◆供稿┃張永亮鄭麗君

◆單位┃華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院

長(zhǎng)期實(shí)踐證實(shí)，作為抗菌促生長(zhǎng)劑，抗生素在提高生長(zhǎng)速度、提高飼料利用率和減少疾病發(fā)生率和死亡率等方面產(chǎn)生了積極的效果。但長(zhǎng)期使用引發(fā)了耐藥性、食品安全和環(huán)境污染等問(wèn)題。因此，許多國(guó)家（包括我國(guó)）已經(jīng)禁止或正在禁止在飼料中使用促生長(zhǎng)類(lèi)藥物飼料添加劑。隨著我國(guó)飼料中禁抗拉開(kāi)序幕，豬飼料中抗生素替代成為當(dāng)前的熱點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。目前研究較為廣泛的抗生素替代品包括，益生素、益生菌、酸化劑、植物提取物以及銅、鋅等。本文重點(diǎn)介紹一些新型的潛在替代品，包括抗菌肽、礦物粘土、卵黃抗體、精油、桉樹(shù)油-中鏈脂肪酸、稀土元素以及重組酶等的應(yīng)用情況及前景。這些產(chǎn)品存在的主要問(wèn)題是在不同的報(bào)道中效果不一，與抗生素相比還有較大的差距。

1 抗菌肽

抗菌肽是指具有抗菌特性的多肽，存在于從原核生物到人類(lèi)的幾乎所有生物體中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有700多種抗菌肽?？咕氖撬拗鞣烙到y(tǒng)的重要組成部分，是具有直接抗菌和中介作用的天然免疫效應(yīng)分子，具有抗革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌以及對(duì)抗真菌和包膜病毒的活性。大部分抗菌肽含有30～60個(gè)氨基酸，是極性分子，具有疏水和帶電區(qū)域。

抗菌肽的抗菌作用機(jī)制：肽與目標(biāo)細(xì)菌表面膜間的相互作用導(dǎo)致膜功能的喪失，包括膜電位的破壞、代謝物和離子的泄漏以及膜滲透性的改變，導(dǎo)致細(xì)胞裂解，或?qū)е露虝嚎紫兜男纬珊碗脑诩?xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)，使其與細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)物接觸。此外，抗菌肽也可以抑制蛋白質(zhì)和RNA合成。

抗菌肽生產(chǎn)方法主要有兩種：化學(xué)合成和基因工程法，但化學(xué)合成成本太高，不適于生產(chǎn)應(yīng)用。利用基因重組和發(fā)酵工程的方法（如酵母表達(dá)系統(tǒng)）生產(chǎn)抗菌肽或融合蛋白，是以后畜牧業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用抗菌肽的主要方法。

細(xì)菌產(chǎn)生的抗菌蛋白稱(chēng)為細(xì)菌素，其最大的優(yōu)勢(shì)在于細(xì)菌很難對(duì)這些肽產(chǎn)生耐藥性，且具有較窄的活性譜，因此可以在不影響正常原生菌群的情況下作用于靶向特定的致病菌。肉產(chǎn)品中幾乎沒(méi)有細(xì)菌素殘留風(fēng)險(xiǎn)，也不會(huì)作為完整的分子被吸收，因此安全性較高。另外，此類(lèi)抗菌肽對(duì)pH值和溫度耐受性較好。

大腸菌素是一個(gè)很有應(yīng)用前景的抗菌肽，它是由大腸桿菌(E.coli)產(chǎn)生的一類(lèi)細(xì)菌素，對(duì)大腸桿菌及其近緣種有較強(qiáng)的抗菌作用。它們已對(duì)多種致病性大腸桿菌菌株有效，包括導(dǎo)致斷奶后腹瀉和水腫疾病的菌株。

化學(xué)合成的抗菌肽A3對(duì)斷奶仔豬的生產(chǎn)性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率、腸道形態(tài)以及腸道和糞便菌群均有積極的影響。此外，從榮昌豬腸道中分離出來(lái)的抗菌肽可以改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能，但對(duì)斷奶仔豬腹瀉率無(wú)明顯影響。此外，抗菌肽可能與鋅有協(xié)同作用。

天蠶素是從家蠶盲腸中分離出的抗菌肽，將其應(yīng)用到產(chǎn)腸毒素大腸桿菌K88攻毒的斷奶仔豬，其效果與抗生素相似，在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率和腸道形態(tài)方面均有改善作用。與對(duì)照組相比，天蠶素處理降低了回腸總需氧菌數(shù)，增加了回腸總厭氧菌數(shù)，增加了盲腸中有益乳酸菌的數(shù)量，增加了血清白細(xì)胞介素-1βIgA免疫球蛋白和炎性細(xì)胞因子和白介素6。

在抗菌肽實(shí)際應(yīng)用方面最大的障礙在于還沒(méi)有獲得國(guó)家相關(guān)行政部門(mén)許可使用的批準(zhǔn)。

2 粘土礦物

粘土礦物是由層狀四面體和八面體組成，含有硅、鋁和氧的分子。天然提取的粘土是各種不同化學(xué)成分的混合物，其中最常見(jiàn)的有蒙脫石、伊利石、高嶺石、生物沸石和斜沸石。

粘土可以吸附動(dòng)物胃腸道中的有毒物質(zhì)，從而降低其生物利用度和毒性。如粘土礦物可吸附黃曲霉毒素、植物代謝物、重金屬和毒素。吸附程度由粘土礦物的化學(xué)性質(zhì)、交換離子、表面性質(zhì)和粘土顆粒的精細(xì)結(jié)構(gòu)決定，并受pH值、用量和結(jié)合時(shí)間的影響。黏土做為霉菌毒素吸附劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于豬飼料中。

黏土可以預(yù)防斷奶仔豬的腹瀉。在豬的飼料中添加不同的黏土有些試驗(yàn)顯示出積極的結(jié)果，特別是對(duì)仔豬，但絕大多數(shù)都沒(méi)有顯示積極的效果，因此，粘土礦物能不能替代抗生素作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑尚待進(jìn)一步證實(shí)。

3 卵黃抗體

卵黃抗體（IgY）作為抗生素的替代品具有很大的潛力，可以在有致病微生物存在的情況下促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)?？稍陲暳现袘?yīng)用于的卵黃抗體制包括全蛋粉、全蛋黃粉、水溶性部分粉或純化的IgY。涉及到IgY的生產(chǎn)技術(shù)，主要包括佐劑的選擇、免疫途徑、劑量、免疫頻率和從蛋黃中提取IgY的技術(shù)。和哺乳動(dòng)物抗體生產(chǎn)不同，雞的卵黃抗體具有很大優(yōu)勢(shì)，包括生成本低廉、雞蛋采集無(wú)創(chuàng)、分離快速簡(jiǎn)便。另外，雞免疫球蛋白不與哺乳動(dòng)物IgG或IgM發(fā)生反應(yīng)，也不激活哺乳動(dòng)物補(bǔ)體因子，所以使用IgY不會(huì)產(chǎn)生不良的副作用，也沒(méi)有毒性殘留物。

針對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和輪狀病毒的IgY在豬上取得了較好的效果。將IgY與氧化鋅、富馬酸或抗生素進(jìn)行比較，與對(duì)照相比，四種飼料添加劑都成功地提高了豬的性能，IgY顯著降低了仔豬腹瀉率和死亡率，且與抗生素在提高豬的生產(chǎn)性能方面的效果是相當(dāng)?shù)?。但也有幾篇相反的?bào)道，發(fā)現(xiàn)IgY沒(méi)有改善豬的生長(zhǎng)性能，其原因可能是抗體本身為蛋白質(zhì)，在胃腸道失去活性。IgY分子的穩(wěn)定性低于IgG分子。IgY活性在pH 3.5或更低時(shí)下降，幾乎完全喪失活性，在pH 3時(shí)發(fā)生不可逆的變化。所以，使用微膠囊技術(shù)可保護(hù)IgY免受胃失活。

用殼聚糖海藻酸微膠囊包被的和未包被的IgY飼喂口服感染產(chǎn)腸毒素大腸桿菌C83903的斷奶仔豬，24 h后腹瀉率和腹瀉評(píng)分，包膜型和未包膜型IgY與對(duì)照相比均有改善。與未包膜IgY相比，包膜IgY在3天內(nèi)的能顯著增加豬體重，且兩組處理的效果均優(yōu)于金霉素處理組。

IgY抑制病原體活性的機(jī)制包括細(xì)菌凝集、抑制粘附、調(diào)理后吞噬和毒素中和等。

4 植物精油

植物精油是從植物原料中提取的芳香油，是植物次生代謝產(chǎn)物的混合物，含有酚類(lèi)化合物(百里香酚、卡維羅爾和丁香酚)、萜烯(檸檬酸和菠蘿提取物)、生物堿(辣椒堿)、凝集素、醛(肉桂醛)、多肽或聚乙炔等。估計(jì)植物精油種類(lèi)達(dá)3000種，其中肉桂醛、卡瓦酚、丁香酚和百里香酚在豬生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。

植物精油對(duì)豬腸道中常見(jiàn)的微生物群具有抗菌活性，其抗菌機(jī)制可能與細(xì)菌表面脂溶性的變化有關(guān)。植物精油的疏水性成分能夠破壞大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的外膜，從而使病原體失去活性，這導(dǎo)致腸道產(chǎn)乳酸細(xì)菌增加和致病菌的數(shù)量減少。含有酚類(lèi)化合物的植物精油比含有其他化合物的植物精油具有更強(qiáng)的抗菌活性。

植物精油在豬體內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果不一致，有些試驗(yàn)呈正面效應(yīng)，而有些試驗(yàn)沒(méi)有作用。有試驗(yàn)比較了無(wú)添加對(duì)照飼料與添加抗生素或百里香酚和肉桂醛組合飼料對(duì)豬生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加精油的豬的體重增加，飼料轉(zhuǎn)化率和糞便稠度與添加抗生素組基本相同。不同試驗(yàn)中結(jié)果差異可能是由于精油的種類(lèi)和使用劑量的不同造成的。如果使用的劑量過(guò)高，強(qiáng)烈的氣味可減少采食量，從而影響豬的生長(zhǎng)性能。另一個(gè)重要因素是精油在制粒過(guò)程中的穩(wěn)定性，有報(bào)道指出當(dāng)球團(tuán)溫度為58℃時(shí)，精油的活性損失相當(dāng)大。

5 桉樹(shù)油-中鏈脂肪酸

桉樹(shù)油由桉樹(shù)葉子中提取制備。在人體中，桉樹(shù)油對(duì)呼吸道的致病菌有抗菌作用。桉樹(shù)油可以通過(guò)影響巨噬細(xì)胞的吞噬能力來(lái)刺激免疫系統(tǒng)。在家禽中，桉樹(shù)包被物可以提高生產(chǎn)性能，并刺激蛋雞的免疫力。

中鏈脂肪酸可以作為仔豬替代抗生素的飼料添加劑，中鏈脂肪酸對(duì)沙門(mén)氏菌和大腸桿菌具有抗菌活性。有報(bào)道指出，在斷奶后的頭兩周內(nèi)，飼喂辛酸和己酸混合物可以改善3和4周齡斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率。

中鏈脂肪酸的微膠囊化是將中鏈脂肪酸納米化為微小的顆粒，然后進(jìn)行微膠囊化的過(guò)程。將桉樹(shù)提取物與辛酸和癸酸混合并與抗生素或氧化鋅包裹在一起，在豬上的作用與抗生素或氧化鋅基本相當(dāng)，其主要作用機(jī)制是通過(guò)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率。用于生產(chǎn)微包殼桉樹(shù)-中鏈脂肪酸共混物的工藝已獲得韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為10-9-0025329。

6 稀土元素

稀土元素包括元素鈧、釔、鑭以及元素周期表中僅次于鑭的14種化學(xué)元素，稱(chēng)為類(lèi)鑭元素。作為家畜飼料添加劑，稀土元素在我國(guó)已經(jīng)有幾十年的應(yīng)用歷史。文獻(xiàn)顯示，稀土元素可以使豬體重增加5%～23%，飼料轉(zhuǎn)化率提高4%～19%。

在豬飼料中使用通常是稀土元素的混合物，主要含有鑭、鈰和鐠。無(wú)機(jī)和有機(jī)稀土化合物都能作為飼料添加劑使用，但有機(jī)化合物的效果更好。

稀土元素的作用機(jī)制有以下幾個(gè)方面。首先，通過(guò)抑制胃腸道內(nèi)有害菌的生長(zhǎng)，如鑭可以與細(xì)菌表面結(jié)合，中和細(xì)菌表面電荷，引起絮凝。其次，鑭系元素能強(qiáng)烈抑制細(xì)菌的氧化呼吸鏈。第三，稀土元素可以提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，其原因可能是通過(guò)影響腸道的通透性而促進(jìn)吸收，也可以促進(jìn)消化液分泌和胃腸運(yùn)動(dòng)。

稀土元素在替代抗生素方面顯示出優(yōu)勢(shì)。一是口服稀土的吸收率較低，95%以上可從動(dòng)物糞便排出并可回收，肉產(chǎn)品中殘留的幾率很低；二是不易引起細(xì)菌耐藥性。

7 重組酶

酶是一種具有生物活性的蛋白質(zhì)，可分解飼料中特定的化學(xué)鍵，釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)消化和吸收。飼料工業(yè)中使用的酶多是由細(xì)菌(如枯草桿菌)、真菌(如赤霉病、黑曲霉)或酵母(釀酒酵母)產(chǎn)生。外源性酶在飼料的添加主要目的是降解飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子(如植酸酶)和補(bǔ)充內(nèi)源性酶不足(如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶)。

谷類(lèi)、豆類(lèi)和油籽粕的細(xì)胞壁由非淀粉多糖組成，主要包括纖維素、半纖維素、果膠、β-葡聚糖，α-半乳糖苷酶和木聚糖。非淀粉多糖（NSP)不能被哺乳動(dòng)物的酶消化，防礙內(nèi)源性酶對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的消化，增加食靡黏度。另外，NSP促進(jìn)腸道微生物對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的利用比例，從而降低了動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的利用。分解NSP的非淀粉多糖酶（NSP酶）中，木聚糖酶和β-葡聚糖酶市場(chǎng)份額占了80%以上。其他還有α-淀粉酶、β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶和果膠酶在家禽上應(yīng)用較廣泛，在豬飼料中應(yīng)用較少。

NSP酶對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響報(bào)告結(jié)果并不一致，有報(bào)道稱(chēng)補(bǔ)充碳水化合物酶有積極的效果，也有一些報(bào)道發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充酶對(duì)體重增加并沒(méi)有改善。非其作用機(jī)制是因?yàn)槟芟範(fàn)I養(yǎng)因子，提高豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。另外，也會(huì)影響消化道微生物群的組成，提高有益菌如乳酸菌的比例，促進(jìn)腸道健康。

NSP酶對(duì)豬的效果不如家禽的明顯，原因在于豬和雞的生理上的區(qū)別。一是腸道的pH值。在豬中，外源酶暴露在低pH值下的時(shí)間明顯長(zhǎng)于雞，從而部分或完全改變了酶的活性。如豬的胃中pH值通常在2～3.5，而市售酶產(chǎn)品（β-葡聚糖酶和木聚糖酶）在體外暴露于2.5或3.5的pH下30min時(shí)活性顯著降低。

利用基因工程對(duì)酶分子定向改造，從而提升酶的使用效果。目前已開(kāi)發(fā)出具有廣泛的pH穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、抗胃蛋白酶和胰蛋白酶新型酶制劑。在生長(zhǎng)豬的日糧中加入重組β-甘露聚糖酶，與未補(bǔ)充的日糧相比，體重增加了16.1%，飼料效率提高了17.7%。改善程度明顯大于傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的β-甘露聚糖酶。

添加到飼料中的酶在消化道中與其他蛋白質(zhì)一樣被分解，因此不存在殘留問(wèn)題。另外，酶發(fā)揮作用的需求量非常小，在飼料配方只需要少量的酶就能發(fā)揮作用。

另外，還有許多化合物具有替代抗生素的潛力，包括噴霧干燥豬血漿、酵母培養(yǎng)、噬菌體、溶菌酶、牛初乳、乳鐵蛋白、共軛脂肪酸、殼寡糖和海藻提取物等等。迄今為止，很多化合物被關(guān)注，看其是否能夠取代抗生素作為飼料添加劑來(lái)保持豬的健康和性能，但問(wèn)題是這些化合物中的絕大多數(shù)在不同的報(bào)道中產(chǎn)生不一致的結(jié)果，而且它們的效果很少與抗生素相同，目前還沒(méi)有完美的替代抗生素的辦法。飼料中禁抗將是一項(xiàng)技術(shù)+管理的系統(tǒng)工程。