那些饲用抗生素替代品现在都怎么样了?

摘要:抗生素在人和动物疾病治疗中发挥着重要作用,然而抗生素的长期使用不仅使病原菌产生耐药性,更造成畜产品和生态环境中的药物残留问题,对人类健康安全造成极大威胁。高效、环保、无毒副作用的绿色饲料添加剂在畜禽养殖业中正在逐步替代抗生素,具有广阔的应用前景。文章简要介绍了微生态制剂、寡糖、抗菌肽、酶制剂、中草药制剂、酸化剂、发酵中药等几种常用的饲用抗生素替代品的性质、功效、研究进展及应用现状,以期为畜牧业养殖中抗生素替代品的研究和应用提供理论基础。

关键词:饲料添加剂;抗生素替代;应用

自抗生素被发现和使用以来,就在人和动物的疾病防治中发挥着重要作用。兽用抗生素通常包括两大部分,即注射用抗生素(治疗药)与饲料添加剂用抗生素(又称动物生长促进剂)。实践证明,饲用抗生素在促进动物生长、提高饲料报酬、改善动物产品品质等方面作用突出,但同时也引起药物残留、细菌耐药性等负面问题,对动物、人和生态环境造成严重危害。基于抗生素的种种缺点,饲用抗生素替代品不断推陈出新,近年来,一些具有抗病促生长作用的替代抗生素饲料添加剂已开始应用于畜禽养殖业中,并且取得良好的应用效果。这些饲用抗生素替代品主要有微生态制剂、寡糖、抗菌肽、酶制剂、中草药制剂、酸化剂等。目前公认最有前途的就是微生态制剂产品。

1、微生态制剂

微生态制剂是采用已知的有益微生物经培养、提取、干燥等特殊工艺制成的用于动物的活菌制剂。微生态制剂能参与调节胃肠道内微生态平衡、刺激特异性或非特异性免疫功能,有助于促进动物生长,提高饲料转化率,增强动物免疫功能,改善体内外生态环境。我国《饲料添加剂品种目录(2013)》中规定了包括乳酸菌类、芽孢菌类、酵母类等34种可以直接饲喂动物的饲料级微生态菌种,其中乳酸菌类被众多学者认为是最有前途的饲用抗生素替代品。李金敏等[1]在1~42日龄AA肉鸡日粮中添加高活性抑菌型芽孢杆菌和乳酸菌组成的复合微生态制剂后,料肉比显著低于对照组(P<0.05),与添加复合抗生素组(前期为莫能霉素、阿维拉素加阿散酸,后期为马杜拉霉素加维吉尼亚霉素)相比无显著差异,说明微生态制剂能显著提高肉鸡的生长性能,效果与抗生素相当。徐海燕等[2]研究发现肽菌素能显著降低肉鸡的料重比(P<0.05),显著提高21日龄和42日龄的十二指肠淀粉酶、脂肪酶和空肠淀粉酶活性(P<0.05),同时能显著促进肉鸡肠道内乳酸杆菌的增殖(P<0.05),抑制大肠杆菌的繁殖。

微生态制剂作为绿色饲料添加剂,具有无毒、无残留、无抗药性等诸多优点,在肉鸡养殖业中得到广泛青睐。但是,作为活菌类制剂,它在生产应用中存在着一些缺点和问题,如外源性活菌制剂从加工、运输到进入动物胃肠道内如何保证其活性,如何解决微生态制剂与其他添加剂合理配伍使用的问题,如何筛选高效稳定的益生菌菌株,完善其加工工艺,降低生产成本,提高产品质量等,且微生态制剂的作用重在疾病的预防和后期恢复,并不能像药物一样起到快速治疗的效果。这些问题也成为微生态制剂大面积推广应用的瓶颈,但是,随着科技水平的提高,研究应用的不断深入,这些问题会逐渐得到改进,使微生态制剂的应用更为广泛。

2、寡糖

寡糖又称寡聚糖、低聚糖,通常指糖单原通过糖苷键连接形成的直链或支链,聚合度为2~10的单糖基聚合物。寡糖种类很多, 目前用作饲料添加剂的寡聚糖主要有:果寡糖、半乳寡糖、甘露寡糖、大豆寡糖、异麦芽糖、木糖寡糖等。这些寡糖都属短链分支糖类,不能被单胃动物自身分泌的消化酶分解,但进入消化道后段可被肠道有益微生物消化利用,选择性地促进双歧杆菌、乳酸杆菌、链球菌等有益菌群的增殖[3]。这些有益菌利用寡糖发酵产生短链脂肪酸,降低肠道pH值,抑制外源致病菌和肠内固有腐败菌的生长, 从而发挥正常肠道菌群在屏障、营养、免疫上的功能,维护、增进动物健康[4]。Yang等[5]研究发现,在肉鸡日粮中添加甘露寡糖可提高饲料表观代谢能和净能,降低可溶性非淀粉多糖中树胶醛糖的浓度和肠道黏膜上大肠杆菌的定植。另外,寡糖还可以直接吸附肠道内病原菌,增强动物免疫能力。寡糖因其调节动物微生态平衡的作用与微生态制剂相似,营养界称其为化学益生素。

与微生态制剂相比,寡糖更稳定,对制粒、膨化、氧化和储运等恶劣环境条件都具有很高的耐受性,能抵抗胃酸的灭活作用,克服微生态制剂在肠道定植难的缺陷。加上它无毒、无副作用,不被吸收,因此,虽然它目前生产效率低,生产难度大,但其发展应用前景仍十分广阔。

3、抗菌肽

抗菌肽是生物界中广泛存在的一类生物活性多肽,具有抗病毒、抗真菌、杀灭寄生虫和原虫、抑制或杀伤肿瘤细胞等功能[6];因其抗菌谱广、作用时间短、无残留、体内可降解等优点而被认为是抗生素的理想替代品之一,越来越受到人们的关注,其中易于规模化发酵生产、种类多、结构独特、功能多样的微生物源抗菌肽更具优势。目前,在动物生产中应用的主要是细菌抗菌肽,根据其合成机制分为非核糖体合成的抗菌肽和核糖体合成的抗菌肽,前者由非核糖体多肽合成酶基因编码合成,统称为抗菌脂肽,主要有短杆菌肽、多粘菌素、杆菌肽和糖多肽等,产生菌株以枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等益生芽孢杆菌为主,我国于1990 年批准杆菌肽作为饲料添加剂使用;后者合成依赖核糖体,统称为细菌素,产生菌株以乳酸链球菌、植物乳杆菌、戊糖片球菌等益生乳酸菌为主。目前世界上已知的抗菌肽共1700余种,并且新研发的抗菌肽种类日益增多,研究比较深入的是天蚕素、蛙皮素、蜂毒素和防御素等[7]。

研究表明,抗菌肽具有防控动物疫病、增强动物机体免疫水平、提高动物机体抗氧化能力、提高动物生产性能等诸多生物学功能。刘莉如等[8]研究发现在海兰褐蛋用仔公鸡日粮中添加350 mg/kg 天蚕素抗菌肽可降低料肉比,提高免疫器官胸腺、法氏囊和脾脏指数,增加免疫活性细胞数量。抗菌肽热稳定性好,在 100℃下加热 10~15min 仍能保持其活性;因此,抗菌肽能够耐受饲料加工过程中高温高压的剧烈条件,在饲料保存过程中持续发挥其功能,保持饲料品质,延长贮存期限。现在生产中存在的问题主要是抗菌肽产品生产成本过高,还存在转基因安全性等问题。

4、酶制剂

酶是一类由活细胞产生的具有生物催化反应能力的蛋白质,在生物体内广泛存在,饲用酶制剂是一种以酶为主要功能因子并通过特定生产工艺加工而成的饲料添加剂。饲料中酶的添加可补充动物内源酶种类和功能的不足,增加消化道中酶的浓度,强化消化功能,提高饲料利用率和生长性能;同时可以调节肠道微生态,减少消化道及粪便中养分残留量,抑制病原菌生长,对消化不良性腹泻有一定作用,同时也减轻了对环境的污染。酶制剂分为消化酶和降解酶,前者包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶,后者包括纤维素酶、β-葡聚糖酶、麦芽糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶、植酸酶、支链淀粉酶、木聚糖酶。目前只有植酸酶有单一酶制剂产品, 其余饲用酶制剂大多是包含两种或多种酶的复合制剂。赵必迁等[9]研究发现在肉鸡饲料中添加非淀粉多糖复合酶制剂,能提高肉鸡能量和养分(干物质、粗脂肪)表观利用率,同时提高前期肉仔鸡肠道绒毛高度,降低隐窝深度和肌层厚度。

从目前酶制剂的使用情况和添加效果来看,酶制剂活性低、价格贵,作用效果受多种因素的影响,如酶的种类、产品质量、动物品种、年龄及健康状况等都会影响其效果;对饲用酶的稳定性、有效性、安全性、不同种类的酶的配合以及对不同个体动物的具体使用方面还有很多的工作要做。

5、中草药制剂及植物提取物

中草药作为饲料添加剂在我国早有记载,依据中医中药理论,进行科学组方配伍,是我国特有的中医理论与实践的产物。一般认为中草药饲料添加剂的有效成分主要有生物碱、甙类、挥发油、鞣质、糖类、氨基酸、蛋白质、酶、油脂、无机成分及色素等。糖甙类可显著增强机体的免疫能力;鞣质对绿脓杆菌、大肠杆菌、霍乱杆菌、白喉杆菌等常见细菌均有抑制作用;生物碱能够增加肠蠕动,使消化液分泌旺盛,食欲增加;有些中草药本身就含有丰富的蛋白质、维生素和矿物元素, 兼有药效和营养双重功能[10]。近年来还发现在中草药中游离的有机酸也具有生物活性,如蚁酸具有抗炎镇痛作用,绿原酸具有抗菌效果;植物色素还可以改善畜禽产品(肉、蛋)的色泽等。史东辉等[11]在肉仔鸡饲粮中添加中草药止痢草提取物后,发现可以改善肉仔鸡的饲料报酬,降低料肉比,同时提高血清IgG水平,降低肉仔鸡球虫病的发生。目前在鸡养殖业上使用较多的中草药种类有白头翁、黄芪、黄连、党参、大黄、炙甘草等,植物提取物的种类主要有皂苷、生物碱、多糖、糖萜素、茶多酚、黄酮、精油等。近几年来,植物精油在畜牧业生产的应用研究也日渐深入,如丁香油、牛至油、百里香醇、茶树油、肉桂油、迷迭香精油等,均具有较好的抗菌、消炎、抗氧化效果[12]。

中草药制剂因其来源广泛、价格低廉、安全方便、毒副作用小、无残留、无抗药性等优点而成为一种理想的饲料添加剂,在普通饲养条件下, 将制剂添加于日粮中, 供动物饲用或饮用, 以期预防动物疾病、加速生长、提高生产性能和改善畜禽产品质量。但是目前对中草药的药理作用及作用机制方面的研究还比较薄弱,需要做大量的工作,如长期使用是否有毒副作用,在饲料中是否与其它的营养成分有协同或抵抗效应等;有关专家认为,应完善中草药制剂的加工工艺,使药物成分含量稳定,在产品定位上,侧重其药性即防病作用[13]。这些问题尚需进行进一步的探讨和研究,这将有利于对中草药饲料添加剂进行进一步的开发和利用。

6、酸化剂

酸化剂作为一种饲料添加剂,可降低动物胃肠道pH值,调节胃肠道微生物菌群的结构,为动物提供最适消化道环境,已在国内外得到广泛应用。饲料酸化剂现多以有机酸和无机酸配合使用为主,常见的有机酸包括柠檬酸、延胡索酸、苹果酸、山梨酸、琥珀酸、乳酸、富马酸以及甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等。有机酸能够改善饲料适口性,增加采食量,提高饲料转化率;有些有机酸如柠檬酸、延胡索酸能够直接参与机体代谢,促进营养物质的消化吸收,还能够增强机体免疫机能,缓解应激。贾刚等[14]研究表明,在艾维茵白羽肉鸡日粮中添加缓释复合酸化剂,可以降低鸡舍氨浓度,改善环境质量;降低消化道pH值,调节胃肠道微生物菌群结构,同时提高肉鸡的免疫力和生长性能。其他酸化剂如丙酸和丙酸钙是很好的饲料防霉剂, 被广泛用于饲料保藏, 山梨酸和苯甲酸也是一种很好的饲料防霉剂。但有机酸成本较高,对设备、料槽等容易造成腐蚀。无机酸主要指磷酸和盐酸,酸性强,成本低。有机酸和无机酸的结合使用能够克服单一酸化剂的缺陷与不足,增强使用效果,降低成本,提高养殖经济效益。

7、发酵中药

微生物发酵中药突破性地将中药和微生态益生菌有机结合,具有提高免疫力、促进动物生长等作用,是替代抗生素的理想饲料添加剂。它解决了中药吸收利用率低、成本高以及微生态制剂作用局限大、稳定性差、效果不突出等问题,同时将两者的优点集于一身,并起到互相增效的效果。

通过发酵,益生菌产生的纤维素酶、淀粉酶等能够分解植物细胞壁,促进中药有效成分的释放;同时能够将中药中的有效成分进行转化,降低大分子的分子量,提高有效成分的生物利用度,从而成倍的提高中药的效果。

同时,中药中的多糖能够显著促进益生菌的生长和代谢,提高活菌数和抗菌肽等代谢产物的产生,并对有害菌有一定程度的抑制多用。

亿民药业的沃强(发酵型)经多次动物实验和临床试验表明,其能够显著提高机体的特异性和非特异性免疫力,改善机体肠道平衡,促采食促生长效果明显,能够在一定程度上代替抗生素的使用,特别是在种鸡上使用效果显著。

8、其他抗生素替代品

随着科学技术水平的提高及在生产实践中的日趋应用,许多新型抗生素替代品如抗菌疫苗、卵黄抗体(IgY)、免疫球蛋白、噬菌体及其裂解酶、细菌致病力抑制剂等应运而生,成为各国研究的热点。目前抗菌疫苗应用广泛,在一定程度上可以起到预防感染性疾病的作用,但是疫苗的保护力有限,需多次免疫;而且如果疫苗免疫前动物群体已经感染强毒,在这种情况下接种疫苗往往会激发疾病的发生和流行。卵黄抗体能抵抗幼龄动物肠道中胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的消化,在幼畜饲料或添加剂中加入一定量的针对某种特定疾病的卵黄抗体,可使其获得有效的被动免疫,因而被认为更具商业优势[15]。

噬菌体依赖宿主细胞进行复制,抗菌作用专一性强,产生的裂解酶如葡糖苷酶、酰胺酶、内肽酶和转糖基酶可杀死金黄色葡萄球菌,治疗革兰氏阳性菌如粪肠球菌、产气荚膜梭状芽胞杆菌和B族链球菌的感染[16]。目前,噬菌体及其裂解酶的研究缺乏大规模临床试验和国际标准,且制备工序复杂、成本高,阻碍了其普及应用。

随着人们对食品安全意识的增强,各国也加强了对抗生素的使用监管力度,限用或禁用抗生素是动物营养与饲料行业发展的必然趋势,未来饲料添加剂的发展方向应该是研制生产无毒、无残留、无耐药性、不污染环境的绿色添加剂。但是抗生素替代品的研究是—个漫长的过程,当前只处于摸索阶段,各类抗生素替代品在生产应用中存在较大局限性,无法完全取代抗生素的地位。在研究完善新型抗生素替代品的同时,也要从治理养殖环境入手,加强饲养管理,转变饲养模式,减少外界环境中病原微生物的数量,给动物生长营造良好的环境,从而保证动物的健康生长,减少抗生素的使用,保障食品安全。

参考文献

[1] 李金敏,张志焱,张微,等.微生态制剂替代饲用抗生素对肉鸡生产性能及肠道结构影响[J].饲料广角,2013(2):18-19.

[2] 徐海燕,辛国芹,武香玉,等.肽菌素与饲用抗生素在肉鸡生产上的应用研究 [J].中国畜牧杂志,2013,49(5):57-61.

[3] 林英庭. 影响寡聚糖类饲料添加剂利用效果的因素[J]. 中国饲料, 2001(4) :10- 11.

[4] 卢建军. 寡聚糖在饲料工业上的应用[J]. 中国饲料, 1999( 2) :35- 36.

[5] Yang Y,IJI P A,Kocher A,et al. Effects of mannanoligosaccharide in broiler chicken diets on growth performance, energy utilization, nutrient digestibility and intestinal microflora[J]. British Poultry Science, 2008,49(2):186-194.

[6] 李爱科,林燕,赵永欣. 饲用抗生素替代品研究进展[J]. 饲料工业,2013,34(20):01-06.

[7] Lia J X, Xu X Q, Lai R, et al. Anti-infection peptidomics of amphibian skin[J]. Mol. Cell Proteomics., 2007, 6:882-892.

[8] 刘莉如,杨开伦,滑静,等.抗菌肽对蛋用仔公鸡生长性能、免疫指标及空肠组织相关细胞因子基因mRNA表达的影响[J].动物营养学报,2012,24(7):1345-1351.

[9] 赵必迁,张克英,丁雪梅.非淀粉多糖复合酶制剂对肉鸡养分表观利用率及肠道组织形态结构的影响[J].粮食与饲料工业,2012(10):49-52.

[10] 明文森,黄 微,曾刚元,等. 抗生素替代品—中草药饲料添加剂的应用研究[J].营养与日粮,2010, 18-19.

[11] 史东辉,李爱花,马学会,等.植物提取物对肉仔鸡生产和屠宰性能、血清IgG和粪便球虫卵囊数量的影响[J].科技与实践,2013,49(6):61-64.

[12] 朱永刚,王 磊,崔东安,等. 植物精油在畜禽生产中的应用效果研究进展[J]. 中国畜牧兽医,2016,43(7):1812-1817.

[13] 李丽文. 抗生素添加剂使用中的负面效应及其替代品的应用研究[J]. 《今日畜牧兽刊》增刊,298-301.

[14] 贾刚,晏家友,王辉,等.缓释复合酸化剂对艾维茵白羽肉鸡消化道酸度、免疫指标及鸡舍氨浓度的影响[J].动物营养学报,2009,21(5):747-754.

[15] Yegani M. 卵黄抗体作为抗生素替代品在家禽生产中的应用[J]. 中国家禽,2010,32(13):01-04.

[16] Fenton M, Ross P, Mc Auliffe O, et al. Recombinant bacteriophage lysins as antibacterials[J]. Bioeng Bugs, 2010, 1 (1): 9-16

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