作者：馬強，白獻曉,劉付玖,任巧玲
抗生素自 1940 年開始應用于養殖業以來 ,對促進畜牧業生產的快速發展起到了巨大的推動作用 。但長期使用抗生素, 往往會引發動物產生耐藥菌株 ,并導致藥物殘留。為此, 國際社會提出減少抗生素生長促進劑(AGP)使用量或取消某些抗生素的使用。由此可見, 抗生素替代品的研究與開發已經成為世界性命題。當前研究較深入的抗生素替代品有益生素、中草藥添加劑、酶制劑 、寡糖 、抗菌肽、酸化劑、植物提取物等。
1益生素
益生素又稱益生菌、活菌制劑 、利生菌或微生態制劑(主要是腸球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌、酵母菌等), 是動物有益菌經工業發酵產生的含有多種有益微生物及其代謝產物的微生物制劑 , 可直接飼喂動物并在動物消化道內起有益作用, 是一種無毒副作用、無殘留的飼料添加劑。目前使用的益生素產品,多為復合菌種組成的復合制劑, 可分為乳酸菌制劑、芽孢桿菌制劑和酵母類制劑、真菌制劑幾種類型 。其作用機理主要是通過向消化道導入對動物有益的活菌 ,與病原菌通過競爭性抑制, 增強動物機體的免疫力 ,并直接參與胃腸道微生物的平衡 ,維持胃腸道功能正常化, 幫助動物建立有利于宿主的腸道微生物菌群, 達到防病促生長的目的。通過和消化道內有害菌競爭營養物質 ,抑制有害微生物的生長,以維護腸道正常菌群平衡 ,減少腸道有害物質積累,阻止飼料中病原菌在腸道中的再生與繁殖 ,從而降低發病率。同時, 利用其分泌的各種酶類和代謝產物 ,可以增強動物消化系統的自我調節功能 ,促進飼料的消化吸收 ,提高飼料轉化率 。而且 ,益生素對飼料內某些毒素和抗營養因子具有一定的降解和清除作用,可影響抗原的吸收,提高抗體水平和巨噬細胞的活動量 ,增強畜禽機體的免疫功能等 。

益生素通過產生大量消化酶類 ,如絲狀真菌中的木酶 、曲酶能產生蛋白酶、淀粉酶、半纖維素酶等各種消化酶 ;或經腸內發酵直接產生丙氨酸 、纈氨酸 、天冬氨酸和蘇氨酸等,從而提供動物機體所需的營養物質 。并在動物胃腸道形成微酸性環境 ,激活內源酶活性 ,維持腸道內 pH 值 ,有利于維生素 D 以及 Ca2+, Fe2+ 等的消化吸收。

益生素是良好的免疫激活劑 , 能有效地提高干擾素和巨嗜細胞的活性 ,促進 B 細胞產生抗體和提高嗜菌細胞活性 。其細胞壁上存在的肽聚糖 ,能刺激腸道免疫細胞增加局部免疫抗體, 從而提高動物抗病力 。

益生素作為活菌類制劑, 目前還存在著許多難以克服的缺點,急需在生產實踐及科學研究中解決。如發酵法生產厭氧菌活菌制劑的難度較大 ;在飼料儲運、加工過程中 ,氧氣 、高溫等條件均可使菌株大量失活 ;外源活性菌制劑生存、增殖所需的營養、微環境條件,與畜禽腸道能提供的并不完全一致, 活菌進入消化道后, 大多難以經受鹽酸、膽汁酸 、低 pH值的作用,在動物腸道內的再植能力不強 ,生長速度慢 ,難有足夠的數量達到腸道或定居腸道而發揮作用 。

2　中草藥添加劑
中草藥是以我國特有的中醫理論和實踐經驗為指導而研制的天然藥物 , 具有直接殺滅或抑制細菌和增強免疫能力的功能 , 且能促進營養物質消化吸收 ,無殘留、無耐藥性, 兼有營養和藥用雙重作用 ,在提高生長速度 、降低飼料消耗方面效果比較顯著。中草藥添加劑含有生物堿、多糖、甙類 、揮發油、蹂質 、有機酸等生物活性物質 ,既可直接殺菌 、抑菌 ,又可通過大量活性物質調節機體免疫功能和新陳代謝 。中草藥的抑菌機理與抗生素不同, 抗生素是直接作用于細菌而將其殺滅;而中草藥則是通過扶正祛邪的調理作用 ,恢復機體正常的生理狀態, 以中草藥中多種成分, 從多方面緩解 、干擾病原微生物的代謝,從而達到抑制、殺滅細菌的目的。

中草藥的抗應激作用主要是通過提高機體腹腔巨噬細胞的功能 ,明顯增加機體外周血液 T 淋巴細胞比率和血清溶血素水平, 增加應激狀態下的血漿皮質醇含量 、腎上腺重量和腎上腺皮質細胞內類脂質空泡含量 。汪德剛等用黃芪 、白術 、松針粉、酸棗仁、槐葉粉組成的“應激安”喂雞,可提高雛雞成活率(4.7%),降低料肉比;還可減少育成雞在高強度刺激下引起的死亡 , 對蛋雞的產蛋率提高 9.23%, 蛋料比降低 13.99%。據報道 ,用藿香 、香薷、黃連、黃芩、梔子、山楂、神曲、棗仁 、遠志 、黃芪 、益母草等制成的藥物 ,用于蛋雞抗熱應激試驗;結果表明, 這些藥物可以極顯著提高產蛋率, 并可提高飼料報酬, 降低死亡率。張淑群等用夏枯草 、薄荷等制成的藥物抗肉雞熱應激, 也取得了較好效果 。有些中草藥含有甾醇類物質對內分泌與生殖機能作用較強, 能刺激畜禽的繁殖, 提高畜禽的繁殖性能。由益母草、淫羊藿 、陽起石等配成的“催情散” ,對母豬停乳后的不發情具有明顯的催情作用 ,平均催情率可達75.8%.

中草藥添加劑在一定范圍內對畜禽疫病的控制取得了較好的效果, 在很多方面優于抗生素。但在生產中 ,大量生產和方便使用中草藥添加劑也有諸多問題亟待解決, 如中草藥體積過大 、有效成分不明、毒副作用不夠明確 、缺乏合理的添加劑量、原料和產品質量控制標準不完備、加工簡單粗糙等 。

3　酶制劑
酶制劑是將生物體內產生的酶經過特定生產工藝加工而成的包含單一酶或混合酶的產品。酶廣泛存在于所有生物體內 ,尤其是細菌 、真菌等微生物是各種酶制劑的主要來源。酶制劑包括單一酶制劑和復合酶制劑 2類 。目前, 除植酸酶有單一產品外, 其余飼用酶制劑大多是包含多種酶的復合制劑 。應用較多的有以纖維素酶和果膠酶為主的復合酶, 以β-葡聚糖酶為主的復合酶, 以淀粉酶和蛋白酶為主的復合酶 , 以纖維素酶、蛋白酶 、淀粉酶、糖化酶、葡聚糖酶和果膠酶為主的復合酶 。

使用酶制劑能補充動物內源酶的不足, 增加動物自身不能合成的酶 , 促進畜禽對養分的消化 、吸收,提高飼料利用率 ,促進畜禽生長 。酶制劑可以破壞植物細胞壁的結構 ,通過分解纖維素 、半纖維素和果膠酶等非淀粉多糖構成的物質 ,暴露細胞壁保護的蛋白質等養分 ,以利消化利用。酶制劑還可降低因可溶非淀粉多糖造成的黏稠食糜的黏度 ,利于養分的轉移和吸收;另外 ,植酸酶可以破壞穩定的植酸結構,提高飼料磷的利用率 。

酶制劑已經廣泛應用于畜禽生產 ,但產品質量、動物因素(如品種 、生理狀態 、健康狀況等)、環境條件(如溫度 、濕度、pH 值等)等多種因素都影響其應用效果 。

4　寡糖
寡糖又叫寡聚糖或低聚糖 ,是由 2～ 10 個單糖經脫水縮合而形成的聚合物 ,分為普通寡糖和功能性寡糖兩大類。普通寡糖有蔗糖、麥芽糖 、乳糖 、麥芽三糖等,這些糖動物體可以消化 、吸收 , 對腸道有益菌并無促進作用 ;功能性寡糖主要有甘露寡糖 、寡果糖、異麥芽糖寡糖、乳果糖 、木寡糖等,其本身不能被動物消化 、吸收 ,具有調整腸道菌群平衡和提高免疫力等保健功能和促生長作用;還可以結合病原細胞的外源凝集素, 避免病原菌在腸道上附著,從而阻斷病菌的感染途徑 ,并攜帶病原菌排出體外,被動物營養學家稱為抗生素的第 2 代替代品 。功能性寡糖具有低甜度 、低熱量、高穩定性的特性 ,在保濕性 、耐酸性、耐熱性和防結晶析出方面具有良好的性能 ,克服了活菌制劑的活性不易保存和加工以及在腸道中定植難的缺陷 ,也克服了抗生素的殘留和耐藥性大難題, 有比較廣闊的應用前景。但在使用中也存在以下問題, 需要在生產實踐及科學研究中進一步完善、解決:寡糖的生產成本較高 ,純度較低;針對不同的動物如何選擇合適的寡糖種類, 缺乏合理有效的添加劑量和添加方式 。

5　抗菌肽
抗菌肽是生物體內誘導產生的一種多肽類物質 ,具有抗細菌 、真菌和病毒 ,甚至原蟲和腫瘤的廣譜活性 ,是動物先天免疫系統的重要組分 ,廣泛存在于動物多種組織及黏膜層 ,參與機體的非特異性免疫反應。抗菌肽有著獨特抗菌機理, 抗菌肽作用于微生物膜(細胞膜外膜), 主要是作用于膜脂質的基質 ,通過物理化學機制使膜的通透性增大 ,破壞其屏障而達到殺傷細胞的效果。抗菌肽不會誘導抗藥菌株的產生 ,具有傳統抗生素無法比擬的優越性。抗菌肽的高效廣譜抗菌性已被藥物學家、生物學家所重視 ,采用分子生物學和基因工程技術方法可以大量的表達抗菌肽, 使之成為新一代肽類抗菌藥的來源 ,已經顯示出廣闊的應用前景 。近年來 ,抗菌肽已成為抗生素替代品研究與開發的熱點, 尤其是乳鐵蛋白肽 ,因其強大的生物學功能而備受關注。乳鐵蛋白肽是乳鐵蛋白在酸性環境下經胃蛋白酶作用 N端釋放的一段多肽, 除不能結合鐵離子外,乳鐵蛋白肽具備乳鐵蛋白的所有生物學活性, 如抗菌、抗病毒、抑制癌細胞生長 、消炎及參與免疫反應等 。在乳鐵蛋白肽的諸多生理功能中, 抗菌作用最為突出;其抗菌譜廣, 包括許多革蘭氏陽性和革蘭氏陰性病原菌,例如大腸桿菌、腸炎沙門氏菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、產氣莢膜梭菌等 。乳鐵蛋白肽不含稀有氨基酸和外源化學成分 , 是一種健康安全的產品 。但乳鐵蛋白肽的制備及來源問題是制約其研究和應用的瓶頸, 可以利用基因工程技術在家畜乳腺反應器或微生物中表達 ,著力解決提高乳鐵蛋白肽的生產效率,以降低成本 。

6　酸化劑
酸化劑是指能提高飼料酸度(pH 值降低)的一類物質,包括有機酸化劑 、無機酸化劑、復合酸化劑3類 。目前應用的有機酸化劑主要有檸檬酸 、延胡索酸、乳酸、蘋果酸 、戊酮酸、山梨酸、甲酸 、乙酸等 ;無機酸化劑包括酸鹽 、硫酸 、磷酸等 ;復合酸化劑是利用幾種特定的有機酸和無機酸復合而成, 能迅速降低腸道 pH 值, 保持良好的緩沖值和生物性能 。飼料中添加酸化劑可提高動物日增重、飼料效率, 減少疾病的發生(特別是仔豬腹瀉), 減緩各種應激, 促進動物生長 。此外 ,酸化劑還可以作為飼料的穩定劑和保護劑。

酸化劑可降低飼料在消化道中的 pH 值 , 為動物提供最適消化道環境, 具有改善消化道酶活性和營養物質消化率的作用;改善胃腸道微生物區系平衡,抑制有害微生物繁殖 , 促進有益菌的增殖;有些酸化劑直接參與體內代謝 ,如檸檬酸、延胡索酸參與機體三羧酸循環 ,生成乳酸,通過糖異生作用釋放能量。還可以絡合 Ca2+,Zn2+, Fe2+,Mg2+ 等離子 , 促進其在體內的吸收和存留 。另外 ,畜禽日糧中添加酸化劑可以減慢胃排空速度, 減輕小腸負擔, 提高日糧適口性 ,增強機體各免疫器官的活動 ,降低機體的緊張度 ,緩解應激。飼用酸化劑還可減少腸道微生物有害代謝產物如氨氣、多胺類物質的產生, 改善消化道的內環境。作為飼料保藏添加劑, 丙酸和丙酸鈣是很好的飼料防霉劑, 被廣泛用于飼料保藏 ;山梨酸也是一種很好的飼料防霉劑 ;添加延胡索酸使預混劑中維生素 A、維生素C 的穩定性提高 。

7　糖萜素
糖萜素是從油茶籽餅粕和茶籽餅粕中提取的,由糖類 、配糖體(三萜皂甙)和有機酸組成的天然生物活性物質, 具有明顯提高動物機體神經內分泌免疫功能, 不但能有效提高正常動物機體及發病動物機體的免疫功能, 而且對調節神經免疫,抗病毒功能有顯著效果, 同時對腸道細菌性疾病有較強的預防作用 。糖萜素具有明顯清除自由基和抗氧化功能,能降低飼料酸值(38.79%)和過氧化值(31 .28), 對飼料中維生素A 和粗脂肪具有明顯的抗氧化作用,還能促進蛋白質合成和消化酶活性。糖萜素所含有的生物活性物質具有鎮靜 、止痛 、解熱、鎮咳和消炎的作用 ,能調節機體內環境平衡 ,降低機體對應激的敏感性 。糖萜素的有效成分性能穩定 ,使用安全 ,與其他飼料添加劑均無配伍禁忌。糖萜素在飼料中的添加量一般為 200～ 500g t ,它完全可以替代抗生素藥物, 且無殘留, 不污染環境 。在肉雞飼料中添加500mg kg 糖萜素 , 與土霉素、桿菌肽鋅 、痢特靈、莫能菌素等抗生素對照, 結果成活率提高 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%。斷奶仔豬飼料中使用 500mg kg 糖萜素與喹乙醇、金霉素 、桿菌肽鋅 、阿散酸 、土霉素等抗生素比較 , 日增重 提高 7.32%, 料肉比降低5.67%。

8　牛至油
牛至油為多年生草本植物牛至的提取液 ,主要成分為酚類化合物 ,具有明顯的抗菌 、殺菌和抗氧化作用 ,并能增強動物免疫功能。其抗菌活性主要是通過引起細菌細胞壁結構蛋白的變性和凝固來實現的 ,通過改變 H+ 和 K + 的滲透性使細胞胞質膜上的酚相互作用, 離子成分的分散導致細胞內關鍵過程受阻,從而使細胞成分滲漏, 水分失去平衡 ,最終導致細菌死亡。Sivropoulou 等報道, 牛至油對 8 種革蘭氏陰性菌具有高度活性 ,即使在稀釋 4 0005 000倍時仍可顯著抑制菌株的生長。牛至油還具有抗瘧疾原蟲活性 ,對埃希氏大腸桿菌 、鼠沙門氏菌 、親水性氣單胞菌屬、李斯特菌屬 、金黃色葡萄球菌等都有高度的抗菌活性, 對痢疾桿菌亦有顯著的抗菌作用。林清華等(1997)報道, 牛至油對 31 株腸炎常見菌均有不同程度的殺滅和抑制作用, 其中對金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強, 其次是傷寒桿菌、各型副傷寒桿菌、大腸桿菌、致病性大腸桿菌 、產毒性大腸桿菌及侵襲性大腸桿菌 ,對綠濃桿菌的抑菌作用最弱。牛至油除有抗菌、殺菌、抗氧化 、抗癌等活性外, 還有抗球蟲 、增強機體特異性免疫功能和解熱鎮痛等作用。牛至油預混劑是目前理想的抗生素替代品 ,具有抗菌譜廣、作用迅速 、無殘留 、不易產生耐藥性等特點 ,是一種極有應用價值的抗生素替代品 ,值得在畜牧業中推廣使用。

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