肉鸭微生态养殖模式研究.doc

肉鸭微生态养殖模式研究项目技术报告一、 国内外现状和技术发展趋势（一） 国内外现状发展畜禽健康养殖模式是我国建设“两型社会”，实现“低碳经济”宏伟规划的重要组成部分。目前我国肉鸭养殖方式有水域散养、稻鸭共作、渔牧结合、网上养殖、旱地圈养、旱地喷淋圈养、鸭-鱼-沼气-水稻生态养殖、生物床养殖等多种方式。生物床养殖技术源于日本养猪业，目前已经在国内迅速发展，并应用于肉鸭养殖业。该技术以其有效解决畜禽排泄物污染问题、降低养殖成本和提高肉品质等优势，得到了专家、学者和广大养殖户的认可。生物床可为畜禽创造舒适的生活环境，改善畜禽胃肠道菌群平衡，有利于畜禽健康生长，并达到降低排放的目的，符合动物福利和循环农业的理念，该技术在科研工作者和养殖人员的共同努力下，从理论体系和实践操作上不断成熟完善。提高肉类产品的品质和安全性是畜牧研究的一个重要方向。在过去的几十年里，抗生素被用作动物饲料添加剂抑制畜牧业疾病的爆发。然而，随着世界范围内人们越来越关注耐药菌产生和耐药基因传递的问题(Mathur and Singh 2005; Salyers et al.,2004)，欧盟在2006年1月1日起，禁止抗生素作为生长促进剂（AGP）在饲料中使用。动物饲料禁止使用抗生素后，一个主要的结果就是家畜坏死性肠炎在禁止使用抗生素生长促进剂的国家里有增加的趋势，治疗剂量的抗生素使用量增加（Casewell et al.,2003; Van Immerseel et al.,2004），家禽产业受到了巨大的压力。益生菌类饲料添加剂作为替代方案逐渐被人们所接受。它能够增强动物的天然防御机制，减少抗生素的大量使用。肠道内的微生态系统对宿主健康起着非常重要的调节作用(Tuohy et al.,2005)。肠道内微生态平衡能够有效抑制致病菌的生长，产生对机体有益的代谢产物（如维生素、短链脂肪酸等），并通过激活免疫系统抑制肠道炎症。大量的性状优异的益生菌株被用于调节禽肠道菌群并抑制致病菌在肠道内生长，特别是乳酸杆菌的应用研究。研究主要针对菌种的体外筛选、粘附特性和抗微生物活性等（Patterson et al.,2003）。研究显示，乳杆菌为主的益生菌制剂能够有效帮助Salmonella enteritidis感染后小鸡肠道健康的恢复，减少致死。新孵化1天的小鸡接种肠致病菌后，口服乳杆菌，能够使致死率从60%降低到30%（Hofacre, et al.,2003）。乳杆菌的使用减少了扁桃体和盲肠内S. enteritidis的数量（Higgins et al.,2007）。乳杆菌L. johnsonii F19185对S. enteritidis也有相似的结果，同时对肠道中E. coli O78K80 和 Clostridium perfringens的生长也有显著的抑制（La et al.,2004）。益生菌的使用，不仅减少了致病菌对家禽的感染，有效控制食物传播疾病的发生，同时其营养作用对家禽的生长性状也有明显的促进作用，如增加屠体重，改善饲料转化率和肉质等。总的来说，益生菌制剂加入饲料中或是饮水中都能起到生长促进剂的作用，调节肠道菌群平衡及酶活力，促进肠道健康（Timmerman et al.,2006）。（二） 技术发展趋势在世界经济日益全球化的大环境下，中国畜牧业发展速度高于世界平均水平，但生物安全、食品安全问题相对滞后，经历着不断严峻的市场挑战。随着人们消费水平的提高，对绿色食品的需求也不断增加，这些趋势都为畜禽健康养殖模式的研究开发提供了广阔的发展空间。益生菌作为饲料添加剂，在维持消化道菌落平衡、提高机体免疫力、促进消化、提高饲料利用率和繁殖能力、净化环境等方面都体现出较好效果，其无残留、无毒副作用、无抗药性、无污染的特点更是抗生素无法比拟的，是畜禽绿色健康养殖技术研究开发的一个很好的方向。二、采用的技术原理、方案、技术路线、研究方法（农业项目需阐明试验设计、试验材料、试验方法、试验对比数据等；）（一）技术原理1、日粮中添加益生菌类，能够增强动物的天然防御机制，减少抗生素的大量使用。肠道内的微生态系统对宿主健康起着非常重要的调节作用(Tuohy et al.,2005)。肠道内微生态平衡能够有效抑制致病菌的生长，产生对机体有益的代谢产物（如维生素、短链脂肪酸等），并通过激活免疫系统抑制肠道炎症。益生菌在动物营养方面的价值也很突出。益生菌能够将饲料中的粗蛋白、纤维、脂肪酸分解为小分子物质，并产生大量对机体健康有利的代谢产物，提高饲料的利用率和营养价值，有效促进动物的生长性状和健康状况。益生菌主要通过三种机制促进机体健康：1）改善肠道微生态环境；2）附着于肠道粘膜表面，与肠道粘膜一同保护机体免受病原体感染；3）通过与肠相关的免疫系统相互作用，调节免疫应答(Hooper and Gordon, 2001)。2、鸭舍内铺设生物床，按一定配方将菌种、锯末、稻壳、秸秆等混合，形成有机垫料，在鸭舍里垫上有机垫料，排泄物被有机垫料里的微生物迅速降解，因此可以减少污染物排放，减少对环境的污染。用过的垫料可以经过加工处理，成为果蔬、农作物的有机肥料，达到循环利用。（二）方案1、通过饲料中添加益生菌，同时采用生物床养殖肉鸭，形成微生态养殖模式，提高饲料利用率，减少氮、磷排放，解决传统肉鸭养殖模式对环境的污染问题。2、系统地研究凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌、屎肠球菌和粪肠球菌对樱桃谷鸭生长性能、屠体性状、肉质性状、血清胆固醇含量、淋巴细胞数和垫料中氮、磷含量的影响，为这4种益生菌在樱桃谷鸭养殖中的应用奠定理论基础，同时为肉鸭微生态养殖模式的建立提供参考依据。（三）技术路线设计微生态养殖肉鸭舍不同种类益生菌鸭舍建造添 加铺设生物床垫料肉鸭饲料饲养樱桃谷鸭研究益生菌对肉鸭饲养效果的影响建立肉鸭微生态养殖模式（四）研究方法1、试验设计选择初始重相近的健康樱桃谷鸭苗840只，随机分为 14组，包括1个空白对照组、1个抗生素对照组和12个处理组，每组3个重复（每个重复20只鸭），饲养时间42天。22-42日龄期间，空白对照组饲喂基础日粮，抗生素组饲喂基础日粮和抗生素(阿莫西林8.6×10-5，克拉维酸钾 1.32×10-5)，另外12个处理组分别饲喂基础日粮和四种益生菌：A凝结芽孢杆菌，B丁酸梭菌，C屎肠球菌和D粪肠球菌，每种益生菌设置高、中、低3个添加剂量。测定的指标如下：（1）测定各组鸭的生长性能，发病率，死亡率。（2）42日龄进行屠宰，测定屠体性能，心、肝、脾重量，肉质性状。（3）42日龄采血测定血清胆固醇含量、淋巴细胞数。（4）42日龄时对垫料取样，测定垫料中氮、磷含量。2、试验材料（1）菌种农业微生物学国家重点实验室保藏的凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans），丁酸梭菌（ Clostridium butyricum），屎肠球菌（Enterococcus faecium），粪肠球菌（ Enterococcus faecalis）。（2）试验动物樱桃谷鸭。3、试验方法（1）生长性能的测定在樱桃谷鸭22日龄和42日龄时分别称重，记为初始体重Wi和最终体重Wt，计算总增重TWG，日增重DWG，相对增重率RWG。每日记录每组鸭的采食量，计算总饲料消耗(TFC)，根据增重计算料肉比FCR。TWG=WtWiDWG=( WtWi)/tRWG=(WtWi)×100%/WiFCR=TFC /TWGt=20从试验开始到结束，每日定时观察并记录鸭群的健康状况及临床变化，记录死亡鸭数并计算存活率。（2）屠体性能的测定樱桃谷鸭42日龄时，空腹12h后称取最终体重，根据各益生菌组总增重、日增重，选定益生菌最佳剂量组，分别从空白对照组，抗生素组，凝结芽孢杆菌中剂量组，丁酸梭菌高剂量组，屎肠球菌低剂量组和粪肠球菌高剂量组随机选取6只鸭子（3公3母）为屠宰试验样本，进行屠宰。测定的指标有宰前活重、屠体重、半净膛重、全净膛重、胸肌重、腿肌重、腹脂重，并计算各项指标与宰前活重的百分比。（3）肉质的测定樱桃谷鸭42日龄时进行屠宰后，将每只鸭胸、腿肌剥离，除去表层脂肪和筋膜做肉样测定样本，在屠宰试验后的1小时和24小时对采集的胸肌和腿肌样本共进行两次肉色和pH值测定。肉色的测定：屠宰后用色度仪测定胸肌和腿肌两种肉样，对于同一肉样，平行测定3次，其平均值作为该肉块的色值。测后把肉样放入4冰箱24小时后再测定一次。pH值的测定：用便携式pH计进行测定。屠宰后取圆形肉样，将探头插入到肉样中，使pH计电极与肌肉组织充分接触，待pH计读数稳定后记录，每个肉样测定3次，取平均值作为该肉样的pH值。然后把测定肉样放入4冰箱24小时后再测定一次。滴水损失率的测定：屠宰后迅速取肉样3040 g（W1），放于密封塑料袋中,使肉样不要与塑料袋壁接触，并用细线系好，迅速悬挂于4冰箱中，48 h后去塑料袋和丝线后用滤纸擦去肉样表面水分称量（W2）。滴水损失率=(W1一W2)W1×100%。导电率的测定：屠宰后用导电率测定仪测定胸肌和腿肌两种肉样，对于同一肉样，平行测定3次，其平均值作为该肉块的色值。测后把肉样放入4冰箱24小时后再测定一次。（4）鸭血胆固醇测定樱桃谷鸭42日龄时，每组选6只，无菌采血2ml/只，将血液分装于离心管中，室温静置30分钟，血液凝结后，3500rpm离心10min，取血清。按CHOD-PAP试剂盒说明书的方法测定鸭血清胆固醇含量。（5）鸭外周血淋巴细胞计数樱桃谷鸭42日龄时，每组选6只，无菌采血3ml/只，将血分装于含肝素钠的离心管中，以1：2加入羟乙基淀粉氯化钠注射液，混匀，静置30min左右，沉降红细胞；取上清，2000rpm离心20min；弃去上清，将细胞重悬于Hanks液中，另取一支新的无菌离心管预先加入等体积的淋巴细胞分离液，将重悬细胞加入其中，2000rpm离心20min，吸取淋巴细胞层到新的离心管，加入Hanks液洗涤两次，1200rpm离心10min，弃上清，RMPI1640 培养基（含10%小牛血清）悬浮沉淀，0.4%台盼蓝拒染，活细胞计数。（6）垫料氮、磷含量测定肉鸭出栏后，对垫料取样，取样深度5厘米，每组鸭栏内选20个点取样后混合均匀，每组样品总重量200克。总氮测定方法GB/T6432-1994，总磷测定方法GB/T6437-2002。4、试验对比数据 （详细数据见技术分报告）三、项目解决的关键技术和技术的创新点（一）项目解决的关键技术1、 根据微生物发酵原理及肉鸭生活特性，设计了一种适宜肉鸭的微生态养殖模式，并制定了一套技术规程（详见技术分报告六）。2、 研究了饲料中添加不同种类、剂量的益生菌(凝结芽孢杆菌，丁酸梭菌，屎肠球菌，粪肠球菌)对樱桃谷鸭饲养效果的影响，包括生长性能、抗病力、屠体性能、肉质性状、血清胆固醇含量、淋巴细胞数、垫料中氮、磷含量等指标（详见技术分报告一至五）。通过分组试验，进行多项指标综合分析，发现这4种益生菌在改善肉鸭饲养效果、提高鸭肉品质、减少排放方面各有独特的优势，初步筛选出适宜于肉鸭养殖的具有较好经济效益的益生菌（凝结芽孢杆菌和粪肠球菌），并确定了其各自最佳添加剂量（凝结芽孢杆菌105 cfu/g和粪肠球菌107 cfu/g），且为下一步研究奠定了基础。（二）技术的创新点1、饲料中添加益生菌，结合生物床养殖肉鸭，形成肉鸭微生态养殖模式，提高饲料利用率，减少氮、磷排放，解决传统肉鸭养殖模式对环境的污染问题。2、本项目系统地研究了凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌、屎肠球菌和粪肠球菌对樱桃谷鸭生长性能、屠宰性状、肉质性状、血清胆固醇含量、淋巴细胞数和氮、磷排放量的影响，为这4种益生菌在樱桃谷鸭养殖中的应用奠定了理论基础，同时为肉鸭微生态养殖模式的建立提供了参考依据。四、主要技术指标与国内外同类技术指标的比较1、益生菌对樱桃谷鸭生长性能及抗病力的影响 试验结果表明，相对于抗生素组，在2242日龄樱桃谷鸭日粮中添加4种益生菌，均可以提高樱桃谷鸭生长性能，其中凝结芽孢杆菌中剂量组的总增重、日增重、相对增重率最高，粪肠球菌高剂量组的料肉比最低（2.32±0.11）。日粮中添加4种益生菌，均降低了肉鸭发病率和死亡率，提高了存活率，其中凝结芽孢杆菌中浓度组、屎肠球菌高浓度组发病率为0。2、益生菌对樱桃谷鸭屠宰性能的影响： 研究结果表明，在2242日龄樱桃谷鸭日粮中添加4种益生菌，改善了樱桃谷鸭的部分屠体性能，尤其是提高腿肌率，降低腹脂率的效果明显。其中凝结芽孢杆菌组腿肌率最高（11.96%），比空白对照组高8.3%，并且腹脂率最低（1.13%），比空白对照组低22.1%。所有益生菌组的鸭肝重量均高于抗生素组和空白对照组，说明益生菌提高了樱桃谷鸭的产肝性能。3、益生菌对樱桃谷鸭肉质性状的影响：试验结果表明，在2242日龄樱桃谷鸭日粮中添加4种益生菌，提高了部分肉质性状。肉色：屎肠球菌、粪肠球菌提高了樱桃谷鸭胸肌1小时的肉色。凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌提高了樱桃谷鸭的腿肌1小时肉色。粪肠球菌组腿肌24小时肉色最高，与其他各组间差异显著（P<0.05），而且色值下降幅度最小。这说明在此次试验中，在日粮中添加粪肠球菌显著提高了樱桃谷鸭的腿肌24小时肉色。pH值：本次试验结果表明日粮中添加抗生素、凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌提高了樱桃谷鸭的腿肌1小时和24小时的pH值，肉嫩化速率更快，嫩度更高。系水力：本次试验中，各益生菌组的胸肌滴水损失率均低于空白组，高于抗生素对照组，这说明日粮中添加益生菌，尤其是粪肠球菌提高了42日龄樱桃谷鸭的胸肌系水力。但是日粮中添加益生菌，尤其是屎肠球菌降低了42日龄樱桃谷鸭的腿肌系水力。导电率：各益生菌组和抗生素组的0小时、24小时胸肌导电率均低于空白对照组。凝结芽孢杆菌组、丁酸梭菌组、屎肠球菌组的0小时腿肌导电率均高于空白对照组。4、益生菌对樱桃谷鸭血清胆固醇、淋巴细胞数的影响试验结果表明，在2242日龄樱桃谷鸭日粮中添加4种益生菌，均能显著降低樱桃谷鸭血胆固醇浓度。丁酸梭菌作为饲料添加剂降低鸭血液总胆固醇含量效果最好，空白对照组的血胆固醇含量最高。凝结芽孢杆菌组（4.87±0.96 mmol/L）、丁酸梭菌组（4.62±0.95 mmol/L）、屎肠球菌组（4.86±0.85 mmol/L）与空白对照组（6.19±0.76 mmol/L）的鸭血胆固醇浓度差异极显著（P<0.01）。粪肠球菌组（5.18±0.48 mmol/L）与空白对照组血胆固醇含量差异显著（P<0.05）。抗生素对照组（5.35±0.71 mmol/L）血胆固醇含量介于益生菌组和空白对照组之间，但差异不显著(P>0.05)。淋巴细胞数的实验结果表明，益生菌组除丁酸梭菌组外，淋巴细胞数目都处在正常范围，与空白对照组相比无显著差异；抗生素组的淋巴细胞数与空白对照组差异显著（P<0.05），说明可能存在二重感染情况。丁酸梭菌组也存在轻微感染。结合发病率和存活率结果分析，凝结芽孢杆菌作为饲料添加剂，对提高樱桃谷鸭的抗病能力效果最好。5、益生菌对樱桃谷鸭氮、磷排放的影响。本次试验中，丁酸梭菌组鸭垫料中总氮含量最低（2.1%），比空白对照组（2.2%）降低了4.55%。屎肠球菌组鸭垫料总磷含量最低（0.74%），比空白对照组（0.91%）降低了18.68%。丁酸梭菌（0.81%）和粪肠球菌组（0.87%）鸭垫料总磷含量也低于空白对照组。根据科技查新报告（编号J12293），经过对国内外公开发表的文献和数据库进行检索表明:未见与本项目查新点技术特征相同的专利、成果及非专利文献报道。五、技术的适用性和成熟度以及对社会经济发展和科技进步的作用该肉鸭养殖模式适用于规模化肉鸭养殖场、个体养殖户等。经过初步的推广应用，在生产中对该养殖模式加以验证，进一步改进完善，使该技术较为成熟， 可以进行推广应用。该项目在农村具有广阔的推广应用价值，对“三农”经济的发展将注入新的活力，易于实现产业化。六、成果转化和推广应用的条件及前景1、成果转化和推广应用的条件养殖场必须实行规范化管理，确保正确应用该养殖模式。同时必须遵循国家颁布的畜牧业法律法规。 2、成果转化和推广应用的前景肉鸭微生态养殖模式是一种新型的高效、健康、环保、节约型养殖模式，此模式的建立并推广是今后肉鸭集约化养殖的发展趋势，符合“环境友好型、资源节约型”社会发展的要求，其经济效益、环境效益非常显著。七、研究结论本项目设计了一种适宜肉鸭的微生态养殖模式，并制定了一套技术规程。通过分组试验，饲料中添加4种不同益生菌，进行多项指标综合分析，发现这4种益生菌在改善肉鸭饲养效果、提高鸭肉品质、减少排放方面各有独特的优势，初步筛选出适宜于肉鸭养殖的具有较好经济效益的益生菌（凝结芽孢杆菌和粪肠球菌），并确定了其各自最佳添加剂量（凝结芽孢杆菌105 cfu/g和粪肠球菌107 cfu/g），且为下一步研究奠定基础。根据本项目研究结果，项目组建议推广该养殖模式。凝结芽孢杆菌组的总增重、日增重、相对增重率最高，粪肠球菌组的料肉比最低（2.32±0.11）。凝结芽孢杆菌对提高樱桃谷鸭的抗病能力效果最好。凝结芽孢杆菌组腿肌率最高（11.96%），并且腹脂率最低（1.13%）。在2242日龄樱桃谷鸭日粮中添加4种益生菌，提高了部分屠宰性状、肉质性状。丁酸梭菌降低鸭血液总胆固醇含量效果最好。丁酸梭菌组鸭垫料中总氮含量最低（2.1%）。屎肠球菌组鸭垫料总磷含量最低（0.74%）。八、发表的论文本项目在核心期刊发表研究论文3篇，并投稿1篇（见附件）。 1、益生菌类饲料添加剂概述 发表于饲料工业2012年第22期2、饲料中添加丁酸梭菌、粪肠球菌对樱桃谷鸭生长性能、屠宰性状的影响 发表于饲料工业2012年第24期3、肉鸭生物床养殖技术要点 发表于上海畜牧兽医通讯2011年第2期4、益生菌在养殖业的应用 投稿于武汉牧医学苑九、存在的问题、改进意见及进一步深入研究的设想（一）存在的问题和改进意见1、本项目菌种选用种类有限，其它已知益生菌的应用效果可进一步比较研究。2、本项目对比实验的样本数小，可适当扩大样本数量，延长肉鸭饲喂时间，使研究结果更完善。3、必须进一步加强实验环境条件控制，保证研究对象的个体生理条件一致性。（二）进一步深入研究的设想1、进行新型菌种的筛选中国农业部饲料添加剂品种目录（2008）中微生物添加剂有16种，而常用于饲料的主要有芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、双岐杆菌和酵母菌等，目前应用较多的是芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌。美国FDA规定允许作为益生素使用的微生物有43种。为满足生产的需要，我们可以引入国内外食品、医学等领域的有益菌进行研究，用于畜禽饲料添加剂。2、进行多菌种共生配伍研究目前业界多为单一菌种或简单复配，多菌种共生的研究较少。复合制剂的研制要求合理搭配菌种，充分发挥各菌种的优良特性，功能上相互促进，作用效果更加明显，共同组成一个复杂而稳定的具有多元功能的微生态制剂（华均超等，2011）。简单复配后能否很好的共生，尚缺乏有力的证据。复配菌的营养底物、最佳培养条件可能不尽一样，因此可尝试利用各种菌的特性进行配伍工艺筛选研究，例如：芽孢杆菌的好氧特性，乳酸菌的产酸特性，酵母菌的真菌属性及营养支持特性等。3、深入研究益生菌的生理功能和作用机理。为了科学运用益生菌，不仅要从宏观上研究微生态制剂菌种的种类、饲用效果，还从微观上研究菌种的生理功能和作用机理。在实际应用中，微生态制剂的作用效果还与使用剂量、动物的日龄、种类、饲喂方式和频率，环境卫生等因素密切相关，只有这些科学基础理论问题和实际应用技术得到全面的解决，才能真正有助于微生态制剂的推广，为全面替代抗生素、提高农产品的国际竞争力开辟新的途径。4、进一步改进该养殖模式，延长生物床使用年限，提高该模式的适用性。