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饲用抗生素替代品研究进展

返回列表 来源: 发布日期: 2020.01.15
作者:卜孟娟、杨濡、李菲、卢宗梅、郭世堂、王在贵
摘要:饲料抗生素的滥用使病原微生物的抗药性越来越强,给人类健康带来潜在的威胁,同时降低了畜禽产品的品质。为了减少抗生素的使用,抗生素替代产品的研究与应用引起了广大研究者和饲料生产厂家的重视。阐述了无抗饲料添加剂的分类、研究进展、存在的问题及未来发展方向, 为饲料减抗、替抗技术的应用提供参考。
键词:饲用抗生素;中草药;微生态制剂;抗菌肽

我国是世界上人口最多的国家,随着经济的发展,人们的生活水平不断提高,畜禽产品市场越来越大。近些年来,绿色食品理念深入人心,广大消费者对畜禽食品品质的要求也更加苛刻。而抗生素在畜禽饲料中的大量使用不仅使病原菌产生耐药性,还会在禽畜产品中残留,对人体健康带来一定的危害。因此寻找抗生素的替代品是畜牧业发展的必然需求,综述了抗生素替代品的研究与应用进展,以期为饲料工业的发展提供参考。

1抗生素替代品的分类
1.1中草药类
近些年来,研究者利用现代生物技术对中草药的有效成分进行了分析并研究其生物活性,将其添加到饲料中代替抗生素,初步探明了中草药的作用机理。如今中草药已经不仅仅用于人类医药,还广泛应用于畜牧养殖业。中草药种类繁多,不同草药可以抑制不同的病原菌。有学者用添加黄常山提取物的饲料喂养肉鸡,结果表明,黄常山提取物可以显著降低艾美球虫对肉鸡的感染,并且可以增加感染组肉 鸡 的 重 量 和 减 少 其 腹 泻 带 血 发 生 率 [1 - 3 ] 。Wu等[ 4 ] 研究发现,苦参可以提高罗非鱼的免疫力,从而抵抗无乳链球菌的感染,中草药可以使机体产生免疫球蛋白 G ( IgG )等免疫物质,从而增强机体免疫力 [5 - 7 ] 。饲料中添加八珍可以增加肉鸡的高密度脂蛋白质、绵羊红细胞( SRBC )、IgG 与 γ 球蛋白含量,并且可以降低极低密度脂蛋白( VLDL ),低密度脂蛋白( LDL )与谷草转氨酶(GOT )的含量[ 3 ] 。Li 等[ 5 ] 研究发现,当归补血汤不仅可以降低肉鸡的死亡率,还可以增强其细胞免疫和体液免
疫能力。古典中医药实践是将多种中草药配制混合来使用,在饲料中也可以添加中草药复合物。 Yeh等 [6 ]研究发现,中草药复合物比抗生素更能提高猪血液中T细胞CD3和CD8的含量,并且能降低低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白的含量。 Liang 等 [7 ] 将黄芪根、白芷根和苍术制成复合物添加到羊饲料中,发现试验组比对照组的体重有了显著提高。此外,从中药中提取的多糖也能增强动物的免疫应答和抗病能力[8 ] 。可见,已经有较多中草药在饲料中替代抗生素的研究。

1.2酶制剂类
酶制剂是一种生物催化剂,可随着饲料进入动物消化道发挥助消化(蛋白酶等)、杀菌(溶菌酶等)等作用,以提高动物机体免疫力而达到替代抗生素的目的。目前饲料酶制剂大多是从微生物发酵物中提取的具有酶活力的蛋白质类物质,经过浓缩干燥等处理工艺后生产而成。酶制剂的主要特点是催化效率高、专一性强,在食品、医药、化工与饲料等行业均有应用,已有 20 多种酶应用于饲料中。目前饲用酶制剂种类有植酸酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、脂肪酶、溶菌酶等,由其中的一种或者某几种复合而成。在饲料中添加半纤维素酶可以解决半纤维素抗营养问题,从而大幅度提高饲料转化率及饲料消化率[9 - 10 ]。木聚糖酶可以水解木聚糖,已广泛用于肉鸡饲料中。有研究表明,将木聚糖酶添加到酒糟蛋白饲料中可以维持禽类的采食量,同时提高禽类的日增重 [11 ] 。此外,武明欣等 [ 12 ] 发现在饲料中添加 900mg /kg木聚糖酶可显著提高刺参生长率和刺参增重,刺参的肠道消化酶活力也显著高于对照组。 Norag 等 [13 ] 研究发现添饲植酸酶不仅可以促进患病罗非鱼对营养物质的利用率,还能恢复其免疫力,降低其肝脏、胃、肠的病理损害,提高存活率。溶菌酶可通过裂解肽聚糖的糖苷键而具有较高杀菌能力。王坛等 [14 ] 研究表明,添饲36.4mg/kg的溶菌酶可以稳定促进吉富罗非鱼对饲料干物质、粗蛋白质与粗脂肪的吸收效率。此外, Zou等 [15 ] 发现分别添饲100mg/kg溶菌酶与粘菌素对猪的生长性能和肠道解剖学形态影响较为接近。可见,溶菌酶具有替代饲用抗生素的潜力。综上所述,酶制剂可以直接或间接替代饲用抗生素的作用,减少饲用抗生素的使用,为人类健康和环境保护提供了一定的基础。

1.3  微生态制剂
微生态制剂作为饲用抗生素替代品具有相当大的应用潜力,目前在全球养殖业禁抗大潮中越来越受到重视。对于 产芽孢的益生菌,可以产生孢子以应对酸碱等特殊环境,所以益生菌多是将其孢子制成制剂在饲料中应用的。随着生物技术的进步及相关工艺设备技术研究水平的提高,微生物制剂应用领域也愈加广泛。益生菌对混合饲料进 行发酵后可改变其营养特性,提高饲料利用率。张哲 [16 ] 等用枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母发酵饲料替代普通饲料,显著提高了动物的生长性能、血液 SOD 和过氧化氢酶活力,从而达到提高机体免疫力,为饲用
抗生素的减量使用提供了一定的依据。姜旭东 [17 ] 将不同浓度的枯草芽孢杆菌制剂添加到基础日粮中饲喂白羽肉鸡,当添加剂量为0.6%时,生产性能最佳。 Galagarza等 [18 ] 发现添饲枯草芽孢杆菌株系中的NZ86 ( NRRL B - 50136 )和 O14VRQ ( NR -RL B - 67221 )可使罗非鱼肠道中的促炎细胞因子基因上调,从而提升了机体免疫反应。 Nguyen 等 [19 ] 发现在日粮中添加适量的高温灭活的 Lactobacillus plantarumL - 137 不仅促进罗非鱼的生长,还增强其免疫反应和抗应激能力。 Ma等 [20 ] 研究发现在饲料中同时添加Rhodotorula sp. H 26 和 Metschnikowia sp.C14 酵母菌,可以促进幼年海参的生长,提高其消化酶活力、免疫能力。此外, Grandiosa 等 [21 ] 发现饲喂富含 Exiguobacte-rium JHEb 1 、 Vibrio JH 1 和 Enterococcus JHLDc 的饲料增强了鲍鱼的免疫应答能力,同时降低活性氧的产生。常用益生菌见表 1[ 22 - 23 ] 。
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1.4  抗菌肽
由20~60个氨基酸组成的具有抗菌活性的肽能抑制细菌的生长,起到疾病预防与治疗的效果,是一种良好的抗生素替代物。抗菌肽具有热稳定性好及抗菌谱广等特点,近年来陆续有多种新型抗菌肽被发 现 和 研 制 出 来,如 AI - hemocidin 2 、 K1K8 、Hp1404等 [24 - 27 ] 。抗菌肽可以提高水产动物的存活率和生产性能,改善免疫功能。柴仙琦等 [28 ] 研究发现,在饲料中添加150~250mg/kg的抗菌肽,可有效提高凡纳滨对虾的成活率和增重率,改善了血清非特异免疫指标。 Shi等 [29 ] 研究发现饲用添加了抗菌肽仔猪的日增重要大于饲用了抗生素的组。此外,在 Yuan等 [30 ] 研究中,添饲500mg/kg的抗菌肽可显著提高断奶仔猪血液中IgG 、免疫球蛋白 M(IgM )、免疫球蛋白 A ( IgA )、猪瘟抗体( CSF - Ab)与血清 总 补 体 ( CH50 )等 免 疫 因 子 的 含 量。 Dong等 [31 ] 发现添饲100mg/kg抗菌肽的鲤鱼血清中免疫球蛋白和白细胞介素水平明显高于对照组和其他剂量组,而且抗菌肽还可降低鲤鱼血清甘油三酯水平,增强抗氧化能力。

1.5  植物精油
植物精油通常是从植物组织中提取的有效成分,因其来源十分广泛,生产技术比较成熟,应用潜力较大。植物精油能提高机体免疫力,提供维生素等营养物质,同时有杀菌等作用,可替代饲用抗生素。天然植物精油和有机酸的复合物具有显著杀菌、抑菌功效,日粮添加 0.05‰ 的复合物能显著提高肉鸡平均日增重,降低料肉比,增强动物机体免疫力,提高饲料转化率 [32 ] 。添饲以百里香酚、丁香酚、香芹酚复合而成的植物精油可提高肉仔鸡的采食量、日增量,降低料重比,极显著提高血清免疫球蛋白 IgG含量,增强肉仔鸡的免疫力 [
33 ] 。Su等[ 34 ] 研究发现在饲料中添加植物精油,不仅可以显著的提升断奶仔猪的生长性能与抗氧化能力,还能增加其血液中的IgG 、IgM 的含量。

2  抗生素替代品研究存在的问题
虽然抗生素替代品的研究与应用前景广阔,但仍有许多问题亟待解决。中草药添加剂配方需要规范、合理设计;对其中有效成分的具体功能和应用效果缺乏明确的认识,形成一种“模糊效果”论,导致养殖户在使用过程中存在一定的疑虑。因此,各种中草药在饲料中的使用剂量和安全性评估还有待进一步研究 [35 - 36 ] 。此外,中草药的有效成分和作用机理也需进一步研究 [37 ] 。酶制剂的热稳定性和酸碱稳定性有待提高,仍需要通过基因工程手段来改良酶的生化性质,利用发酵工程等优化微生物的发酵产酶条件。同样,饲用酶制剂的使用剂量问题亟待探索,而且酶制剂产品的稳定性也有待提高 [38 ] 。抗菌肽的生产与提取工艺需要改进 [39 ] 。此外,抗菌肽容易被内源蛋白酶水解,所以如何增加饲用抗菌肽的稳定性仍需要进一步研究 [40 ] 。微生物制剂的菌种在饲料加工等生产过程中活力部分丧失,导致所添加的剂量达不到预期的替抗效果。饲用益生菌的抗逆能力不强,同种益生菌对不同的宿主动物作用效果也 存 在 差 异,因 此,需 要 规 范 使 用 微 生 物 制剂 [41 - 42 ] 。植物精油因其挥发性强,在不同养殖环境下的效果差异较大,其在饲料加工过程中容易挥发而导致存留量低,影响了其最终使用效果而受到饲料厂与养殖企业的质疑,所以提高植物精油的留存率是其可以大规模应用的前提 [43 ] 。需要建立规范有效的替抗产品生物学评价试验方法与规程,探索不同替抗产品与其他营养成分和饲料添加剂之间的交互作用等。

3  展望
寻找有效抗生素替代品是畜牧业健康良性发展的必然趋势。目前已经发现的替抗添加剂种类较多,研究者们对其特点也进行了一定程度的研究和一定范围内的产业化应用,随着全球范围内抗生素在饲料中的禁用,抗生素替代品必将会得到深度研发。在动物饲料中添加替抗添加剂以提高畜禽产品的品质,必将为人类追求的终极目标。

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