動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論的特性及其研究應(yīng)用_圖文

1、2202008年08月Journal of Jilin MedicalCollege Aug.2008文章編號(hào):1673-2995(200804-0220-03動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論的特性及其研究應(yīng)用綜述Characteristics and application of animal microecological nutrition theory王長(zhǎng)文1,婁玉杰¨,宋春梅1(1.吉林醫(yī)藥學(xué)院營(yíng)養(yǎng)教研室,吉林吉林132013;2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130118摘要:動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的延伸,是益生菌和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的相互交叉滲透。本文闡述了動(dòng)物微營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論、動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)

2、養(yǎng)特性及其應(yīng)用,并討論了今后微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)學(xué)的研究重點(diǎn)。關(guān)鍵詞:動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng);微生態(tài)制劑;應(yīng)用研究中圖分類號(hào):￥816.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A動(dòng)物微生態(tài)學(xué)(animal microecology在我國(guó)是近20余年發(fā)展起來的一門學(xué)科,而動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)學(xué)是以動(dòng)物微生態(tài)學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)的研究,包括其基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究均已達(dá)到一定的深度與廣度。動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)重在研究動(dòng)物微生態(tài)環(huán)境(菌群因子、動(dòng)物(宿主因子和菌群代謝效應(yīng)及產(chǎn)物與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收代謝及其正常營(yíng)養(yǎng)生理狀態(tài)之間的關(guān)系,同時(shí)又研究營(yíng)養(yǎng)與非營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)動(dòng)物胃腸道微生態(tài)環(huán)境的調(diào)控。動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)學(xué)為提高動(dòng)物生產(chǎn)效率、改善

3、動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量以及提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用效率開辟了一條新途徑。本文闡述了動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論、動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)特性及其應(yīng)用,并對(duì)今后動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究進(jìn)行展望。1動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論概述動(dòng)物胃腸道存在大量(約1014個(gè)微生物相對(duì)穩(wěn)定殖居的微生物群落,這些微生物群系之間及微生物與動(dòng)物之間形成了相互依存、相互作用的不可分割的整體。隨著對(duì)動(dòng)物胃腸道微生物群落的深入研究,人們對(duì)胃腸道微生物的種類也有了較多認(rèn)識(shí)。胃腸道微生物按其在腸道內(nèi)生存并定居的時(shí)間長(zhǎng)短可分為固定群落(Autochthonous或Indigenous和過路群落(AUochthonous或Transient,前者是指在胃腸道內(nèi)占有特定區(qū)域的微生物,

4、后者則指那些不能在健康動(dòng)物胃腸道內(nèi)長(zhǎng)期滋生的微生物。胃腸道微生物根據(jù)是否需氧又可分為需氧微生物、兼性厭氧微生物和厭氧微生物3大類。1965年Dubos等瞳1根據(jù)先前的研究結(jié)果,首次提出動(dòng)物胃腸道微生態(tài)學(xué)的概念,隨后Savage【31對(duì)Dubos提出的概念進(jìn)行了修改,在國(guó)內(nèi)康白H1于1988年正式提出動(dòng)物胃腸道微生態(tài)學(xué)的概念與理論。一般認(rèn)為動(dòng)物微生態(tài)理論包括4個(gè)方面的內(nèi)容,即動(dòng)物微生態(tài)平衡理論、動(dòng)物微生態(tài)失調(diào)理論、動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論及動(dòng)物微生態(tài)防治理論。其中動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論是指動(dòng)物體內(nèi)正常微生物對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)作用,以及對(duì)動(dòng)物有益微生物益生菌劑進(jìn)人體內(nèi)參與代謝、增加畜禽的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)刺激因子,促

5、進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)(Fuller,1989瞪】。動(dòng)物腸道的菌群數(shù)量占動(dòng)物體內(nèi)微生物的大部分,在腸道內(nèi)生長(zhǎng)代謝所產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)是維持動(dòng)物生命和生長(zhǎng)必不可少的元素。對(duì)動(dòng)物消化道微生態(tài)環(huán)境的分析表明,消化道微生物參與了物質(zhì)代謝,提供了動(dòng)物機(jī)體所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)刺激因子,它們?cè)陂L(zhǎng)期進(jìn)化過程中與動(dòng)物宿主保持相對(duì)平衡、相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),與宿主在不同發(fā)育階段形成了動(dòng)態(tài)平衡,構(gòu)成與宿主在一定生態(tài)空間內(nèi)的生理統(tǒng)一體。它們不僅通過自身所分泌代謝的產(chǎn)物營(yíng)養(yǎng)宿主,同時(shí)還負(fù)擔(dān)著抑制病原菌繁殖、預(yù)防感染的任務(wù),為動(dòng)物保持良好的生長(zhǎng)狀態(tài)掃清了障礙。2動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)的特性通訊作者:婁玉杰(1956一,女(漢族,博士生導(dǎo)師,主要從事動(dòng)物

6、營(yíng)養(yǎng)與飼料的研究.Email:Iyujie2003yahoo.c.c。.2.1產(chǎn)酸作用作者簡(jiǎn)介:王長(zhǎng)文(1966一,男(漢族,副教授,在讀博士.益生菌進(jìn)入腸道后,能產(chǎn)生有機(jī)酸,尤其是乳酸第4期王長(zhǎng)文,等.動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論的特性及其研究應(yīng)用一221一桿菌和鏈球菌將產(chǎn)生乳酸,降低腸道pH值、使腸道酸化,提高鐵、鈣、磷的利用率,促進(jìn)維生素D和鐵的吸收,激活蛋白酶原。芽孢桿菌在其生長(zhǎng)繁殖過程中能夠產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸,這些酸類能夠降低動(dòng)物腸道的pH值,有效地抑制了病原菌的生長(zhǎng),為乳酸菌的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件,其中丙酸還能夠參與三羧酸循環(huán),為動(dòng)物新陳代謝提供能量。益生菌代謝所產(chǎn)生的短鏈脂肪酸和

7、乳酸,為消化道提供了酸性環(huán)境,有助于消化酶對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解;短鏈脂肪酸還能調(diào)節(jié)腸道菌群,維持體液和電解質(zhì)的平衡,為宿主提供能量,以及為腸道上皮細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng);同時(shí)還可改善一些金屬離子如鈣、鎂、鐵的代謝和吸收,起到促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收和調(diào)節(jié)內(nèi)源代謝的作用。此外,由于部分有益菌的產(chǎn)酸機(jī)制,胃內(nèi)酸度降低,使機(jī)體內(nèi)胃蛋白酶活性增高,同時(shí)也能反饋性地促進(jìn)胰腺分泌,增加消化液的分泌量,進(jìn)而達(dá)到提高飼料利用率的目的。2.2產(chǎn)生多種消化酶以促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收有益微生物在腸道內(nèi)可產(chǎn)生多種消化酶。如芽孢桿菌具有很強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性,且能降解植物性飼料中某些較復(fù)雜的碳水化合物,從而提高飼料的轉(zhuǎn)化率。楊幼慧怕1

8、(2001報(bào)道,有些芽孢桿菌能產(chǎn)生p一甘露聚糖酶,可作用于植物中各種13一葡萄甘露聚糖的主鏈,分解成2一10個(gè)單糖分子的葡一甘型或甘一甘型低聚糖。常維山等。列(2003篩選出產(chǎn)蛋白酶的益生枯草芽孢桿菌,培養(yǎng)48h,蛋白酶活力可達(dá)1032.56U/Illl。馬曉軍等舊o(2001篩選出能產(chǎn)生嗜堿性支鏈淀粉酶的芽孢桿菌,可以催化水解支鏈淀粉、糖原及相關(guān)的大分子化合物中的Ot.1,6糖苷鍵,形成直鏈淀粉,與其他淀粉酶協(xié)同作用,使淀粉分解完全。芽孢桿菌在生長(zhǎng)繁殖過程中還能夠產(chǎn)生植酸酶,促進(jìn)動(dòng)物對(duì)植酸酶的利用和對(duì)脂肪的消化吸收。乳酸菌類能產(chǎn)生特殊酶系,分解某些物質(zhì),作為自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量物質(zhì)。2.3直

9、接營(yíng)養(yǎng)作用許多益生菌制品其菌體本身含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如光合細(xì)菌含蛋白質(zhì),粗蛋白可達(dá)60%以上,還含多種維生素、鈣、磷和多種微量元素等;益生菌在生長(zhǎng)繁殖過程中能產(chǎn)生大量的維生素B,、維生素B撲維生素B6、維生素c和多種氨基酸,為動(dòng)物腸道提供維生素營(yíng)養(yǎng)和蛋白質(zhì)。乳酸桿菌能合成動(dòng)物體內(nèi)所需要的多種維生素,當(dāng)某些因素造成腸道菌群失調(diào)時(shí),動(dòng)物會(huì)表現(xiàn)出維生素缺乏癥。乳酸桿菌還可降低腸道的硝基還原酶、13.葡萄糖苷酸酶和脲酶活性,減少氨的產(chǎn)生。雙歧桿菌不僅可以產(chǎn)生多種維生素,如維生素B,、維生素B:、維生素Bn煙酸和葉酸等以供機(jī)體所需,還能通過抑制某些維生素分解菌來保障維生素的供應(yīng)。雙歧桿菌還可以降低血氨

10、濃度以改善肝臟功能。腸道內(nèi)腐生菌產(chǎn)生的大量吲哚、硫化氫、胺等代謝產(chǎn)物需在肝臟中解毒,隨后以葡萄糖醛酸鹽和硫酸鹽等形式排出,若不及時(shí)解毒將導(dǎo)致肝功能紊亂和循環(huán)系統(tǒng)失常。雙歧桿菌在腸道內(nèi)可吸收利用這些含氮有害物質(zhì),抑制產(chǎn)胺的腐敗菌,降低腸道pH值,使氨轉(zhuǎn)變?yōu)殡y于吸收的離子型,達(dá)到降低血氨的功效。2.4形成生物膜屏障以調(diào)節(jié)腸道茵群平衡3動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)的應(yīng)用微生態(tài)制劑基于動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論,人們研制出一種新型綠色無公害飼料添加劑動(dòng)物微生態(tài)制劑。動(dòng)物微生態(tài)制劑是用于調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體微生態(tài)平衡的、具有直接通過增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)腸內(nèi)有害微生物的抑制作用或通過增強(qiáng)非特異性免疫功能來預(yù)防疾病、從而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)或提高飼料轉(zhuǎn)化

11、率的一類藥物或飼料添加劑,又稱為益生素、促生素、利生素、生理菌苗等,是近幾年發(fā)展起來的高科技產(chǎn)品。微生態(tài)制劑以其無毒副作用、無耐藥性、無殘留、成本低、效果顯著、不污染環(huán)境等特點(diǎn),逐漸得到廣大養(yǎng)殖界同仁的首肯舊】。動(dòng)物微生態(tài)制劑可以按不同的方法進(jìn)行分類,各種微生態(tài)制劑具有不同的特點(diǎn)。222.-吉林醫(yī)藥學(xué)院學(xué)報(bào)2008年08月第29卷3.1按微生物種類劃分芽孢桿菌類。此類菌屬在動(dòng)物腸道微生物群落中數(shù)量較低,目前應(yīng)用的主要是蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等。與其他微生物制成的制劑不同是,芽孢桿菌產(chǎn)品以內(nèi)生孢子的形式存在,能耐受胃內(nèi)酸性環(huán)境,對(duì)飼料加工、貯運(yùn)過程的干燥、高溫、高

12、壓、氧化等不良環(huán)境因素的抵抗力強(qiáng),穩(wěn)定性高,并有很強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性,能降解植物飼料中一些復(fù)雜的化合物¨0|。乳酸菌類。此類菌屬是動(dòng)物腸道中的正常微生物,目前應(yīng)用的主要有植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、糞鏈球菌等。因?yàn)樵擃愔苿┒际菂捬蹙?所以活菌存活率低。由于生產(chǎn)技術(shù)、工藝水平所限,這類產(chǎn)品貯存期短、質(zhì)量不穩(wěn)定,進(jìn)而影響了飼喂效果o L10J真菌及酵母菌類。與芽孢桿菌屬一樣,是動(dòng)物腸道微生物群落中數(shù)量較少的菌種,主要以啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母等為主。其培養(yǎng)物可為動(dòng)物提供蛋白質(zhì),幫助其消化,刺激有益菌的生長(zhǎng),抑制病原微生物的繁殖,提高機(jī)體免疫力和抗病力,對(duì)防治畜禽消化道系統(tǒng)疾病起到有

13、益作用【l0J。復(fù)合菌類活菌制劑。根據(jù)菌株的組成又可分為單一菌劑和復(fù)合菌劑,單一菌劑的研究和開發(fā)較多,目前的發(fā)展趨勢(shì)是研制復(fù)合菌劑。這類益生素系列產(chǎn)品主要是由芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌及光合菌等多種菌構(gòu)成o10-11。3.2按動(dòng)物微生態(tài)制劑的用途和作用機(jī)制劃分可分為微生態(tài)飼料添加劑和微生態(tài)藥物。前者可直接提高飼料轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)畜禽生長(zhǎng),同時(shí)可防治疾病。后者可直接防治疾病,從而間接提高飼料轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)。此外,根據(jù)微生態(tài)制劑形態(tài),產(chǎn)品類型有液體型和固體型,固體型有粉劑、片劑、包被顆粒和膠囊等。4動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究展望目前,動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)學(xué)的研究取得了顯著成果,但在諸多方面仍有待于進(jìn)一步研究,

14、尤其是有關(guān)微生態(tài)制劑的研究。首先,微生態(tài)制劑作用機(jī)理的研究尚處在探索階段,大多數(shù)研究?jī)H限于效果水平上,盡管已從動(dòng)物微生態(tài)學(xué)方面提出一些理論或假說,但缺少有效試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù),尤其在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝和微生物代謝方面還需深入研究;其次,益生菌不是對(duì)各種動(dòng)物都有廣譜作用,同一種細(xì)菌對(duì)此種動(dòng)物是有益菌,而對(duì)另外一種動(dòng)物卻可能是有害菌。因此,應(yīng)研究及生產(chǎn)出適合不同動(dòng)物的微生態(tài)制劑;第三,益生菌被混入飼料后其生物活性受到動(dòng)物種類、生理狀態(tài)及飼喂方式、飼料加工過程、飼料類型和成分、環(huán)境溫度和pH值及保存時(shí)間等各種因素的影響,雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出許多建設(shè)性意見,但尚需做深入研究;最后,微生態(tài)制劑具有抗生素等藥物

15、不具備的優(yōu)點(diǎn),但目前還不能取代抗生素的作用,并且不能單獨(dú)使用微生態(tài)制劑以進(jìn)行疾病治療,因此,應(yīng)進(jìn)行以取代抗生素為目的的新一代微生態(tài)制劑的研究。總之,隨著動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)研究的進(jìn)一步發(fā)展,動(dòng)物微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)理論將在動(dòng)物保健、生產(chǎn)效益、畜禽品質(zhì)量以及“綠色畜牧業(yè)”等方面發(fā)揮越來越突出的作用。參考文獻(xiàn):1何明清,程安春.動(dòng)物微生態(tài)學(xué)M.成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,2002:2-3.2Dubos R,Sehaedler R W,Costello R,el以.Indigenous,nor-real,and autochthonous flora of the gastrointestinal tractJ.J Exp Med,1965,122:67-76.3Savage D S.Microbial ecology of the gastrointestinal tractJ.Annu Rev Microbiol,1997,31:107133.4康白.微生態(tài)學(xué)M.大連:大連出版社,1988:114131.5Fuller R.Probiotics in mall and animalsJ.J Appl Bacterid,1989,66(5:365-378.件及部分性質(zhì)研究J.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,22(2:86-88.7常維山,張春陽(yáng),牛鐘相,等.產(chǎn)蛋白酶枯草