豬用抗生素生長促進劑替代品的進展

◆供稿┃張永亮鄭麗君

◆單位┃華南農業大學動物科學學院

長期實踐證實，作為抗菌促生長劑，抗生素在提高生長速度、提高飼料利用率和減少疾病發生率和死亡率等方面產生了積極的效果。但長期使用引發了耐藥性、食品安全和環境污染等問題。因此，許多國家（包括我國）已經禁止或正在禁止在飼料中使用促生長類藥物飼料添加劑。隨著我國飼料中禁抗拉開序幕，豬飼料中抗生素替代成為當前的熱點和關鍵點。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、桉樹油-中鏈脂肪酸、稀土元素以及重組酶等的應用情況及前景。這些產品存在的主要問題是在不同的報道中效果不一，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的幾乎所有生物體中，現已發現有700多種抗菌肽。抗菌肽是宿主防御系統的重要組成部分，是具有直接抗菌和中介作用的天然免疫效應分子，具有抗革蘭氏陽性菌和陰性菌以及對抗真菌和包膜病毒的活性。大部分抗菌肽含有30～60個氨基酸，是極性分子，具有疏水和帶電區域。

抗菌肽的抗菌作用機制：肽與目標細菌表面膜間的相互作用導致膜功能的喪失，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，導致細胞裂解，或導致短暫孔隙的形成和肽在細胞內的轉運，使其與細胞內目標物接觸。此外，抗菌肽也可以抑制蛋白質和RNA合成。

抗菌肽生產方法主要有兩種：化學合成和基因工程法，但化學合成成本太高，不適于生產應用。利用基因重組和發酵工程的方法（如酵母表達系統）生產抗菌肽或融合蛋白，是以后畜牧業生產應用抗菌肽的主要方法。

細菌產生的抗菌蛋白稱為細菌素，其最大的優勢在于細菌很難對這些肽產生耐藥性，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。肉產品中幾乎沒有細菌素殘留風險，也不會作為完整的分子被吸收，因此安全性較高。另外，此類抗菌肽對pH值和溫度耐受性較好。

大腸菌素是一個很有應用前景的抗菌肽，它是由大腸桿菌(E.coli)產生的一類細菌素，對大腸桿菌及其近緣種有較強的抗菌作用。它們已對多種致病性大腸桿菌菌株有效，包括導致斷奶后腹瀉和水腫疾病的菌株。

化學合成的抗菌肽A3對斷奶仔豬的生產性能、營養物質的消化率、腸道形態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的抗菌肽可以改善動物生長性能，但對斷奶仔豬腹瀉率無明顯影響。此外，抗菌肽可能與鋅有協同作用。

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

在抗菌肽實際應用方面最大的障礙在于還沒有獲得國家相關行政部門許可使用的批準。

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成分的混合物，其中最常見的有蒙脫石、伊利石、高嶺石、生物沸石和斜沸石。

粘土可以吸附動物胃腸道中的有毒物質，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性質、交換離子、表面性質和粘土顆粒的精細結構決定，并受pH值、用量和結合時間的影響。黏土做為霉菌毒素吸附劑，已經廣泛應用于豬飼料中。

黏土可以預防斷奶仔豬的腹瀉。在豬的飼料中添加不同的黏土有些試驗顯示出積極的結果，特別是對仔豬，但絕大多數都沒有顯示積極的效果，因此，粘土礦物能不能替代抗生素作為生長促進劑尚待進一步證實。

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動物的生長。可在飼料中應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的生產技術，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。和哺乳動物抗體生產不同，雞的卵黃抗體具有很大優勢，包括生成本低廉、雞蛋采集無創、分離快速簡便。另外，雞免疫球蛋白不與哺乳動物IgG或IgM發生反應，也不激活哺乳動物補體因子，所以使用IgY不會產生不良的副作用，也沒有毒性殘留物。

針對大腸桿菌、沙門氏菌和輪狀病毒的IgY在豬上取得了較好的效果。將IgY與氧化鋅、富馬酸或抗生素進行比較，與對照相比，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性能方面的效果是相當的。但也有幾篇相反的報道，發現IgY沒有改善豬的生長性能，其原因可能是抗體本身為蛋白質，在胃腸道失去活性。IgY分子的穩定性低于IgG分子。IgY活性在pH 3.5或更低時下降，幾乎完全喪失活性，在pH 3時發生不可逆的變化。所以，使用微膠囊技術可保護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飼喂口服感染產腸毒素大腸桿菌C83903的斷奶仔豬，24 h后腹瀉率和腹瀉評分，包膜型和未包膜型IgY與對照相比均有改善。與未包膜IgY相比，包膜IgY在3天內的能顯著增加豬體重，且兩組處理的效果均優于金霉素處理組。

IgY抑制病原體活性的機制包括細菌凝集、抑制粘附、調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，是植物次生代謝產物的混合物，含有酚類化合物(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。估計植物精油種類達3000種，其中肉桂醛、卡瓦酚、丁香酚和百里香酚在豬生產中應用最廣泛。

植物精油對豬腸道中常見的微生物群具有抗菌活性，其抗菌機制可能與細菌表面脂溶性的變化有關。植物精油的疏水性成分能夠破壞大腸桿菌和沙門氏菌的外膜，從而使病原體失去活性，這導致腸道產乳酸細菌增加和致病菌的數量減少。含有酚類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的抗菌活性。

植物精油在豬體內試驗結果不一致，有些試驗呈正面效應，而有些試驗沒有作用。有試驗比較了無添加對照飼料與添加抗生素或百里香酚和肉桂醛組合飼料對豬生長性能的影響，結果發現添加精油的豬的體重增加，飼料轉化率和糞便稠度與添加抗生素組基本相同。不同試驗中結果差異可能是由于精油的種類和使用劑量的不同造成的。如果使用的劑量過高，強烈的氣味可減少采食量，從而影響豬的生長性能。另一個重要因素是精油在制粒過程中的穩定性，有報道指出當球團溫度為58℃時，精油的活性損失相當大。

5 桉樹油-中鏈脂肪酸

桉樹油由桉樹葉子中提取制備。在人體中，桉樹油對呼吸道的致病菌有抗菌作用。桉樹油可以通過影響巨噬細胞的吞噬能力來刺激免疫系統。在家禽中，桉樹包被物可以提高生產性能，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，中鏈脂肪酸對沙門氏菌和大腸桿菌具有抗菌活性。有報道指出，在斷奶后的頭兩周內，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性能和營養物質消化率。

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，然后進行微膠囊化的過程。將桉樹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，其主要作用機制是通過提高營養物質消化率。用于生產微包殼桉樹-中鏈脂肪酸共混物的工藝已獲得韓國知識產權局專利，專利號為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種化學元素，稱為類鑭元素。作為家畜飼料添加劑，稀土元素在我國已經有幾十年的應用歷史。文獻顯示，稀土元素可以使豬體重增加5%～23%，飼料轉化率提高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。無機和有機稀土化合物都能作為飼料添加劑使用，但有機化合物的效果更好。

稀土元素的作用機制有以下幾個方面。首先，通過抑制胃腸道內有害菌的生長，如鑭可以與細菌表面結合，中和細菌表面電荷，引起絮凝。其次，鑭系元素能強烈抑制細菌的氧化呼吸鏈。第三，稀土元素可以提高營養物質消化率，其原因可能是通過影響腸道的通透性而促進吸收，也可以促進消化液分泌和胃腸運動。

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

7 重組酶

酶是一種具有生物活性的蛋白質，可分解飼料中特定的化學鍵，釋放營養物質，促進消化和吸收。飼料工業中使用的酶多是由細菌(如枯草桿菌)、真菌(如赤霉病、黑曲霉)或酵母(釀酒酵母)產生。外源性酶在飼料的添加主要目的是降解飼料中抗營養因子(如植酸酶)和補充內源性酶不足(如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶)。

谷類、豆類和油籽粕的細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)不能被哺乳動物的酶消化，防礙內源性酶對營養成分的消化，增加食靡黏度。另外，NSP促進腸道微生物對飼料中營養成分的利用比例，從而降低了動物對營養成分的利用。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用較廣泛，在豬飼料中應用較少。

NSP酶對豬生產性能的影響報告結果并不一致，有報道稱補充碳水化合物酶有積極的效果，也有一些報道發現補充酶對體重增加并沒有改善。非其作用機制是因為能消除抗營養因子，提高豬營養物質的消化率。另外，也會影響消化道微生物群的組成，提高有益菌如乳酸菌的比例，促進腸道健康。

NSP酶對豬的效果不如家禽的明顯，原因在于豬和雞的生理上的區別。一是腸道的pH值。在豬中，外源酶暴露在低pH值下的時間明顯長于雞，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時活性顯著降低。

利用基因工程對酶分子定向改造，從而提升酶的使用效果。目前已開發出具有廣泛的pH穩定性、熱穩定性、抗胃蛋白酶和胰蛋白酶新型酶制劑。在生長豬的日糧中加入重組β-甘露聚糖酶，與未補充的日糧相比，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方法生產的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一樣被分解，因此不存在殘留問題。另外，酶發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、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，很多化合物被關注，看其是否能夠取代抗生素作為飼料添加劑來保持豬的健康和性能，但問題是這些化合物中的絕大多數在不同的報道中產生不一致的結果，而且它們的效果很少與抗生素相同，目前還沒有完美的替代抗生素的辦法。飼料中禁抗將是一項技術+管理的系統工程。