生物酵素及其替代抗生素的作用機理

連玉武，孫梓媛，梁會欣，王景芳

(1.黑龍江省農(nóng)牧科技開發(fā)有限公司 150025；2.黑龍江省生物科技職業(yè)學(xué)院 150025)

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生物酵素及其替代抗生素的作用機理

連玉武1，孫梓媛1，梁會欣1，王景芳2

(1.黑龍江省農(nóng)牧科技開發(fā)有限公司 150025；2.黑龍江省生物科技職業(yè)學(xué)院 150025)

酵素自問世至今已逾百年，截至目前，在世界范圍內(nèi)有十七名科學(xué)家因此而榮獲諾貝爾獎，1997年諾貝爾獎獲得者-美國科學(xué)家波以爾博士說：“酵素好比細胞的貨幣，沒有酵素就沒有生命”，生物酵素突破了生物學(xué)上難以實現(xiàn)的多種菌群共生，在生物工程技術(shù)領(lǐng)域上表現(xiàn)出顛覆性，生物酵素又綜合性地改變了畜禽、農(nóng)作物傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式的關(guān)鍵性技術(shù)問題，而表現(xiàn)出革命性。

1 生物酵素的概念

生物酵素是篩選多種天然植物、海藻、食用菌、蔬菜等物料，經(jīng)酵母菌群、乳酸菌、芽孢桿菌、絲狀菌群等多種有益微生物菌群，采用現(xiàn)代生物技術(shù)進行多級、深度萃取、發(fā)酵而成。生物酵素產(chǎn)品中富含多種有益微生物菌群、多種活性酶、多種維生素、氨基酸、植物蛋白、微量元素、促生長因子以及微生物的次生代謝物質(zhì)等。

生物酵素工程技術(shù)是綜合性最強的綜合性學(xué)科，是以微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)及營養(yǎng)學(xué)等學(xué)科的基本原理作指導(dǎo)。經(jīng)多年大量的科學(xué)探索和長時間推廣應(yīng)用工作。此項技術(shù)隨著不斷深化和發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已覆蓋了農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、人體健康、環(huán)境保護等人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。

2 生物酵素中微生物菌群及其作用機理

生物酵素中微生物菌群是由對人類、動植物和環(huán)境保護有益微生物組成的，這些菌群通過菌株篩選、活化、馴化、優(yōu)化組合，構(gòu)成共生共榮、相互促進、多功能、狀態(tài)穩(wěn)定的統(tǒng)一復(fù)合體，即生物酵素核心技術(shù)。

2.1 乳酸菌群

乳酸菌群按乳酸菌代謝途徑有四種類型，常用嗜酸乳桿菌，以攝取光合細菌、酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的糖，形成乳酸。乳酸有很強的殺菌力，可減輕人體內(nèi)毒素的生成，減少肝臟解毒負擔(dān)，提高Ca、Fe、P利用率，合成維生素K、維生素B，減少膽固醇的吸收。在發(fā)酵過程中分泌細菌素，如嗜酸乳菌素、嗜酸桿菌素、乳酸菌素等，維護腸道微生態(tài)平衡，有效抑制、殺滅病菌和腐敗菌的增殖作用。

乳酸菌能分解木質(zhì)素、纖維素，合成各種氨基酸、維生素、活性酶等，促進機體新陳代謝和生長發(fā)育。

2.2 芽孢桿菌菌群

常用的芽孢桿菌菌群有近十種，以桿菌為主。芽孢桿菌耐受高溫，有氧與無氧條件下能存活，在生物體代謝途徑和調(diào)節(jié)機制研究較清楚。芽孢桿菌在生物體內(nèi)，能迅速消耗環(huán)境中游離氧，造成低氧，有利厭氧有益菌生長；能產(chǎn)生乳酸，調(diào)節(jié)腸道pH值，間接抑制致病菌生長。

芽孢桿菌發(fā)酵中，產(chǎn)生細菌素(抗菌肽)，如枯草芽孢桿菌，產(chǎn)生枯草菌素、多黏菌素、短桿菌肽等活性物質(zhì)，對生物體內(nèi)致病菌(大腸桿菌、沙門氏菌等)和內(nèi)源性感染的病菌，有特異抑制和殺滅作用。

芽孢桿菌刺激機體免疫器官，激活T、B淋巴細胞，提高免疫球蛋白和抗體水平，增強免疫細胞核體液免疫功能，提高機體免疫力。菌體自身合成α-淀粉酶、蛋白質(zhì)酶、脂肪酶、纖維素酶以及維生素B1、維生素B2、維生素B6、煙酸等多種B族維生素，提高動物體內(nèi)干擾素和巨噬細胞活性。

2.3 酵母菌群

酵母菌群，如產(chǎn)朊假絲酵母，生長速度很快，適宜溫度和營養(yǎng)條件下，世代倍增時間不超過3h。

酵母菌群發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、糖蜜，能同化尿素、銨鹽和硝酸鹽，抗逆性強，存活率高，能適應(yīng)不同的生活環(huán)境，能在動物腸道中存活，排斥病原菌在腸黏膜表面的吸附、定植。菌體蛋白和B族維生素提供豐富的蛋白質(zhì)、核酸、多種活性酶，還發(fā)酵合成甘露寡糖，促進機體免疫功能，提高免疫力。

2.4 革蘭氏陽性放線菌

革蘭氏陽性放線菌一類呈絲狀生長和以孢子繁殖陸生性較強的原核微生物。70%的抗生素種類是各種放線菌所產(chǎn)生的強抑制病菌。其中一些放線菌產(chǎn)生各種酶類，如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶及維生素B12。對木質(zhì)素、纖維素、甲殼素有降解作用，作為動、植物吸收的養(yǎng)分。放線菌也促進固氮菌增殖。

3 生物酵素中微生物菌群次生代謝物的作用機理

生物酵素中的微生物菌群，經(jīng)發(fā)酵后，構(gòu)成復(fù)合共生狀態(tài)，群體數(shù)量巨大，發(fā)揮強大的團體優(yōu)勢作用，有特殊方式抑制、殺滅致病菌的能力。其一方面進入畜禽機體內(nèi)強勢地占領(lǐng)生存空間，吸取生存物質(zhì)，抑制、清除致病菌；另一方面，分泌合成多種多樣、大劑量的抗菌肽、細菌素等代謝物，可強效殺滅致病菌，而不會培養(yǎng)出耐藥性菌株。研究得出，此復(fù)合共生菌群是替代抗生素最理想的生物酵素制劑，其作用機理如下。

生物酵素中微生物菌群在發(fā)酵過程中迅速增殖，可達到10×108CFU/mL～20×108CFU/mL，進入腸道后，發(fā)揮多方面特殊功能。有益微生物菌群，進入腸道后，占領(lǐng)生存空間，優(yōu)先吸取環(huán)境的游離氧和生存物質(zhì)，致使致病菌生存受抑制，而使厭氧有益微生物能迅速增長，有益微生物菌群在腸道中占絕對優(yōu)勢。

3.1 生物酵素微生物的次生代謝物的作用原理

3.2 有益微生物菌的次生代謝

細菌素是一種高效抗菌活性，對多種有害病菌均有抑制和滅殺功效，這一類次生代謝物，種類很多，專一性很強，而且半衰期比較短，對生態(tài)環(huán)境不會造成壓力，是一種很理想的抗生素替代品。上述細菌素在消化道中易被一些蛋白酶降解，不會造成體內(nèi)蓄積，不存在殘留問題。對機體無副作用，無抗藥性、無殘留，而且有熱穩(wěn)定性、耐低溫、耐酸等特性，是替代抗生素的理想制劑。生物酵素的問世，表明了抗生素的使用已獲得革命性轉(zhuǎn)折。

4 生物酵素中有效成分的作用機理

根據(jù)畜禽動物不同種類、不同的生長、發(fā)育時期的生理生化特點，篩選特定植物體有特殊功效的各種活性物質(zhì)，經(jīng)生物技術(shù)科學(xué)配伍，深度萃取、發(fā)酵制備而成。以下是各種不同性質(zhì)的活性物質(zhì)對畜禽動物的作用機理予以說明。

4.1 含有殺菌、抑菌、抗病毒作用的活性物質(zhì)

大量研究顯示，高海拔天然植物體內(nèi)富含強效的抑菌、抗菌、抗病毒活性物質(zhì)。有些植物體內(nèi)含有廣譜殺菌作用的生化物質(zhì)，如大蒜素、香里酚、百里酚、硫化丙烯辣素、生物堿、有機酸及次生代謝物質(zhì)等，這類活性物質(zhì)通過激活細胞分泌功能，大量釋放溶菌酶，水解致病菌細胞壁中的黏多肽，致使細胞裂解死亡。有的活性物質(zhì)可透入細胞器的核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體內(nèi)阻礙致病菌蛋白質(zhì)和毒素的合成與分泌，達到抑制致病菌生存，導(dǎo)致死亡。植物體中可發(fā)掘多種更有效的活性物質(zhì)，這些物質(zhì)是天然、無毒、無副作用、無殘留，是作為生物酵素重要成分，也是能替代抗生素作用的重要因素。

4.2 含有激發(fā)免疫系統(tǒng)、提高免疫力作用的活性物質(zhì)

許多植物包括香菇、蘑菇等，藻類及部分中藥材中含有香菇多糖、糖苷、多糖體及發(fā)酵合成的低聚糖、甘露寡糖和多種維生素等活性物質(zhì)。據(jù)研究，這些活性因子和功能性寡糖不被單胃動物吸收利用，而是進入腸道后段可被有益菌群吸收利用，作為有益菌的增殖因子，促使有益菌群大量繁殖，抑制了有害菌的生長，穩(wěn)定腸道環(huán)境，提高腸黏膜免疫細胞生長、發(fā)育，激活T、B淋巴細胞，提高免疫球蛋白和抗體水平。

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功能性增殖因子可與病原菌外源凝集素結(jié)合，使病原菌不至于吸附在腸壁上，可攜病原菌經(jīng)腸道排出體外，則防止病原菌在腸道內(nèi)繁殖。植物功能性物質(zhì)可當(dāng)免疫刺激輔助因子，調(diào)動畜禽動物免疫力，或通過調(diào)節(jié)免疫球蛋白量途徑，抑制病毒，起到免疫增強劑、促進抗體產(chǎn)生的作用。植物提取物能調(diào)節(jié)機體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，增強巨噬細胞、淋巴細胞、白細胞介素活性，調(diào)節(jié)CAMP與CGMP含量和補體的生成，從而增強機體非特異性免疫反應(yīng)，協(xié)同增強特異性免疫效果。機體免疫力提高，抗病力增強，畜牧養(yǎng)殖過程不用抗生素和藥物。所以，生物酵素不僅可替代抗生素作用，而且做到不用抗生素之后，機體生長、發(fā)育會更好。

4.3 含有抗氧化、抗自由基作用的活性物質(zhì)

自然界中許多天然植物、食用菌類、海洋生物含有豐富的生化活性物質(zhì)。多酚類、黃酮類、花青素、胡蘿卜素、白藜蘆醇、維生素、輔酶類，微量元素Se、Ge、Zn、Cr3+等具有很強的抗氧化、抗自由基、延長細胞生命作用，能調(diào)節(jié)動物機體代謝作用，也能促進機體免疫功能，提高動物繁殖性能，使畜禽動物機體健康生長。動物酵素包含有上述活性物質(zhì)成分，根據(jù)上述活性物質(zhì)和微生物菌群的作用原理，整個養(yǎng)殖場，全程使用動物酵素，養(yǎng)殖全過程不需要使用抗生素，即實現(xiàn)源頭無抗、過程無抗、結(jié)果無抗。

4.4 含有提高動物繁殖性能作用的活性物質(zhì)

許多天然植物提取物含有天然植物激素、助孕素、細胞分裂素、生長調(diào)節(jié)劑、B族維生素、葉酸、微量元素Se、Zn等多種孕育酵素，能激活種母豬體內(nèi)生殖系統(tǒng)酶活性，調(diào)節(jié)機體代謝，促進性腺發(fā)育，顯著提高促卵泡激素(FSH)和促黃體激素(LH)含量，增加母體排卵數(shù)量和受精卵形成數(shù)量，提高胚胎早期著床率，保證胚胎的正常發(fā)育，因而可顯著提高種豬的生產(chǎn)性能。

另一方面，動物酵素中這些活性物質(zhì)能促進母豬泌乳量增多，提高乳汁品質(zhì)，滿足仔豬生長、發(fā)育的營養(yǎng)養(yǎng)分，使仔豬健壯、快速生長。總之，使母體健康，繁殖性能提高，仔豬生長健壯、不發(fā)病、少發(fā)病或個別豬輕微病、很快康復(fù)是生物酵素產(chǎn)品替代抗生素的優(yōu)勢。

4.5 含有促進生長、發(fā)育作用的物質(zhì)成分

動物酵素中含有許多從植物體萃取的豐富營養(yǎng)物質(zhì)，如植物中有些種類含有17～19種氨基酸，其中含7～8種是機體難獲得又要必須的種類，有的植物類含有28種礦質(zhì)元素(如含微量元素Zn、Fe、Cr、Se、Ge)，有的植物種類會有維生素達9種以上，如維生素C、維生素E、維生素A、B族維生素。還含有豐富的不飽和脂肪酸、亞麻油酸、核糖體、多肽物質(zhì)、植物蛋白、菌體蛋白、人參皂苷、有機酸、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)。其中一些氨基酸、微量元素和維生素等稀少成分是動物體很難或根本無法從一般飼料中得到的，這些營養(yǎng)是畜禽動物構(gòu)建機體組織器官的重要養(yǎng)分，均衡畜禽機體營養(yǎng)吸收，提供機體生命活動的正能量，促進機體生長發(fā)育，因而增強動物體抗病力和免疫力。

綜上所述，生物酵素中所含有的復(fù)合共生菌群、有效活性成分以及豐富的、多種多樣的營養(yǎng)成分，對畜牧動物整個生長發(fā)育過程起著調(diào)理、調(diào)節(jié)、保健、促長、治療整個生命過程。其對畜禽動物機體起綜合作用的機理，充分證明了動物酵素是養(yǎng)殖過程理想的抗生素替代物。

5 試驗實踐和生產(chǎn)推廣應(yīng)用

動物酵素營養(yǎng)液是應(yīng)用高科技生物工程技術(shù)制品，既促進動物體生長發(fā)育，又能在養(yǎng)殖過程全程替代抗生素類藥物，達到無抗養(yǎng)殖的科學(xué)技術(shù)，從而達到提高畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。本產(chǎn)品表現(xiàn)出顯著的功效，如母豬多產(chǎn)仔、仔豬長得快、生豬少生病。

5.1 母豬多產(chǎn)仔

對3～5胎次母豬配種前12天，飼喂動物酵素，母豬窩產(chǎn)仔多。試驗顯示，大白母豬對照組平均窩產(chǎn)仔12只，平均年產(chǎn)2.2窩；試驗組為15只，產(chǎn)仔率提高25%，受孕率提高20%～30%，每頭母豬平均年產(chǎn)仔2.4窩；長白母豬對照組平均窩產(chǎn)仔12.5只，試驗組為17只，產(chǎn)仔率提高36%。

5.2 仔豬長得快

繁殖母豬使用動物酵素后，仔豬出生后體重明顯較重。試驗顯示，大白仔豬對照組平均體重1.30kg；試驗組為1.60kg，比對照組提高23.1%；長白仔豬對照組平均體重1.38kg，試驗組平均體重1.56kg，比對照組提高13.0%。

5.3 生豬少生病或不生病

本產(chǎn)品具有很強的抑制和殺滅有害致病菌的功能，能有效地抑制機體腸道中致病菌的生長與傳播，維持腸道的微生態(tài)平衡，避免消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生。在生豬養(yǎng)殖中可替代抗生素，全程達到無抗養(yǎng)殖。試驗顯示，飼喂動物酵素后，仔豬腹瀉與便秘以及母豬便秘和呼吸道綜合癥(PRDC)發(fā)生率明顯減少或患輕微癥狀后，較快恢復(fù)。

以上充分說明，動物酵素替代抗生素類藥物，對生豬呼吸道疾病的防治有效，并能夠在短時間內(nèi)恢復(fù)體能，促使豬體健康生長。