微生物制劑在動物飼料中的應(yīng)用

0微生物的用途微生物是指廣泛存在于自然界的生物菌群，包括細(xì)菌、病毒、真菌和其他生物菌群。它對自然界物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和生物循環(huán)起到了重要的作用。微生物分為有害微生物和有益微生物,有害微生物能夠?qū)е录膊?造成食品等腐爛;而有益微生物則可以用來生產(chǎn)奶酪、面包等食品,生產(chǎn)各種酶制劑,降解塑料和處理廢棄物等。因此,微生物廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品以及醫(yī)學(xué)與生物技術(shù)領(lǐng)域。研究表明,微生物制劑可以作為肥料等,促進(jìn)飼料作物的生長和提高飼料產(chǎn)品品質(zhì),為飼料加工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的原料。而且微生物制劑本身可以作為蛋白飼料、酶制劑等應(yīng)用于動物飼料當(dāng)中。1農(nóng)業(yè)應(yīng)用1.1影響黃秋葵的產(chǎn)量及品質(zhì)方玉川等研究結(jié)果表明,使用微生物菌肥后,與對照組相比,馬鈴薯的平均株高增加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%,試驗田產(chǎn)量增加40.6%~43.7%,示范田產(chǎn)量增加19.78%。秦波等[2研究結(jié)果說明微生物菌肥能夠促進(jìn)櫻桃番茄幼苗的生長。李玉奇等研究微生物菌肥對溫室黃瓜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,結(jié)果表明黃瓜的總生物量、莖粗、葉面積指數(shù)、葉片數(shù)、根活力及葉片的光合特性得到提高,品質(zhì)得到改善,經(jīng)濟(jì)效益也得到了提高。郭建斌研究結(jié)果表明,EM菌劑增加了油菜產(chǎn)量,提高葉綠素、維生素C、氨基酸和速效磷的含量,并降低有機(jī)酸和硝態(tài)氮的含量。以上說明,微生物菌肥能夠促進(jìn)植物的生長,提高植物產(chǎn)量和品質(zhì),提高經(jīng)濟(jì)效益。目前,化肥在植物生產(chǎn)上應(yīng)用比較廣泛,但大量化肥的使用會帶來諸多問題,如土壤中重金屬富集、微生物活性降低,物質(zhì)難以轉(zhuǎn)化和降解、養(yǎng)分失調(diào)和酸化加劇等,而且化肥的利用效率不高。微生物菌肥是一類含有活性微生物經(jīng)工業(yè)化培養(yǎng)發(fā)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動,加快了植物殘留體的腐化以及新陳代謝產(chǎn)生的一些酶類,使纖維素等物質(zhì)分解加快,從而增加土壤中有機(jī)質(zhì)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長的病原微生物,降低植物被有害菌的侵襲,促進(jìn)植物的生長;3)一些微生物能夠產(chǎn)生植物類激素,調(diào)節(jié)植物的生長,還有些微生物能夠產(chǎn)生抗氧化酶類,提高植物的抗逆性。因此,微生物菌肥的應(yīng)用將會得到發(fā)展。1.2微生物制劑在自然界中,存在多種對害蟲有致病性的微生物,利用這特性來防治害蟲是一種有效的生物防治方法。微生物殺蟲劑是利用微生物活體及其代謝產(chǎn)物制成的,主要可分為真菌、細(xì)菌和病毒三類微生物殺蟲劑。真菌殺蟲劑是通過侵入害蟲體壁而進(jìn)入蟲體內(nèi)進(jìn)行生長繁殖,以菌絲穿出體壁,損壞蟲體活動機(jī)能,使蟲體新陳代謝機(jī)能紊亂而死亡。目前世界上已有的殺蟲真菌有800多種,研究最多,且效果較好的是白僵菌。細(xì)菌殺蟲劑是細(xì)菌進(jìn)入害蟲體內(nèi),導(dǎo)致害蟲發(fā)生疾病,從而達(dá)到消滅害蟲的作用。能夠有效殺蟲的菌屬有芽孢桿菌、假單胞菌、鏈球菌等,現(xiàn)在應(yīng)用的最廣泛的是蘇云金芽孢桿菌。病毒殺蟲劑是利用病毒感染害蟲種群,導(dǎo)致害蟲引發(fā)病毒流行病并傳播,使害蟲持續(xù)感病死亡,從而達(dá)到調(diào)節(jié)害蟲種群數(shù)量。其具有對寄主專一性強(qiáng),不殺傷天敵,生物活性保持時間較長、有效劑量低等優(yōu)點,是今后的主要研究方向。相對于化學(xué)殺蟲劑,微生物殺蟲劑有其自身的優(yōu)點:(1)不同種類的害蟲,有其特定的病原微生物對其產(chǎn)生毒害作用,對其他生物如害蟲天敵等沒有或很少有殺傷作用,不會導(dǎo)致生態(tài)失衡;(2)害蟲不易產(chǎn)生抗藥性,對環(huán)境危害小,對動物和人比較安全;(3)生產(chǎn)原料取材方便,開發(fā)利用途徑多。但微生物殺蟲劑也存在一些缺陷,如見效慢、穩(wěn)定性低、難掌握最佳使用時間等問題。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要慎重考慮。1.3微生物除草的定義雜草的繁殖與再生力強(qiáng),生活周期短,抗逆性強(qiáng),光合作用效益高,能與作物爭奪養(yǎng)料、水分、陽光和空間,影響作物的生長。有些雜草是病蟲的寄主,導(dǎo)致作物病蟲害的發(fā)生,還有寄生性雜草可以直接吸收作物體內(nèi)養(yǎng)分,從而降低作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。此外,有些雜草的種子或花粉能導(dǎo)致人畜中毒。因此,雜草能夠給人類帶來嚴(yán)重的損失?；瘜W(xué)除草劑的誕生,有效地控制了雜草帶來的損失。但是,化學(xué)除草劑存在污染環(huán)境、對人和動物產(chǎn)生毒害和抗性雜草的產(chǎn)生等問題。微生物除草劑是一種通過雜草病原菌的大量繁殖或產(chǎn)生對雜草有毒性的代謝產(chǎn)物來進(jìn)行防治雜草的生物制劑。目前,微生物除草劑是國內(nèi)外研究和開發(fā)的主要方向,這是由于其具有化學(xué)除草劑所不具備的優(yōu)點:(1)資源豐富,微生物繁殖速度快,生產(chǎn)周期較短;(2)由于針對性強(qiáng),不會對其他生物如人畜造成威脅,不會污染環(huán)境;(3)微生物代謝產(chǎn)物中的殺草活性物質(zhì),化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎,更易儲存,利于加工且使用便捷;該活性物質(zhì)選擇性強(qiáng),對非靶生物毒性低,易被降解,且不易引起抗性雜草;(4)從寄主雜草中分離出來的病原菌對寄主植物有種間特異性,選擇性高。雖然,微生物除草劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有巨大的優(yōu)勢,可是在實際應(yīng)用中還是存在著一些問題,如規(guī)?；a(chǎn)條件不成熟、對靶生物選擇性強(qiáng),作用靶標(biāo)單一、對環(huán)境的要求較高,容易失效,且見效慢、活性物質(zhì)不穩(wěn)定等,從而使微生物除草劑在生產(chǎn)和推廣應(yīng)用上受到限制。1.4微生物制劑微生物殺菌劑是一種利用微生物之間的寄生、拮抗、競爭等作用來抑制或殺滅植物病原微生物生長的生物制劑。目前,微生物殺菌劑有細(xì)菌殺菌劑、真菌殺菌劑和放線菌殺菌劑。細(xì)菌殺菌劑主要有芽孢桿菌、假單胞菌等,其中芽孢桿菌能夠穩(wěn)定地在土壤和植物表面,產(chǎn)生抗生素并分泌刺激植物生長的激素,對病原菌的抑制效果好,對人畜和環(huán)境無害,被廣泛地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。賈海民等在番茄上使用0.5~1.5g/穴的微生物殺菌劑“10億芽孢/g枯草芽孢桿菌可濕性粉劑”,可以有效控制重茬病的發(fā)生,防治效率達(dá)59.1%~98.9%,還能顯著提高番茄的生長勢,提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)。用于防治作物病害的真菌殺菌劑種類不多,但仍然備受關(guān)注,目前也有20多個屬被用來防治作物病害。其中木霉素作為重要的生防菌被成功地應(yīng)用在防治植物細(xì)菌等引起的疾病。研究表明,木霉素制劑能有效控制草莓的白粉病病情,且提高草莓產(chǎn)量;綠色木霉素在適宜的條件下,顯著抑制炭疽病菌的生長;木霉素對鐮刀菌引起的香蕉枯萎病有一定的抑制作用。放線菌可以通過誘導(dǎo)作物產(chǎn)生抗性以及抗生作用抑制病原菌的生長繁殖。將放線菌制成活菌制劑不僅可以有效抑制作物疾病,還具有無毒、無害、無殘留等優(yōu)點。另外,放線菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物,可以制成抗生素,對作物防病具有重要作用。放線菌在自然界中分布廣,且種類多,因此,具有很大的發(fā)展前景。雖然,微生物殺菌劑具有諸多的優(yōu)點,但是它存在的問題也不能夠被忽視。如微生物殺菌劑在不適宜的環(huán)境下,其殺菌效果差;大多微生物殺菌劑的抗菌譜窄;生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)工藝有待進(jìn)一步完善等。因此,在一定程度上制約其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。2在飼料行業(yè)的應(yīng)用2.1飼料的生物特性動物飼料中的一些植物性飼料原料,由于含有較高的纖維素等以及抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì),不利于動物的消化、吸收,導(dǎo)致資源浪費。然而,植物性飼料在有益微生物的代謝產(chǎn)生的酶類等作用下,降解植物中的多糖、蛋白質(zhì)等大分子,形成營養(yǎng)豐富,易被動物消化吸收、適口性好的生物飼料。而且,微生物經(jīng)過自身代謝,合成極易被動物吸收的菌體蛋白、小肽、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)。因此,經(jīng)過微生物發(fā)酵處理過的飼料,降解飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子以及大分子物質(zhì),提高了飼料的營養(yǎng)價值,改善其適口性,提高飼料轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)飼料的消化和吸收。王博等研究微生物制劑對稻草營養(yǎng)價值的影響,結(jié)果表明,微生物制劑提高了稻草的感官品質(zhì),改善其適口性;提高稻草的CP、EE和水溶性糖的含量,提高了營養(yǎng)價值。任莉等研究結(jié)果表明,豆粕經(jīng)過微生物的發(fā)酵后,pH值下降,氣味酸香,色澤較好;粗蛋白含量、粗脂肪含量和磷含量得到提高。另外,利用微生物固態(tài)發(fā)酵處理冷榨菜籽餅粕,能使餅粕中硫甙降解率達(dá)77.29%,體外消化率提升率高達(dá)99.91%,明顯提高了營養(yǎng)價值。2.2微生物蛋白生產(chǎn)蛋白我國蛋白飼料匱乏,利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生的蛋白可以有效解決這個問題。微生物蛋白又叫單細(xì)胞蛋白,是一種單細(xì)胞或具有簡單結(jié)構(gòu)的多細(xì)胞生物的菌體蛋白。微生物蛋白含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),其中蛋白含量可高達(dá)80%,氨基酸組成較為齊全,特別是賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量多,還含有多種維生素、礦物質(zhì),以及生物活性物質(zhì)。研究表明,微生物蛋白易被吸收,能有效調(diào)節(jié)動物腸道微生物區(qū)系,增強(qiáng)動物抗病力,從而改善動物的生長性能和提高飼料轉(zhuǎn)化率。用來生產(chǎn)微生物蛋白的有非致病性細(xì)菌、酵母和真菌。細(xì)菌雖然具有原料來源廣泛,生產(chǎn)周期短,且蛋白含量高,但是有核酸含量高,且細(xì)菌小難分離的缺點。而真菌生產(chǎn)慢,還易被污染,因此對生產(chǎn)環(huán)境要求較高。目前,主要利用酵母發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì),其具有核酸含量低,易收獲和生產(chǎn),污染低等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。利用微生物生產(chǎn)蛋白,具有以下優(yōu)點:1)微生物的繁殖速度快,只要條件合適,就能產(chǎn)生大量的菌體蛋白,且營養(yǎng)豐富;2)培養(yǎng)單細(xì)胞蛋白在常溫、常壓、弱酸或弱堿條件下即可進(jìn)行,不會對環(huán)境造成污染且不受外界氣候的影響;3)原料來源廣泛,一般是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的下腳料,價格低廉,且通過發(fā)酵,可以有效降低工農(nóng)業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染。然而,生產(chǎn)的微生物蛋白有可能被重金屬等以及病原微生物污染,不利于動物的生長。另外,其含有較高的核酸,核酸在動物體內(nèi)會轉(zhuǎn)化成尿酸,會導(dǎo)致一些疾病的產(chǎn)生。因此,微生物蛋白在實際應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)控制使用量。2.3酶制劑的應(yīng)用酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì),具有催化效率高,并對其所催化的底物具有特異性,廣泛存在于動物、植物和微生物體內(nèi)。飼料原料中存在抗?fàn)I養(yǎng)因子及難于消化的成分如纖維素、果膠、木聚糖等,由于動物體內(nèi)缺乏或沒有降解這些物質(zhì)的酶類,特別是幼齡動物,導(dǎo)致飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收不充分,造成浪費,還會給環(huán)境帶來負(fù)擔(dān)。因此,隨著飼料工業(yè)的不斷發(fā)展,利用酶制劑來提高飼料利用率、消除抗?fàn)I養(yǎng)因子、提高動物的消化能力等越來越受到人們的重視。目前,飼用酶制劑主要是通過真菌、細(xì)菌等微生物發(fā)酵而得。動植物中雖也存在各種酶,但其提取成本高且生產(chǎn)受季節(jié)的限制。而利用微生物來生產(chǎn)酶制劑,具有原料來源廣、產(chǎn)量高、生產(chǎn)成本較低以及不受季節(jié)限制等優(yōu)點,可以自動化、規(guī)?；a(chǎn)。研究表明,淀粉酶主要由枯草桿菌、芽孢桿菌、曲霉和根霉等微生物發(fā)酵產(chǎn)生;蛋白酶和脂肪酶可以從青霉、鐮刀菌、根霉、曲霉以及芽孢桿菌等獲得;半纖維素酶主要由各種曲霉、根霉、木霉發(fā)酵而得;產(chǎn)生植酸酶的微生物主要是酵母菌、霉菌和細(xì)菌。雖然酶制劑在動物飼料中應(yīng)用具有很好的經(jīng)濟(jì)與社會效益,但仍然存在一些問題有待研究。例如,多種酶制劑的活性不高,應(yīng)用時成本較高,不利于推廣應(yīng)用;酶制劑不耐高溫,在飼料制粒過程中,活力受到損失等。2.4益生素的應(yīng)用動物胃腸道微生態(tài)區(qū)由有益菌和有害菌共同組成的,在正常情況下,兩者之間保持平衡。如果機(jī)體受到外界因素或自身因素的影響,導(dǎo)致失衡,會嚴(yán)重影響動物的生長。益生素是一種能夠改善動物腸道菌群平衡,提高機(jī)體健康的一種活菌制劑。益生素進(jìn)入動物的腸道內(nèi),與黏膜上皮結(jié)合緊密,形成生物膜,使致病菌沒有吸附位置而被排出。而且大多數(shù)的益生菌可以產(chǎn)生乳酸、過氧化氫、細(xì)菌素等物質(zhì),抑制病原菌的生長以及益生素能夠阻止致病菌產(chǎn)生有毒物質(zhì),凈化動物腸道微生態(tài)環(huán)境。益生素還有可以增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的能力和細(xì)胞產(chǎn)生抗體的能力,刺激動物產(chǎn)生干擾素,從而增強(qiáng)機(jī)體抗病能力。另外,益生素具有無毒、無抗藥性、無殘留、無副作用,被認(rèn)為是一種理想的抗生素、抗菌藥飼料添加劑的代替品。除此之外,益生素還可以產(chǎn)生酶類和有機(jī)酸,可以改善飼料的轉(zhuǎn)化率和增強(qiáng)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝。能夠作為益生素的微生物主要有干酪乳桿菌、植物乳桿菌、糞鏈球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、乳鏈球菌、啤酒酵母等。目前,可以作為益生素的微生物種類少,僅有乳酸桿菌、鏈球菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌以及酵母菌等少數(shù)幾種,今后應(yīng)該尋找適合各種特殊日糧的、具有直接促生長作用的有益菌株。益生素在飼料加工和運輸中,容易失活;另外,益生素進(jìn)入動物消化道后,在鹽酸、膽汁酸的作用下大量失活,到達(dá)腸道的有益菌數(shù)量不足,不能有效發(fā)揮作用,因此需要通過改造提高有益菌在胃腸道內(nèi)的活性及在飼料加工過程中對壓力和溫度的耐受能力。當(dāng)前,限制益生素大量生產(chǎn)和應(yīng)用的主要原因是其生長速