養豬生產中應用的抗生素生長促進劑替代方案（綜述）

孫相俞　萬建美

摘 要：在過去的20年中，為了維護豬的健康和生產性能，大量的研究都在關注抗生素替代方案（alternatives）的開發。研究最廣泛的替代方案包括益生素、益生菌、酸化劑、植物提取物和疾病預防性添加劑（neutraceuticals），如銅和鋅。由于這些添加劑已經在上一個綜述中作了充分的論述，因此本文將關注非常規的抗生素替代方案。本文將討論抗菌肽、粘土礦物、卵黃抗體、精油、桉樹油-中鏈脂肪酸、稀土元素和基因重組酶替代抗生素的潛力。通過文獻的全面回顧發現，已經檢驗了許多化合物作為豬日糧中抗生素替代方案的可能性。遺憾的是，這些化合物中的絕大多數的試驗結果并不一致，而且使用效果很少能達到抗生素的水平。因此，該領域似乎還需要進一步的研究，抗生素的完美替代方案還待發現。

關鍵詞：抗菌肽；粘土礦物；卵黃抗體；精油；桉樹油-中鏈脂肪酸；稀土元素；基因重組酶

中圖分類號：S816.73 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）05-0068-02

50多年來，抗生素在養豬工業的成長與發展中起著重要的作用。抗生素在促進生長、改善飼料效率和降低臨床疾病死亡率方面的效用被大量研究證實。盡管如此，消費者正日益關注肉產品中的藥物殘留問題。另外，持續使用抗生素可能產生一些耐藥性細菌，這些耐藥性細菌可能將其耐藥性傳遞給人和動物的致病菌。結果，許多國家已經禁止或正在禁止將抗生素作為常規促生長手段添加到豬飼料中。

在過去的20年中，為了維護豬的健康和生產性能，大量的研究都在關注抗生素替代方案的開發，并且就這一主題發表了許多優秀的綜述性文章。研究最廣泛的替代方案包括益生素、益生菌、酸化劑、植物提取物和疾病預防性添加劑（如銅和鋅）。由于已經就這些添加劑作了充分的論述，因此本文將關注非常規的抗生素替代方案。

1 抗菌肽

抗菌肽，顧名思義，是一類有抗菌活性的多肽。存在于從原核生物到人類的幾乎所有的生物體中。它們是機體防御系統的重要組成部分，是先天性免疫力的效應分子，具有直接抗菌作用和調節子功能。大多數抗菌肽含有30～60個氨基酸殘基，為極性分子，疏水區和帶電荷區在空間上是隔開的。已經證實，抗菌肽具有抗革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌以及抗真菌和包膜病毒的活性。

已知的抗菌肽超過700種。生物篩分技術、克隆技術和數據庫搜索已經用來鑒別抗菌肽是否具有替代抗生素的潛力。一旦確認具有抗菌活性，就可能通過化學方法合成絕大多數抗菌肽，但是合成過程的高成本將阻礙通過這種方法生產的抗菌肽作為飼料添加劑。然而，有幾個研究小組已經開發了表達抗菌肽的重組系統。

由細菌產生的抗菌蛋白稱為細菌素。這些蛋白質具有幾個特征，使它們成為理想的替代養豬生產中常規應用的抗生素的替代方案。最重要的是，細胞很難對這些多肽產生耐受性。多肽的抗菌譜窄，因此能用來應對特定的病原菌，而不影響正常的原生菌群。幾乎不存在肉品殘留的風險，因為它們是蛋白質，不可能以完整分子的形式被吸收。另外，抗菌肽能耐受較寬范圍的pH和溫度。

多肽的抗菌活性是基于幾個機制。在絕大多數情況下，多肽與標靶細菌細胞膜表面的相互作用被認為與多肽的殺菌活性有關。這種相互作用可能導致細胞菌細胞膜的功能喪失，包括膜電位障礙、代謝產物和離子漏出，以及膜滲透性變化。細菌細胞膜的這些變化可能導致細胞裂解，或者使細胞膜產生瞬態孔隙，從而將多肽轉運到細胞內并與胞內標靶接觸。抗菌活性的機制包括抑制蛋白質和RNA的合成。

迄今，抗菌肽主要應用于食品保存，有關抗菌肽在豬上的應用的研究很少。抗菌肽大腸桿菌素的應用是一個很有前景的研究領域。大腸桿菌素是一類細菌素，由大腸桿菌（E.coli）及其近緣細菌產生，并能有效殺滅大腸桿菌及其近緣細菌（譯者注：對不能有效分泌大腸桿菌素免疫蛋白的大腸桿菌及其近緣細菌才有殺滅作用）。研究表明大腸桿菌素能有效抵抗許多致病性大腸桿菌菌株，包括那些引起斷奶仔豬腹瀉和水腫的菌株。

已經有研究表明化學合成的抗菌肽A3能改善斷奶仔豬的生產性能、養分消化率、腸道形態，以及改善腸道和糞便中的微生物組成。另外，從榮昌豬小腸中分離到的一種抗菌肽能改善斷奶仔豬的生產性能，但對腹瀉指數沒有影響。盡管如此，抗菌肽似乎與鋅之間存在正向協同作用，因為兩者合用的效果要比單獨使用其中任何一種要好。

用天蠶素抗菌肽（cecropin），最初由惜古比天蠶（Hyalophoracecropia）中分離得到，飼喂被腸毒性大腸桿菌K88攻毒的斷奶仔豬，結果見表1。飼喂天蠶素抗菌肽仔豬的生產性能與使用抗生素組合的仔豬相近。生產性能的改善似乎與養分消化率和腸道形態的改善有關。與對照組相比，天蠶素抗菌肽處理組回腸總需氧菌數量降低而總厭氧菌數量增加（表2）。天蠶素抗菌肽處理還增加了盲腸乳酸桿菌的數量。天蠶素抗菌肽處理增加了血清IgA、IgG和炎性細胞因子IL-1β和IL-6的含量，這表明，在大腸桿菌攻毒的情況下，天蠶素抗菌肽激活了全身免疫系統和局部免疫系統。

盡管相關研究很少，但是抗菌肽似乎有相當大的潛力成為豬飼用抗生素的替代方案。一家商業公司（北京龍科方舟生物工程技術有限公司，中國北京）已經開始在中國推廣將天蠶素作為飼料添加劑。

2 粘土礦物

粘土礦物由四面體和八面體層網狀結構組成，含有硅、鋁和氧分子。天然存在的粘土（膨潤土、沸石和高嶺土）是由化學組成各異的不同粘土的混合物。最為熟知的有蒙脫石、蒙皂石、伊利石、高嶺石、生物化石（biotic）和斜發沸石。

在日糧中添加粘土可以結合并固定動物腸道中的有毒物質，從而降低它們的生物利用率和毒性。粘土礦物可以結合黃曲霉毒素、植物代謝物、重金屬及其它毒素。對有害物質的吸附程度取決于粘土礦物的化學特性、可交換離子數量、表面特性及粘土顆粒的細微結構。環境pH、用量和作用時間對吸附效果有重要的影響。由于其吸附特性，當日糧含有霉菌毒素時，粘土被廣泛應用于豬日糧中以改善豬的生產性能。

粘土還有防止斷奶仔豬腹瀉的作用。基于這一事實，幾個研究小組試圖驗證在豬日糧中添加各種粘土能否改善豬的生產性能。結果與一些試驗，特別是仔豬試驗的正面結果并不一致，并且絕大多數試驗也沒有得到正面的結果。這似乎表明粘土礦物并不能作為抗生素生長促進劑的有效替代方案。

（未完，待續）

原題名：Alternatives to antibiotics as growth promoters for use in swine production： a review（英文）

原作者：Philip A. Thacker