作者：马强，白献晓,刘付玖,任巧玲 抗生素自 1940 年开始应用于养殖业以来 ,对促进畜牧业生产的快速发展起到了巨大的推动作用 。但长期使用抗生素, 往往会引发动物产生耐药菌株 ,并导致药物残留。为此, 国际社会提出减少抗生素生长促进剂(AGP)使用量或取消某些抗生素的使用。由此可见, 抗生素替代品的研究与开发已经成为世界性命题。当前研究较深入的抗生素替代品有益生素、中草药添加剂、酶制剂
、寡糖 、抗菌肽、酸化剂、植物提取物等。
1益生素
益生素又称益生菌、活菌制剂 、利生菌或微生态制剂(主要是肠球菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、酵母菌等), 是动物有益菌经工业发酵产生的含有多种有益微生物及其代谢产物的微生物制剂 , 可直接饲喂动物并在动物消化道内起有益作用, 是一种无毒副作用、无残留的饲料添加剂。目前使用的益生素产品,多为复合菌种组成的复合制剂, 可分为乳酸菌制剂、芽孢杆菌制剂和酵母类制剂、真菌制剂几种类型 。其作用机理主要是通过向消化道导入对动物有益的活菌 ,与病原菌通过竞争性抑制, 增强动物机体的免疫力
,并直接参与胃肠道微生物的平衡 ,维持胃肠道功能正常化, 帮助动物建立有利于宿主的肠道微生物菌群, 达到防病促生长的目的。通过和消化道内有害菌竞争营养物质 ,抑制有害微生物的生长,以维护肠道正常菌群平衡 ,减少肠道有害物质积累,阻止饲料中病原菌在肠道中的再生与繁殖 ,从而降低发病率。同时, 利用其分泌的各种酶类和代谢产物 ,可以增强动物消化系统的自我调节功能 ,促进饲料的消化吸收 ,提高饲料转化率 。而且 ,益生素对饲料内某些毒素和抗营养因子具有一定的降解和清除作用,可影响抗原的吸收,提高抗体水平和巨噬细胞的活动量
,增强畜禽机体的免疫功能等 。
益生素通过产生大量消化酶类 ,如丝状真菌中的木酶 、曲酶能产生蛋白酶、淀粉酶、半纤维素酶等各种消化酶 ;或经肠内发酵直接产生丙氨酸 、缬氨酸 、天冬氨酸和苏氨酸等,从而提供动物机体所需的营养物质 。并在动物胃肠道形成微酸性环境 ,激活内源酶活性 ,维持肠道内 pH 值 ,有利于维生素 D 以及 Ca2+, Fe2+ 等的消化吸收。
益生素是良好的免疫激活剂 , 能有效地提高干扰素和巨嗜细胞的活性 ,促进 B 细胞产生抗体和提高嗜菌细胞活性 。其细胞壁上存在的肽聚糖 ,能刺激肠道免疫细胞增加局部免疫抗体, 从而提高动物抗病力 。
益生素作为活菌类制剂, 目前还存在着许多难以克服的缺点,急需在生产实践及科学研究中解决。如发酵法生产厌氧菌活菌制剂的难度较大 ;在饲料储运、加工过程中 ,氧气 、高温等条件均可使菌株大量失活 ;外源活性菌制剂生存、增殖所需的营养、微环境条件,与畜禽肠道能提供的并不完全一致, 活菌进入消化道后, 大多难以经受盐酸、胆汁酸 、低 pH值的作用,在动物肠道内的再植能力不强 ,生长速度慢 ,难有足够的数量达到肠道或定居肠道而发挥作用 。
2 中草药添加剂
中草药是以我国特有的中医理论和实践经验为指导而研制的天然药物 , 具有直接杀灭或抑制细菌和增强免疫能力的功能 , 且能促进营养物质消化吸收 ,无残留、无耐药性, 兼有营养和药用双重作用 ,在提高生长速度 、降低饲料消耗方面效果比较显著。中草药添加剂含有生物碱、多糖、甙类 、挥发油、蹂质 、有机酸等生物活性物质 ,既可直接杀菌 、抑菌 ,又可通过大量活性物质调节机体免疫功能和新陈代谢 。中草药的抑菌机理与抗生素不同, 抗生素是直接作用于细菌而将其杀灭;而中草药则是通过扶正祛邪的调理作用
,恢复机体正常的生理状态, 以中草药中多种成分, 从多方面缓解 、干扰病原微生物的代谢,从而达到抑制、杀灭细菌的目的。
中草药的抗应激作用主要是通过提高机体腹腔巨噬细胞的功能 ,明显增加机体外周血液 T 淋巴细胞比率和血清溶血素水平, 增加应激状态下的血浆皮质醇含量 、肾上腺重量和肾上腺皮质细胞内类脂质空泡含量 。汪德刚等用黄芪 、白术 、松针粉、酸枣仁、槐叶粉组成的“应激安”喂鸡,可提高雏鸡成活率(4.7%),降低料肉比;还可减少育成鸡在高强度刺激下引起的死亡 , 对蛋鸡的产蛋率提高 9.23%, 蛋料比降低 13.99%。据报道 ,用藿香 、香薷、黄连、黄芩、栀子、山楂、神曲、枣仁 、远志 、黄芪
、益母草等制成的药物 ,用于蛋鸡抗热应激试验;结果表明, 这些药物可以极显著提高产蛋率, 并可提高饲料报酬, 降低死亡率。张淑群等用夏枯草 、薄荷等制成的药物抗肉鸡热应激, 也取得了较好效果 。有些中草药含有甾醇类物质对内分泌与生殖机能作用较强, 能刺激畜禽的繁殖, 提高畜禽的繁殖性能。由益母草、淫羊藿 、阳起石等配成的“催情散” ,对母猪停乳后的不发情具有明显的催情作用 ,平均催情率可达75.8%.
中草药添加剂在一定范围内对畜禽疫病的控制取得了较好的效果, 在很多方面优于抗生素。但在生产中 ,大量生产和方便使用中草药添加剂也有诸多问题亟待解决, 如中草药体积过大 、有效成分不明、毒副作用不够明确 、缺乏合理的添加剂量、原料和产品质量控制标准不完备、加工简单粗糙等 。
3 酶制剂
酶制剂是将生物体内产生的酶经过特定生产工艺加工而成的包含单一酶或混合酶的产品。酶广泛存在于所有生物体内 ,尤其是细菌 、真菌等微生物是各种酶制剂的主要来源。酶制剂包括单一酶制剂和复合酶制剂 2类 。目前, 除植酸酶有单一产品外, 其余饲用酶制剂大多是包含多种酶的复合制剂 。应用较多的有以纤维素酶和果胶酶为主的复合酶, 以β-葡聚糖酶为主的复合酶, 以淀粉酶和蛋白酶为主的复合酶 , 以纤维素酶、蛋白酶 、淀粉酶、糖化酶、葡聚糖酶和果胶酶为主的复合酶 。
使用酶制剂能补充动物内源酶的不足, 增加动物自身不能合成的酶 , 促进畜禽对养分的消化 、吸收,提高饲料利用率 ,促进畜禽生长 。酶制剂可以破坏植物细胞壁的结构 ,通过分解纤维素 、半纤维素和果胶酶等非淀粉多糖构成的物质 ,暴露细胞壁保护的蛋白质等养分 ,以利消化利用。酶制剂还可降低因可溶非淀粉多糖造成的黏稠食糜的黏度 ,利于养分的转移和吸收;另外 ,植酸酶可以破坏稳定的植酸结构,提高饲料磷的利用率 。
酶制剂已经广泛应用于畜禽生产 ,但产品质量、动物因素(如品种 、生理状态 、健康状况等)、环境条件(如温度 、湿度、pH 值等)等多种因素都影响其应用效果 。
4 寡糖
寡糖又叫寡聚糖或低聚糖 ,是由 2～ 10 个单糖经脱水缩合而形成的聚合物 ,分为普通寡糖和功能性寡糖两大类。普通寡糖有蔗糖、麦芽糖 、乳糖 、麦芽三糖等,这些糖动物体可以消化 、吸收 , 对肠道有益菌并无促进作用 ;功能性寡糖主要有甘露寡糖 、寡果糖、异麦芽糖寡糖、乳果糖 、木寡糖等,其本身不能被动物消化 、吸收 ,具有调整肠道菌群平衡和提高免疫力等保健功能和促生长作用;还可以结合病原细胞的外源凝集素, 避免病原菌在肠道上附着,从而阻断病菌的感染途径 ,并携带病原菌排出体外,被动物营养学家称为抗生素的第
2 代替代品 。功能性寡糖具有低甜度 、低热量、高稳定性的特性 ,在保湿性 、耐酸性、耐热性和防结晶析出方面具有良好的性能 ,克服了活菌制剂的活性不易保存和加工以及在肠道中定植难的缺陷 ,也克服了抗生素的残留和耐药性大难题, 有比较广阔的应用前景。但在使用中也存在以下问题, 需要在生产实践及科学研究中进一步完善、解决:寡糖的生产成本较高 ,纯度较低;针对不同的动物如何选择合适的寡糖种类, 缺乏合理有效的添加剂量和添加方式 。
5 抗菌肽
抗菌肽是生物体内诱导产生的一种多肽类物质 ,具有抗细菌 、真菌和病毒 ,甚至原虫和肿瘤的广谱活性 ,是动物先天免疫系统的重要组分 ,广泛存在于动物多种组织及黏膜层 ,参与机体的非特异性免疫反应。抗菌肽有着独特抗菌机理, 抗菌肽作用于微生物膜(细胞膜外膜), 主要是作用于膜脂质的基质 ,通过物理化学机制使膜的通透性增大 ,破坏其屏障而达到杀伤细胞的效果。抗菌肽不会诱导抗药菌株的产生 ,具有传统抗生素无法比拟的优越性。抗菌肽的高效广谱抗菌性已被药物学家、生物学家所重视 ,采用分子生物学和基因工程技术方法可以大量的表达抗菌肽,
使之成为新一代肽类抗菌药的来源 ,已经显示出广阔的应用前景 。近年来 ,抗菌肽已成为抗生素替代品研究与开发的热点, 尤其是乳铁蛋白肽 ,因其强大的生物学功能而备受关注。乳铁蛋白肽是乳铁蛋白在酸性环境下经胃蛋白酶作用 N端释放的一段多肽, 除不能结合铁离子外,乳铁蛋白肽具备乳铁蛋白的所有生物学活性, 如抗菌、抗病毒、抑制癌细胞生长 、消炎及参与免疫反应等 。在乳铁蛋白肽的诸多生理功能中, 抗菌作用最为突出;其抗菌谱广, 包括许多革兰氏阳性和革兰氏阴性病原菌,例如大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、产气荚膜梭菌等
。乳铁蛋白肽不含稀有氨基酸和外源化学成分 , 是一种健康安全的产品 。但乳铁蛋白肽的制备及来源问题是制约其研究和应用的瓶颈, 可以利用基因工程技术在家畜乳腺反应器或微生物中表达 ,着力解决提高乳铁蛋白肽的生产效率,以降低成本 。
6 酸化剂
酸化剂是指能提高饲料酸度(pH 值降低)的一类物质,包括有机酸化剂 、无机酸化剂、复合酸化剂3类 。目前应用的有机酸化剂主要有柠檬酸 、延胡索酸、乳酸、苹果酸 、戊酮酸、山梨酸、甲酸 、乙酸等 ;无机酸化剂包括酸盐 、硫酸 、磷酸等 ;复合酸化剂是利用几种特定的有机酸和无机酸复合而成, 能迅速降低肠道 pH 值, 保持良好的缓冲值和生物性能 。饲料中添加酸化剂可提高动物日增重、饲料效率, 减少疾病的发生(特别是仔猪腹泻), 减缓各种应激, 促进动物生长 。此外 ,酸化剂还可以作为饲料的稳定剂和保护剂。
酸化剂可降低饲料在消化道中的 pH 值 , 为动物提供最适消化道环境, 具有改善消化道酶活性和营养物质消化率的作用;改善胃肠道微生物区系平衡,抑制有害微生物繁殖 , 促进有益菌的增殖;有些酸化剂直接参与体内代谢 ,如柠檬酸、延胡索酸参与机体三羧酸循环 ,生成乳酸,通过糖异生作用释放能量。还可以络合 Ca2+,Zn2+, Fe2+,Mg2+ 等离子 , 促进其在体内的吸收和存留 。另外 ,畜禽日粮中添加酸化剂可以减慢胃排空速度, 减轻小肠负担, 提高日粮适口性 ,增强机体各免疫器官的活动
,降低机体的紧张度 ,缓解应激。饲用酸化剂还可减少肠道微生物有害代谢产物如氨气、多胺类物质的产生, 改善消化道的内环境。作为饲料保藏添加剂, 丙酸和丙酸钙是很好的饲料防霉剂, 被广泛用于饲料保藏 ;山梨酸也是一种很好的饲料防霉剂 ;添加延胡索酸使预混剂中维生素 A、维生素C 的稳定性提高 。
7 糖萜素
糖萜素是从油茶籽饼粕和茶籽饼粕中提取的,由糖类 、配糖体(三萜皂甙)和有机酸组成的天然生物活性物质, 具有明显提高动物机体神经内分泌免疫功能, 不但能有效提高正常动物机体及发病动物机体的免疫功能, 而且对调节神经免疫,抗病毒功能有显著效果, 同时对肠道细菌性疾病有较强的预防作用 。糖萜素具有明显清除自由基和抗氧化功能,能降低饲料酸值(38.79%)和过氧化值(31 .28), 对饲料中维生素A 和粗脂肪具有明显的抗氧化作用,还能促进蛋白质合成和消化酶活性。糖萜素所含有的生物活性物质具有镇静
、止痛 、解热、镇咳和消炎的作用 ,能调节机体内环境平衡 ,降低机体对应激的敏感性 。糖萜素的有效成分性能稳定 ,使用安全 ,与其他饲料添加剂均无配伍禁忌。糖萜素在饲料中的添加量一般为 200～ 500g t ,它完全可以替代抗生素药物, 且无残留, 不污染环境 。在肉鸡饲料中添加500mg kg 糖萜素 , 与土霉素、杆菌肽锌 、痢特灵、莫能菌素等抗生素对照, 结果成活率提高 3.26%, 日增重提高 1.3 %, 料肉比降低 3.15%, 死亡率降低3.2 %～ 4.2%。断奶仔猪饲料中使用
500mg kg 糖萜素与喹乙醇、金霉素 、杆菌肽锌 、阿散酸 、土霉素等抗生素比较 , 日增重 提高 7.32%, 料肉比降低5.67%。
8 牛至油
牛至油为多年生草本植物牛至的提取液 ,主要成分为酚类化合物 ,具有明显的抗菌 、杀菌和抗氧化作用 ,并能增强动物免疫功能。其抗菌活性主要是通过引起细菌细胞壁结构蛋白的变性和凝固来实现的 ,通过改变 H+ 和 K + 的渗透性使细胞胞质膜上的酚相互作用, 离子成分的分散导致细胞内关键过程受阻,从而使细胞成分渗漏, 水分失去平衡 ,最终导致细菌死亡。Sivropoulou 等报道, 牛至油对 8 种革兰氏阴性菌具有高度活性 ,即使在稀释 4 0005 000倍时仍可显著抑制菌株的生长。牛至油还具有抗疟疾原虫活性
,对埃希氏大肠杆菌 、鼠沙门氏菌 、亲水性气单胞菌属、李斯特菌属 、金黄色葡萄球菌等都有高度的抗菌活性, 对痢疾杆菌亦有显著的抗菌作用。林清华等(1997)报道, 牛至油对 31 株肠炎常见菌均有不同程度的杀灭和抑制作用, 其中对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最强, 其次是伤寒杆菌、各型副伤寒杆菌、大肠杆菌、致病性大肠杆菌 、产毒性大肠杆菌及侵袭性大肠杆菌 ,对绿浓杆菌的抑菌作用最弱。牛至油除有抗菌、杀菌、抗氧化 、抗癌等活性外, 还有抗球虫 、增强机体特异性免疫功能和解热镇痛等作用。牛至油预混剂是目前理想的抗生素替代品
,具有抗菌谱广、作用迅速 、无残留 、不易产生耐药性等特点 ,是一种极有应用价值的抗生素替代品 ,值得在畜牧业中推广使用。
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