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乳酸菌素制剂在奶牛饲料中的应用

[导读]
关键词:乳酸菌  乳酸菌素制剂  奶牛饲料  应用
    乳酸菌是能利用糖发酵产生大量乳酸和乳酸菌代谢产物的兼性厌氧菌,主要包括乳酸杆菌(Lactobacillus)、乳酸球菌(Lactococcus)、链球菌(Streptococcus)、肠球菌(Enterococcus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)和芽胞杆菌(Gemma bacillus)等。很多乳酸菌在发酵代谢过程中除产生乳酸、乙酸等有机酸外,还产生大量的有抑菌或杀菌作用的乳酸菌素(如乳酸杆菌素Lactacin和乳酸链球菌素Nisin)。
    乳酸菌素是由某些乳酸菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的小肽、多肽或多肽前体。乳酸菌素能够调整或维持肠道内微生态平衡,促进乳酸菌等有益菌增殖,抑制大肠杆菌、沙门氏菌等致病菌的生长。增强机体免疫功能,促进营养物质的吸收和转化,从而达到防病治病、提高动物饲料转化率和畜禽生产性能。而且乳酸菌素无毒副作用、无耐药性、无残留。可作为很好的功能性饲料添加剂应用在奶牛养殖业。
    1.乳酸菌素的研究进展
    1977年德国学者Volker.Rush提出微生态学(Microecology)的概念和论点,随后微生态学便迅速发展成为一个新兴的生命科学分支。研究者在研究微生态学理论的同时,更加重视对微生态制剂的研究和应用。微生态制剂是以正常菌群为主体的有益微生物研制而成的一类生态制剂或生物制剂。微生态制剂包括益生素和益生元。益生素,是由活体微生物制成的生物活性制剂,它可通过动物消化道生物的竞争性排斥作用,抑制有害菌生长,形成优势菌群或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病,从而促进动物生长和提高饲料转化率。益生元是指摄入动物体内参与肠内微生物平衡,具有直接提高动物对饲料的利用率及促进动物生长作用的微生物培养物,如乳糖、低聚果糖和大豆低聚糖等寡糖类物质。本文所阐述的乳酸菌素制剂是微生态制剂的一种。其即包含乳酸菌和乳酸菌代谢产物乳酸菌素(益生素),也包含培养物中残留的大量微生物生长促进剂(益生元)。
    乳酸菌素制剂生产常用的菌剂是(1)乳酸菌:其是动物肠道中的正常微生物,当前作为饲料添加剂应用较多的是嗜酸乳酸杆菌、双歧乳酸杆菌及粪链球菌。(2)芽孢杆菌:芽孢杆菌在动物肠道微生物群落中存在数量极少,目前生产中应用的芽孢杆菌主要有地衣多糖芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌。芽孢杆菌可能耐受胃内酸性环境,稳定性较高具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维酶等多种有效的酶促活性。
    从大量的实验结果看乳酸菌素制剂可代抗生素,尤其是抑制消化道疾病的抗生素成份。抗生素从1950年美国食品与药物管理局(FDA)首次批准抗生素用作饲料添加剂以来,世界各国相继进行抗生素和化学药品的饲喂试验并应用于饲料生产。半个世纪以来,在畜禽饲料中添加抗生素和化学药品的做法已日趋普遍,对于预防和控制畜禽疾病、促进畜禽饲养业的发展发挥了巨大的作用,但同时也产生了严重不良后果,首先,畜禽长期使用抗生素,可使病原菌突变为耐药菌株,产生抗药性,同时还可导致人和动物体正常菌群失调,以及抑制机体免疫反应的形成,严重的导致二重感染,甚至引起死亡。其次,抗生素在畜禽体内残留,残留在肉、蛋、奶等食品中的抗生素,经加热处理并不能完全使其灭活,人长期摄入这类含有残留抗生素的食品,将直接影响人类的免疫和健康。如何对待因使用抗生素产生的负面效应,人们在寻求解决的途径和方法,WHO(世界卫生组织)认为目前还没有发现新药或疫苗来对付这些具抗药性的病原菌。最有效的方法是对人、畜合理使用和尽可能减少使用抗生素药物。欧盟已在1999年7月立法规定,在畜禽饲料中只准许使用4种被认为是对人类健康不构成威胁的抗生素,其它不得作为饲料添加剂使用。我国政府也先后公布了抗生素使用的剂量、停药期和禁止使用的抗生素种类,尤其是奶牛饲料中不允许添加任何抗生素药物,而且在奶牛治疗疾病的用药期和停药后三天内的奶不能送到乳品厂加工成人食用的乳品;也就是说有抗生素残留的牛奶原料不能加工成食品。因此减少或停止使用抗生素,如何提高奶牛的生产性能和抵抗病原菌,是人们普遍关注的问题,乳酸菌素制剂、酶制剂、中草药制剂、酸化剂、酵母制剂等作为抗生素替代品将在饲料工业中发挥重要作用,尤其是乳酸菌素制剂含有乳酸菌、乳酸菌素、乳酸、细菌酶和代谢营养素等物质,是最有前景的新型、绿色、功能性奶牛饲料添加剂之一。
    2.乳酸菌素制剂对奶牛的作用机理与功能
    2.1奶牛肠道中的微生态变化
    动物的消化道内大约有100兆细菌,牛瘤胃内容物中细菌和原虫的含量分别在200万/克和100亿/克以上,其中100种左右的细菌构成了肠道的主要菌群结构,根据各类菌在肠道中的分泌行为.可分为有益菌群(对肠道健康有益处)、有害菌群(对机体健康无益,严重者对机体造成伤害)以及介于二者之间的菌群(在机体正常情况下,该菌为有益菌,在机体衰退、发生疾病时该菌转换为有害菌)3种。
    奶牛的健康状况与肠道微生物形成的微生态结构之间存在明显的相关性。犊牛肠道有益菌占绝对的优势,尤其是双歧杆菌。而大肠杆菌、球菌只占1%;随着日龄的增加,产气荚膜梭菌等有害菌呈上升的趋势,它们所产生的硫化氢、硫醇、酚类和胺类等有毒有害物质也会随之增多.影响动物的健康及生长性能。肠道微生物区系中的有益菌优势性不强,实际上是一种亚健康状态,很容易受多种因素的影响而发生逆转,同时表现出腹泻等疾病状态。饲用乳酸菌素制剂是通过预防或再逆转这种优势的有害菌系而保证和恢复动物的健康,促进生长和生产性能的提高。
    2.2乳酸菌素制剂的作用机理                
    2.2.1乳酸菌素杀菌机理
乳酸菌素基于分子量和热敏性可分为小分子热稳定肽(SHSP)和大分子热不稳定肽(LHLP)。小分子肽对热稳定可耐130℃,大分子肽(分子量30kDa以上)对热敏感,在90℃处理30分钟失活。分子肽在目标菌细胞膜上形成亲水孔道,致使胞内营养物质外泻,胞外水分子流入,而达到抑制和杀死目标细菌的目的。乳酸菌素的杀菌功能类似抗生素,但作用机制不同,具专一性,完全不产生抗药性及毒性,不易被小肠中胰蛋白酶破坏,在90℃以下制粒(犊牛颗粒料)不破坏,可有效抑制病原菌的生长。同时目标细菌的营养液外泄还有利于瘤胃及肠道内的有益微生物的利用,激活有益菌的繁殖,从而改善瘤胃和肠道的环境,促进了奶牛的健康。
    2.2.2补充有益菌群,恢复肠道微生态平衡机理
    正常奶牛瘤胃和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,维持着机体的正常生长和生产。这些菌群一旦失去了平衡,就会使原来的优势菌群发生更替,引起消化机能紊乱,抑制动物的生长发育,严重的则可致病,如出现腹泻、痢疾等病症。而添加乳酸菌素制剂可以不断的补充有益的乳酸菌,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,有效防治菌群失调症发生,保证了奶牛的健康生长。
    2.2.3形成屏障,抑制病原菌繁殖机理
    乳酸菌素制剂可直接参与机体的生物防御的屏障结构,这种屏障作用包括化学屏障和生物屏障。生物屏障是指定植于肠结膜上的正常菌群形成生物膜结构,一方面防止病原菌吸附于肠壁上,另一方面也可防止毒素和废物等有毒成分的吸收,促使其随粪便排出体外,乳酸菌素制剂含有大量的可以在动物肠道中定植的乳酸菌,具有生物屏障作用。化学屏障是指乳酸菌素制剂含有大量的乳酸、乙酸、丙酸、乳酸菌素等活性物质,阻止致病菌的定植与繁殖。因此,给犊牛和奶牛饲喂乳酸菌素制剂可有助于建立正常的有益的微生物菌群,排除或控制潜在的病原菌,从而防止消化道疾病的发生。
    2.2.4微生物夺氧,形成厌氧环境
    正常奶牛胃肠道内是以厌氧菌为优势菌群的微生物区系, 当乳酸菌素制剂中的杆菌进入畜禽消化道后迅速生长繁殖,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。
    2.2.5 合成营养物质,促生长机理
    乳酸菌素制剂含有多种乳酸菌代谢产生的维生素(如尼克酸、叶酸、烟酸、维生素B1、B2、B6、B12和维生素C等)和多种消化酶(如蛋白水解酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维酶等)。有利于降解饲料中蛋白质、脂肪、淀粉和纤维,促进机体对蛋白质的消化、吸收,促进机体对钙、铁、磷、维生素D的吸收。
    2.2.6 乳酸菌素制剂的免疫功能
  乳酸菌素可以作为非特异免疫调节因子,通过细菌本身或细胞壁成份刺激宿主免疫细胞,使其激活,产生促分裂因子,促进吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用,同时可使免疫器官发育增快,免疫系统的成熟快而早。乳酸菌素制剂还可以发挥特异性免疫功能,促进机体B细胞产生抗体的能力。应用乳酸菌素制剂后,消化道内双歧杆菌等厌氧菌增多,也是促进免疫作用的一个重要因素。
    2.2.7抑制有害物质产生,净化环境
    乳酸菌素制剂中的有益菌产生的氨基氧化酶及分解硫化氢的酶类,可将吲哚类氧化成无毒、无害的物质,从而降低牛舍内氨气、硫化氢的浓度和臭味,减少环境污染。同时优势菌群抑制大肠杆菌活动,扭转蛋白质向胺及氨的转化,使肠内粪便和血中氨下降,排除的氨减少。而且排出的粪便中还含有大量的活性菌体,可以利用剩余的氨。因此乳酸菌素制剂的添加可极大地降低粪便臭味,改善舍内空气质量,降低对环境的污染。防止奶牛血氨中毒等事情发生。
    3.乳酸菌素制剂在奶牛饲料中的应用实验
    本试验以金卡乳酸菌素为原料,进一步探讨乳酸菌素制剂对奶牛产奶性能、腹泻防治等影响。
    3.1实验用乳酸菌素制剂
本实验用的乳酸菌素制剂是由哈尔滨金银卡生物饲料厂生产的金卡乳酸菌素制剂。该制剂是以牛奶、乳清、大豆粉等为基础原料,由嗜酸乳杆菌等多种乳酸菌发酵及低温干燥而成。
    3.2 金卡乳酸菌素制剂对产奶量的影响
    在黑龙江省绿色牧场的良种奶牛场选择泌乳月、体重、胎次一致的荷斯坦奶牛24头,分为实验组和对照组,每组12头,两组奶牛的平均日产奶量差异不显著。对照组与实验组奶牛的饲养模式、饲养环境、饲喂程序、基础日粮等均相同,实验组在精料补充料里添加0.25%金卡乳酸菌素制剂,对照组不饲喂。预饲期10 天,正饲期60天。
    实验前记录每组奶牛产奶量,实验期间每天记录每头奶牛产奶量,计算实验期间的平均日产奶量,结果见表1。
表1金卡乳酸菌素制剂对产奶量的影响(公斤/头)
组别实验前实验期
1—15天16—30天31—45天46—60天奶增量
对照组17.51±1.8217.53±1.9217.58±2.1117.95±2.5117.25±1.89-0.26
实验组17.58±1.8517.91±2.0118.42±2.2518.81±3.0118.25±2.69+0.67
奶量增值0.070.380.840.861.00 
增加比%0.402.124.564.575.48 

    由表1可知,实验期间,实验组奶牛日平均产奶量为18.25 kg/头,对照组奶牛日平均产奶量为17.45 kg,实验组比对照组平均每头每天多产奶1.0 kg,增加5.5%。实验组奶牛在试验15 天后,日平均产奶量均显著高于对照组,尤以试验30天后,实验组奶牛日平均产奶量比对照组增加4.5%以上。实验组和对照组奶牛在45 天后均开始呈不同程度下降,实验结束时,对照组奶牛日平均产奶量较比实验开始下降1.5%,而实验组则增加3.8%。证明饲喂乳酸菌素制剂不仅能提高奶牛产奶量,而且能减缓奶牛产奶量下滑的速度。
    3.3 乳酸菌素制剂对乳成分含量的影响
    在黑龙江省泰康地区随机选取了12头乳脂率、乳蛋白率含量较低的奶牛。按精料补充料添加0.2%金卡乳酸菌素制剂饲喂40天。每10天采集一次乳样化验乳脂率、乳蛋白率、乳固形物含量,统计平均含量。预饲期10天,统计出开始实验前的平均乳成分含量,结果见表2。
    表2金卡乳酸菌素制剂对乳成分含量的影响(%)
乳成份实验前实验期
10天20天30天40天成份增量
乳蛋白2.71±0.122.95±0.053.06±0.043.09±0.063.08±0.02+0.27
乳脂肪3.24±0.453.51±0.213.52±0.253.61±0.113.60±0.09+0.36
乳固形物10.07±0.8511.18±0.9211.54±0.1511.56±0.1811.63±0.20+1.06

    表2所示,实验开始时乳脂肪、乳蛋白质、乳中总固形物平均产量很低,达不到国家标准,乳品加工厂将压价或拒收这种乳成分含量低的奶。经过10天的饲喂金卡乳酸菌素制剂,乳成份均大大提高,乳蛋白、乳脂肪均已达到国标要求。实验结束乳脂肪、乳蛋白质、乳中总固形物分别提高了11.11%,9.96%,10.53%。因此乳酸菌素制剂对奶牛乳成份均有很好的改善作用。
    3.4 预防和治疗奶牛腹泻、前胃迟缓
    在对奶牛产奶量3.2实验过程中,对实验组12头和对照组12头奶牛进行了腹泻头次做记录。同时随机在奶牛群中选择了12头腹泻的奶牛(腹泻三天以内的)和10头前胃弛缓(不倒嚼)的奶牛,连续灌服1-4天金卡乳酸菌素制剂,每天一次,500克/头次,结果见表3、表4。
表3金卡乳酸菌素制剂对奶牛腹泻的预防(次/头)
组别实验前实验期
对照组05
实验组00

表4金卡乳酸菌素制剂对奶牛腹泻的治疗
 灌服次数
500克/头次1234
腹泻奶牛12头8101111
治愈率%66.783.391.791.7
前胃弛缓奶牛10头910  
治愈率%90100  

    60天的饲喂实验可以看出对照组有5头次奶牛发生了腹泻,而实验组无一次腹泻,且粪便干爽成形好,臭味小。所以乳酸菌素制剂对奶牛腹泻有很好的预防效果。
    由表4看出,金卡乳酸菌素制剂对奶牛腹泻有很好的治疗效果,而且一次灌服的治愈率达66.7%,连续灌服3次的治愈率达91.7%。对不倒嚼的奶牛一次灌服乳酸菌素制剂有九头奶牛在几小时后开始饮水和吃草吃料,只有一头奶牛瘤胃鼓胀,灌服两次后才饮水吃料。在实验期均对实验奶牛产的乳进行了抗生素残留检验,检验结果显示均无抗生素残留。
    4 结论
    ① 奶牛日粮中添加乳酸菌素制剂可以显著提高奶牛产奶量及乳蛋白与乳脂的含量。
    ② 奶牛日粮中添加乳酸菌素制剂可很好的预防奶牛腹泻,促进奶牛对饲料的消化能力。而且牛奶中无抗生素残留。
    ③ 对腹泻奶牛灌服乳酸菌素制剂,有很好的治疗效果。500克/头次,一次治愈率达66.7%,连续三次灌服治愈率达91.7%。用乳酸菌素制剂治疗期间,牛奶中无抗生素残留。
    ④乳酸菌素制剂对奶牛前胃弛缓(不倒嚼),一次性灌服500克/头,治愈率90%,连续两次灌服治愈率100%。
    作者:樊兆武  1984年毕业于黑龙江省八一农垦大学畜牧专业, 1994年毕业于东北农业大学乳品加工硕士。承担过“常温耐贮香肠”、“速溶奶片”、“中小学生营养奶粉”、“中老年双歧奶粉”、“奶酪酒”、“奶酪火腿”、“活性双歧杆菌胶囊”、“乳酸菌素饲料添加剂”等项目研究;先后获得“中老年糖尿病人营养奶粉”、“活性双歧杆菌胶囊”、“乳酸菌素酸化粉”、“活性酸奶片”、“奶酪火腿”等国家发明专利;历任中国食品科学技术协会理事、中国畜产品加工研究会理事,现致力于研究开发生产高活性乳酸菌素,用来代替预防消化道疾病的抗生素。李家彬 哈尔滨天博饲料厂技术顾问。
                                (信息来源:《龙江奶业》 编辑:衣非)