动物微生态制剂存在的问题及解决策略综述_王黎明.pdf

文章编号：1673-887X(2023)01-0023-04动物微生态制剂存在的问题及解决策略综述王黎明1，熊荣园2（1.南充市农业农村局，四川南充637000；2.南充职业技术学院，四川南充637000）摘要动物微生态制剂广泛应用于畜牧业，具有无污染、无残留、清洁环保、无耐药性等优点。目前关于动物微生态制剂在研发和应用方面依然存在如下问题：基础研发能力薄弱，机理研究不够深入，菌种筛选培育能力弱、复方菌株制剂及药物协同研究少、缺乏性价比高的生产技术、菌种安全性不能保证、使用场景受限、缺乏行业规范等。文章针对这些问题提出以下解决策略：需要进一步加大自主研发力度，精准筛选益生菌，改进生产工艺，规范发酵行为，完善评估体系，科学利用，以促进我国畜牧业在抗菌药减量后的平稳发展，最终达到绿色生态养殖效果。关键词动物微生态制剂；问题；安全性；规范；解决策略中图分类号S851文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.01.007Review of Problems and Solution Strategy of Animal Microecological PreparationsWang Liming1,Xiong Rongyuan2(1.Nanchong Agricultural and Rural Bureau,Nanchong 637000,Sichuan,China;2.Nanchong Vocational and Technical College,Nanchong 637000,Sichuan,China)AbstractAbstract：Animal microecological preparations are widely used in animal husbandry,with the advantages of no pollution,no residue,clean environmental protection,and no drug resistance.At present,there are still the following problems in the research,development and application of animal micro-ecological preparations:weak basic research and development capacity,insufficient in-depthmechanism research,weak strain screening and cultivation capacity,less collaborative research on compound strain preparations anddrugs,lack of cost-effective production technology,lack of guaranteed strain safety,limited use scenarios,and lack of industrynorms.This paper put forward the following solutions to these problems:it is necessary to further strengthen independent researchand development,accurately screen probiotics,improve production process,standardize fermentation behavior,improve the evaluation system,and make scientific use of it,so as to promote the stable development of Chinas animal husbandry after the reduction ofantimicrobial drugs,and finally achieve the effect of green ecological breeding.Key words：animal micro-ecological preparation,problem,security,standard,solution strategy动物微生态制剂，是指运用微生态学原理，利用益生菌或益生菌的促生长物质，经过培养、发酵、纯化等特殊工艺制成的制剂。自 1977 年德国 Volker Rush 首先提出微生态学（Microecology）以来，微生态制剂兼具无污染、无残留、清洁环保、无耐药性等优点于一体，通过占位排斥、降低胃肠道pH值、分泌抑菌物质、生物拮抗、免疫激活等方式能预防或治疗相关疾病，促进生长，增强抵抗力，广泛应用于鸡1、猪2、宠物3及人类4。目前，关于动物微生态制剂的作用机理等相关研究和报道较多，但动物微生态制剂在研发、生产、使用及安全性方面依然存在诸多问题亟待解决，本文就动物微生态制剂存在的问题和解决策略进行综述，以期对动物饲养及防疫等提供参考。1动物微生态制剂存在的问题1.1基础研发能力薄弱1.1.1微生态制剂作用机理研究不够深入目前对益生菌通过何种方式，满足何种条件，通过何种途径及发挥何种作用仅有浅显的认知，着眼点通常放在如何投入生产上，对挖掘微生态制剂发挥作用的机理缺乏进一步深入研究。对菌种的特性研究不深，研发分离培养的菌种，有些体外试验效果好，但是在动物临床试验方面效果差。菌种的有效性和稳定性缺乏严格检验，一有成效就立刻向市场推广，导致口碑下降。微生态制剂在抗击病毒方面研究较多，但对病毒与宿主如何共生以及如何利用病毒制备微生态制剂的研究较少。1.1.2菌种筛选培育能力弱目前，部分企业生产菌种来源可通过购买或分离同类产品中的菌种，经反复多次传代使用后，未能及时对菌种进行复壮，导致菌种的关键性能退化。筛选培育新菌种的能力弱，菌种来源单一，且性能不稳定或不能达到预期效果。多数企业菌种储备库种类少，常在所饲养的全部动物饲料中添加同一种菌或一组复合菌种，同时研发经费投入不足，导致收稿日期2022-11-04基金项目南充市应用技术研究与开发专项项目（21YFZJ0122）。作者简介王黎明（1987-），男，四川人，兽医师，硕士，研究方向：动物微生态。第1期（总第397期）调查研究23通过基因工程、特殊环境条件选育优良新菌种难度加大，不能满足市场的多样化需求。1.1.3复方菌株制剂及药物协同研究少研究表明，益生菌与中草药、酶制剂、多肽等物质的协同使用效果优于单独使用，但不同菌种协同使用存在难度大的问题，成功研究并应用于市场的较少，主要因素是研发难度和研发成本较高5-7。微生态制剂中的不同益生菌种类对pH值、温度、湿度、光照等有较大差异，如植物乳杆菌最适生长温度为 3035，厌氧或兼性厌氧，最适 pH 值为 6.5左右8；嗜酸乳杆菌最适生长温度为 3538，最适 pH值为5.56.0；乳酸链球菌能够耐受60，存活率为96%；干酪乳杆菌难以耐受超过50的高温9，小型企业难以解决共存问题，导致研发生产难度高，难以开展研究。1.1.4缺乏性价比高的制备加工技术益生菌多数为厌氧、微需氧或兼性厌氧菌，动物肠道内微生物体系组成复杂，存在未分离鉴定的微生物较多，已分离的益生菌在体外培养条件要求高，通过发酵罐等设备生产成本高、生产过程中容易感染杂菌或产出活菌数量低。目前，工业化大罐液体发酵法生产工艺流程通常为：菌种接种培养种子罐培养发酵罐培养排放培养液加入适量载体干燥粉碎过筛再加工质检微生态制剂产品。风干菌泥、冻干菌粉等菌剂产品，生产过程中极易受到污染，加工工艺要求严格，生产步骤复杂，不易掌握。芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等不同菌种对环境因素的耐受力差异大，微胶囊等保护方法效果好，但成本高，生产易储存、保质期长、活菌率高的菌剂产品难度大。在夏季运输途中，不耐高温的微生态制剂活性显著降低，不能达到预期效果。1.2安全性问题菌种是微生态制剂中较大的不确定因素，菌种的安全性决定了微生态制剂产品的安全性。虽然一些菌种在体外试验和短期临床试验效果良好，几乎不产生毒副作用，但缺乏长期使用的安全验证机制。如肠球菌就属于条件致病菌，致病性和耐药性较强，可传播耐药基因到其他菌种。肠球菌感染的报告在国内外屡见不鲜10-13，部分微生态制剂产品却把肠球菌作为其成分之一14，存在较大的安全隐患。1.3使用场景局限微生态制剂发挥抗病毒作用不是直接作用于病毒本身或其产生的蛋白，而是作为媒介调节免疫功能，如激活免疫、刺激分泌干扰素等方式15，16。动物在感染病毒后，多数是通过药物、抗病毒血清等治疗，添加微生态制剂只能加速动物康复及愈后巩固。微生态制剂受药物如抗生素的影响较大，广谱抗生素对多数细菌具有杀灭作用，微生态制剂必须与抗生素错时使用。动物感染常见疫病时，细菌感染也会相继发生，使用抗生素治疗时也导致微生态制剂无法使用。微生态制剂主要用于动物保健、预防动物疫病的发生，而用于治疗动物疾病的应用较少。疫病在动物中传播速度很快，微生态制剂相比于疫苗、抗生素、药物等恢复动物体内的正常环境和治疗动物疫病的周期较长，无法满足养殖企业对动物疫病的防御要求。1.4缺乏行业规范在研发和生产方面，多数企业主要聚焦于经济效益，对产品的安全性、有效性、稳定性和持久性方面没有过多投入，筛选出的菌种没有进行足够的科学验证，菌种性能差。不同企业生产微生态制剂的设备、制备流程、加工工艺等存在较大差异，对同一种菌种或同一配方没有统一的生产规范，评价标准不完善，生产的微生态制剂产品质量参差不齐。在市场推广方面，企业对微生态制剂的市场定位不明确，对养殖场的实际情况没有针对性的准确分析，盲目推广、急功近利。养殖场在使用微生物制剂时，主要根据使用说明书或参考一般药物使用方法，对使用禁忌缺乏正确认识，存在乱用现象，导致微生物制剂效果不稳定。在监管方面，微生态制剂的生产批次多，相关监管单位监管力度有限，质检工作主要依靠生产企业自主开展，不同企业质检的流程和规范程度不一，容易导致部分批次产品存在安全风险。2解决策略2.1加大自主研究力度除了品牌和营销推广外，益生菌菌种才是动物微生态制剂的核心竞争力，功能差异化是未来的研发方向之一，因此，需要加大益生菌菌种的科学研究和技术研发。传统动物微生态制剂主要通过补充肠道益生菌数量、促进肠道益生菌生长等方式调节菌群平衡，维护胃肠道健康。研究发现，肠道微生物通过涉及神经、免疫系统和内分泌等通路影响肠-脑轴，进而调控宿主的情绪和行为，肠道微生物与肺、肝、肾、肌肉和骨骼等器官和组织均具有复杂的互作关系，被称为“肠-X轴”17-19。后生元（类生元）是益生菌菌体经灭活后，仍发挥效用的菌体代谢产物或菌体组分，具有调节肠道健康、增强免疫力的功能20。研究表明，相比益生菌，后生元在实际生产加工环境及动物胃肠道中具有更强地承受能力，功效更加稳定，应用前景较好21。目前，多数研究集中在蛋白质、多糖等活性物质上，而对高分辨率识别效应物质缺乏研究。同时，后生元/类生元发挥作用的量效关系以及在肠道中的代谢动力学，仍需要进一步深入研究。2.2精准筛选益生菌精准筛选益生菌，应聚焦于菌株自身水平，宿主饮食、年龄、健康状况等因素对其效果影响较大，注重动物种类差异。通过对不同种类健康动物的肠道优先分离筛选性能优良的原籍菌种，建立动物益生菌的微生物资源库。相比于其他来源如植物、土壤等获得的微生态制剂菌种，从动物源分离筛选的原籍菌制成益生菌产品，更易于在对应动物体内定植、繁殖，不仅针对性强、安全性高，而且能发挥特定的益生功效，是理想的益生菌制剂22。采用基于表型、基因分型和靶标的自下而上的菌株筛选策略，联合多组学技术，多尺度建调查研究王黎明，熊荣园：动物微生态制剂存在的问题及解决策略综述24立动物益生菌的快速精准筛选方法和功能预测技术，开发针