溶菌酶研究進(jìn)展及在畜牧業(yè)中的應(yīng)用

張瑩雪

摘 要：溶菌酶是一種性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸耐高溫、來(lái)源于動(dòng)植物及微生物的球蛋白，具有抑菌、抗病毒等功能。通過(guò)對(duì)溶菌酶進(jìn)行物理、化學(xué)及配伍改進(jìn)，能夠提高溶菌酶的生物學(xué)功能，作為一種對(duì)人和動(dòng)物安全的抗菌劑，溶菌酶能夠提高飼料利用率，用作飼料防腐劑和殺菌劑，用于飼料中可替代抗生素，治療畜禽疾病等，應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。

關(guān)鍵詞：溶菌酶；功能；改進(jìn)；飼料；畜牧業(yè)

1、溶菌酶的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

溶菌酶是由多種氨基酸殘基構(gòu)成的堿性球蛋白，屬于葡萄糖苷酶，其純品為白色或微黃色結(jié)晶體或無(wú)定型粉末，無(wú)臭、微甜、易溶于水和鹽溶液，不溶于丙酮、乙醚，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，干燥室溫條件下可長(zhǎng)期保存。目前研究比較透徹的是雞蛋清溶菌酶和牛胃溶菌酶。

2、溶菌酶的分類

（1）動(dòng)物源溶菌酶：分為C型、G型和I型三種類型。

（2）植物源溶菌酶：目前發(fā)現(xiàn)含溶菌酶的植物有近170 種，在木瓜、無(wú)花果、胡蘿卜、大麥等植物中均能分離出溶菌酶。

（3）微生物源溶菌酶：根據(jù)其作用對(duì)象主要分為細(xì)菌細(xì)胞壁溶菌酶和真菌細(xì)胞壁溶菌酶。

（4）噬菌體溶菌酶：噬菌體產(chǎn)生的溶菌酶具有特異性，由噬菌體感染、誘導(dǎo)宿主細(xì)胞產(chǎn)生，未被感染細(xì)胞中不存在。

（5）利用基因工程手段制備的溶菌酶：利用基因重組技術(shù)將人溶菌酶基因克隆到原核或者真核生物中進(jìn)行表達(dá)。

3、影響溶菌酶活性的因素

溶菌酶的活性受到溫度、pH、化學(xué)環(huán)境等因素影響較大。

溶菌酶遇熱很穩(wěn)定，pH值4～7、100℃處理1min仍保持原酶活性；pH值5.5、50℃加熱4h后，酶活性不受影響；在堿性條件下，溶菌酶的熱穩(wěn)定性較差，易變性。

糖和聚烯烴類能增加溶菌酶的熱穩(wěn)定牲。但是，曾發(fā)現(xiàn)具有-COOH和-SH、OH基的多糖對(duì)溶菌酶活性有抑制作用。NaCl對(duì)溶菌酶也有抗熱變性作用，溶菌酶的活性在低鹽濃度時(shí)和離子強(qiáng)度密切相關(guān)的，在高鹽濃度時(shí)溶菌酶的活性受到抑制。除此之外，溶菌酶可和許多物質(zhì)形成絡(luò)合物導(dǎo)致其活性喪失。

4、溶菌酶的改進(jìn)研究

大部分G-菌對(duì)溶菌酶不敏感限制了溶菌酶的廣泛使用。近年來(lái)研究人員通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)溶菌酶進(jìn)行適當(dāng)改性就可增強(qiáng)其生物學(xué)功能。這些研究主要集中于以下方面：

4.1 化學(xué)修飾法

在溶菌酶的蛋白分子上結(jié)合某些含疏水性基團(tuán)化學(xué)物質(zhì)，增加溶菌酶的乳化能力，可使溶菌酶對(duì)G-菌具有抑菌作用。Hisham等（1992）在溶菌酶的C-端接上了疏水性的五肽（Pentapeptide），發(fā)現(xiàn)其對(duì)E.coli的殺菌能力顯著提高。NaKamura 等（1992）合成了一種溶菌酶葡聚糖聚合物，其乳化能力比天然溶菌酶強(qiáng)30倍。

4.2 熱法改性

在80℃、pH7.2時(shí)，加熱30min，溶菌酶三級(jí)構(gòu)象發(fā)生了變化，內(nèi)部疏水性基團(tuán)的外露造成其表面疏水性增強(qiáng)，從而使溶菌酶比較容易透過(guò)G-菌外圍的脂多糖層，進(jìn)入到其可以作用的肽聚糖層，分解肽聚糖引起細(xì)菌的死亡。

4.3 與其他藥物配伍使用

為了有效地發(fā)揮溶菌酶作用效力，可以考慮與其它物質(zhì)配伍使用。如將溶菌酶與甘氨酸混合使用，其防腐效果則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單獨(dú)使用溶菌酶。因?yàn)楦拾彼岷窟_(dá)到一定程度時(shí)，能抑制微生物細(xì)胞壁的合成，這種作用對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌均有效，從而增強(qiáng)溶菌酶效力的發(fā)揮。也可以考慮與植酸、聚合磷酸鹽等配伍使用，以增強(qiáng)溶菌酶革蘭氏陰性細(xì)菌的抑菌作用。

4.4 物理固化溶菌酶

使用物理吸收法將溶菌酶固定在細(xì)菌纖維素納米纖維（BCNF）上，從而使得溶菌酶對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、黑曲霉等抗菌活性增加。

利用超聲將溶菌酶固定在海藻酸鈣薄膜上形成抗菌膜，提高固化效率，改變?nèi)芫傅亩?jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)，提高溶菌酶活性。

5、溶菌酶的制備及應(yīng)用

目前，溶菌酶的制備方法主要有：親和層析法、離子交換樹脂法、實(shí)驗(yàn)直接結(jié)晶法、聚丙烯酸沉淀法及非變性凝膠等電聚集（IEF）分離等。通過(guò)對(duì)溶菌酶基因的分子克隆，也可表達(dá)獲得溶菌酶。

溶菌酶作為一種對(duì)人和動(dòng)物都安全的抗菌制劑能專一性的作用于目的微生物的細(xì)胞壁，而對(duì)沒(méi)有細(xì)胞壁的動(dòng)物體細(xì)胞不會(huì)產(chǎn)生不利影響，安全性很高。由于近年來(lái)在動(dòng)物飼養(yǎng)過(guò)程中因抗生素的濫用導(dǎo)致的食品安全問(wèn)題越來(lái)越突出，溶菌酶逐漸受到人們的重視，并被應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)。

5.1 提高飼料的功效

5.1.1 提高飼料的利用率

溶菌酶可以促進(jìn)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收，提高飼料的利用率。在斷奶仔豬的飼料中添加溶菌酶，能夠提高飼料利用率，從而促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體生長(zhǎng)，豬食用溶菌酶組增長(zhǎng)速度約提高了12%。王曉可等發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加500mg/kg溶菌酶可提高仔豬日增重16.68%，降低料重比12.00%。

5.1.2 用作飼料防腐劑和殺菌劑

溶菌酶對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、枯草桿菌、耐輻射微球菌有強(qiáng)力分解作用，對(duì)大腸桿菌、普通變形菌和副溶血弧菌等革蘭氏陰性菌等也有一定的溶解作用。與聚合磷酸鹽和甘氨酸等配合作用，具有良好的防腐作用，在飼料中添加溶菌酶可防止霉變，延長(zhǎng)飼料的貯存期。

5.2 用于防治仔豬腹瀉

溶菌酶對(duì)引起仔豬腹瀉的埃希氏大腸桿菌和輪狀病毒具有較強(qiáng)的抑制作用，因此溶菌酶對(duì)仔豬腹瀉有防治作用。李鑫等發(fā)現(xiàn)添加500mg/kg和250mg/kg溶菌酶均顯著降低了仔豬腹瀉率。而熊華武通過(guò)觀測(cè)并統(tǒng)計(jì)出生30天的仔豬腹瀉率和生長(zhǎng)率發(fā)現(xiàn)，溶酶菌添加量越大，仔豬的腹瀉率就越低，日增重值就越高，其中，400mg/kg量和200mg//kg量處理，控制仔豬的腹瀉效果較好，分別低于5%，同時(shí)，日增重值分別提高了23.3%和18.3%。

5.3 用于飼料中可替代抗生素

溶菌酶本身是一種天然抗菌物質(zhì)，是目前包括人類在內(nèi)的動(dòng)物體內(nèi)普遍存在的非特異性免疫物質(zhì)之一，因此安全無(wú)毒性，可以替代抗生素在飼料中添加來(lái)改善動(dòng)物的健康狀況，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。實(shí)驗(yàn)表明，在肉雞的日糧中添加蛋源溶菌酶具有替代抗生素的效果，飼用13mg/kg溶菌酶的總體效果優(yōu)于2.5mg/kg那西肽。

5.4 溶菌酶在家禽飼料中的應(yīng)用

研究顯示，溶菌酶在家禽飼料中使用，可以改善禽類生長(zhǎng)性能，降低發(fā)病率，提高成活率，同時(shí)還能提高血清中的溶菌酶含量和免疫功能，對(duì)家禽抵御疾病有著積極的作用效果。

溶菌酶能顯著提高肉鴨日增重，顯著降低料重比，提高免疫器官指數(shù)。溶菌酶可以促進(jìn)肉鴨生長(zhǎng)，提高免疫器官指數(shù)，有助于肉鴨健康，可以替代常用抗生素的使用。

5.5 溶菌酶在反芻動(dòng)物飼料中的應(yīng)用

溶菌酶在反芻動(dòng)物飼料中使用，可以有效改善其奶質(zhì)水平，減少藥物使用量，降低奶中的藥物殘留，減少耐藥性的形成，同時(shí)溶菌酶還作為一種藥治療奶牛的隱性乳房炎和子宮內(nèi)膜炎，效果顯著。

6、溶菌酶的應(yīng)用前景

由于飼料工業(yè)中長(zhǎng)期使用抗生素而導(dǎo)致畜禽細(xì)胞免疫及體液免疫功能下降，同時(shí)抗生素可在畜禽體內(nèi)殘留而危及人類的健康，而溶菌酶作為畜禽飼料酶類添加劑，在飼料加工及通過(guò)胃內(nèi)酸性環(huán)境時(shí)仍能保持較高的酶活力，溶菌酶所具有耐熱、耐酸、添加量少、易儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)忍匦詾槠溆米黠暳咸砑觿┨峁┝吮ＷC，可用于飼料中替代抗生素，應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。但是，我國(guó)現(xiàn)有的溶菌酶的生產(chǎn)及使用現(xiàn)狀還存在亟待解決的問(wèn)題，飼用溶菌酶的生產(chǎn)及應(yīng)用可以從以下幾個(gè)方面開展：（1）無(wú)毒廣譜抗菌株的篩選及基因重組；（2）開發(fā)高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)可大規(guī)模化生產(chǎn)的溶菌酶生產(chǎn)技術(shù)；（3）研發(fā)拓寬溶菌酶的品種及應(yīng)用領(lǐng)域；（4）探究溶菌酶的配伍試劑及投放的劑型劑量，使其在畜牧業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮最大的功效。

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