現代集約化養殖模式在降低養殖成本、提高生產效率的同時也存在一些弊端,規模化豬場飼養管理限制了子豬接觸土壤,肉雞和蛋雞的飼養基本是將動物與周圍環境隔離開,客觀上不利于畜禽腸道正常菌群的建立,導致腸道生態系統極其脆弱。養殖過程中,遇到外界條件變化時容易導致畜禽胃腸道微生物菌群紊亂,降低畜禽對疫病的抵抗力。子豬病理性腹瀉和禽類壞死性腸炎是困擾我國現代畜禽養殖的重點問題,目前主要是通過嚴格的飼養管理和在日糧中添加抗生素來緩解這些問題。但是抗生素的耐藥性和殘留等缺陷日益引起人們的關注。益生菌制劑、酶制劑、酸化劑等成為近年來綠色生物飼料添加劑的熱點,尤其是益生菌制劑備受關注。
2001年,世界糧農組織和世界衛生組織對益生菌做了如下定義,“通過攝取適當的量、對食用者的身體健康能發揮有效作用的活菌”。在健康子豬腸道內,至少有400種~500種微生物,活菌數量可達100萬億,菌群的種類和比例處于復雜的動態平衡,并且腸道微生物菌群具有動物種屬、個體和胃腸道的部位特異性,不同益生菌種類和劑量對不同動物的益生功能也有差異。益生菌制劑的功效依賴于益生菌菌種的組成和配比,目前國內市場飼用益生菌應用較為廣泛的有芽孢桿菌類、乳酸菌類和酵母類。芽孢桿菌類和酵母類益生菌屬于兼性厭氧菌,不是動物腸道的原著優勢菌群。但是因其顯著的生物學功能和成熟的規模化生產技術,在飼用益生菌領域應用最早也最為成熟。乳酸菌類的益生功能顯著,但是因其不能耐受飼料加工過程中的高溫,產品質量不穩定,應用潛力和范圍受到限制。隨著近年微囊包被技術的發展,乳酸菌類益生菌制劑的研究與應用得到極大的推動。國內飼用益生菌與國外發達國家相比還有一定的差距,主要體現在以下幾方面。
工業生產菌株缺乏
我國各地少數民族的傳統發酵制品經過數千年自然馴化,保留了許多具有優良發酵性能和益生功能的益生菌菌株,國外學者經常在我國各地取樣回國研究,開發成成熟的技術產品。中國國家三大菌種保藏管理中心保藏有數萬株微生物菌株,但能直接應用于飼料添加劑領域的生產菌株少之又少。飼用益生菌生產菌株不僅要求益生功能顯著,還必須能夠耐受飼料加工過程中的高溫,且易于低成本、大規模發酵培養。國外飼用益生菌企業多是專業化的公司,有幾十年以上的研究生產經驗,菌種經過選育,產品有效活菌含量較高,雜菌率低,品質穩定。國內活菌制劑專業化的公司研發經驗和產品質量參差不齊,不能滿足當前畜牧生產日益增長的需要,因此急需選育大量具有優良益生功能、能夠滿足飼料加工需求的飼用益生菌工業化生產菌株。
發酵工藝有待提高
益生菌的發酵培養是工業化生產實踐的首要環節,也是生產高活性益生菌制劑的核心步驟,后處理工藝直接影響到產品質量的穩定性。發酵終產物中益生菌生物量的高低直接關系到飼用益生菌制劑的制備成本,產品質量的穩定性直接影響到產品在生產中的應用效果。隨著食品、醫藥等領域發酵工程技術的發展,益生菌高密度發酵工藝已有大幅改進,但飼用益生菌應用領域要求制備成本要遠低于食品和醫藥領域,因此在整體發酵水平上還有待提高。
后處理工藝有待改進
芽孢桿菌類益生菌芽孢形態具
有較高的抗逆性,但是乳酸菌類在儲藏和加工過程中,活菌數量會急劇下降,到達腸道后有效菌含量大幅降低。乳酸菌抗逆性弱是其在生產應用中的主要瓶頸。微膠囊技術是保護益生菌活力最為直接有效的方法,但目前國內外乳酸菌的微膠囊制劑產品存在制備成本高、溶出率低、包被率低等不足。在產業化應用中急需優化包被芯材、壁材組合,以提高飼用乳酸菌制劑的活菌存活率,研究高效包被工藝,從而大幅降低制劑成本。
應用配套技術不規范
飼用益生菌產品的實際應用效果受飼喂條件和養殖環境的影響,比如劑型選擇、添加劑量、使用時間、環境要求等;不同種類動物在不同生長階段對益生菌的種類及劑量需求也有差異。另外,目前市場上飼用益生菌產品同質化嚴重、產品功能定位不明確、養殖人員技術素質參差不齊,也是導致飼用益生菌制劑在實際應用中不能發揮提高動物生產性能、增強免疫等預期益生功能的原因之一。急需在飼用益生菌產品研制過程中,對不同子豬、蛋雞、肉雞品種進行大群體飼喂試驗,從復配技術、增效技術、使用方法、使用途徑等方面建立科學的配套應用技術方案,為飼用益生菌新技術與新產品示范推廣奠定基礎。
有效性評價體系不完善
飼用益生菌制劑從生產菌株選育、產品劑型選擇、菌方組配方案至配套應用技術的研究都需要進行菌株或產品的實際動物有效性評價。傳統的體外耐酸、耐膽鹽、耐消化酶等抗逆性試驗和抑菌試驗,只能在一定程度上反映目標菌株的益生作用。而動物消化道構成復雜,不同動物在不同生長狀態下,其腸道環境差異很大,且隨動物的生長階段發生變化,其應用效果還受實際養殖條件(溫度、濕度、通氣等)的影響。以上原因容易導致在試驗水平下與應用推廣中的益生效果差異顯著甚至結果相悖,急需建立有效的動物有效性評價方法,制定科學全面的評價指標,從而提高有效性評價的準確率。
綜上所述,飼用益生菌在健康養殖過程中具有重要的地位和作用,但在飼用益生菌的產業化進程中,仍存在生產菌株資源匱乏、產品穩定性差、配套應用技術不完善等關鍵技術問題,亟待破解技術瓶頸。