中草药微生物饲料添加剂在家禽中的作用及其应用策略
中图分类号:S816.7 文献标识码:A 文章编号:1673-1085(2019)07-0051-06
中草药微生物添加剂饲料是以中草药为原料制成的饲料添加剂,由于中草药既是药物又是天然产物,含有多种有效成分,基本具有饲料添加剂的所有作用。我国应用中草药作为饲料添加剂具有悠久的历史,早在两千多年前就开始用来促进动物生长,增重和防治疾病。中药微生态饲料添加剂是模拟中药在人体内的消化分解过程,采用现代生物工程技术,在人体外建立一个“工业化肠胃系统”,采用人体肠道内的多种益生菌,对中药进行预消化、分解和转化,把大分子的中间物质,分解转化成为能够被直接吸收的有效小分子物质。因此,发酵中药疗效快、效果确切。因此广受业内人士的关注。
1 中草药微生物饲料添加剂在家禽中的应用前景
中药微生物饲料添加剂是中草药物加入农业部批准的有益微生物经发酵制成的生物制剂,用于提高畜、禽自身免疫能力的中药加活菌的微生态制剂,通过调整动物体内微生态平衡和激发动物自身的非特异性免疫功能,起到有病治病、未病防病的作用,减少病毒性疾病的发生,减少抗生素的滥用,以达到提高养殖效益,提高食品安全的目的。中草药添加剂的作用主要表现在防病保健、提高动物生产性能、改善动物产品质量和改善饲料品质等方面:防病保健作用主要表现在增强免疫、抑菌驱虫和调整功能等方面;提高动物生产性能主要表现在促进生长、催肥增重、促进生殖等方面;改善动物产品质量主要表现在改善肉质、改善羽毛等方面;改善饲料品质主要表现在许多中草药添加剂具有补充营养、增香除臭、防霉防腐等作用,从而改善饲料营养、刺激动物食欲、延长饲料的保质期限等。是目前禽流感、鸡瘟鸭病毒性肝炎、浆膜炎以及赛鸽等经济动物流行疾病防治的有效手段。加强中草药饲料添加剂的基础理论研究,解决目前在使用中存在的一些问题,将有助于更好利用我国中草药的资源优势,使之在畜牧生产中发挥更重要的作用。
目前家禽养殖业由于养殖数量、养殖密度的加大,疾病频频爆发,为了预防家离疾病,促进肉、蛋鸡的生长发育,提高家禽对饲料消化利用率,在家离饲料中大量使用抗生素、促生长素和防腐剂等,但由于大多数添加剂属于化学合成类的药物,导致部分药物在禽体内产生耐药性,也使得在禽产品的药残量增加,使药物的有效性下降,用量不断加大,死淘率不断上升,养殖风险加大、养殖效益下降,同时给人类的食品安全带来威胁。
为了拓展饲料添加剂的来源,确保畜禽产品的质量安全,国内外有关专家和学者都在寻找改进和替代抗生素等添加剂,于是我国传统的天然中草药饲料添加剂就成为了广大科研人员研究的课题。中草药饲料添加剂具有独特的作用机理、明显的应用效果和在禽体内无残留、对禽体无抗药性、对环境无污染等特点,而很容易被养禽户接受;在养禽业中,中草药饲料添加剂可提高禽的养殖成活率,增加蛋禽产蛋率,并能达到防病治病的效果。这独特优势,顺应了时代潮流,满足了人们回归自然、追求绿色食品的愿望。
经长期临床和实践证明,中草药微生态饲料添加剂相比传统中药药效提高4~28倍。中草药微生态饲料添加剂经过预消化和转化,彻底解除药物有害毒性,并去除了传统中药汤剂苦口的缺陷,适口性更好,适合所有的畜、禽使用。中草药作为饲料添加剂,具有促进动物消化吸收、提高饲料转化率和生产性能、防治疾病、改善动物健康状况和调节机体非特异性免疫功能等的良好作用,已被许多学者所证实。为此,中草药用作饲料添加剂的研究随着经验的积累,其实验研究技术水平有了很大提高和发展。
据不完全统计,目前已有200多种中草药可用作饲料添加剂,方剂很多,而新方剂而还在不断涌现。随着分子生物学的发展、基因工程、微囊工艺、缓释技术等新技术的应用,微生态制剂在禽牧养殖业中应用必將更加广泛。中草药微生态饲料添加剂是对传统中药的重大创新,真正实现了中草药疗效提速、减毒增效,改善口感,是对传统中药产业的革命,开创了中草药的新时代。
2 中草药微生物添加剂饲料产品分类及其功能
2.1 产品分类 中草药微生物添加剂饲料分为液体发酵制剂和固体发酵制剂。中草药微生态饲料液体发酵制剂通过采用小型全自动发酵罐,在养殖场发酵,等于把发酵工厂搬到了养殖场,在发酵罐中加入中草药微粉及提取物与菌种共同发酵,发酵液兑水饮用,也可以由工厂发酵后制成制剂提供给养殖场使用。固体发酵制剂通过生物技术将经过严格筛选的中草药物粉碎后,接入菌种并包装后,进行厌氧发酵,产品性状为潮湿粉末,通过保持适当的水分和营养,以保证有益菌的活性。
2.2 功能 我国中草药源于大自然,除少数人工种植外,大多数为野生,种类繁多,资源丰富,价格便宜,可就地取材,而且产品本身就是天然有机物,各种化学结构和生物活性稳定,储运方便,不易变质;通过合理配伍和适当加工,具有了整体协调统一的独特作用。再加上中草药饲料添加剂的制备工艺相对简单,生产不污染环境,具有开发利用中草药饲料添加剂得天独厚的条件。
中草药微生态添加剂既具有营养和药用的双重功能,既可防治疾病,又能提高生产性能,是大有发展潜力的畜禽饲料添加剂。作为饲料添加剂应用时,是按照中国传统医药理论进行合理组合,使物质作用相协同,并使之产生全方位的协调作用和对机体有利因子的整体调动作用,最终达到提高动物生产的效果。这是现代化学药物、抗生素、激素类药物所无法比拟的。
2.2.1 营养 中草药往往含有多种营养成分和生物活性物质,其中的蛋白质、脂类、维生素、微量元素等虽然含量甚微,但却可成为动物机体所需的营养成分,并起到一定的营养作用。甙类、生物碱、生物类黄酮、色素、有机酸类、挥发性油类等具有提高机体免疫力、调节新陈代谢、改善肉质等功效。某些中草药本身不含维生素成分,但却能起到某一种维生素的功能作用。故称之为营养性添加剂,它可以弥补饲料中一些营养成分的不足。现代科学试验证明,中草药饲料添加剂含有多种氨基酸、维生素、微量元素等物质,能增进家禽机体新陈代谢,促进蛋白质和酶的合成,从而促进生长,提高繁殖力和生产性能,防治疾病,提高饲料报酬及家禽产品的数量和质量,增加饲养效益。
中药除含有机体所需的营养成分之外,还能促进家禽生长,改善饲料适口性,提高饲料转化率。中草药本身具有芳香气味,既能矫正饲料的味道,又能改善家禽对饲料的适口性。许多家禽都喜食带甜味的饲料,可将具有香甜味的中草药加工调制后加到饲料中作为家禽的开胃剂。
2.2.2 药物 现代研究表明,中草药含有多种成分,包括多糖、生物碱、苷类等,少则数种、数十种,多则上百种。每种中草药均含有几十种、甚至上百种有机成分,具有多种功效,这些成分除单个成分的相应作用外,它们之间还有复合作用。中草药的每个复合体,其结合成分在作用机制上都是以整体调节为主,并使动物机体向健康方向发展,从而达到阴阳平衡。近年来,国内外的研究和实践表明,中草药饲料添加剂以其独特的抗微生物和寄生虫的作用机理,不致产生抗药性,并可长期添加使用。如与抗生素合用,还有降低或消除后者的毒副作用以及增效的作用。
根据现代微生态学理论,许多扶正固本类中草药,如黄芪、党参等除可增强机体免疫力外还可促进双歧杆菌、乳酸杆菌的生长,具备了益生元的作用。与此同时,双歧杆菌、乳酸杆菌等也可增强机体免疫力,与扶正固本类中草药发挥相同作用,两者的作用相辅相成。除此外,还可搭配数味抗菌解毒的中草药,加强机体抗病能力。有报道称,将中草药添加剂应用于养鸡业效果显著,如把苦参、仙鹤草、地榆粉碎后,按一定比例混入饲料中可作为防治鸡球虫病的添加剂,临床效果好。
3 中草药微生物饲料添加剂在家禽中的作用
中草药源自动物、植物、矿物质及其产品,保持了各种结构成分的自然状态和生物活性,同时,它们又经过人和动物体的长期实践筛选,保留了对人和动物体有益无害和最易被接受的外源精华物质。即使是用于预防疾病的有毒中草药,也已经自然炮制和科学配伍使其毒性减弱或消除。
中草药饲料添加剂可是单味中药,但多为若干药物组成的复方。复方添加剂的组成原则,除遵从中兽医方剂的配伍规律外,有其自身的特点。中草药饲料添加剂多为复合作用,而且应用都是复方制剂,如使用松针、泡桐叶、党参叶及艾叶等味制成粉拌入饲料,能促进鸡生长、增加产量。
活菌中草药微生态制剂产品主要包含乳酸菌、植物提取精华、生物抗菌肽、有机酸、生物多糖等有效成分,其具体作用机理如下:乳酸菌改善肠道肠道大环境,通过乳酸菌在肠道的大量繁殖,并伴随大量乳酸的产生,从而形成了肠道的酸环境,有效抑制有害菌群的繁殖和滋生;乳酸菌的免疫调节机能极受重視,和其菌体表面多糖成分有关。乳酸菌或其生产物质尤其菌体表面多糖可调节免疫反应,最近发现肠细胞在接触到某些细菌菌体时即会增加蛋白质基因表現,而这些物质已知能活化巨噬細胞,因而增进免疫反应。抗菌肽是生物机体在抵御病原微生物的防御反应中所产生的一类抗微生物与一些恶性细胞的短肽,具有分子量小、水溶性好、耐热性强、无免疫原性、抗菌谱广等特点,极有可能成为一种高效、低毒并且无残留危害的抗菌、抗病毒、抗癌新药。有机酸是指一些具有酸性的有机化合物,有机酸除了具有抗生素作用外,还具有其它作用,包括降低消化物pH和增加胰腺分泌。
3.1 中草药微生态饲料添加剂对畜禽防治疾病的作用 有的中草药具有广泛的抗菌作用,有的甚至还有抗病素、抗真菌、螺旋体等的作用。中草药饲料添加剂抗病毒作用(或兼有抗病毒作用)比化学药品和抗生素更具优势。毒素是细菌毒力的重要组成部分,这是细菌微生物在生命活动过程中产生和随时释放,或死亡后释放能损伤机体的毒性物质。这是目前西药所不能比拟的,尤其是内毒素,使用化学药物和抗生素没有效果,而中草药可对毒素造成的组织损伤起干扰、保护的作用,所以应用中草药治疗由细菌引起的毒血症时有较好的效果,症状可以迅速改善。根据中华医学扶正祛邪的原理,对已发生疾病,则需要清热解毒,清热燥湿,提高免疫力,达到治愈的目的。研究验证表明,中草药饲料添加剂对细菌性传染病、病毒性传染病、寄生虫病及其它疾病都具有较好的作用。尽可能使用活菌中草药微生态制剂替代抗生素对细菌性疾病进行治疗和预防。
3.2 中草药微生态饲料添加剂作为畜禽免疫增强剂 现代医学研究证明,中草药饲料添加剂具有增强免疫的作用 ,主要参与机体免疫功能的调节,能促进T、B细胞的增殖及表达,可增强机体体液免疫和细胞非特异性免疫功能,与疫苗同时使用能提升疫苗免疫效果,降低副反应。利用活菌中草药微生态制剂可以迅速弥补免疫后抗体产生慢、抗体水平低下、保护时间短等诸多不良反应的出现。畜禽机体只有做好自身的防范工作,才能抵抗外来侵犯。中草药的滋补强壮类药物和部分祛邪类药物,具有提高机体免疫力,通过对动物机体的整体调节,使之向有利健康发展,达到阴阳平衡等效果。如活菌中草药微生态制剂“肠速康”(乳酸菌、发酵中药提取物、生物多糖、有机酸、生物碱、苷类、各种消化酶、蒽醌类及其还原衍生物等),能够迅速中和与清除病原,提高机体免疫力和抗病能力,帮助吞噬细胞杀灭病原。
3.3 中草药微生态饲料添加剂含有丰富的生物活性物质,可调节营养物质的代谢和促生长
3.3.1 中草药微生态饲料添加剂在动物体内可以产生较强的活性,利于饲料中蛋白质、脂肪、纤维素和半纤维素分解的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等发挥作用,还可以产生植酸酶,促进动物对植酸和植酸盐中磷的吸收利用,同时禽消化酶活性的提高,有效地促进了营养物质的消化吸收。活性乳酸菌产生的乳酸可以提高动物对钙、磷、铁等的吸收利用,减少应激反应。
3.3.2 中草药微生态饲料添加剂具有提高禽产品品质的作用。中草药微生态饲料添加剂含有的中草药多为天然植物资源,含有植物色素,并且有些中草药色素含量极为丰富,这为改善禽產品(肉、蛋)色泽提供了可能。如中草药富含的叶黄素是最好的着色剂,能对鸡肉和蛋黄着色。松针粉、金盏花粉、红辣椒粉、紫菜等都可以达到着色的目的。
3.4 中草药微生态饲料添加剂调节肠道微生态平衡 动物肠道内有一定数量处于动态平衡的微生物种群,这些菌群自动物出生后就生活在其肠道内。其中优势种群对整个微生物群起到了决定作用,一旦失去优势种群,原微生态平衡就会失调。活菌发酵中草药微生态制剂进入禽肠道内,就开始发挥作用,显著降低大肠杆菌、沙门氏菌的数量,抑制需氧菌和兼性厌氧菌的繁殖,从而恢复微生态平衡。当动物机体内部微生态平衡失调时,大肠杆菌比例提高,分解蛋白质产生有毒物质,如氨、胺、细菌毒素等,出现免疫能力下降,易感疾病。
中草药微生态制剂是安全高效的抗生素的替代品,对其的研究与市场应用,可以减少或替代传统抗生素的使用,为健康养殖提供了良好的技术基础,是既能够防控细菌性疾病、又能解决抗生素残留和危害的一条较为理想途径,应加快活菌中草药微生态制剂的市场推广。
4 中草药饲料添加剂开发应用策略及存在问题
近年来,中草药饲料添加剂已成为家禽养殖业营养研究的一大热点,大力开发中草药饲料添加剂对解决抗生素残留问题,提高生产率,发展绿色畜牧业,满足人们的食品安全需求,缩小我国畜禽业与发达国家差距,增强我国畜禽产品在国际市场的竞争力,具有重要的经济意义和社会效益。
中草药饲料添加剂的开发是一个庞大而复杂的系统工程,其内容十分丰富。既有理论问题,又有工程技术、标准、方法等实践问题;既有兽医学问题,又有中药学、农业科学问题;还有资源保护、产业化和可持续发展战略等问题。开发应加强学科间的交叉,多方合作,组成研发和产业化群体,尤其要充分重视现代先进科学技术与中草药饲料添加剂研发和产业化的有机结合,这是实现中草药饲料添加剂大发展的关键途径和方法。中草药饲料添加剂的研发要结合现代医药学、营养学和免疫学理论,阐明中药药效的物质基础、药理、方剂配伍理论、毒副作用,以此为基础创制科技含量高的中草药饲料添加剂。
4.1 科学设计中草药饲料添加剂配方 一个科学有效的中草药饲料添加剂配方,应根据家禽不同生长发育阶段的生理基础,选择不同性能的中草药合理组合配方。既能相辅相成,增强其原有的作用,又能相反相成,调其偏性,消除或缓和其对禽体不利的影响,才能充分发挥其作用,达到预期的效果。
科学设计中草药饲料添加剂配方,既要注意中草药中的条件性配伍,又要注意与维生素、微量元素、氨基酸等营养物质之间的协同性与颉颃性;既要根据家禽种类的不同、生理特点、生产性能的差异,又要根据设计配方时的目的不同(是用于促进增重,提高饲料报酬的添加剂,还是用于抗病治病的添加剂),按一定的原则选用中草药进行组配。国内中兽医对中草药的复方研究较多,其实质就是研究药物配伍之间的相互关系,即功能关系和物质关系,从而阐明复方的组方规律,更深刻地认识单味药的作用本质和机体发病的本质。
4.2 中药、西药的联合使用 大多数中草药无毒、无药残,但作用时间长、效果慢;而西药(如抗生素)易产生耐药性、有药残,但作用时间短,见效快。研究表明,具有抗菌作用的中草药与抗感染西药配伍使用,疗效优于两者单用;不具有抗菌作用的中草药与抗感染西药合用,既防病又促进机体健康,如当归与链霉素合用可促进健康,提高免疫力;有些中草药可缓解抗感染西药的毒副作用,如甘草酸可降低链霉素的副作用。目前中药、西药的联合使用问题成为国际研究的热点问题。
4.3 加强对中草药制剂的研究,促使中草药饲料添加剂向高效、速效、微量方向发展 运用现代生物技术、超临界CO2萃取技术、流体萃取技术等提取中草药中的有效活性成分,除去非有效成分,提高的有效成分的单位浓度;采用新加工工艺,用纳米技术超微处理后可增加中草药的水溶性,节约添加剂量,从而克服传统制剂起效慢、服用量大的弊端;根据家禽的生理特点和生长需要,开发多用途制剂,如健胃消食剂、强心利尿剂、清热解毒剂等,进行系列化开发生产。
应根据中草药的特性,生产不同作用方向的添加剂,打破目前一组方剂多种用途的局面。如促产蛋剂、促生长剂、畜产品质量改善剂、蛋黄色泽增强剂、瘦肉率提高剂、畜产品风味剂、免疫功能促进剂等系列化产品,以适应饲养业发展的要求。
中草药饲料添加剂之所以受到青睐,是由于其具有安全可靠性、来源天然性\实践长期性,功能多样性,成分复杂性、使用科学性等六大优势和独特功能所决定,这就使中草药饲料添加剂成为最具开发和利用优势的无公害饲料添加剂。随着科学技术的发展,人类对生命质量的要求越来越高。渴望健康、回归自然、追求天然、呼唤绿色成为国际潮流。因此,动物性食品安全问题日益成为各国政府与民众关注的焦点之一。新世纪如何提高畜牧产品品质,减少药物残留,逐渐降低甚至禁止抗生素等药物饲料添加剂,生产绿色畜牧产品成为我国畜牧业和饲料工业最迫切需要解决的问题之一。研究以中草药饲料添加剂替代抗生素等药物添加剂是当今饲料添加剂研究的热点和发展的必然趋势。
4.4 存在问题
4.4.1 大多数饲料添加剂生产企业,在制定中草药饲料添加剂配方时,一是借助中医资料记载优选;二是根据中草药的用途、功能进行组方,再通过饲养试验,检验其效果后优选。不同生产厂家在设计配方时,在不同地区和不同季节采收的中草药,其成分和功效差异很大,其产品难以进行准确的药效评价和质量控制;其次,其参考的饲养标准不同,不同家禽的生理特点、营养需要和生长发育规律也不同,所以目前中草药饲料添加剂的配方没有统一标准。
4.4.2 当下常见中草药种植者缺乏使用农药的知识,不严格按照规定的程序使用农药,使用的剂量过大或施药时间过于频繁,以致中草药药残过高;农药质量不合格或使用伪劣产品,不仅不能有效地杀灭病虫害,而且附加了中草药的药残。中草药中农药残留的多少,关系到中草药饲料添加剂的安全,直接影响到饲料质量和人畜健康。
4.4.3 大部分中草药饲料添加剂均是将原料药进行粉碎、搅拌后直接添加于饲料中。部分厂家仅停留在粗制品的生产水平上,一般添加量都在1%以上,有的高达10%,不仅产品运输、保存不方便,而且易改变饲料中的营养成分,造成使用困难。加之中草药大都有辛、苦、咸、酸、甘等味,添加量过大会影响到饲料的适口性,推广难度加大。要适应现代化饲料生产工艺要求,就必须针对单方或复方采取不同的方法分离、提纯、萃取或精制,获得其有效成分或生物活性物质后制成预混粉剂、备溶粉剂、颗粒剂、口服液、包衣微囊剂等剂型。
4.4.4 由于中草药的特殊性和复杂性,我国中草药饲料添加剂的研发和产业化过程存在中草药药效物质基础、药理作用等基础研究和开发薄弱的问题,生产工艺粗糙落后,工程化水平低,中草药饲料添加剂企业存在一小(规模)、二多(产量、产品重复)、三低(科技含量、管理水平、生产水平),中草药剂型落后且单一,多是传统的散剂、颗粒剂、液体制剂,各个环节(药材种植、炮制、制剂、包装、运输、储存等)缺乏国际认可和接受的宏观而严格的标准规范控制,产品质量稳定性差等问题。这就使我国中草药饲料添加剂企业难以实现“大品种”、“大企业”、“大市场”,也无法形成以现代化和高技术为特征的具有国际竞争力的中草药饲料添加剂。正因为如此,大力开发中草药饲料添加剂刻不容缓。
5 结束语
综上所述,中草药是我国传统医学的瑰宝,它们取自于自然界的药用植物、矿物及其他副产品,具有营养和药用双重作用,既可防治疾病,又可提高生产性能。避免长期使用抗生素、激素类饲料添加剂的副作用和残毒对人类健康的不良影响,重视中草药添加剂的应用成为必然。具有中国特色的天然中草药饲料添加剂,由于其本身具有科学的内涵和优势而独树一幟,不仅可以解决抗生素及其替代品不能解决的药物残留问题,而且能显著提高我国畜牧业生产水平及产品质量,使我国畜禽产品顺利进入国际市场,参与国际竞争。所以,开发应用中草药饲料添加剂具有广阔的发展前景。
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