饲用抗生素的替代品

饲用抗生素的替代品自抗生素被批准用作饲料添加剂后，为畜牧业发展起了巨大推动作用，但随着饲用抗生素的普及应用，其副作用也逐渐突出，(1)破坏畜禽的胃肠道微生态平衡，干扰畜禽免疫系统，特别是消化系统、呼吸系统和生殖系统的局部非特异性免疫系统，降低畜禽对疾病的抵抗力，影响畜禽健康，严重威胁畜牧业的可持续发展;(2)在肉、蛋、奶等畜产品中残留，直接威胁人的健康;(3)通过抗生素耐药性的交互遗传和交叉传播，干扰手术后病人和传染病感染人群的治疗，提高治疗用药的剂量，间接威胁人的健康。 由于饲用抗生素的上述问题，早在1992年瑞士就禁止使用饲用抗生素，欧盟1999年1月起通过立法禁止抗生素作促生长剂使用，今后的发展趋势是尽量不使用抗生素。20世纪80年代以来，全世界都在不遗余力地研究开发其替代产品。近年来，饲用抗生素替代品的研究主要有益生素(微生物制剂)、寡糖(化学益生素)、抗菌肽、中草药、糖萜素、酶制剂和酸化剂等。1.益生素又称活菌制剂或微生态制剂(主要是肠球菌、乳酸杆菌、双岐杆菌、芽孢杆菌、酵母菌等)，是一种无毒、无副作用、无残留的绿色饲料添加剂。益生素可在消化道内增殖，产生乳酸和乙酸使消化道内pH值下降，并产生溶菌酶、过氧化氢等代谢产物抑制有害细菌在肠黏膜的附着与繁殖，平衡动物消化道内的微生物群。益生素与消化道菌群之间存在生存和繁殖的竞争，限制致病菌群的生存、繁殖以及在消化道内的定居和附着，协助机体消除毒素及代谢产物。益生素可刺激机体免疫系统，提高干扰素和巨噬细胞的活性，促进抗体的产生，提高免疫力和抗病能力。另外，许多益生素具有抑制消化道内氨及其他腐败物质生成的作用。益生素可产生各种消化酶，促进动物对营养物质的消化吸收。目前国内用量较大的有乳酸杆菌、酵母和枯草芽孢杆菌。产品有单一菌种的剂型，大多数是多种微生物组成的复合剂型。益生素主要用于幼龄动物，现在研制了专门用于养禽业的益生素。用于禽类，可防止腹泻，提高产蛋率和饲料转化率，应用前景广阔。多数微生物是以活菌体直接饲喂，生产、运输、储存中易失活，尤其是复合型菌剂，有的是厌氧菌，有的是好氧菌，在一起使用能否充分发挥作用还不能确定;有些其它饲料添加剂与之不能同时使用，例如高铜离子对大多数益生菌有抑制活性作用;大多数菌不能通过消化道内的酸性环境，不能到达目的地-肠道;在病原菌占绝对优势(疾病已经爆发或流行)时，益生素不能达到抗生素类药物的使用效果。2.寡 糖寡糖是由210个糖基通过糖苷键连接而成的具有直链或支链结构的低聚物的总称。寡糖种类很多，目前用作饲料添加剂的寡糖主要有：低聚果糖、半乳聚糖、甘露寡糖、半乳蔗糖、大豆寡糖、低聚异麦芽糖。这些寡糖都属短链分支糖类，因其不能被动物消化，但可以被肠道有益微生物利用，从而促进有益菌群的增殖。寡糖因其调节动物微生态平衡的作用与活菌制剂相似，营养界称其为化学益生素。寡糖主要是维持体内已建立而且是健康的消化道菌群，选择性促进消化道中有益微生物的优先繁殖。寡糖由于其分子间结合位置及结合类型的特殊性，导致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作为营养物质被其中的有益微生物如双歧杆菌、乳酸杆菌、链球菌等消化利用，从而使其大量增殖，形成微生态竞争优势，同时发酵产生的酸性物质降低整个肠道的pH值，直接抑制外源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、免疫上的正常功能。某些寡聚糖还具有提高免疫和抗原免疫应答能力，从而增加动物体液及细胞免疫能力。寡糖是一类间接提高免疫力的物质，本身没有杀菌作用，只是为有益菌提供养分或者为病原菌提供标靶，只能辅助抗病、防病;同时寡糖类物质易吸潮，不利于储存或均匀添加;成本也比较高。3.抗菌肽抗菌肽是生物体内诱导产生的一种具有强抗菌作用的多肽类物质，它广泛存在于多种生物体内，是生物体对外界病原物侵染而产生的一系列免疫反应的产物。其分子量小，性能稳定，具有较强的广谱抗菌能力，对革兰氏阳性菌及阴性菌均有杀伤作用，对原虫、肿瘤也有作用。世界上发现的第一种抗菌肽是天蚕素，1980年由瑞典科学家Boman等用阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生出有抗菌活性的多肽物质，定名为天蚕素(cecropins)。随后又在其他生物体内陆续发现了多种抗菌肽，如蛙皮素(magainins)、蜂毒素(melittins)、防御素(defensins)等。目前世界上已知的抗菌肽共有1200多种。抗菌肽有着独特的不同于抗生素的抗菌机理，抗菌肽的作用机制与酶或受体等蛋白因子无关，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钓通透性增大，破坏其屏障而达到杀伤细胞的效果。抗菌肽具有“传统抗生素”无法比拟的优越性：不会诱导抗药菌株的产生，有希望成为新一代抗菌剂。抗菌肽的高效广谱抗菌性已被药物学家、生物学家所重视，在研究了它的一级结构的基础上，采用分子生物学和基因工程技术方法可以生产抗菌的转基因动植物，同时可以通过基因工程的技术方法大量的表达抗菌肽，使之成为新一代肽类抗菌药的来源，显示出广阔的应用前景。由于抗菌肽分子量小，分离提纯困难，天然资源有限。化学合成与基因工程法是主要获得手段，但是在微生物中直接表达抗菌肽基因，可能对宿主产生毒害而不能合成足够量的表达产物。但是随着分子生物学的发展，抗菌肽在饲料行业的前景还是非常看好的。4.中草药随着合成药物、抗生素等药用添加剂出现的残留、耐药性及对动物体的毒副作用等问题，国内外已开始从中草药中寻找更为安全有效的饲料添加剂。中草药是天然物质，安全可靠，副作用小，由于其抗菌作用的广泛性和协同而不会出现抗药性，克服了抗生素的缺点。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。中草药饲料添加剂的主要作用：(1)理气消食、助脾健胃，如陈皮、神曲、麦芽、枳实、山楂等。这类药物所具有的芳香味，既能矫正饲料的味道，又能改善饲料的适口性，进入胃肠后还能增强畜禽消化液的分泌。(2)活血化淤、促进代谢，如红花、当归、益母草、鸡血藤等具有直接或间接扩张血管、加强血液循环、增强胃肠功能的作用。(3)清热解毒、杀菌抗病，如金银花、连翘、荆介、柴胡、野菊花、麦饭石等，这些中草药都具有抗菌消炎作用，既能泻热通便，又能消疮排脓。配有这些中草药的添加剂，可防治流感、痢疾等传染病，保障动物健康。(4)驱虫除积，如槟榔、贯众、使君子、百部、硫黄等，可达消痞杀虫、健脾膘的作用。(5)宣肝化痰、止咳平喘，如用华山参、牛黄、雄黄、苍术、板蓝根、冰片、桔梗、蟾酥、青黛、马钱子、椴硼砂和百部等配制的“参蟾解毒定喘丸”，对治疗鸡传染性气管炎有显著效果。利用中草药煎成汤或研磨成细末，生产出单方或复方制剂。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。不是所有的中草药都符合“绿色”标准，有些中草药的配伍和作用机理还处于摸索阶段，使用不当，也会引起残留和毒副反应;由于复方中草药的功效成分非常复杂，某些成分可能对其它饲料添加剂发生负作用，如对益生素拮抗、造成酶制剂失活等;一般中草药饲料添加剂相对抗生素类用量大、起效慢;虽然人们非常看好中草药饲料添加剂，但是还没有出现中草药的饲料产品质量标准，中草药配方也没有固定标准，产品粗糙，质量检测无据可依。在使用前要先经过安全试验，以确定其使用效果，避免造成不良后果。5.糖萜素糖萜素是从油茶饼粕和茶籽饼粕中提取的，由糖类(30%)、配糖体(30%)和有机酸组成的天然生物活性物质。糖萜素不但能有效地提高正常动物机体免疫功能和提高病鸡免疫功能，而且对调节神经免疫、抗病毒等有显著效果。糖萜素还具有明显清除自由基和抗氧化，以及调节cAMP/cGMP系统功能，促进蛋白质合成和消化酶活性。糖萜素能明显提高畜禽生产性能、畜禽的成活率，同时还有明显改善肉质作用。毒理学试验表明，糖萜素使用安全、无药物残留、不产生抗药性、有利于生态环境的保护和维护人类健康，具有明显的社会效益和生态效益。糖萜素是一类间接提高免疫力的物质，本身没有杀菌作用，主要通过提高动物机体神经内分泌免疫功能和抗病抗应激作用来达到其促生长目的的。6.酶制剂是一类具有生物催化性的蛋白质。虽然国内饲料用酶只有10年，关于各种酶制剂的应用效果报道很多。目前国内可以用于饲料的酶制剂有12种：淀粉酶、纤维素酶、ß-葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麦芽糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶、植酸酶、蛋白酶、支链淀粉酶、木聚糖酶。虽然酶制剂本身对微生物没有太大影响，但是可以提高饲料的消化率，减少养分残留于消化道的量、缩短残留时间，间接减少病原菌生长的机会，从而起到抗病防病的效果。大多数酶类是以难消化的营养底物(抗营养因子)为目标，使饲料更大发挥其营养效果，这些酶统称消化降解酶，又可以分为两类：消化酶和降解酶。消化酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶，动物体内可以产生;降解酶包括纤维素酶、ß-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，动物组织细胞不能合成。应用最多的是各种多聚糖酶的复合酶，单一降解酶只有植酸酶。其中的葡萄糖氧化酶(GoD)是一种需氧脱氢酶，能专一地氧化D-葡萄糖为葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢积累到一定程度时，可以直接抑制大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌等的繁殖。反应时会消耗肠道内氧气，利于双岐杆菌、乳酸杆菌等有益厌氧菌的生长。酶制剂不直接参与攻击病原菌，大多数作用是减少病原菌的生长基质;在优质日粮情况下，不论是提高禽畜生产率，还是抗病效果，都不明显。葡萄糖氧化酶催化的产物可以抑制病原菌，作用机理不同于其它酶类，并且比益生素稳定，相关饲喂效果值得进一步研究。7、饲用酸化剂用作饲料酸化剂的物质有三类。(1)有机酸：柠檬酸、延胡索酸、乳酸、异位酸、乙酸、丙酸、甲酸等及其盐类，此外还有苹果酸、山梨酸和琥珀酸。有机酸具有良好的风味，能改善饲料的适口性，参与体内营养物质的代谢等而被广泛应用，但成本较高。(2)无机酸化剂：强酸(如盐酸、硫酸)和弱酸(如磷酸)，其酸性强、成本低，生产中也可添加。(3)复合酸化剂：是利用各种有机酸和无机酸按一定比例配合而成，具有良好的缓冲效果，迅速降低pH值，能降低料肉比，减少营养性腹泻。饲用酸化剂能使病原微生物的繁殖受到抑制，益生菌增殖，具有改善消化道酶活性和营养物质消化率的作用。作为一种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的新型添加剂，酸化剂在国内外已被广泛应用于饲喂家禽。在家禽日粮中添加有机酸除能促进生长，还可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。迄今为止，酸化剂在饲料行业中的应用还处于起步阶段，使用量和方法还有待规范。有机酸在饲料中添加要考虑与饲料的配伍，高蛋白质和盐类矿物质会对酸化剂有缓冲作用;饲料pH降低对猪、鸡等杂食动物较适应，对有些特种养殖的肉食动物会引起采食量减少。抗生素的使用与病菌的耐药性是一种发展的矛盾对立，体现了自然界中对立、统一的辨证规律，也符合中国传统的“物极必反、此消彼长”的朴素哲学思想。现在抗生素的滥用加速了耐药病原菌产生的速度、提高了产生的数量，整个社会环境呼吁提倡“绿色”产品，选择使用更高敏感性的抗生素是一条激烈斗争的方向，而采用多种措施相结合是一条“温和”的斗争的手段，使危害人类的病原菌在自然界中处于一种相对劣势的平衡状态，那么产生高致病性病原菌的可能性就会减少，“后抗生素时代”是我们努力的方向。