动物微生物学

动物微生物学是微生物学的一门分支学科,主要以微生物学的基本理论和技术,研究正常动物体的微生物、自然界中与动物相关的微生物及其作用;与饲料有关的微生物,饲料的加工调制与微生物学检验;畜产品有关的微生物、畜产品的加工、贮藏与微生物学检验;畜禽的病原微生物,及其所至传染病的免疫预防、诊断和治疗等。动物微生物学的任务是将微生物学的基本理论和技术知识,综合应用到畜牧业生产中,充分发挥有益微生物的作用,控制有害微生物的作用,保障畜禽正常生长,提高畜禽产品的数量和质量,促进畜牧业经济的发展。

3.1 正常畜禽体中的微生物

在动物的体表皮肤、口腔、鼻咽腔、消化道、泌尿生殖道等黏膜,由于经常与外界接触,都有微生物的存在。在这些微生物当中,有的长期生活在动物体表或体内的共生或寄生的微生物,成为常住菌;有的是从土壤、水、空气和动物所接触的环境或食物中污染的,称为过路菌。常住菌是与其宿主在共同的长期进化过程中形成的,在宿主体内某一特定部位长期适应和选择,定居繁殖,形成微生物区系。在正常情况下,区系中的微生物种类和数量基本上保持稳定,处于平衡状态,对宿主生长和健康有益,具有免疫、营养、对病原微生物进行生物拮抗等作用。过路菌一般不能在动物体表或体内定植,如果致病性的过路菌发生定植、繁殖,则可能对机体产生致病作用。

3.2 微生物分布

3.2.1 体表微生物:因受土壤、空气和水的污染,动物皮肤和皮毛上的栖生多种微生物,如

葡萄球菌、链球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和枯草杆菌等。

3.2.2 消化道微生物:正常畜禽胚胎及初生畜禽的消化道是无菌的。初生数小时后随着吮吸、采食等过程,在消化道内出现微生物,如大肠杆菌等,并从此在动物肠道内与宿主共处终生。消化道中微生物的分布因部位不同而异,口腔内主要有葡萄球菌、链球菌、乳酸杆菌、棒状杆菌、螺旋体等。食道中因无食物残留,微生物很少。胃肠道微生物的组成很复杂,它们的数量和种类因畜禽种类、年龄和饲料而异,在同一动物不同胃肠道部位也存在差异。在正常情况下,普通动物肠道内大约200种正常菌群,每克肠道内容物约含109~1010个细菌以上,其中主要是非致病的厌氧菌,如拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌等,占总数的90%~99%,其次为肠球菌、大肠杆菌、乳杆菌和其他菌。

3.2.3 呼吸道微生物:呼吸道以鼻腔内细菌为最多,主要是葡萄球菌,随空气进入。上呼吸道黏膜长期栖居着一些微生物,如葡萄球菌、绿色链球菌、肺炎球菌、巴氏杆菌等。气管黏膜上的气管分支的微生物随着分支越深,微生物越少,支气管末梢和肺泡内一般无菌,只有当机体发生呼吸道感染时才有病原性微生物存在。

3.2.4 泌尿生殖道微生物:动物的肾脏、输尿管、睾丸、卵巢、子宫、输精管及输卵管是无菌的。动物的阴道及尿道栖居着正常微生物群,如乳杆菌、葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌和抗酸杆菌等。

3.3 猪微生物学

3.3.1 猪肠道菌群的建立及分布

猪出生时肠道内是无菌的,由于母体产道、粪便及环境微生物的影响,在出生后的3~4 h,肠道内开始检出大肠杆菌和链球菌。好氧菌和兼性厌氧菌作为第一批在仔猪肠道定植的菌株。在初生24 h之后,大肠杆菌和链球菌菌数达到最大值。48 h仔猪肠道内开始出现可以在微氧环境中生存的乳酸杆菌;72 h专性厌氧菌、拟杆菌开始在肠内定植。

初生仔猪胃内pH为5,几小时后降为3~4,5周时为2~3,其后相对稳定,因此耐酸菌和兼性厌氧菌为优势菌,主要为乳杆菌和链球菌。小肠液是弱碱性混浊液体,pH值为8.2~8.7,十二指肠中的胆盐能抑制其中的细菌数目,因此,十二指肠内细菌数目较少,到达空肠和回肠后数目和种类逐渐增多。空肠和回肠中,以乳酸杆菌和双歧杆菌为优势菌群,其次是消化球菌、肠球菌、小梭菌和葡萄球菌。大肠pH 接近中性,是猪消化道微生物活动的主要场所。其中盲肠和结肠是细菌定值最大部位,主要由厌氧菌组成,如拟杆菌以及大量的革兰氏阳性菌。严格厌氧菌包括无芽孢菌(如真杆菌、双歧杆菌、链球菌、消化链球菌、消化球菌等)和产芽孢菌。而兼性厌氧菌比厌氧菌少10~100倍,常见的兼性厌氧菌有链球菌和乳酸杆菌。

成年猪的消化道内菌群总数在1014,其中乳杆菌是猪肠道的最优势菌群,其次是拟杆菌、消化球菌、厌氧弯曲杆菌、真杆菌、螺旋体、双歧杆菌、粪链球菌、酵母菌和大肠杆菌。其中在空肠、回肠、盲肠、直肠数量最多。

3.4 家禽微生物学

3.4.1 家禽的消化道特点

家禽的口腔构造简单,没有牙齿和结肠,但有有发达的嗉囊(或食管膨大部)、腺胃、肌胃和两条盲肠,饲料通过食道直接进入嗉囊,在期间储存和浸渍,然后再由嗉囊进入腺胃,在那里与腺胃分泌的消化液进行混合,随后进入肌胃。最后经小肠、盲肠、大肠进入泄殖腔。

3.4.2 家禽肠道菌群的建立与分布

刚出壳的健康雏鸡肠道内通常是无菌的,后通过饮水、饲料和母鸡等途径获得细菌且各种菌均很快开始大量繁殖,至20日龄后趋于平缓,30日龄才与成年鸡一致,从而完成菌群定植过程。鸡胃肠道微生物区系的建立是一个循序渐进的过程,当消化道正常菌群稳定时,各部位的优势菌群均不完全相同:1)鸡嗉囊内乳杆菌构成最优势菌群(109个/g),还有链球菌和肠杆菌;2)腺胃、肌胃与嗉囊菌群相似,仅总菌数有异;3)小肠为兼性厌氧菌,如链球菌、大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌,前段少后段多;4) 盲肠中细菌的种类和数量最多,总数达1011个/g,其中拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌、消化链球菌和梭状芽孢杆菌是最优势菌群,其次是乳杆菌、链球菌、肠杆菌、葡萄球菌、产气荚膜梭菌、酵母菌。而鸭的肠道正常菌群与鸡有所不同,拟杆菌、乳杆菌、弯曲杆菌和双歧杆菌为主。

3.5 反刍动物微生物学

3.5.1反刍动物的消化道特点

反刍动物消化道结构的主要特点是复胃,如牛羊的复胃有瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃组成。前3个胃室合称前胃,不分泌胃液,主要靠微生物的发酵作用消化饲料,其中瘤胃最大,且微生物区系极为复杂。第四个胃室即皱胃才有真正的胃腺,可分泌胃液,其消化作用和单胃动物的相同。牛羊采食时,食物经唾液拌和后未经充分咀嚼即经口腔和食道进入瘤胃。经暂时贮存和细菌发酵后,进入网胃,将食物磨碎和分成小团,再呕吐口中重新咀嚼。食物也可从瘤胃直接经食道呕回口中。再经重新咀嚼进入瘤胃、网胃、瓣胃,最后进入皱胃。通过皱胃所分泌的胃消化液,可将食物尤其是其中大量的瘤胃微生物菌体进行消化。

3.5.2反刍动物胃肠道菌群的构成及作用

反刍动物前胃是消化粗饲料的主要场所,因此瘤胃微生物在反刍动物的饲料消化过程中起着重要的作用。瘤胃微生物包括细菌、原生虫和厌氧真菌,一般每克瘤胃内容物中含细菌109~1010个,原生虫105~106个,真菌105个菌体形成单位。

瘤胃内微生物种类繁多,主要为细菌、纤毛原虫和厌氧性真菌。瘤胃中的细菌按形态分有杆菌、球菌、梭菌、链球菌、螺旋菌、弧菌、叠球菌和单胞菌等。目前从牛瘤胃中已经分离出的细菌共有896种。98%为厌氧性细菌。其中14%可以利用纤维素, 72% 可以利用葡萄糖,54%利用木糖, 71%利用纤维二糖。这些细菌的发酵产物主要为乙酸、丙酸、丁酸,以及少量的甲酸、戊酸和己酸。其副产物包括甲烷、二氧化碳、硫化氢以及其它一些动物无法利用的产物。随着细菌的生长、发育和繁殖,奶牛每日可以从中获得约60%~65%的可消化粗蛋白质,从发酵产物中可以获得 70%~80% 的能量。

纤毛原虫参与瘤胃内微生物、半纤维素、果胶、淀粉、氮化合物、脂肪的分解作用。种类多达120多种,每毫升瘤胃液可达200万个,严格厌氧。

反刍动物肠道微生物有乳酸菌、双歧杆菌、肠杆菌等,其中乳酸菌产生抑菌物质,可抑制溶血链球菌、肺炎球菌、沙门氏菌、结核杆菌、葡萄球菌等,双歧杆菌除具有抑菌作用外,还可促进肠蠕动,促进钙、维生素D的吸收。

3.5.3 水产动物微生物学

3.5.3.1 鱼类微生物学

水生动物肠道菌系由有益微生物群(如双歧杆菌属、真杆菌属、乳酸杆菌属)和有害微生物群(如大肠杆菌属、嗜水气单胞菌属)组成。鱼类肠道菌群因鱼的栖息水域不同而有所不同。淡水鱼肠道内以假单胞菌、无色杆菌、气单胞菌等占绝对优势,而海水鱼则以无色杆菌、弧菌、假单胞菌、黄色杆菌、微球菌占优势。鱼类肠道菌群的数量与组成因鱼的种类、栖息水域、是否摄饵和投饵时间、饵料状况和生理状况等而有所不同。鲤肠道微生物种群有气单胞菌、大肠杆菌、需氧芽孢杆菌、酵母菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、拟杆菌、梭状芽孢杆菌,其中需氧、兼性厌氧优势菌是气单胞菌和酵母菌,厌氧优势菌是拟杆菌。鲤科鱼类肠道菌群主要为假单胞菌和气单胞菌属。动物食性鱼类有较多的链球菌和厌氧芽孢杆菌;而草食性鱼类的肠道内有双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等;杂食性的鱼类如罗非鱼则弧菌和气单胞菌占绝对优势。

3.5.3.2 对虾微生物学

对虾肠道菌群以假单胞菌、气单胞菌、芽孢杆菌属占优势,对虾发育到蚤状幼体期主要吞噬细菌和一些单细胞藻类,在水中的优势菌(弧菌)成为虾肠道中的优势菌,也是含菌数最多的时期。对虾经过120天达到成体期后,假单胞菌占优势,如果气单胞菌和弧菌占优势,生长不良。

对虾腮及肠道的正常微生物群与水环境、食物形成相对平衡的微生态系,正常虾池条件下是稳定的。但当水温变化、水质污浊、有机物含量过高、池底恶化、溶氧量低.虾池菌数超过临界值、对虾发病、滥用化学药物和抗生素时,生态平衡遭到破坏,一些正常菌群受到抑制,而一些有害菌或机会性致病菌大量繁殖,就会引起对虾大规模爆发疫病。

3.5.4 皮毛动物微生物学

3.5.4.1 水貂的消化道特点

水貂的消化道短,胃容积小,肠道总长度仅为体长的4-5倍,无盲肠。在消化酶中蛋白酶和脂肪酶多,淀粉酶较少。食物通过消化道的速度很快,采食后3-4小时就能排除体外,使其对饲料的消化率需求及酶的产量要求都很高。 水貂的日粮应以动物性饲料为主,动物性饲料一般约占日粮总量的70%-80%,谷物饲料约占日粮总量的18%-25%,而且纤维素含量要低,需经加工粉碎和熟制后方能喂给。蔬菜果实类饲料约占日粮总量的1%-2%。由于水貂的牙齿和口腔不适于咀嚼,自体合成B族维生素的能力较差,所以日粮应进行粉碎加工和补充一定量的维生素和矿物质。水貂主要是依靠肠道分泌的酶进行消化,其消化系统相对成熟较晚,仔貂体内的蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶的活性和数量从出生到l2周龄间逐渐增加,所以早期仔貂对蛋白质的消化率较低。

3.5.4.2 皮毛动物肠道菌群的构成及作用

水貂肠道里栖居着大量微生物,尤其是大肠。小肠内的主要优势菌是乳酸菌,这与肠道中酸性环境和胆汁有关,这些微生物产生酸性环境抑制大肠杆菌、沙门氏菌等的繁殖,因此肠道菌群平衡对动物宿主肠道健康起作用。通过活性菌在肠道的占位和生长过程中的代谢和产酶,可明显提高动物对碳水化合物的消化率,增加了饲料中的脂肪的利用率,有利于提高动物皮毛的光泽。毛皮动物小肠中下部萌发的活性菌可明显减少小肠中的有机胺和硝态氮的含量,有利于诱导肠道胰蛋白酶的分泌,提高蛋白消化率,尤其是对高胱氨酸含量饲料的蛋白消化率,有益于动物体架的增大和改善皮张的大小。


2018年6月8日 16:42
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