酶制剂|微生态制剂|抗菌肽等常见绿色饲料添加剂在畜牧业上的应用
1 酶制剂
酶是一类具有生物催化活性的蛋白质。酶制剂是一种安全的饲料添加剂,对动物没有毒副作用,不影响动物产品的品质。
1.1 酶制剂的分类
按照饲用酶制剂的功能可分为两大类:
1.1.1以降解多糖和生物大分子物质为主,主要包括蛋白、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶。
1.1.2 以降解植酸、β-葡萄糖、果胶等抗营养因子为主,主要包括植酸酶、β-葡聚糖酶、果胶酶。
1.2 酶制剂的功能以及在畜禽生产中的应用
1.2.1促进消化吸收,减少环境污染
畜禽养殖业广泛应用植酸酶,不仅可以充分利用植物饲料中的植酸磷资源,还可大幅度降低动物粪便排除的磷,减轻排泄物中磷对环境的污染。
KiesAK等(2005)则发现在仔猪饲粮中添加植酸酶可以提高消化能水平和矿物质吸收率。张克英等(2001)研究发现,在仔猪低磷饲料中添加植酸酶后,日增重、采食量和饲料利用率分别提高了10.8%、6.5%和3.5%。在猪日粮中添加植酸酶能使植酸磷中的磷释放出来成为有效磷(KornegayET等,1996),从而提高饲料利用率,达到降低饲料成本,有利于保护环境。
1.2.2 降低食糜黏度, 提高饲料消化率
小麦、大麦、燕麦、黑麦等麦类日粮中黏性很强的可溶性非淀粉多糖NSP含量较高,对肉鸡的危害最大。在鸡饲料中添加β-葡聚糖酶和木聚糖酶可以防止非淀粉多糖(NSP)在鸡肠黏膜表面形成黏性胶质层,从而消除NSP对脂肪等物质的吸收阻碍作用。
Danicke等(1999)试验证明,在日粮中加入阿拉伯木聚糖酶十一葡聚糖酶等可将高黏度的水溶性非淀粉多糖水解成多糖片断,这些小分子量多糖片断的粘度大为降低,因而对养分的消化率和吸收率大为提高。
1.2.3 减少抗营养因子, 开发新型饲料资源
豆粕等饼粕类饲料中含有多种抗营养因子,如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖青等,能导致饲料蛋白质消化率下降。
据杨丽杰(2000)报道,外源蛋白酶可在常温下使大豆中的抗营养因子失活,提高其利用率。小麦、大麦、燕麦、黑麦的日粮中添加酶制剂后消化率和代谢能都能得到改善(Marquardt,1997)。饲喂大麦日粮(50%)的肉鸡添加0.1%的粗酶制剂后日增重提高10.44%与玉米日粮大致持平。饲喂大麦日粮(60%)的肉用雏鸡添加0.1%的粗酶制剂后第1、2、3周的生长速度分别增加18.0%、12.0%、12.2%。
1.2.4 补充内源性消化不足, 提高饲料利用率
幼禽幼畜消化机能尚未发育健全,淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶分泌量不足。所以在幼禽幼畜中添加外源性淀粉酶、蛋白酶等,不但能补充内源酶的不足,而且能激活内源酶的分泌,因而有利于畜禽对淀粉和蛋白质的消化分解和吸收利用。
Almirall等(1995)研究表明,在雏鸡大麦饲料中添加β-葡聚精,可显著提高食糜中胰蛋白酶和淀粉酶的活性。
1.3 酶制剂的应用前景
近年来,酶制剂在饲料工业中的应用已取得了巨大成果,但由于酶本身的生物特性和作用规律十分复杂,许多问题还有待于进一步研究。
1.3.1 酶制剂的使用具有很强的针对性,必须根据饲料类型、动物种类和生理状态等因素选用适宜的酶制剂。
1.3.2 酶是生物活性物质, 易受外界因素的影响,饲料加工和保存时间等因素都会影响其活力,因此,研究和开发高抗逆性的酶,如何降低酶的加工损失,确定最佳添加时机和方法是今后研究的主要方向。
1.3.3 复合酶中各种酶的适宜配比以及酶制剂与其它饲料添加剂之间的关系也有待于进一步研究。
2 微生态制剂
微生态制剂也叫活菌制剂或益生素,是根据微生态学原理,选用动物体内正常微生物制成的可直接饲喂动物的活性微生物或其培养物。
2.1 微生态制剂的分类
微生态制剂分为微生物生长促进剂和微生态治疗剂,活菌剂的组成分为单一制剂和复合制剂。目前用于生产益生素的菌种主要有:乳酸杆菌属、粪链球菌属、芽孢杆菌属和酵母菌属等。我国1994年批准使用的益生菌有6种:芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。
2.2 微生态制剂的作用
2.2.1 补充有益菌群,保持或恢复消化道菌群平衡
其作用的机制是益生素阻止有害细菌在肠黏膜的附着与繁殖;益生素产生的乳酸和乙酸使消化道内pH值下降,抑制有害细菌存活;益生素产生的溶菌酶、过氧化氢等代谢产物有抑菌作用。
2.2.2 使反刍动物瘤胃功能正常化
生态制剂刺激瘤胃微生物的生长和活性,增加瘤胃微生物菌群数量,并使瘤胃内丙酸量提高,维持瘤胃液pH值正常。
2.2.3 刺激机体免疫系统,强化非特异性免疫反应,提高机体免疫力
微生态制剂是良好的免疫激活剂,可刺激产生干扰素,提高免疫球蛋白的浓度和巨嗜细胞的活性,从而调节动物机体免疫功能,增强抗病能力。
2.2.4 改善机体代谢,补充机体营养成分,促进畜禽生长
微生态制剂可产生多种消化酶及多种未知促生长因子,有利于营养物质的消化吸收,同时还合成B族维生素、维生素K、赖氨酸、蛋氨酸等营养物质。
2.3 微生态制剂在畜禽生产中的应用据报道
肉仔鸡日粮中添加0.1%的益生素可提高增重2%,仔猪日粮中添加0.1%可提高增重5.3%。研究表明,乳酸杆菌等产酸型活菌制剂分别用于牛和仔猪中,每克饲料至少含10个活菌效果较好。胡友军等(2003)研究发现,在饲粮中添加耐高温活性酵母可使早期断奶仔猪日增重和饲料转化率显著优于添加金霉素(P<0.01),腹泻率显著低于添加金霉素组(P<0.01)。酵母在奶牛饲养业中也取得了较好效果,精料补充料中添加酵母可以提高蛋白质消化率(Mwenya等,2005)和干物质采食量。赵艳兵等(1999)研究发现,在雏鸡出壳后即开始每天每只饮服0.5亿鸡源乳酸杆菌,可使30日龄平均日增重较对照组高1.32g(P<0.05);在攻毒试验(沙门氏菌)中死亡率降低20%。
2.4 微生态制剂有待进一步解决的问题
目前在饲料工业中应用微生态制剂已取得了一定效果,但仍有许多问题急需得到解决。
2.4.1 微生态制剂作用机理的研究还不完善,应更加深入的研究,以指导微生态制剂的研制、生产及使用。
2.4.2 微生态制剂产品的活菌不稳定,其稳定性是一大难题,在运输、贮存和使用中容易失活。因此,可以考虑采用真空冷冻干燥技术和微胶囊技术以及利用基因工程技术开发高抗逆性菌种等。
2.4.3 微生态制剂与酶制剂、酸化剂、中草药制剂等的相互关系有待于进一步研究,要充分利用它们之间的协同效应。
目前,我国还没有微生态制剂产品的标准,造成市场上微生态制剂产品混乱。因此必须建立完善的行业生产及检测标准,制定有关法律法规的实施细则,使生产规范化。
3 其他
3.1 抗菌肽
随着生物工程的发展,对活性肽的研究已取得了很大的成果。活性肽的种类很多,各有不同的功用,其中有一类具有抗生素和抗病毒的作用,均是一些环状肽、脂肽、糖肽。如短杆菌肽、乳肽、枯草菌肽等,它们都有较好的杀菌谱。其抗菌机制如下:抗菌肽作用于细菌的细胞膜,破坏膜的完整性,造成离子通道,最终导致细胞内含物的泄露。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点,更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用,仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,因此有广阔的前景。
3.2 天然植物提取物
天然植物提取物种类较多,如糖萜素、牛至油等。
3.2.1 糖萜素:是由糖类(≥30%) 、配糖体(≥30%)和有机酸组成的一类物质,是从山茶属植物种子饼粕中提取的三萜皂苷类与糖类的混合物。其具有清除体内自由基、提高机体免疫功能和抗氧化,防病促生长作用。刘永和等(2000)试验表明,仔猪在同等饲养条件下,糖萜素组比抗生素对照组,日增重快,饲料报酬高,差异显著。林元银等(2001)报道在有8周热应激期的蛋鸡试验中,试验组残废率比对照组降低15.5%(P<0.01);热应激期间试验组死亡率比对照组降低22%(P<0.01)。
3.2.2 牛至油:是从天然植物牛至中提取的酸类化合物,具有良好的抗菌、杀菌及抗氧化作用,它能杀死大肠杆菌、沙门氏杆菌等有害菌,对预防和治疗动物消化道细菌性疾病效果显著,也可作为畜禽生长促进剂。
3.2.3 大蒜素:是从大蒜的鳞茎中提取的生物活性物质,具有广谱抗菌,无耐药性,低残留,低成本等特点,能够刺激动物的嗅觉和味觉,使采食量提高,促进消化道对营养物质的吸收利用,提高日增重,提高饲料转化率,改善畜产品风味。许建荣等(2001)试验表明,大蒜素提高仔猪日增重10.56%,料肉比降低了9.3%。张秀峰(2003)研究表明,蛋鸡饲喂大蒜素不仅提高了产蛋率,并且使产蛋高峰期延长了2~3个月,且鸡肉味道浓郁。
酶是一类具有生物催化活性的蛋白质。酶制剂是一种安全的饲料添加剂,对动物没有毒副作用,不影响动物产品的品质。
1.1 酶制剂的分类
按照饲用酶制剂的功能可分为两大类:
1.1.1以降解多糖和生物大分子物质为主,主要包括蛋白、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶。
1.1.2 以降解植酸、β-葡萄糖、果胶等抗营养因子为主,主要包括植酸酶、β-葡聚糖酶、果胶酶。
1.2 酶制剂的功能以及在畜禽生产中的应用
1.2.1促进消化吸收,减少环境污染
畜禽养殖业广泛应用植酸酶,不仅可以充分利用植物饲料中的植酸磷资源,还可大幅度降低动物粪便排除的磷,减轻排泄物中磷对环境的污染。
KiesAK等(2005)则发现在仔猪饲粮中添加植酸酶可以提高消化能水平和矿物质吸收率。张克英等(2001)研究发现,在仔猪低磷饲料中添加植酸酶后,日增重、采食量和饲料利用率分别提高了10.8%、6.5%和3.5%。在猪日粮中添加植酸酶能使植酸磷中的磷释放出来成为有效磷(KornegayET等,1996),从而提高饲料利用率,达到降低饲料成本,有利于保护环境。
1.2.2 降低食糜黏度, 提高饲料消化率
小麦、大麦、燕麦、黑麦等麦类日粮中黏性很强的可溶性非淀粉多糖NSP含量较高,对肉鸡的危害最大。在鸡饲料中添加β-葡聚糖酶和木聚糖酶可以防止非淀粉多糖(NSP)在鸡肠黏膜表面形成黏性胶质层,从而消除NSP对脂肪等物质的吸收阻碍作用。
Danicke等(1999)试验证明,在日粮中加入阿拉伯木聚糖酶十一葡聚糖酶等可将高黏度的水溶性非淀粉多糖水解成多糖片断,这些小分子量多糖片断的粘度大为降低,因而对养分的消化率和吸收率大为提高。
1.2.3 减少抗营养因子, 开发新型饲料资源
豆粕等饼粕类饲料中含有多种抗营养因子,如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和α-半乳糖青等,能导致饲料蛋白质消化率下降。
据杨丽杰(2000)报道,外源蛋白酶可在常温下使大豆中的抗营养因子失活,提高其利用率。小麦、大麦、燕麦、黑麦的日粮中添加酶制剂后消化率和代谢能都能得到改善(Marquardt,1997)。饲喂大麦日粮(50%)的肉鸡添加0.1%的粗酶制剂后日增重提高10.44%与玉米日粮大致持平。饲喂大麦日粮(60%)的肉用雏鸡添加0.1%的粗酶制剂后第1、2、3周的生长速度分别增加18.0%、12.0%、12.2%。
1.2.4 补充内源性消化不足, 提高饲料利用率
幼禽幼畜消化机能尚未发育健全,淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶分泌量不足。所以在幼禽幼畜中添加外源性淀粉酶、蛋白酶等,不但能补充内源酶的不足,而且能激活内源酶的分泌,因而有利于畜禽对淀粉和蛋白质的消化分解和吸收利用。
Almirall等(1995)研究表明,在雏鸡大麦饲料中添加β-葡聚精,可显著提高食糜中胰蛋白酶和淀粉酶的活性。
1.3 酶制剂的应用前景
近年来,酶制剂在饲料工业中的应用已取得了巨大成果,但由于酶本身的生物特性和作用规律十分复杂,许多问题还有待于进一步研究。
1.3.1 酶制剂的使用具有很强的针对性,必须根据饲料类型、动物种类和生理状态等因素选用适宜的酶制剂。
1.3.2 酶是生物活性物质, 易受外界因素的影响,饲料加工和保存时间等因素都会影响其活力,因此,研究和开发高抗逆性的酶,如何降低酶的加工损失,确定最佳添加时机和方法是今后研究的主要方向。
1.3.3 复合酶中各种酶的适宜配比以及酶制剂与其它饲料添加剂之间的关系也有待于进一步研究。
2 微生态制剂
微生态制剂也叫活菌制剂或益生素,是根据微生态学原理,选用动物体内正常微生物制成的可直接饲喂动物的活性微生物或其培养物。
2.1 微生态制剂的分类
微生态制剂分为微生物生长促进剂和微生态治疗剂,活菌剂的组成分为单一制剂和复合制剂。目前用于生产益生素的菌种主要有:乳酸杆菌属、粪链球菌属、芽孢杆菌属和酵母菌属等。我国1994年批准使用的益生菌有6种:芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。
2.2 微生态制剂的作用
2.2.1 补充有益菌群,保持或恢复消化道菌群平衡
其作用的机制是益生素阻止有害细菌在肠黏膜的附着与繁殖;益生素产生的乳酸和乙酸使消化道内pH值下降,抑制有害细菌存活;益生素产生的溶菌酶、过氧化氢等代谢产物有抑菌作用。
2.2.2 使反刍动物瘤胃功能正常化
生态制剂刺激瘤胃微生物的生长和活性,增加瘤胃微生物菌群数量,并使瘤胃内丙酸量提高,维持瘤胃液pH值正常。
2.2.3 刺激机体免疫系统,强化非特异性免疫反应,提高机体免疫力
微生态制剂是良好的免疫激活剂,可刺激产生干扰素,提高免疫球蛋白的浓度和巨嗜细胞的活性,从而调节动物机体免疫功能,增强抗病能力。
2.2.4 改善机体代谢,补充机体营养成分,促进畜禽生长
微生态制剂可产生多种消化酶及多种未知促生长因子,有利于营养物质的消化吸收,同时还合成B族维生素、维生素K、赖氨酸、蛋氨酸等营养物质。
2.3 微生态制剂在畜禽生产中的应用据报道
肉仔鸡日粮中添加0.1%的益生素可提高增重2%,仔猪日粮中添加0.1%可提高增重5.3%。研究表明,乳酸杆菌等产酸型活菌制剂分别用于牛和仔猪中,每克饲料至少含10个活菌效果较好。胡友军等(2003)研究发现,在饲粮中添加耐高温活性酵母可使早期断奶仔猪日增重和饲料转化率显著优于添加金霉素(P<0.01),腹泻率显著低于添加金霉素组(P<0.01)。酵母在奶牛饲养业中也取得了较好效果,精料补充料中添加酵母可以提高蛋白质消化率(Mwenya等,2005)和干物质采食量。赵艳兵等(1999)研究发现,在雏鸡出壳后即开始每天每只饮服0.5亿鸡源乳酸杆菌,可使30日龄平均日增重较对照组高1.32g(P<0.05);在攻毒试验(沙门氏菌)中死亡率降低20%。
2.4 微生态制剂有待进一步解决的问题
目前在饲料工业中应用微生态制剂已取得了一定效果,但仍有许多问题急需得到解决。
2.4.1 微生态制剂作用机理的研究还不完善,应更加深入的研究,以指导微生态制剂的研制、生产及使用。
2.4.2 微生态制剂产品的活菌不稳定,其稳定性是一大难题,在运输、贮存和使用中容易失活。因此,可以考虑采用真空冷冻干燥技术和微胶囊技术以及利用基因工程技术开发高抗逆性菌种等。
2.4.3 微生态制剂与酶制剂、酸化剂、中草药制剂等的相互关系有待于进一步研究,要充分利用它们之间的协同效应。
目前,我国还没有微生态制剂产品的标准,造成市场上微生态制剂产品混乱。因此必须建立完善的行业生产及检测标准,制定有关法律法规的实施细则,使生产规范化。
3 其他
3.1 抗菌肽
随着生物工程的发展,对活性肽的研究已取得了很大的成果。活性肽的种类很多,各有不同的功用,其中有一类具有抗生素和抗病毒的作用,均是一些环状肽、脂肽、糖肽。如短杆菌肽、乳肽、枯草菌肽等,它们都有较好的杀菌谱。其抗菌机制如下:抗菌肽作用于细菌的细胞膜,破坏膜的完整性,造成离子通道,最终导致细胞内含物的泄露。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点,更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用,仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,因此有广阔的前景。
3.2 天然植物提取物
天然植物提取物种类较多,如糖萜素、牛至油等。
3.2.1 糖萜素:是由糖类(≥30%) 、配糖体(≥30%)和有机酸组成的一类物质,是从山茶属植物种子饼粕中提取的三萜皂苷类与糖类的混合物。其具有清除体内自由基、提高机体免疫功能和抗氧化,防病促生长作用。刘永和等(2000)试验表明,仔猪在同等饲养条件下,糖萜素组比抗生素对照组,日增重快,饲料报酬高,差异显著。林元银等(2001)报道在有8周热应激期的蛋鸡试验中,试验组残废率比对照组降低15.5%(P<0.01);热应激期间试验组死亡率比对照组降低22%(P<0.01)。
3.2.2 牛至油:是从天然植物牛至中提取的酸类化合物,具有良好的抗菌、杀菌及抗氧化作用,它能杀死大肠杆菌、沙门氏杆菌等有害菌,对预防和治疗动物消化道细菌性疾病效果显著,也可作为畜禽生长促进剂。
3.2.3 大蒜素:是从大蒜的鳞茎中提取的生物活性物质,具有广谱抗菌,无耐药性,低残留,低成本等特点,能够刺激动物的嗅觉和味觉,使采食量提高,促进消化道对营养物质的吸收利用,提高日增重,提高饲料转化率,改善畜产品风味。许建荣等(2001)试验表明,大蒜素提高仔猪日增重10.56%,料肉比降低了9.3%。张秀峰(2003)研究表明,蛋鸡饲喂大蒜素不仅提高了产蛋率,并且使产蛋高峰期延长了2~3个月,且鸡肉味道浓郁。
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