饲料添加剂最新研究进展

2001年06月17日 15:00 来源：国外畜牧科技

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1　当前消费者对饲料添加剂的观点 为了适应人口的增长，必须提高农产品的产量。但目前发达国家的消费者对食品质量提出了越来越高的要求，关注的焦点是食物的来源而不是产量。在食品和动物饲料中使用基因工程等新技术便受到质疑，甚至利用现代技术生产出的合成氨基酸、维生素以及其它饲料添加剂也在某些生产体系中被禁用。 由于大剂量使用抗生素，有可能增加病原微生物的耐药性，1986年瑞士禁止使用抗生素作为饲料添加剂，欧洲其它国家对此进行了广泛争论，其目的在于如何安全使用有促生长作用的饲用抗生素。尽管SCAN(l996)报道表明，没有足够证据证明饲料中使用阿伏霉素会导致微生物对人用抗生素万古霉素抗药性的增加，但1997年4月欧盟仍禁止使用阿伏霉素。经过激烈讨论，瑞士于1999年禁止使用全部饲用抗生素，只允许在家禽饲料中使用抗球虫药。同时，欧盟禁止使用硫酸泰乐菌素、维吉尼亚霉素、杆菌肤锌和螺旋霉素。此外还将进一步禁止使用喹氧甲酷和卡巴氧。 动物性食品的品质有很多衡量标准: ①营养成分；②卫生和健康；③口感味道；④生态方面；⑤动物福利方面；⑤动物的来源；⑥食物的外观(尤其是肉类)；⑦价格。在现代人类营养中，正在定义一些新的食品和药品种类。某些食物的健康特性导致功能食品、健康食品以及药物食品等新名词的出现。欧洲功能食品科学(FUFOSE)将功能食物定义为:含某种特殊成分(营养或非营养成分)，对人类身体机能起积极作用的食品，其中还包括那些具有潜在有害成分但通过技术手段可被除去的食品。这些特殊食品在日本、美国和其它发达国家起着越来越重要的作用。 以研究者的角度来看，营养、卫生及风味是影响动物性产品品质的主要因素，而以消费者的观点来看，食物外观和来源是最重要的。然而，购买产品的最终决定因素是价格。生态价值经常以动物的来源为衡量标准，科学的表述应该是建立在能源转化效率及环境污染程度上的科学标准。在多数情况下，生态价值客观标准经常被忽略。因此，必须制定可以被科学家和消费者双方接受的、概括性的新标准。 在讨论动物生产对环境的影响时，没有足够重视营养物质的循环。在多数情况下，自由放牧被认为是减少污染唯一方法，另一方面人们又关心提高动物生产效率，这意味着少投入多产出。在集约化农业生产体系中，主要目标是单位面积的产量最高，同时养分损失最小。因此，生产的主要目的在于降低营养物质的损失。然而，提高生产强度产生的利益必须与环境所能承担的负荷相平衡，这就要求禽畜数量与可利用面积之间必须有一个合理的关系，使得畜禽排泄物被有效用于营养物质的循环中，而且一些甲烷、氨气或其它代谢气体的损失不会超过环境的承受能力。 饲料添加剂可以改善畜禽健康状况，提高繁殖力和生产性能，并通过调节采食量及提高营养物质和能量的消化率来提高饲料转化效率;使用高利用率的营养物质(如蛋白质螯合矿物质)或特殊的可提高养分消化率的饲料添加剂，可以改善营养素的利用率;适量添加酶制剂、抗菌剂、益生菌有利于营养物质的利用。 利用当地饲料原料和加工副产品，将有效提高饲料利用率并降低对环境的负荷。使用这些原料，我们可以在农场或地区建立封闭的营养物质循环体系。由于本地饲料原料多数含有较高的粗纤维，可以在日粮中添加复合酶制剂(碳水化合物酶、蛋白酶、脂肪酶域值酸酶)，有助于提高饲料营养价值，尤其对于消化能力有限的单胃动物。 随着即将限制或禁止使用抗菌剂(至少在某些特殊的生产体系中)，必须开辟新的途径，来保护并提高畜禽健康、维持较高的生产性能，提高营养物质的利用率，这一目标可以通过改善饲养环境或使用所谓前营养物质(Rosen,1996)如益生菌、益生素、有机酸、日粮纤维及利用率高的营养成分或药用植物来实现。Rosen(1996)将前营养物质定义为:以较小剂量混于饲料中，可提高动物日粮中营养成分利用率的微量饲料。 作为取代抗生素的饲料添加剂以多种途径影响畜禽健康并(或)提高养分的利用率。这些饲料添加剂主要在消化道起作用。如有机酸可以改善消化过程(尤其对单胃动物)，通过调节pH，抑制不良微生物在消化道前端的定值。酶制剂主要用于单胃动物，可提高营养物质的利用。碳水化合物酶有助于减少日粮纤维的负效应，同时酶可减少粮食加工副产品或当地低品质饲料对畜禽造成的消化问题，蛋白酶与碳水化合物酶以适当的比例联合使用，可提高豆科植物(如豆粕、羽叶豆)的消化率；酵母培养物可以刺激反刍动物瘤胃和马属动物盲肠中微生物的活性，有助于提高饲料消化率，猪、鸡日粮中主要添加肠球菌和乳杆菌，这些微生物可以刺激并保持消化过程的稳定性，提高消化道对有害微生物的竞争性排斥。这些饲料添加剂的主要作用是增强养分的利用率并为畜禽提供营养物质。 其它类似物的广泛应用，可以不断完善消化过程，改善动物健康状况。果寡糖通过加强竞争性排斥或提供特殊的营养物质，有选择的影响畜禽肠道微生物(Gibson等，1995)。药用植物可以影响采食量和适口性，通过着色提高产品质量、通过抗菌特性或降低不饱和脂肪酸在消化道内的氧化来提高饲料的利用率。 2　饲料添加荆及其在畜牧生产中的应用 在很多国家，饲料添加剂的应用是由政府部门管理的，表l列出了欧盟及瑞士合法的添加剂种类，各国间不同种类饲料添加剂的注册产品也不同。 表l　欧洲允许使用的饲料添加剂种类 Ａ促生长剂（抗生素及其它；1999年1月1日禁用） B抗氧化剂 F着色剂 J粘着剂 Ｃ诱食剂 Ｇ防霉剂 K益生菌 Ｄ抗球虫药 Ｈ维生素及其前体 L复合酶制剂 E乳化剂、稳定剂（例如有机酸）等 I徽量元素 欧洲禁止对任何动物使用代谢调节剂。尽管如此，β－兴奋剂或其它类似产品仍在非法使用。由于欧盟禁用激素类饲料添加剂，本文对此不再讨论了。 注册饲料添加剂必须符合以下3个要求:必须通过试验加以清楚的证明，该添加剂对畜禽的作用效果(如促生长、防病、抗氧化、着色等)；同样需要证明，该添加剂不会对畜禽生长造成的不良影响；保证对人、畜及环境的安全性。 2.1　抗菌剂　做为饲料添加剂，抗菌剂是在消化道发挥作用(主要在小肠)，它们竞争性抑制那些消耗寄主营养并产生不良或有害物质的有害微生物，最终使肠粘膜处于最佳环境，使其更有效地吸收营养物质(Franco and Michel,1968)。因此，在多数情况下可以改善养分的利用，提高饲料转化效率并促进生长。抗菌剂可以改善处于较差饲养环境中动物的健康状况，而且即使在良好的卫生环境和饲养管理条件下，健康仔猪日粮添加抗生素，仍使体增重和饲料转化效率分别提高10%和15%(Wenk,1995)。一般认为抗生素对幼龄动物，尤其是饲养环境和管理较差的幼龄动物有效，随着体重增加抗生素的促生长作甩逐渐降低，到上市阶段基本无效。 在欧洲，可使用的抗菌剂被清楚的化分为用于饲料添加和用于治疗两大类。随着对抗生素之间抗药性转移的了解，饲料添加剂类抗生素的种类数次更新。由于不能排除与人医用万古霉素或其他糖肽类抗生素之间抗药性转移的可能性，最近阿伏霉素被禁止使用，同时欧盟还禁用喹氧甲酯和卡巴氧。在消费者和市场的双重压力下，欧盟正在加紧讨论是否全面禁止作为促生长剂使用的抗菌剂。虽然动物产生的抗药性是否会转移到人体内还没有被流行病学所证实(SCAN,1996;Bager,1997)，但使用或误用人医治疗用抗生素存在着极大的危害。对抗生素的使用很难精确区分是用于饲料添加剂还是用于药物补充剂，其次我们也不了解宠物使用药用抗生素对人类的危害有多大。 禁用作为畜禽促生长添加剂使用的抗生素，将导致具有抗菌效果的其它物质的误用，如使用高剂量的铜、锌等，势必会加重环境的负担. 2.2　益生菌和益生素 很多微生物以益生素或益生菌的形式用于动物饲料中，如乳酸菌用于青贮发酵，其它微生物可用做蛋白源或开发利用以产生氨基酸、维生素及高利用率微量元素等。 由于饲用抗生素被逐渐禁用，做为益生菌的乳酸菌(用于单胃动物)和酵母培养物(用于复胃动物和马)的使用越来越广泛。 在幼畜日粮中添加益生素的主要作用是竞争性排斥病原微生物(如沙门氏菌)(Savage等，1995;Sprin9,1996)。益生素同时也可做为有益微生物的特殊营养源，如果寡糖可为双歧杆菌提供营养(Bornet 等，1994;Rochat,1994)。使用益生素的目标:刺激肠道内有益菌群的增殖→竞争性排斥病原菌。 益生素一方面刺激胃肠道有益微生物的增殖，另一方面竞争性排出病原菌，如酵母培养物可刺激反刍动物瘤胃中纤维素分解菌、乳酸利用菌的增殖(Dawson等，1990)，随后这一适宜的pH调节剂又抑制了乳酸产生菌的活动。 单胃动物小肠前段处于较低的pH环境，有助于抑制大肠杆菌、沙门氏菌等病原菌的繁殖，因此单胃动物使用益生素可刺激乳酸产生菌的增殖。Wenk(1990)在肉仔鸡和猪的试验中发现，高纤维日粮中添加乳酸菌和酵母培养物，不仅可以提高动物的生长率和饲料利用率，还提高能量和部分纤维成分的消化率。 2.3　酶制剂 利用生物技术生产的外源酶，可以加强幼畜和病畜的消化能力，同时提高饲料消化率。不同种类的碳水化合物酶用于提高包括抗性淀粉或日粮纤维素在内的碳水化合物的消化(Annison等，1993；Chesson,1987；Johnson等，1993;Wenk,1993);蛋白酶提高大豆或其它豆科的植物蛋白的利用率(Pugh等1995;Schutte等，1996)；脂肪酶促进脂肪的分解利用(Pluske等，1997)；植酸酶提高磷和其它矿物元素的消化和吸收，特别是对集约化程度较高的地区，利用植酸酶以减轻环境的负荷(Pallauf等，1992；Jongbloed等1993)。 如果外源酶能够与动物机体分泌的内源酶以及微生物合成酶相适应，就能成功地利用外源酶，这一点对幼畜、病畜以及应激动物尤其重要。对于成年动物，外源酶的选择应依据饲料组成，同时要考虑到微生物合成酶。 一般情况下，酶制剂能够提高有机物和能量的利用，同时对饲料转化率以及环境有积极作用。植酸酶或蛋白酶能够提高氮、磷及其它矿物元素的利用率，降低营养物质的供给量，对环境产生积极的影响。 瑞士和其他欧洲国家的饲料工业广泛使用粮食加工副产品。在瑞典，猪饲料中60%的成分是加工副产品，而其它40%刚来自饲料作物，家禽日粮中加工副产品约占30%(Wenk,1995)。适当的外源酶与加工副产品的联合使用，将获得最佳的养分利用率。目前在集约化生产中，大多数肉仔鸡日粮中都会添加碳水化合物酶，以提高营养物质的利用，同时减轻由于消化道粘度下降而造成的消化障碍。在仔猪日粮中，碳水化合物酶和其它酶被用于补充内源酶，共同促进饲料的消化巳Lin-demann等，1986;Inborr,1994)。 在可持续发展的农业中，使用当地饲料资源是利用养分的最有效方式，这样可促使营养物质在封闭系统内循环。在瑞典，整粒玉米是反刍动物日粮的主要组成成分，如果加入适当复合酶，以提高整粒玉米的饲用价值，则可用于生长肥育猪或怀孕母猪。 玉米在提供大量能量的同时，还含较高的纤维素。将3种不同的酶加入含50%整粒玉米的日粮中，观测玉米的饲用价值是否提高。通过试验发现其中一种酶可使受试日粮的能量利用率提高4%，能量消化率提高10%左右，通过添加饲用酶使日粮的消化能由不足l2MJ/kgDM上升到13%MJ/kgDM(Wenk等几793)。 在斯里兰卡，以泔水和米糠喂猪的试验研究结果表明，碳水化合物酶和抗生素具有协同作用(Samarasinghe,1995)。虽然单独添加酶制剂，提高增重的幅度较小，但酶和抗生素联合使用却可提高增重25%，很明显，酶与抗生素之间有非常显著的协同作用，Birzer等(1991)、Vukic vranjes等(1995)以及Wenk等(1997)的研究结果都表明两者间有累加效应。 2.4　高利用率微量元素 螯合或蛋白结合形式的高利用率微量元素可以替代无机矿物元素满足畜禽的营养需要，提高生产性能，改善健康状况。生物学价值高的有机微量元素，可以相应降低日粮微量元素的需要量，最终减少对环境的污染。 有机铬以生物可利用葡萄糖耐受因子的形式维持碳水化合物的代谢，影响胰岛素分泌。虽然有机铬影响多种生理代谢，但仅对其影响胰岛素功能有清晰的了解。最近研究证实，铬结合到某种寡肽上，形成一种低分子量的铬结合物，可起到加强岛素的作用(Davis等，1997)。铬影响胰岛素代谢只是人们关注的一部分，更大的兴趣集中在铬可以做为胴体调节剂。日粮添加铬可以降低家禽(Hossain,1998)和猪(Lindemann,1996;Mooney等1995,1997)的脂肪沉积，增加蛋白质沉积。此外铬还可以缓解动物的应激反应(Chang等，1992；Moonsie-Shageer等，1993)。 做为有机形式的微量元素，赖氨酸铜复合物(Coffey等，1994)、蛋白质螯合铁和锌(Wedekind等1994)可以改善幼龄和高产单胃动物的健康状况。以酵母硒的形式补充硒，对动物的新陈代谢具有特殊的作用，可改善畜禽健康(Mahan，1995)。Mahna(1999)研究发现，用蛋氨酸硒代替无机硒饲喂动物，增加了畜产品(肉、蛋)中硒的含量。畜产品是硒的主要来源(Zimmerli等，1998)，因此富硒畜产品成为一种功能食品必将受到人们的欢迎。 2.5　代谢调节剂 肥育家畜使用代谢调节剂，使用于沉积蛋白质的能量和用于沉积脂肪的能量分配更加合理。β-兴奋剂具有增加蛋白质沉积同时减少脂肪沉积的作用(Buttary等1987)。以生长畜禽为对象的各种试验结果表明，β-兴奋剂虽然不能提高能量的利用，但却通过降低脂肪沉积而相应增加蛋白质的合成。由于β-兴奋剂对心律和应激的不良影响以及人们担心其致癌作用，已禁止在饲料工业中使用这类化合物。 2.6　饲料添加剂与环境 上面讨论的饲料添加剂的主要作用是促进饲料的消化，更加有效的利用饲料营养成分。 饲料添加酶制剂、抗菌剂、益生菌和益生素，可以提高能量和有机物的消化率，降低粪中排泄物，减少环境污染。要降低单一营养素如氮、微量元素(磷、锌、铜等)在排泄物中的含量，只有提高养分的消化率，同时降低日粮含量，因此，使用利用率高的矿物质和特殊酶制剂(如植酸酶)，从生态学角度来讲是有意义的。 3　结论 代谢调节剂、抗菌剂、益生素、酶制剂以及高利用率矿物元素被广泛使用的主要原因是可以提高生产性能，改善动物健康，提高营养物质及能量的利用率。虽然β-兴奋剂在很多国家被禁用，但作为营养分配剂可偶尔用于育肥家畜。随着畜产品生产体系的天然化趋势，抗菌剂将在某些特殊领域或者全国范围内被禁用，同时有关抗生素耐药性可能从动物产品向人类转移的讨论，加强了禁用抗生素的呼声。农业科研人员正在积极寻找更适应消费者要求的饲料添加剂。益生菌、益生素、酶制剂、药用植物、高利用率微量元素或其它饲料添加剂能否满足人们的要求，必须经过实践的检验，我们只能推荐最佳组合的替代物。 对消化系统正处于发育阶段的幼龄畜禽，代谢调节剂、抗菌剂、益生菌和益生素均表现出良好的作用。代谢调节剂影响营养物质的中间代谢，而抗菌剂、益生菌和益生素以不同的方式影响动物的消化过程，可以部分替代。饲用酶制剂提高幼畜禽的消化能力，减少消化障碍，最终改善动物的健康状况。对于成年动物，酶制剂可促进含有较高纤维素或难消化营养成分的当地饲料原料的使用，从而减轻对环境的污染。 上述讨论的大部分饲料添加剂主要在消化道发挥作用或以高利用率的形式存在(如有机矿物质)，其次可提高营养成分的吸收并改变微生物区系，进而满足畜禽养分和能量的需要，最终提高动物的健康水平和生产性能。 随着欧洲各国禁用抗生素，其它国家也将效仿。因此，人们正在积极讨论可替代抗生素的新策略。这主要集中在仔猪和犊牛生产方面。这些方案必须以最佳的管理和良好的环境卫生为先决条件，主要有: ①适宜的温度(犊牛和仔猪所处的小气候)；②新鲜空气，无贼风；③合适的饲养空间，适宜的地板；④如果可能铺上垫草；⑤降低湿度，减少粉尘。 动物营养主要集中在为畜禽提供足够数量的必需营养成分和能量。大群饲养畜禽必须有足够的饲槽，使所有动物采食到足够的饲料，另一方面，应避免肥胖动物过度采食，以减少消化系统发生系乱。采取以下措施，可减少仔猪主要的消化问题。①降低酸结合能力:降低矿物质含量(每kg饲料中钙＜6g，磷＜5g);降低蛋白质含量(但要满足必需氨基酸的需要)使用有机酸(主要是延胡素酸和乳酸)。②使用酶制剂/益生菌和日粮纤维:主要利用植酸酶和碳水化合物酶;使用果寡糖和甘露寡糖;使用果胶或可溶性日粮纤维。③饲喂可发酵的液体饲料。④使用药用植物、香味剂或必需脂肪酸。⑤使用益生菌(乳酸杆菌)。⑥提供数量充足的特殊氨基酸(谷氨酞胺和丙氨酸)。⑦消除抗营养因子(ANF)。

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