微生物制剂在动物饲料中的应用

微生物制剂在动物饲料中的应用

0微生物的用途微生物是指广泛存在于自然界的生物菌群，包括细菌、病毒、真菌和其他生物菌群。它对自然界物质的转化和生物循环起到了重要的作用。微生物分为有害微生物和有益微生物,有害微生物能够导致疾病,造成食品等腐烂;而有益微生物则可以用来生产奶酪、面包等食品,生产各种酶制剂,降解塑料和处理废弃物等。因此,微生物广泛应用于农业、工业、食品以及医学与生物技术领域。研究表明,微生物制剂可以作为肥料等,促进饲料作物的生长和提高饲料产品品质,为饲料加工业提供优质的原料。而且微生物制剂本身可以作为蛋白饲料、酶制剂等应用于动物饲料当中。1农业应用1.1影响黄秋葵的产量及品质方玉川等研究结果表明,使用微生物菌肥后,与对照组相比,马铃薯的平均株高增加7.8%~9.4%,生育期提前5~6d,出苗率提高1.6%~1.7%,商品率提高3.6%~3.8%,试验田产量增加40.6%~43.7%,示范田产量增加19.78%。秦波等[2研究结果说明微生物菌肥能够促进樱桃番茄幼苗的生长。李玉奇等研究微生物菌肥对温室黄瓜生长、产量及品质的影响,结果表明黄瓜的总生物量、茎粗、叶面积指数、叶片数、根活力及叶片的光合特性得到提高,品质得到改善,经济效益也得到了提高。郭建斌研究结果表明,EM菌剂增加了油菜产量,提高叶绿素、维生素C、氨基酸和速效磷的含量,并降低有机酸和硝态氮的含量。以上说明,微生物菌肥能够促进植物的生长,提高植物产量和品质,提高经济效益。目前,化肥在植物生产上应用比较广泛,但大量化肥的使用会带来诸多问题,如土壤中重金属富集、微生物活性降低,物质难以转化和降解、养分失调和酸化加剧等,而且化肥的利用效率不高。微生物菌肥是一类含有活性微生物经工业化培养发酵而成的生物性肥料。微生物菌肥有以下作用:1)菌肥中微生物的生命活动,加快了植物残留体的腐化以及新陈代谢产生的一些酶类,使纤维素等物质分解加快,从而增加土壤中有机质含量,提高土壤的肥力;2)菌肥中有益微生物的大量繁殖,可以有效抑制其他不利于植物生长的病原微生物,降低植物被有害菌的侵袭,促进植物的生长;3)一些微生物能够产生植物类激素,调节植物的生长,还有些微生物能够产生抗氧化酶类,提高植物的抗逆性。因此,微生物菌肥的应用将会得到发展。1.2微生物制剂在自然界中,存在多种对害虫有致病性的微生物,利用这特性来防治害虫是一种有效的生物防治方法。微生物杀虫剂是利用微生物活体及其代谢产物制成的,主要可分为真菌、细菌和病毒三类微生物杀虫剂。真菌杀虫剂是通过侵入害虫体壁而进入虫体内进行生长繁殖,以菌丝穿出体壁,损坏虫体活动机能,使虫体新陈代谢机能紊乱而死亡。目前世界上已有的杀虫真菌有800多种,研究最多,且效果较好的是白僵菌。细菌杀虫剂是细菌进入害虫体内,导致害虫发生疾病,从而达到消灭害虫的作用。能够有效杀虫的菌属有芽孢杆菌、假单胞菌、链球菌等,现在应用的最广泛的是苏云金芽孢杆菌。病毒杀虫剂是利用病毒感染害虫种群,导致害虫引发病毒流行病并传播,使害虫持续感病死亡,从而达到调节害虫种群数量。其具有对寄主专一性强,不杀伤天敌,生物活性保持时间较长、有效剂量低等优点,是今后的主要研究方向。相对于化学杀虫剂,微生物杀虫剂有其自身的优点:(1)不同种类的害虫,有其特定的病原微生物对其产生毒害作用,对其他生物如害虫天敌等没有或很少有杀伤作用,不会导致生态失衡;(2)害虫不易产生抗药性,对环境危害小,对动物和人比较安全;(3)生产原料取材方便,开发利用途径多。但微生物杀虫剂也存在一些缺陷,如见效慢、稳定性低、难掌握最佳使用时间等问题。因此,在农业生产中要慎重考虑。1.3微生物除草的定义杂草的繁殖与再生力强,生活周期短,抗逆性强,光合作用效益高,能与作物争夺养料、水分、阳光和空间,影响作物的生长。有些杂草是病虫的寄主,导致作物病虫害的发生,还有寄生性杂草可以直接吸收作物体内养分,从而降低作物的产量和品质。此外,有些杂草的种子或花粉能导致人畜中毒。因此,杂草能够给人类带来严重的损失。化学除草剂的诞生,有效地控制了杂草带来的损失。但是,化学除草剂存在污染环境、对人和动物产生毒害和抗性杂草的产生等问题。微生物除草剂是一种通过杂草病原菌的大量繁殖或产生对杂草有毒性的代谢产物来进行防治杂草的生物制剂。目前,微生物除草剂是国内外研究和开发的主要方向,这是由于其具有化学除草剂所不具备的优点:(1)资源丰富,微生物繁殖速度快,生产周期较短;(2)由于针对性强,不会对其他生物如人畜造成威胁,不会污染环境;(3)微生物代谢产物中的杀草活性物质,化学结构新颖,更易储存,利于加工且使用便捷;该活性物质选择性强,对非靶生物毒性低,易被降解,且不易引起抗性杂草;(4)从寄主杂草中分离出来的病原菌对寄主植物有种间特异性,选择性高。虽然,微生物除草剂在农业生产中具有巨大的优势,可是在实际应用中还是存在着一些问题,如规模化生产条件不成熟、对靶生物选择性强,作用靶标单一、对环境的要求较高,容易失效,且见效慢、活性物质不稳定等,从而使微生物除草剂在生产和推广应用上受到限制。1.4微生物制剂微生物杀菌剂是一种利用微生物之间的寄生、拮抗、竞争等作用来抑制或杀灭植物病原微生物生长的生物制剂。目前,微生物杀菌剂有细菌杀菌剂、真菌杀菌剂和放线菌杀菌剂。细菌杀菌剂主要有芽孢杆菌、假单胞菌等,其中芽孢杆菌能够稳定地在土壤和植物表面,产生抗生素并分泌刺激植物生长的激素,对病原菌的抑制效果好,对人畜和环境无害,被广泛地应用在农业生产上。贾海民等在番茄上使用0.5~1.5g/穴的微生物杀菌剂“10亿芽孢/g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂”,可以有效控制重茬病的发生,防治效率达59.1%~98.9%,还能显著提高番茄的生长势,提高果实产量和品质。用于防治作物病害的真菌杀菌剂种类不多,但仍然备受关注,目前也有20多个属被用来防治作物病害。其中木霉素作为重要的生防菌被成功地应用在防治植物细菌等引起的疾病。研究表明,木霉素制剂能有效控制草莓的白粉病病情,且提高草莓产量;绿色木霉素在适宜的条件下,显著抑制炭疽病菌的生长;木霉素对镰刀菌引起的香蕉枯萎病有一定的抑制作用。放线菌可以通过诱导作物产生抗性以及抗生作用抑制病原菌的生长繁殖。将放线菌制成活菌制剂不仅可以有效抑制作物疾病,还具有无毒、无害、无残留等优点。另外,放线菌产生的代谢产物,可以制成抗生素,对作物防病具有重要作用。放线菌在自然界中分布广,且种类多,因此,具有很大的发展前景。虽然,微生物杀菌剂具有诸多的优点,但是它存在的问题也不能够被忽视。如微生物杀菌剂在不适宜的环境下,其杀菌效果差;大多微生物杀菌剂的抗菌谱窄;生产成本高,生产工艺有待进一步完善等。因此,在一定程度上制约其在农业生产中的应用。2在饲料行业的应用2.1饲料的生物特性动物饲料中的一些植物性饲料原料,由于含有较高的纤维素等以及抗营养物质,不利于动物的消化、吸收,导致资源浪费。然而,植物性饲料在有益微生物的代谢产生的酶类等作用下,降解植物中的多糖、蛋白质等大分子,形成营养丰富,易被动物消化吸收、适口性好的生物饲料。而且,微生物经过自身代谢,合成极易被动物吸收的菌体蛋白、小肽、氨基酸等营养物质。因此,经过微生物发酵处理过的饲料,降解饲料中抗营养因子以及大分子物质,提高了饲料的营养价值,改善其适口性,提高饲料转化率,促进饲料的消化和吸收。王博等研究微生物制剂对稻草营养价值的影响,结果表明,微生物制剂提高了稻草的感官品质,改善其适口性;提高稻草的CP、EE和水溶性糖的含量,提高了营养价值。任莉等研究结果表明,豆粕经过微生物的发酵后,pH值下降,气味酸香,色泽较好;粗蛋白含量、粗脂肪含量和磷含量得到提高。另外,利用微生物固态发酵处理冷榨菜籽饼粕,能使饼粕中硫甙降解率达77.29%,体外消化率提升率高达99.91%,明显提高了营养价值。2.2微生物蛋白生产蛋白我国蛋白饲料匮乏,利用微生物发酵产生的蛋白可以有效解决这个问题。微生物蛋白又叫单细胞蛋白,是一种单细胞或具有简单结构的多细胞生物的菌体蛋白。微生物蛋白含有丰富的营养物质,其中蛋白含量可高达80%,氨基酸组成较为齐全,特别是赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量多,还含有多种维生素、矿物质,以及生物活性物质。研究表明,微生物蛋白易被吸收,能有效调节动物肠道微生物区系,增强动物抗病力,从而改善动物的生长性能和提高饲料转化率。用来生产微生物蛋白的有非致病性细菌、酵母和真菌。细菌虽然具有原料来源广泛,生产周期短,且蛋白含量高,但是有核酸含量高,且细菌小难分离的缺点。而真菌生产慢,还易被污染,因此对生产环境要求较高。目前,主要利用酵母发酵生产蛋白质,其具有核酸含量低,易收获和生产,污染低等优点而被广泛应用于工业化生产。利用微生物生产蛋白,具有以下优点:1)微生物的繁殖速度快,只要条件合适,就能产生大量的菌体蛋白,且营养丰富;2)培养单细胞蛋白在常温、常压、弱酸或弱碱条件下即可进行,不会对环境造成污染且不受外界气候的影响;3)原料来源广泛,一般是工农业生产活动的下脚料,价格低廉,且通过发酵,可以有效降低工农业废弃物对环境的污染。然而,生产的微生物蛋白有可能被重金属等以及病原微生物污染,不利于动物的生长。另外,其含有较高的核酸,核酸在动物体内会转化成尿酸,会导致一些疾病的产生。因此,微生物蛋白在实际应用当中应控制使用量。2.3酶制剂的应用酶是一种具有催化作用的蛋白质,具有催化效率高,并对其所催化的底物具有特异性,广泛存在于动物、植物和微生物体内。饲料原料中存在抗营养因子及难于消化的成分如纤维素、果胶、木聚糖等,由于动物体内缺乏或没有降解这些物质的酶类,特别是幼龄动物,导致饲料中营养物质的消化和吸收不充分,造成浪费,还会给环境带来负担。因此,随着饲料工业的不断发展,利用酶制剂来提高饲料利用率、消除抗营养因子、提高动物的消化能力等越来越受到人们的重视。目前,饲用酶制剂主要是通过真菌、细菌等微生物发酵而得。动植物中虽也存在各种酶,但其提取成本高且生产受季节的限制。而利用微生物来生产酶制剂,具有原料来源广、产量高、生产成本较低以及不受季节限制等优点,可以自动化、规模化生产。研究表明,淀粉酶主要由枯草杆菌、芽孢杆菌、曲霉和根霉等微生物发酵产生;蛋白酶和脂肪酶可以从青霉、镰刀菌、根霉、曲霉以及芽孢杆菌等获得;半纤维素酶主要由各种曲霉、根霉、木霉发酵而得;产生植酸酶的微生物主要是酵母菌、霉菌和细菌。虽然酶制剂在动物饲料中应用具有很好的经济与社会效益,但仍然存在一些问题有待研究。例如,多种酶制剂的活性不高,应用时成本较高,不利于推广应用;酶制剂不耐高温,在饲料制粒过程中,活力受到损失等。2.4益生素的应用动物胃肠道微生态区由有益菌和有害菌共同组成的,在正常情况下,两者之间保持平衡。如果机体受到外界因素或自身因素的影响,导致失衡,会严重影响动物的生长。益生素是一种能够改善动物肠道菌群平衡,提高机体健康的一种活菌制剂。益生素进入动物的肠道内,与黏膜上皮结合紧密,形成生物膜,使致病菌没有吸附位置而被排出。而且大多数的益生菌可以产生乳酸、过氧化氢、细菌素等物质,抑制病原菌的生长以及益生素能够阻止致病菌产生有毒物质,净化动物肠道微生态环境。益生素还有可以增强吞噬细胞的能力和细胞产生抗体的能力,刺激动物产生干扰素,从而增强机体抗病能力。另外,益生素具有无毒、无抗药性、无残留、无副作用,被认为是一种理想的抗生素、抗菌药饲料添加剂的代替品。除此之外,益生素还可以产生酶类和有机酸,可以改善饲料的转化率和增强营养物质的代谢。能够作为益生素的微生物主要有干酪乳杆菌、植物乳杆菌、粪链球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、啤酒酵母等。目前,可以作为益生素的微生物种类少,仅有乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌以及酵母菌等少数几种,今后应该寻找适合各种特殊日粮的、具有直接促生长作用的有益菌株。益生素在饲料加工和运输中,容易失活;另外,益生素进入动物消化道后,在盐酸、胆汁酸的作用下大量失活,到达肠道的有益菌数量不足,不能有效发挥作用,因此需要通过改造提高有益菌在胃肠道内的活性及在饲料加工过程中对压力和温度的耐受能力。当前,限制益生素大量生产和应用的主要原因是其生长速