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微生物饲料添加剂规范使用的研究

发布时间:2023/1/9 15:57:31 点击量:

微生态制剂又称益生素,是一种重要的肠道菌群调节剂。微生物饲料添加剂是指被添加在饲料中的益生素。

各国微生态学家在总结多年研究成果的基础上将其定义为:益生素是含活菌和(或)死菌,包括其组分和产物的细菌制品,经口或经由其它粘膜途径投入,旨在改善粘膜表面微生物或酶的平衡,或者刺激特异性或非特异性免疫机制。作为现代生物工程技术的重大成果之一,微生态制剂广泛应用于生产领域,将导致畜禽、水产、种植业、环境保护和医学等领域的根本变革。国际上把它誉为“拯救地球的技术”。

大量的研究结果表明,微生物饲料添加剂作为一种“绿色”添加剂,对促进动物生长发育,提高免疫力、防病治病,改善饲料适口性和转化率等方面具有显著效果。该技术的最大功绩在于,它可以逐渐替代农用化学物质,取代激素和抗生素,生产出绿色食品。用于畜禽水产养殖,可以预防畜禽、鱼虾疾病,净化水质,提高饲料转化率,降低胆固醇含量,消除粪恶臭,减少环境污染;用于种植业,可以改良土壤,改善植物品质,达到无污染、无公害、无残留;用于医药,可解除大量抗生素使用和滥用所造成的对人体严重的毒副作用。目前,世界各国对微生态制剂的研究开发,(包括菌种资源的调查、优良菌种的筛选和改造、作用机理研究、理论基础研究及在各种饲养动物生产上的应用研究)已成为热点。可以预见,微生物饲料添加剂作为无公害的“绿色”饲料添加剂,将逐渐替代饲用的抗生素,其系列产品的研制开发和应用将具有非常广阔的前景和良好的经济效益。

一、国内外对微生物菌种(菌株)的有关规定

   菌种是微生物饲料添加剂功能和质量的基础,也是产品安全的首要保证,世界各国对此都有明确规定和严格管理。

   1989年美国食品药物管理局(FDA)和美国饲料公定协会(AAFCO)公布了44种“可直接饲喂且通常认为是安全的微生物(Generally Recognized as Safe,GRAS)”作为微生态制剂的出发菌株,主要有细菌(bacteria)、酵母(yeast)和真菌(fungi)。其中乳酸菌28种(包括乳酸杆菌11种、双歧杆菌6种、肠球菌属2种、链球菌5种、片球菌3种、明串珠菌1种)、芽孢杆菌5种、乳球菌1种、丙酸杆菌2种、拟杆菌4种、曲霉2种、酵母菌2种等。乳酸杆菌属(Lactobacilleae)11种:短乳杆菌(L. Brevis)、嗜酸乳杆菌(L. Acidophilus)、保加利亚乳杆菌(L. Bulgaricus)、干酪乳杆菌(L.Casei)、纤维二糖乳杆菌(L. Cellosus)、弯曲乳杆菌(L. Curvatus)、德氏乳杆菌(L. Delbruekii)、发酵乳杆菌(L. Fermentum)、罗特氏乳杆菌(L. Reuterii)、乳酸乳杆菌(L. lactis)、植物乳杆菌(L. Plantarum)等。②双歧杆菌属(Bifidobactirium)6种:青春双歧杆菌(B. adolescentis)、婴儿双歧杆菌(B. infantis)、动物双歧杆菌(B. animalis)、长双歧杆菌(B. longum)、嗜热双歧杆菌(B. thermophilum)、两歧双歧杆菌(B. bifidum)。③肠球菌属(Enterococcus)2种:粪肠球菌(E.faecalis)又称粪链球菌(S. faecium)、屎肠球菌(E.faecium)又称屎链球菌(S. faecium)。④链球菌属(Streptococcus)5种:嗜热链球菌(S. thermophilus)、乳酸链球菌(S. lactis) 又称乳酸乳球菌(L.lactis)、中间型链球菌(S. intermedius)、乳脂链球菌(S. cremoris)、二丁酮链球菌(S. diacetylactis)。⑤片球菌属(Pediococcus)3种:乳酸片球菌(Pediococcus acidilacticii)、啤酒片球菌(P. cerecisiae)、戊糖片球菌(P. pentosaceus)。⑥明串珠菌属(Leuconostoc)1种:肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)。⑦芽孢杆菌属(Bacillus)5种:凝结芽孢杆菌(Bacillu coagulans)、缓慢芽孢杆菌(B. lentus)、枯草芽孢杆菌(B. subtilis)、地衣芽孢杆菌(B. licheniforms)、短小芽孢杆菌(B. pumilus)。⑧乳球菌属(Lactococcus)1种:乳酸乳球菌(L.lactis)又称乳酸链球菌(S. lactis)。⑨丙酸杆菌属(Propionibacterium)2种:谢氏丙酸杆菌(P.shermanii)、费氏丙酸杆菌(P. Freudenreichii)。⑩拟(类)杆菌属(Bacteroides)4种:猪拟(类)杆菌(B. suis)、瘤胃生拟(类)杆菌(B. ruminocola)、多毛拟(类)杆菌(B. Capillosus)、嗜淀粉拟(类)杆菌(B. amylophilus)。酵母菌属(Yeast)2种:啤酒酵母或酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、产朊假丝酵母(Candida utilis)。曲霉菌属(Aspergillus)2种:黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(A. oryzae)。美国FDA把传统上通称的益生素定义为可直接饲喂的微生物(Direct-fed microbials, DFMs),这些微生物菌种应具有以下特性:①产生有机酸,如乳酸、乙酸、甲酸等,这些酸能够抑制病原微生物,也可作为动物的能量或对其他微生物有益;②产生抗菌物质,如细菌素、过氧化氢或其他化合物抑制病原微生物;③有益微生物粘附占位,竞争排除,防止病原微生物定植;④刺激免疫反应,增加免疫系统活力;⑤产生各种消化酶,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和糖苷酶(glycosidases),提高饲料利用效率,此外双歧杆菌还产生DNA聚合酶可修复机体损伤的细胞;⑥减少毒胺的产生,中和内毒素。

我国农业部2008年12月1126号公告《饲料添加剂品种目录(2008)》中规定的可以直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂菌种,共16种:地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis*)*枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、两歧双歧杆菌*(Bifidobacterium bifidum*)、粪肠球菌(Straptoccus faecium)、屎肠球菌(Enterococcus lactis)、乳酸肠球菌(Lactobacillus acidophilus,)、嗜酸性乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、干酪乳杆菌( Lactobacillus casei)、乳酸乳杆菌*(Lactobacillus lactis*)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、乳酸片球菌(Pediococcus acidilacticii)、戊糖片球菌*(Pediococcus pentosaceus*)产朊假丝酵母(Candida utilis)、酿酒酵母、(Saccharomyces cerevisiae)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)。我国的微生物饲料添加剂目前尚没有行业标准。

欧盟动物营养科学委员会(SCAN)1996年9月有关《微生物作为添加剂在饲料中利用的意见》的文件中指出,为了提高营养消化率,稳定动物消化系统菌群和减少环境中不需要的一些物质的数量,科技的进步允许某些微生物的使用及其在动物营养中的制备。从上述文件可以看出,委员会在批准可以直接饲喂的微生物菌株前,经过了非常严格的考察,安全性是他们考虑的第一要素。微生物菌株需经过以下考察方被批准使用:

① 在给定的条件下,对应于相应的动物的微生物菌株的利用是否安全?在目标动物中检测潜在的有害影响:益生素或者孢子成倍剂量(100到10.000倍)的应用在动物增重或者健康状况上是否有消极影响?对组织器官是否有消极影响?杆菌菌株是否产生或者催化肠道毒素?…….

② 它们的运用能否导致细菌在预防或者在预防治疗中的抗性增强?或者在相应的动物消化道中细菌的持续存在产生影响?微生物是否或者能否对抗生素产生抵抗性?

③ 是否包含或者是否由基因修饰的生物体组成?如果是这样的话,特定环境风险评估是否被执行?结果是否满意?

④ 毒理学研究是否断定其利用对于消费者或者使用者不存在风险?

⑤ 产品的排泄产物的存留和本质是什么?这些产品会对环境有损害吗?

二、微生态制剂的作用及作用机理

   在我国农业部允许使用的微生物菌种目录中,常用的活性微生物主要是乳酸菌、粪链球菌、芽胞杆菌、酵母菌等,这些菌类虽各有特点和不同作用效果,但其促生长机理在本质上是一致的。有益微生物进入动物机体后,形成优势菌群,与有害菌争夺氧、附着位点和营养素,竞争性的抑制有害菌的生长,从而调节肠道内菌群趋于正常化;微生物代谢产生有机酸,降低动物肠道pH值,杀灭潜在的病源菌;产生代谢物抑制肠内胺和氨的产生;产生各种消化酶,有利于养分分解;合成B族维生素、氨基酸、未知促生长因子等营养物质;直接刺激肠道免疫细胞而增加局部免疫抗体,增强机体抗病力。

正常的微生物菌群的生理功能是动物生存必需的一个生理系统,是除骨骼、肌肉、神经、附属(皮、毛、指或趾甲)、淋巴(免疫)、呼吸、消化、内分泌、心血管、泌尿、雄性和雌性生殖系统(Morieb,1995)之外的第十三个生理系统,参与了动物体的生长、发育、消化、吸收、营养、免疫、生物拮抗及其各种功能和结构的发生、发展和衰退的全过程,发挥着一系列重要的作用:①胃肠菌群促进胃肠黏膜细胞的发育和成熟(解剖修饰作用);②肠粘膜的菌群屏障作用;③口服耐受性和激活免疫系统,促进免疫细胞成熟,包括B细胞、T细胞、M细胞及吞噬细胞、体液免疫、细胞免疫、产溶菌酶细胞等;④产生多种消化酶,促进营养消化、吸收和代谢,包括对蛋白质或氮素、脂类、碳水化合物、维生素、无机盐和黏液代谢等;⑤胃肠菌群产生迁移传动复合物(migrating motor complexes,MMC),刺激肠蠕动;⑥代谢产酸,酸化肠道环境,活化酶系统和抑制偏碱性有害微生物的生长。动物的微生态系统就是通过上述多种作用,最终产生抑制有害菌群,增强免疫功能,防治疾病,提高饲料营养素的消化吸收和转化效率,促进动物产品(肉、蛋、奶、毛、皮等)的形成和品质改善。(张日俊 2009)

三、微生态制剂在国际的应用情况

   近年来的大量研究表明,人类常见的健康问题如癌症、畸形、抗药性和某些中毒现象与肉、蛋、奶中的抗生素、激素和其它合成药物的残留有关,从而促使各国纷纷立法限制和禁用抗生素、激素等添加剂在饲料中的使用。与此同时,微生态制剂以其绿色安全、无毒副作用、无残留的优点在发展绿色畜牧业、提高饲料和食品安全、环境保护和生态工程、促进人类健康方面得到广泛应用。

   据网上资料得知,国外在动物饲养中直接饲用微生物的理论及应用方面进行了深入细致的研究,取得了丰硕的成果,生物饲料在欧盟等许多国家已被广泛使用。除美、日外,德、法、英、荷兰、丹麦、西班牙等许多国家的猪、肉用牛、鸡、兔的饲料中以及犊牛代用乳中,亦已普遍使用这类产品。日本年微生制剂使用量在4000吨以上,使用的菌种有:枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、Toyoi菌、酪酸菌、乳酸杆菌、乳酸球菌等;美国年使用量在8000吨以上,西欧年销售额达4500万美元,仅法国于1991年就有50多种微生态制剂在市场上销售。我国市场上约有40种国外产品,有意大利拓大“水得宝”;美国奥特奇“利生素、益生酵母”;日本Calpis“可速必宁”;美国科·汉森“百奥美®青贮体、百奥美®强力宝”;韩国Choong Ang“克利亚”;加拿大纽茨比奥“营养素T”;韩国净土“爱家畜”;韩国第一化学“赛克灵”;瑞士百福“赐美健”;韩国韩森“百宝饲”;英波奈特“盛肥速得”;法国乐斯福“百福菌”;挪威雅来“益畜宝”;美国Prince“奥奶净”;美国西方酵母“万饲特活性酵母”; 韩国微生物所“爱昵乐”;英国Microferm“青宝II号”;韩国Eunjin国际生物“牧哥益佰”;美国国际原料“百泰 P”;法国拉曼公司“倍多喜”;泰国龙亿生化“活佳素”;韩国韩动“优福康”;韩国ELT“优福素”;巴西奥特奇“奥奇素”;韩国Eunjin“牧哥益佰”;丹麦De Danske Gærfabrikker A/S“瘤胃康、布拉迪”。另外还有台湾酪多精的“富畜美、育佳、酪多精” 等。目前国外益生素的研究多是围绕乳酸杆菌属、芽孢杆菌属及一些链球菌类进行,产品多使用复合菌剂。

四、 国内微生态制剂企业的基本情况

   我国对饲用微生物的研究始于80年代,90年代已有企业进行工业化生产,产品也得到了市场的认同。至九十年代末,全国的微生态制剂生产企业已近200家,大都是年产几百吨以下的小企业,全国年产量在5000吨左右。进入新世纪以来,随着健康理念的深入和应用效果的确定,微生态制剂逐渐被人们接受,越来越多的企业进入这个领域。微生物发酵技术在饲料行业的应用如火如荼,生物饲料、生物饲料添加剂(禽、猪、反刍、水产、宠物、特种动物用、水质改良剂、发酵床垫料发酵剂等)、发酵豆粕、发酵蛋白原料、发酵床养猪……新产品、新技术不断涌现。但即使是这样,微生物饲料添加剂行业在我国仍然只能算是一个新兴的行业,行业没有形成规模的领军企业,没有国家技术标准,在中国饲料添加剂网站中还找不到微生物饲料添加剂的专栏,统计微生态生产企业的信息十分困难。

   令我们担忧的是,微生态行业虽然是一个新兴的行业,却存在很多问题。如不进行规范化的引导,将会对这个行业、这个行业中诚实守法的企业和优质产品带来极大的损害。

   为了引导微生态行业健康的发展,饲料经济专业委员会调研组,经过大量的工作,调查了60多家微生态制剂生产企业的现状。在这个领域中坚持近十年的企业寥寥无几。山东宝来利来、广州希普、沧州华雨药业、北京好友巡天、大连祥大、广州骏泰、北京营养源、宝鸡星星协力等,这些企业为我国微生态行业的成长发展,起到了先行者和奠基人的作用。近一、两年来,微生物饲料添加剂越来越被饲料主流企业所认可,国内的一些科研单位和饲料界巨头,开始进入到这个行业,如:国家饲料工程中心、大北农、山东六和、亚太中慧、江西正邦等,都相继推出了微生物饲料添加剂产品;同时更多的小企业也蜂拥进入了这个行业。这些企业大部分对生物技术不了解,没有专门人才,没有微生物饲料添加剂生产许可证,菌种来源不清,生产工艺不达标,产品质量不稳定,夸大宣传,以低价冲击市场……造成了微生态制剂市场产品品种繁多,等级不一,产品品质标示方法各异的现象;在养殖生产中,微生态制剂产品的使用效果也不完全一致,一方面是因为某些微生态生产厂家本身存在缺陷,菌种功能差,生产水平低下,产品质量不稳定,以次充好;另一方面是由于产品本身及操作技术无标准可依,使用方法不当。这些问题都影响了消费者对这类产品的信任度。总之,由于国内没有完善的行业管理体系,产品没有统一的质量标准,菌种安全性上也缺乏评价的依据,市场中更有投机者存在,导致了市场产品良莠不齐,鱼龙混杂的混乱局面,迫切需要尽快建立行业规范,形成龙头企业,使其健康发展。

五、为了解决国内微生态行业现存的问题所做的工作

   国家发改委最近提出,微生物制造是基于现代生物技术发展的高技术产业,具有典型的资源节约、环境友好的特征,是解决我国面临的资源短缺与环境污染等问题的重要途径,决定对微生物制造高技术产业化进行专项立项。特别是为加快绿色农用生物产品产业发展,促进循环经济,推动农业结构调整和优化升级,保障国家粮食安全和农业可持续发展,提高我国农产品的国际竞争力,决定对绿色农用生物产品产业化进行专项扶植。

   饲料经济专业委员会清晰地认识到,饲料安全已成为食品安全和畜牧业发展的核心基础,要促使饲料工业向安全、优质、高效、环保方向发展。在2007年的饲料经济研究报告中提出:“安全、环保的绿色饲料产品是市场发展趋势,微生物饲料添加剂作为饲用抗生素的替代品,必将获得巨大的发展空间和长远的发展前景。”

   为实现饲料产业由数量速度型向质量效益型转变,由粗放经营向集约经营转变,由资源消耗型向资源节约型转变,由依靠粮食向依靠各类型农副产品转变,由饲料大国向饲料强国转变,必须依靠高新技术,依靠生物技术。

   为了引导饲料微生物添加剂行业的健康发展,解决行业中现存的问题,饲料经济专业委员会在近两年的时间内做了以下几项工作:

1、扶植业内优秀企业的成长、发展,探索科技型中小企业的发展模式。

   北京好友巡天生物技术有限责任公司是中关村的高新技术企业,公司的宗旨是:“用生物技术服务农业,保障健康、保护环境,造福人类”。近10年来,公司专注于微生物饲料添加剂的研发、生产,饲料经济专业委员会对该企业进行了5年的跟踪指导扶植,鼓励其坚持正确的方向,坚持科技创新,坚持安全环保,坚持社会责任;为其扩大影响创造条件,宣传其品牌,帮助与有需求的中小企业对接……使好友巡天公司的发展战略清晰,科技创新的核心优势得到充分体现。通过做有机、绿色产品工程,从消费者的餐桌体现出我们产品的价值,探索出一条微生物饲料添加剂高科技企业通过做工程,通过综合的技术服务体现价值,取得共赢的发展路径,得到了中小企业的积极的反响及欢迎。

2、制定微生物饲料添加剂行业技术标准及微生物工程发酵床技术操作规范。

   建立行业标准,对微生物饲料添加剂生产企业进行规范管理,是保证微生态行业健康发展的保障,是当务之急。2008年,我们组织微生物饲料添加剂企业编制了《微生物饲料添加剂技术通则 》(草稿),为国家制定行业标准提供参考;同时,针对国内发酵床养猪中存在的没有统一的菌株标准、养殖技术规范和评价指标,以致实际操作中出现了“发酵剂菌种不对路、猪舍建设不达标、管理方法不到位、死床、准死床现象增多”等诸多问题正在制定微生物工程发酵床技术操作规范。

  作为生物制品生产企业,首先要有“生物安全”意识。生物污染将是最可怕的污染,会对人类犯下滔天大罪。

   菌种是微生物制造企业的第一要素。菌种要经过安全评价,来源安全可靠,是属于国家允许使用的菌株。针对业内存在的菌种(菌株)选用不规范或变异性较大的问题,提出生产微生态制剂的菌种必须经过严格筛选;利用科研院所及国家检测机构,建立菌种安全性评价的体系;另外,由于活菌是活的生物体,在其生命过程中会发生退化、变异,因此对菌种的保藏、纯化、利用要有一套非常严格的管理制度。

根据理论与实际经验,合格的益生菌菌株必须满足以下条件:

①正确的来源;

②定植和粘附力;  

③在酸性和高胆盐环境中的生存能力;

④特异的生理功能;  

⑤产品中稳定的活菌数;  

   由于生产加工技术也是决定微生态产品质量的重要保证,必须要加强对生产许可证制度的管理,坚决取缔非法生产,严格微生物饲料添加剂企业的监管。

   微生物作为饲料添加剂在畜牧业中的应用越来越广泛,这就要求微生物制剂的生产商必须对微生物制剂采取非常严谨负责的态度。北京好友巡天生物技术有限责任公司给业内提供了欧盟动物营养科学委员会有关微生物饲料添加剂的管理文件,希望在微生物添加剂的安全和菌种的认识上了解国际上的作法,尽早与国际接轨。

六、 对国内微生态行业的几点建议

  针对微生态产业目前存在一系列问题,为了促进微生态产业的健康发展和发挥其优势作用,提出如下建议,仅供参考。

1 尽快建立有关产品标准

   国家有关部门尽快建立饲用微生物和微生物饲料添加剂质量监督检验测试中心,组织专家建立有关微生态产品标准、生产工艺标准,这是国家对微生态制剂实行监督的准绳,也是国家对微生态制剂生产和质量的最低要求。

2 政府部门加强市场监督

   政府有关部门通过加强对饲料添加剂生产企业的管理,严格把好微生物产品批准文号的审批关,要求生产企业提供产品的详细资料,如菌种的来源和筛选、菌株的诱变、菌株配伍以及产品的毒理学和流行病学研究的资料。对企业的产品生产和研发过程中进行安全监控,并严厉打击假冒伪劣产品产品流入市场。

3 微生态制剂生产企业尽快生产出标示规范、安全高效的名优产品,占领和引导市场。

   企业应根据微生态制剂的法定标准和自身的生产工艺制定高于法定标准的内控标准。严格按照制定的标准对原辅料、包装材料、中间体、半成品和成品进行检验。加强生产过程中的质量监督,生产出安全高效的微生态制剂产品。

4 增加饲料生产企业和养殖户对微生物的科学认识,达到合理使用,发挥效益。

   微生物饲料添加剂的用效果与添加微生物的数量密切相关,数量不足在体内不能形成优势菌群,难以起到益生作用;数量过多,反而会引起仔畜禽腹泻或消耗营养,甚至影响了动物的生长发育。此外,还应针对不同的畜禽和不同生长阶段,合理选择使用微生物品种和数量,以使经济效益最大化。

相信,只要有高质量的微生物菌种、科学合理的生产工艺、严格的质控措施和正确的使用方法,微生态制剂产业一定会有强劲的生命力,并在促进饲料工业和畜牧业绿色化中发挥重要作用。(张日俊 2009) 文章来源http://www.chinafeedeco.com/BBS5/BBSPubPage.aspx?webID=396


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