朱建勇 （內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學(xué)院 012000）

抗菌肽在飼料中的研究與應(yīng)用

朱建勇 （內(nèi)蒙古烏蘭察布職業(yè)學(xué)院 012000）

主要闡述抗菌肽的作用機(jī)理、來源以及其作為飼料添加劑在飼料中的應(yīng)用情況，對開發(fā)一些新的無抗生素的飼料具有一定的借鑒意義。

抗菌肽；飼料添加劑；研究；應(yīng)用；綜述

抗生素養(yǎng)殖中廣泛用來防治動物病害、抑制細(xì)菌生長。但是隨著抗生素的廣泛使用，許多病原微生物多對其產(chǎn)生了耐藥性；殘留在養(yǎng)殖生物體內(nèi)的抗生素，會通過各種食物鏈最終進(jìn)入人體內(nèi)，威脅人體健康；殘留在動物糞便中的抗生素，會影響土壤微生物等，這些問題都引起了人們的廣泛關(guān)注。因此，尋找一種能代替抗生素，且其抗菌效果能與抗生素相當(dāng)?shù)奶砑觿┏蔀樽罱芯康慕裹c?？咕氖巧矬w內(nèi)合成的一類具有殺菌活性的堿性多肽物質(zhì)的總稱，其氨基酸殘基不超過100個，廣泛存在細(xì)菌、真菌、植物和動物中[1]。第一個抗菌肽——天蠶素在天蠶蛹中被發(fā)現(xiàn)。至今，研究人員己相繼從細(xì)菌、真菌、植物和動物發(fā)現(xiàn)并分離純化，獲得具有抗菌活性的抗菌肽[2]。這種多肽大都具有熱穩(wěn)定性好、抗菌譜廣以及不容易產(chǎn)生抗藥性，同時還能增強(qiáng)機(jī)體對入侵病原的抗病能力等特征，其在食品、醫(yī)療、飼料等產(chǎn)業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。近年來，居民生活水平得到不斷改善，居民對食品安全的要求也愈來愈高，食品的安全問題和自身的健康問題己經(jīng)成為關(guān)注的焦點，提倡綠色、有機(jī)、無公害食品，生態(tài)畜牧業(yè)，禁止抗生素和其它藥物、激素在飼料中使用。同時，研究者們也努力尋找能代替抗生素的替代品。通過各國研究者多年的努力探索，作為抗生素替代品之一的抗菌肽脫穎而出，其諸多優(yōu)點使有望成為抗生素的較好替代品，其在飼料產(chǎn)業(yè)具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。

1 抗菌肽的作用機(jī)理

目前，關(guān)于抗菌肽的作用機(jī)理的尚不十分明確，還有待進(jìn)一步研究，但其主要機(jī)制有以下幾種：

1.1 作用于細(xì)胞膜

抗菌肽能夠?qū)?xì)菌的質(zhì)膜造成破壞，由于細(xì)胞膜被破壞，引起細(xì)胞內(nèi)的液體大量外流，最終使細(xì)菌死亡[4-7]。天蠶素就是通過靜電吸引作用，結(jié)合到細(xì)胞膜上，使細(xì)胞膜去極化，打開離子通道，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)陽離子外流，最后細(xì)菌因不能維持正常的滲透壓平衡而死亡[7]。

1.2 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

研究發(fā)現(xiàn)抗菌肽能使癌細(xì)胞相關(guān)凋亡蛋白表達(dá)量升高，誘使細(xì)胞發(fā)生凋亡[8]。

1.3 作用于細(xì)胞中的線粒體

抗菌肽還能作用于細(xì)胞線粒體，使其膨脹變形，導(dǎo)致核膜界限模糊，從而使細(xì)胞核破裂[9]。

1.4 作用于細(xì)胞核中的染色體，使DNA斷裂

通過基因工程改造后的兩種抗菌肽，其穿透性更強(qiáng)，可以穿透腫瘤細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并能夠結(jié)合到細(xì)胞核上，使細(xì)胞核中的DNA出現(xiàn)斷裂，并最終引起細(xì)胞死亡[10]。

2 抗菌肽的來源

2.1 昆蟲抗菌肽

天蠶蛹中的抗菌肽天蠶素是瑞典科學(xué)家首次從昆蟲中分離并獲得了抗菌肽。如今，在昆蟲中已相繼發(fā)現(xiàn)超過200多種具有殺菌活性的多肽物質(zhì)[10]。這些殺菌肽類對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陽性陰性菌均具有較強(qiáng)的殺傷力，但對真核細(xì)胞無毒。由于昆蟲的抗菌肽對高溫具有很強(qiáng)的耐受性，在飼料加工生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的高溫下，其活性依然很高，這為其在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了誘人的前景。

2.2 植物抗菌肽

世界上第一個從植物中分離出來的Thionins是能夠抑制多種病原菌的生長的抗菌肽，它對許多病原微生物都有毒性。植物的抗菌肽對真菌的抑制活性比動物或細(xì)菌的抗菌肽更高[11]。

2.3 細(xì)菌抗菌肽

抗菌肽具有抗菌活性，但是細(xì)菌也能產(chǎn)生抗菌肽抑制其他細(xì)菌生長。細(xì)菌素是一種能夠殺死其他競爭菌，保護(hù)自身的一類細(xì)菌抗菌肽。許多細(xì)菌抗菌肽是通過轉(zhuǎn)錄后的加工修飾作用或自身免疫機(jī)制作用，使其自身不被抗菌肽殺死，但它可以是破壞其他菌的細(xì)胞膜；也有少數(shù)細(xì)菌抗菌肽能夠抑制其他細(xì)菌胞內(nèi)必需物質(zhì)的合成，從而抑制其他細(xì)菌生長。不管是革蘭氏陽性菌還是革蘭氏陰性菌都能分泌細(xì)菌抗菌肽[10]。

2.4 兩棲類動物抗菌肽

兩棲動物皮膚上有許多能分泌液含有大量的生物胺及抗菌肽類物質(zhì)的多腺體，是抗菌肽的存儲庫。蛙皮素是從非洲爪蟾中分離出來的一類小分子抗菌肽[10]。如今，已在蛙類動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)多種抗菌肽，廣泛存在于蛙類的皮膚腺體、胃粘膜細(xì)胞以及腸道細(xì)胞中。

2.5 哺乳動物抗菌肽

防御素是哺乳動物中研究較多的抗菌肽，它可以通過調(diào)控宿主免疫系統(tǒng)，預(yù)防病原微生物入侵[10]。

3 抗菌肽作為飼料添加劑應(yīng)用的優(yōu)勢

熱穩(wěn)定性好，能夠耐受飼料制造過程產(chǎn)生的高溫；來源廣，廣泛存在于原核生物和真核生物中；殺菌機(jī)理獨特，不容易產(chǎn)生抗藥性；水溶性好，安全無毒、無殘留、不污染；可以增強(qiáng)動物抗各種病原微生物的能力；可通過發(fā)酵罐進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，其生產(chǎn)周期短、成本低，且不受外在環(huán)境因素的影響。

4 抗菌肽在飼料中的應(yīng)用

4.1 在豬飼料中的應(yīng)用

在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，抗菌肽作為一種新型的飼料添加劑，可以減少抗生素在豬上的使用量。陳香等[12]研究發(fā)現(xiàn)添加天蠶素抗菌肽制劑能夠提高仔豬的飼料轉(zhuǎn)化率，促仔豬生長發(fā)育，其中，250mg/L的天蠶素抗菌肽制劑效果最好，能顯著改善仔豬飼料轉(zhuǎn)化率，降低飼料成本。許多研究表明抗菌肽能提高豬的抗病能力[13]，預(yù)防仔豬腹瀉[14,15]，提高仔豬的日增體重[15]。

4.2 在水產(chǎn)養(yǎng)殖的應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用大量的抗生素，不但破壞水產(chǎn)養(yǎng)殖生物體內(nèi)的微生物平衡，而且抗生素易在其體內(nèi)殘留?？咕氖且环N安全、無污染的餌料添加劑，應(yīng)用到在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，不僅可以增強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖生物對病原微生物的抵抗力，還可以保障養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量。許多研究表明，抗菌肽制劑作為餌料添加劑應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，能顯著提高水產(chǎn)生物的相對增長率和成活率，促進(jìn)水產(chǎn)生物生長，提高其機(jī)體非特異性免疫[16-19]。同樣研究也表明添加適量的抗菌肽可以顯著提水產(chǎn)生物的增重率，促生其生長發(fā)育[18,20]，但當(dāng)添加量過高劑量時，又會對其生長產(chǎn)生有一定的抑制作用[18]，表明在餌料中添加合適劑量的抗菌肽對水產(chǎn)養(yǎng)殖生物具有促進(jìn)生長的作用，但過高劑量的抗菌肽也存在副作用。

4.3 在家禽飼料中的應(yīng)用

在家禽飼料中添加抗菌肽，不僅能預(yù)防與治療家禽疾病，而且還能增加家禽的體重及改善肉質(zhì)，而提高飼料經(jīng)濟(jì)效率?？咕哪茴A(yù)防雞白痢的發(fā)生，還能治療雞白痢，且預(yù)防和治療效果均顯著[21]。梁潔等[22]研究結(jié)果表明抗菌肽不僅能預(yù)防治療家禽疾病，還能夠促進(jìn)家禽生長，增加家禽體重和降低幼仔的死亡率。此外，飼料中添加抗菌肽還能提高家禽的免疫力[23,25]，改善家禽肉質(zhì)品質(zhì)[24]。

5 抗菌肽作為飼料添加劑存在的問題

由于抗菌肽研究還處于探索階段，要將其作為飼料添加劑廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中還需要進(jìn)一步的研究。

（1）抗菌肽的種類很多，不同牲畜對同一種抗菌肽的效應(yīng)也不一致。不同牲畜的飼料中添加抗菌肽的種類以及添加的劑量還需要進(jìn)一步探索。

（2）抗菌肽來源雖廣，但在動物體內(nèi)含量少。而且由于其對大部分細(xì)菌、真菌都具有活性，很難利用工程菌進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，化學(xué)合成工藝復(fù)雜，其生產(chǎn)成本高。因此，找到合適的工程菌或優(yōu)化化學(xué)合成工藝還行進(jìn)一步研究。

（3）應(yīng)用效果受很多因素的影響。飼養(yǎng)牲畜的品種、技術(shù)和管理以及抗菌肽的種類等均會影響抗菌肽的應(yīng)用效果。因此，如何通過控制環(huán)境條件，提高抗菌肽的效果，需要進(jìn)一步深入研究才能廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn)中。

6 總結(jié)

綜上所述，在畜牧生產(chǎn)工程中，在飼料中添加適量的抗菌肽，既增強(qiáng)畜禽免疫力和抗病力，預(yù)防疾病的發(fā)生，降低其發(fā)病率和死亡率，還可以減少抗生素的用量。在當(dāng)前提倡推廣無抗生素添加劑的綠色無公害飼料，大力發(fā)展綠色有機(jī)無公害食品，減少環(huán)境污染的情勢下，抗菌肽已成為廣大科學(xué)家研究的熱點。它的研究為新藥設(shè)計、基因工程改造及新型飼料添加劑的開發(fā)提供了全新的思路和手段，有著廣闊的發(fā)展前景。

[1]吳金梅,陳麗穎,王艷玲.抗菌肽的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J].動物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2005(9):27-30.

[2]柴曉杰,王丕武,徐雅維,等.抗菌肽的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J].中國飼料,2005(4):15-17.

[3]李洪淼.抗菌肽的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J].飼料博覽(技術(shù)版),2007(4):15-17.

[4]Dekker N,Cox R C,Kramer R A,et al.Substrate spedficity of the integralmembrane protease OmpT determined by spatially ad2 dressed peptide libraries[J].Biocemistry,2001，40(6):1694-1701.

[5]Park Y,Lee D GS Jang S H,et al.A Leu–Lys-rich antimicrobial peptide:activity and mechanism [J].Biochemical et Biophysical Acta(BBA)-Proteins and Proteomics,2003,1645(2):172-182.

[6]Yang D,Chertov O,Oppenheim JJ.The role of mammalian antimicrobial peptides and proteins in awakening of innate host defenses and dap tive immunity[J].Ce11 Mo1 Life Sci,2001,58(7):978-989.

[7]Chen Y,Xu X,Hong S,et al.RGD-Tachyplesin inhibits tumor growth[J].CancerRes,2001，1(6):2434-2438.

[8]Bobek LA,Situ H.MUC7 202Mer:investigation of antimicrobial activity,secondary structure,and possible mechanism of antifungal action[J].Antimicrobial Agentss Chemother,2003,47(2):643-652.

[9]Hariton-Gazal E,Feder R,Mor A,et al.Targeting of nonkaryophilic cell-permeable peptides into the nuclei of intact cells by covalently attached nuclear localization signals[J].Biochemistry,2002,41(29):9208-9214.

[10]梁英.抗菌肽的來源及應(yīng)用[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2014(1):7-16.

[11]廖乾生，林福呈，李德葆.植物防御素及其研究進(jìn)展.浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)[J].2003,29(1):113-118.

[12]陳香,譙仕彥,李波等.添加天蠶素抗菌肽對斷奶仔豬生長性能的影響[J].中國飼料,2011(12):25.

[13]皮燦輝,彭永鶴,李永新,等.抗菌肽制劑對母豬死胎率和仔豬成活率的影響[J].中國畜牧獸醫(yī),2008(6):90-91.

[14]陳曉生,張輝華,田允波,等.抗菌肽作飼料添加劑對肉鴨生長性能的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2005(3):64-65.

[15]韓文瑜,孫長江.抗菌肽的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國獸藥雜志,2009(10):11-19.

[16]宋理平,胡斌,王愛英,等.抗菌肽對凡納濱對蝦生長和機(jī)體免疫的影響[J].廣東海洋大學(xué)學(xué)報,2010(3):28-32.

[17]陳冰,曹俊明,陳平潔,等.家蠅抗菌肽對凡納濱對蝦生長性能及免疫相關(guān)指標(biāo)的影響[J].中國水產(chǎn)科學(xué),2010(2):258-266.

[18]姜珊,王寶杰,劉梅,等.飼料中添加重組抗菌肽對吉富羅非魚生長性能及免疫力的影響[J].中國水產(chǎn)科學(xué),2011(6):1308-1314.

[19]潘瑜,毛述宏,關(guān)勇,等.飼料中不同脂肪源對鯉魚生長性能、脂質(zhì)代謝和抗氧化能力的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2012(7):1368-1375.

[20]黃滄海,李波,王冬冬,等.抗菌肽對羅非魚幼魚生長性能的影響[J].中國畜牧雜志,2009(23):53-56.

[21]申紅,王俊剛,秦文彬,等.飼喂蠅蛆抗菌肽對白痢雞血液生化指標(biāo)的影響[J].石河子大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011(5):566-569.

[22]梁潔,李運南,董加喜.抗菌肽飼喂肉雞的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代食品科技,2009(4):416-419+434.

[23]劉莉如,楊開倫,滑靜,等.抗菌肽對海蘭褐仔公雞小腸粘膜形態(tài)結(jié)構(gòu)及免疫活性細(xì)胞數(shù)量的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2013(1):190-197.

[24]郭麗君,牛淑玲,馬倩,等.抗菌肽制劑對蘆花雞胸肌肉質(zhì)性狀、游離氨基酸及微量元素含量的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2012(4):722-728.

[25]黃永彤,黃自然,黃建清,等.抗菌肽與抗生素飼喂肉雞的效果比較[J].廣東飼料,2004(2):24-25.