抗生素替代品的研究現狀

    飼用抗生素的使用曾被認為是20世紀畜牧業生產中最偉大的生物技術，它的應用和推廣創造了養殖業和飼料業的革命，推動了經濟的迅速發展。但是正如所有的事物都具有兩面性一樣，隨著抗生素的長期、大量濫用帶來了嚴重的負面效應：（1）破壞畜禽的胃腸道微生態平衡，干擾畜禽免疫系統，特別是消化系統、呼吸系統和生殖系統的局部非特異性免疫系統，降低畜禽對疾病的抵抗力，影響畜禽健康，嚴重威脅畜牧業的可持續發展；（2）在肉、蛋、奶等畜產品中殘留，直接威脅人的健康；（3）通過抗生素耐藥性的交互遺傳和交叉傳播，干擾手術后病人和傳染病感染人群的治療，提高治療用藥的劑量，間接威脅人的健康。  

    當這些問題顯現出來以後，世界各國迅速採取措施，瑞士在1992年即禁止使用飼用抗生素，歐盟1999年1月起通過立法禁止抗生素作促生長劑使用，今後的發展趨勢是盡量不使用抗生素。20世紀80年代以來，全世界都在不遺餘力地研究開發其替代產品。近年來，飼用抗生素替代品的研究主要有益生素（微生物製劑）、寡糖（化學益生素）、中草藥、糖萜素、酶製劑、酸化劑和抗菌肽。  

    1、益生素  又稱活菌製劑或微生態製劑(主要是腸球菌、乳酸桿菌、雙岐桿菌、芽孢桿菌、酵母菌等)，是一種無毒、無副作用、無殘留的綠色飼料添加劑。益生素可在消化道內增殖，產生乳酸和乙酸使消化道內pH值下降，併產生溶菌酶、過氧化氫等代謝產物抑制有害細菌在腸黏膜的附著與繁殖，平衡動物消化道內的微生物群。益生素與消化道菌群之間存在生存和繁殖的競爭，限制致病菌群的生存、繁殖以及在消化道內的定居和附著，協助機體消除毒素及代謝產物。益生素可刺激機體免疫系統，提高幹擾素和巨噬細胞的活性，促進抗體的產生，提高免疫力和抗病能力。另外，許多益生素具有抑制消化道內氨及其他腐敗物質生成的作用。益生素可產生各種消化酶，促進動物對營養物質的消化吸收。  

    目前國內用量較大的有乳酸桿菌、酵母和枯草芽孢桿菌。產品有單一菌種的劑型，大多數是多種微生物組成的複合劑型。益生素主要用於幼齡動物，現在研製了專門用於養禽業的益生素。用於禽類，可防止腹瀉，提高產蛋率和飼料轉化率，應用前景廣闊。  

    多數微生物是以活菌體直接飼餵，生產、運輸、儲存中易失活，尤其是複合型菌劑，有的是厭氧菌，有的是好氧菌，在一起使用能否充分發揮作用還不能確定；有些其它飼料添加劑與之不能同時使用，例如高銅離子對大多數益生菌有抑制活性作用；大多數菌不能通過消化道內的酸性環境，不能到達目的地--腸道；在病原菌占絕對優勢（疾病已經爆發或流行）時，益生素不能達到抗生素類藥物的使用效果。  

    2、寡 糖  寡糖是由2—10個糖基通過糖苷鍵連接而成的具有直鏈或支鏈結構的低聚物的總稱。寡糖種類很多，目前用作飼料添加劑的寡糖主要有：低聚果糖、半乳聚糖、甘露寡糖、半乳蔗糖、大豆寡糖、低聚異麥芽糖。這些寡糖都屬短鏈分支糖類，因其不能被動物消化，但可以被腸道有益微生物利用，從而促進有益菌群的增殖。寡糖因其調節動物微生態平衡的作用與活菌製劑相似，營養界稱其為化學益生素。  

    寡糖主要是維持體內已建立而且是健康的消化道菌群，選擇性促進消化道中有益微生物的優先繁殖。寡糖由於其分子間結合位置及結合類型的特殊性，導致不能被單胃動物自身分泌的消化酶分解，但進入消化道後段可作為營養物質被其中的有益微生物如雙歧桿菌、乳酸桿菌、鏈球菌等消化利用，從而使其大量增殖，形成微生態競爭優勢，同時發酵產生的酸性物質降低整個腸道的pH值，直接抑制外源菌和腸內固有腐敗菌的生長，從而發揮正常腸道菌群在屏障、營養、免疫上的正常功能。某些寡聚糖還具有提高免疫和抗原免疫應答能力，從而增加動物體液及細胞免疫能力。  

    寡糖是一類間接提高免疫力的物質，本身沒有殺菌作用，只是為有益菌提供養分或者為病原菌提供標靶，只能輔助抗病、防病；同時寡糖類物質易吸潮，不利於儲存或均勻添加；成本也比較高。  

    3、中草藥  隨著合成藥物、抗生素等藥用添加劑出現的殘留、耐藥性及對動物體的毒副作用等問題，國內外已開始從中草藥中尋找更為安全有效的飼料添加劑。中草藥是天然物質，安全可靠，副作用小，由於其抗菌作用的廣泛性和協同而不會出現抗藥性，克服了抗生素的缺點。有些中草藥本身就含有豐富的蛋白質、維生素和礦物元素，兼有藥效和營養雙重功能。  

    中草藥飼料添加劑的主要作用：
    (1)理氣消食、助脾健胃，如陳皮、神曲、麥芽、枳實、山楂等。這類藥物所具有的芳香味，既能矯正飼料的味道，又能改善飼料的適口性，進入胃腸后還能增強畜禽消化液的分泌。
    (2)活血化淤、促進代謝，如紅花、當歸、益母草、雞血藤等具有直接或間接擴張血管、加強血液循環、增強胃腸功能的作用。
    (3)清熱解毒、殺菌抗病，如金銀花、連翹、荊介、柴胡、野菊花、麥飯石等，這些中草藥都具有抗菌消炎作用，既能瀉熱通便，又能消瘡排膿。配有這些中草藥的添加劑，可防治流感、痢疾等傳染病，保障動物健康。
    (4)驅蟲除積，如檳榔、貫眾、使君子、百部、硫黃等，可達消痞殺蟲、健脾膘的作用。
    (5)宣肝化痰、止咳平喘，如用華山參、牛黃、雄黃、蒼朮、板藍根、冰片、桔梗、蟾酥、青黛、馬錢子、椴硼砂和百部等配製的「參蟾解毒定喘丸」，對治療雞傳染性氣管炎有顯著效果。  
利用中草藥煎成湯或研磨成細末，生產出單方或復方製劑。在普通飼養條件下，將製劑添加於日糧中，供動物飼用或飲用，以期預防動物疾病，加速生長，提高生產性能和改善畜禽產品質量。  

    不是所有的中草藥都符合「綠色」標準，有些中草藥的配伍和作用機理還處於摸索階段，使用不當，也會引起殘留和毒副反應；由於復方中草藥的功效成分非常複雜，某些成分可能對其它飼料添加劑發生負作用，如對益生素拮抗、造成酶製劑失活等；一般中草藥飼料添加劑相對抗生素類用量大、起效慢；雖然人們非常看好中草藥飼料添加劑，但是還沒有出現中草藥的飼料產品質量標準，中草藥配方也沒有固定標準，產品粗糙，質量檢測無據可依。在使用前要先經過安全試驗，以確定其使用效果，避免造成不良後果。  

    4、糖萜素  糖萜素是從油茶餅粕和茶籽餅粕中提取的，由糖類(≥30％)、配糖體(≥30％)和有機酸組成的天然生物活性物質。糖萜素不但能有效地提高正常動物機體免疫功能和提高病雞免疫功能，而且對調節神經免疫、抗病毒等有顯著效果。糖萜素還具有明顯清除自由基和抗氧化，以及調節cAMP／cGMP系統功能，促進蛋白質合成和消化酶活性。糖萜素能明顯提高畜禽生產性能、畜禽的成活率，同時還有明顯改善肉質作用。  

    毒理學試驗表明，糖萜素使用安全、無藥物殘留、不產生抗藥性、有利於生態環境的保護和維護人類健康，具有明顯的社會效益和生態效益。  

    糖萜素是一類間接提高免疫力的物質，本身沒有殺菌作用，主要通過提高動物機體神經內分泌免疫功能和抗病抗應激作用來達到其促生長目的的。  

    5、酶製劑是一類具有生物催化性的蛋白質。目前國內可以用於飼料的酶製劑有12種：澱粉酶、纖維素酶、ß-葡聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麥芽糖酶、甘露聚糖酶、果膠酶、植酸酶、蛋白酶、支鏈澱粉酶、木聚糖酶。雖然酶製劑本身對微生物沒有太大影響，但是可以提高飼料消化率，減少消化道內養分殘留量、縮短殘留時間，間接減少病原菌生長機會，從而起到抗病防病的效果。  

    大多數酶類是以難消化的營養底物（抗營養因子）為目標，使飼料更大發揮其營養效果，這些酶統稱消化降解酶，又可以分為兩類：消化酶和降解酶。消化酶包括澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶，動物體內可以產生；降解酶包括纖維素酶、β-葡聚糖酶、麥芽糖酶、甘露聚糖酶、果膠酶、植酸酶、支鏈澱粉酶、木聚糖酶，動物組織細胞不能合成。應用最多的是各種多聚糖酶的複合酶，單一降解酶只有植酸酶。其中的葡萄糖氧化酶（GOD）是一種需氧脫氫酶，能專一地氧化D-葡萄糖為葡萄糖酸和過氧化氫，過氧化氫積累到一定程度時，可以直接抑制大腸桿菌、沙門氏菌、葡萄球菌等的繁殖。反應時會消耗腸道內氧氣，利於雙岐桿菌、乳酸桿菌等有益厭氧菌的生長。  

    酶製劑不直接參與攻擊病原菌，大多數作用是減少病原菌的生長基質；在優質日糧情況下，不論是提高禽畜生產率，還是抗病效果，都不明顯。葡萄糖氧化酶催化的產物可以抑制病原菌，作用機理不同於其它酶類，並且比益生素穩定，相關飼餵效果值得進一步研究。  

    6、飼用酸化劑  用作飼料酸化劑的物質有三類：

    (1)有機酸：檸檬酸、延胡索酸、乳酸、異位酸、乙酸、丙酸、甲酸等及其鹽類，此外還有蘋果酸、山梨酸和琥珀酸。有機酸具有良好的風味，能改善飼料的適口性，參與體內營養物質的代謝等而被廣泛應用，但成本較高。
    (2)無機酸化劑：強酸（如鹽酸、硫酸）和弱酸(如磷酸)，其酸性強、成本低，生產中也可添加。
    (3)複合酸化劑：是利用各種有機酸和無機酸按一定比例配合而成，具有良好的緩衝效果，迅速降低pH值，能降低料肉比，減少營養性腹瀉。  

    飼用酸化劑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營養物質消化率的作用。作為一種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的新型添加劑，酸化劑在國內外已被廣泛應用於飼餵家禽。在家禽日糧中添加有機酸除能促進生長，還可作為飼料保藏添加劑，丙酸和丙酸鈣是很好的飼料防霉劑，被廣泛用於飼料保藏，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。  

    迄今為止，酸化劑在飼料行業中的應用還處於起步階段，使用量和方法還有待規範。有機酸在飼料中添加要考慮與飼料的配伍，高蛋白質和鹽類礦物質會對酸化劑有緩衝作用；飼料pH降低對豬、雞等雜食動物較適應，對有些特種養殖的肉食動物會引起採食量減少。  

    7、抗菌肽  抗菌肽是生物體內誘導產生的一種具有強抗菌作用的多肽類物質，它廣泛存在於多種生物體內，是生物體對外界病原物侵染而產生的一系列免疫反應的產物。其分子量小，性能穩定，具有較強的廣譜抗菌能力，對革蘭氏陽性菌及陰性菌均有殺傷作用，對原蟲、腫瘤也有作用。世界上發現的第一種抗菌肽是天蠶素，1980年由瑞典科學家Boman等用陰溝通桿菌及大腸桿菌誘導惜古比天蠶蛹產生出有抗菌活性的多肽物質，定名為天蠶素（cecropins）。隨後又在其他生物體內陸續發現了多種抗菌肽，如蛙皮素（magainins）、蜂毒素（melittins）、防禦素（defensins）等。目前世界上已知的抗菌肽共有1200多種。  

    抗菌肽有著獨特的不同於抗生素的抗菌機理，抗菌肽的作用機制與酶或受體等蛋白因子無關，抗菌肽作用於微生物膜(細胞膜外膜)，主要是作用於膜脂質的基質，通過物理化學機制使膜通透性增大，破壞其屏障而達到殺傷細胞的效果。抗菌肽具有「傳統抗生素」無法比擬的優越性：不會誘導抗藥菌株的產生，有希望成為新一代抗菌劑。抗菌肽的高效廣譜抗菌性已被藥物學家、生物學家所重視，在研究了它的一級結構的基礎上，採用分子生物學和基因工程技術方法可以生產抗菌的轉基因動植物，同時可以通過基因工程的技術方法大量表達抗菌肽，使之成為新一代肽類抗菌葯的來源，顯示出廣闊的應用前景。  

    綜上所述，隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，健康意識也在不斷增強，「三聚氰胺」事件的發生，使人們比以往任何時候都更加渴望綠色、健康和安全。國家食品安全機關也制定嚴格的檢查制度，絕對保證食品安全。同時，隨著微生態製劑、中草藥製劑、寡糖、尤其是抗菌肽等抗生素替代品的進一步推廣，飼養者觀念的更新，抗生素時代即將成為過去，后抗生素時代已經到來！