微生态制剂，可显著降低血浆中黄体生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)水平，从而刺激卵泡成熟与排卵。

对一些特种经济动物，复合微生态制剂也可显著提高其繁殖能力。王怀禹等[24]在母竹鼠基础日粮中以1.0g/kg 的量添加复合微生态制剂可实现母竹鼠繁殖性能和哺乳仔竹鼠的生长性能的最佳改善。另外，王怀禹等[25]在基础日粮中添加1.0g/kg 复合微生态制剂也可最显著提高母黑豚繁殖性能、泌乳性能和仔黑豚生长性能。

2.3 改善动物产品品质

对养殖业来讲，动物产品的品质对企业的经济效益有着重要的决定作用。因此，生产高品质的动物产品已成为大多数企业决策者追求的首要目标，这也促使科技工作者在将微生态制剂用于改善动物产品品质上做了大量的研究工作。

王珍珊等[26]在肉羊的基础日粮中添加4%的嗜酸乳杆菌微胶囊制剂可以显著提高杜寒杂交肉羊的瘦肉率、粗蛋白质以及肉质的大理石花纹。李长喜等[27]在日粮中按1.0 kg/t 的量添加复合酶制剂，可以显著增加育肥猪的背膘厚度，特别是能降低猪肉剪切率和滴水损失率、维持猪肉肉色及其24 h 的pH，表明复合酶制剂对减缓猪肉鲜味消失、保证猪肉质量有着显著作用。黄李蓉等[28]在饲粮添加1.0×108CFU/kg 丁酸梭菌显著提高了蛋鸡试验第42 天蛋白高度和哈夫单位，表明一定量的微生态产品添加有益于蛋鸡的蛋品质。王海波等[29]在基础日粮中添加一定量的枯草芽孢杆菌和富硒酵母组能明显降低瑶鸡胸肌失水率、剪切力均降低，增加肉硒含量，并改善鸡肉品质。因此，除长期人工育种外，通过饲喂微生态产品短期内快速改善动物产品品质，应该是一种行之有效的技术手段。

3 废物处理与环境优化

在养殖业规模庞大集约化程度高度发达的今天，养殖业产生的环境污染问题也愈发突出。畜禽养殖过程中，饲料消化不完全导致排泄物中含氮有机质过多，而这些物质腐败发酵后产生大量H2S、NH3等恶臭物质，如不妥善处理，排放至环境中会对周边环境产生极大的危害。近年来，科研人员在利用微生态制剂改善养殖环境方面做了大量工作。

有关研究表明，乳酸菌作为一种常用微生态制剂，在肠道中能为宿主提供多种酶类，可有效分解有机大分子，提高饲料消化率，抑制腐败菌生长，减少动物粪便中含氮有机质含量，以致大大减少H2S、NH3等臭源物质产生，减少蚊蝇类害虫的滋生，从而改善畜禽养殖环境[30]。马晓婷等[31]用乳酸菌在京红蛋鸡的产蛋后期添加饲喂，发现相比对照组，试验组蛋鸡的粪便含水率、粪中NH3和H2S的浓度均极显著降低。水产养殖中，乳酸菌可通过直接的化学作用或间接促进其他微生物的反硝化作用分解水中的亚硝酸盐，从而净化水质[32]。

一些微生态制剂对环境中的重金属有很好的去除能力。Huang 等[33]研究发现，多黏类芽孢杆菌对锌、镉、铜和铅的去除能力可分别达到96.7、233.3、250.0 和551.1 mg/g。另外，利用微生态制剂对养殖固体废弃物进行降解与转化[34]，以获得蛋白产品和微量元素，既能实现资源循环利用，又能达到环境保护的目的。

4 问题与展望

微生态制剂对畜禽水产养殖的效益显著，但在研发与应用中仍存在诸多问题。微生态制剂作为生物活性制剂，菌种对其应用效果起着决定性作用。然而，由于受筛选和保藏等技术的限制，使得菌种退化较为普遍[35]。而加工、贮存、运输等环节技术条件不足也使得成品中菌株活性不够、质量也不稳定，应用难达到预期效果。生物发酵、配伍制剂等关键技术工艺有待完善与提升。发酵产物由液相转移至固相时易污染杂菌，而这两种状态的过程转换也会影响菌体正常生长[36]。目前市场上的微生态制剂多为单一菌种，而有关研究表明，多菌种的复合菌剂更适应不同环境和宿主的自身需求[37]。作为生物活性制品，微生态制剂对生产技术要求很高，而现阶段这类产品的生产制造和质量检验缺乏相应的国家标准，加上国家在这一领域的监管也相对不足，导致产品质量良莠不齐，使用效果也无法保证[38]。值得一提的是，微胶囊包埋技术、低温膨化技术、喷涂工艺等新技术的应用不仅可以极大地提升益生菌活力，而且有着很好的缓释作用[39-42]。一些耐热菌株的开发应用，不仅显著降低了各环节的活菌损失，而且有效降低了产品的贮存运输成本，有利于产品的推广应用[43-44]。中药发酵可提高活性物质含量，降低毒副作用，改善适口性，同时也能有效去除其中的大分子杂质，而且发酵基质中的有益微生物及其代谢产物也有益于动物机体健康，是中药微生态制剂的重要发展方向[45]。

微生态制剂作为一种绿色安全、环境友好型产品，非常符合我国生态文明建设和人民健康生活追求的需要。虽然目前在这一领域的研发生产和实际应用中仍存在不少难题，但随着国家的重视、科技的发展和新技术的应用，这些难题将逐渐得到妥善解决。■