細(xì)菌素作用方式及其在飼料和養(yǎng)殖中的應(yīng)用

高會(huì)軍

（盤山縣沙嶺動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所，遼寧 盤錦 124100）

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全是涉及國(guó)計(jì)民生的大事。抓好全過(guò)程監(jiān)管是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全的主要途徑，尤以生產(chǎn)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，它是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)保障。在畜牧養(yǎng)殖飼料中持久添加抗生素所帶來(lái)的耐藥性和藥物殘留問(wèn)題，已成為制約飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的“瓶頸”。 細(xì)菌素（Bacteriocins）作為一類由微生物產(chǎn)生的具有抑菌活性的多肽或前體多肽類物質(zhì)，因其具有抗生素和益菌素雙重功效兼具高效、安全、無(wú)殘留、難產(chǎn)生抗藥性等特點(diǎn)，而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，并逐漸在飼料工業(yè)和畜禽養(yǎng)殖中得到廣泛應(yīng)用，很可能成為飼用抗生素的替代物。

1 細(xì)菌素的分類

細(xì)菌素的分類和術(shù)語(yǔ)自其被發(fā)現(xiàn)以來(lái)變化很快，主要分類用在大腸菌素上，首先依據(jù)大腸菌素的吸附特性進(jìn)行分類，然后依據(jù)免疫特性再分成亞類。由于許多細(xì)菌素已被詳細(xì)深入研究，因而有必要按照其抑菌譜進(jìn)行詳細(xì)分類，并由此建立了一套分類編碼術(shù)語(yǔ)，即產(chǎn)生細(xì)菌素的菌株編碼加細(xì)菌素的最初字母。例如大腸菌素CA23D指的是由大腸桿菌CA23代謝生成的大腸菌素D。Bradely于1967年根據(jù)細(xì)菌素的自然特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種分類準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則將細(xì)菌素按照分子量大小分為兩個(gè)大類：第一類是具有熱穩(wěn)定性、超速離心下不會(huì)沉淀、不能在電子顯微鏡下分辨出來(lái)的小分子；第二類是熱不穩(wěn)定、容易沉淀、可抑制胰蛋白酶活性、能在電子顯微鏡下分辨出來(lái)的大分子。

細(xì)菌素通常是指大腸菌素型的蛋白質(zhì)，而由革蘭氏陽(yáng)性菌生成的細(xì)菌素并不適合這種分類定義，其主要原因在于這類細(xì)菌素抗菌活性譜廣，作用機(jī)制受特殊受體調(diào)控，在溶菌酶作用下可提高分泌量。Tagg于1992年建議對(duì)細(xì)菌素進(jìn)行重新分類，考慮非大腸菌素類型特點(diǎn)的物質(zhì)，或在原有分類中加入細(xì)菌素類似物。Klaenhamer依據(jù)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制、基因和生物化學(xué)特性，將細(xì)菌素分為4類。Cotter提出將細(xì)菌素分為2個(gè)大類，每一類再分成亞類（見(jiàn)表1）。

表1 細(xì)菌素分類Table 1 Bacteriocin classification

目前，細(xì)菌素分類尚沒(méi)有一個(gè)國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，但隨著人們對(duì)細(xì)菌素研究的不斷深入，其分類將日趨科學(xué)化、系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2 細(xì)菌素的作用方式

近年來(lái)，針對(duì)細(xì)菌素作用方式的研究多以細(xì)胞膜為靶點(diǎn)。鑒于絕大多數(shù)細(xì)菌素可引起細(xì)胞膜滲透而促使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏和質(zhì)子原動(dòng)力消失，故此類細(xì)菌素對(duì)敏感細(xì)胞具有一定的殺菌效果。試驗(yàn)表明，在受到物理或化學(xué)壓力發(fā)生破損的情況下，革蘭氏陰性菌會(huì)對(duì)細(xì)菌素敏感。這種革蘭氏陰性菌擁有一個(gè)由磷脂和脂多糖組成的附加層，附加層上的孔蛋白只允許分子量小于600 Da的分子自由進(jìn)出，而絕大多數(shù)分子無(wú)法滲入進(jìn)去。乳酸菌獲得的細(xì)菌素最小分子量約為3 kDa，故無(wú)法接觸到細(xì)胞質(zhì)膜。而乳酸菌素Nisin可滲入革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞質(zhì)膜并對(duì)其造成損壞，使敏感細(xì)胞氨基酸和陽(yáng)離子流出細(xì)胞膜囊，干擾細(xì)胞生物合成，最終導(dǎo)致跨膜電位消失，引起細(xì)胞死亡。

目前，細(xì)菌素的作用方式主要是通過(guò)吸附于敏感細(xì)菌并與其細(xì)胞膜上的特異蛋白受體結(jié)合，以及插入細(xì)胞膜或形成孔道2個(gè)途徑。

3 細(xì)菌素在飼料和養(yǎng)殖中的研究和應(yīng)用

由于細(xì)菌素具有抑菌活性和安全性而被作為食品添加劑，在食品行業(yè)得到較為廣泛的使用，但在飼料中應(yīng)用較少。隨著人們對(duì)細(xì)菌素安全性和功效研究的深入，以及對(duì)抗生素危害認(rèn)知程度的加深，細(xì)菌素有可能成為替代飼用抗生素的新一代添加劑產(chǎn)品。

細(xì)菌素因具有種類多、無(wú)毒、大部分基因位于質(zhì)粒上、分子量小、含修飾氨基酸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，而被認(rèn)為是基因工程、食品添加劑、蛋白質(zhì)工程、抑制病原菌和調(diào)節(jié)腸道菌群的好材料。鑒于大多細(xì)菌素的抗菌譜較窄，如果選用恰當(dāng)?shù)募?xì)菌素，既能防止動(dòng)物受某些腸道致病菌的危害，又不至于影響動(dòng)物腸道其他有益微生物。細(xì)菌素在飼料中的主要作用是防止飼料被沙門氏菌等致病菌污染及致病菌對(duì)動(dòng)物腸道產(chǎn)生危害，有與抗生素飼料添加劑相似的有益作用，可在飼料中廣泛應(yīng)用。

對(duì)細(xì)菌素的系統(tǒng)研究仍是當(dāng)前熱門方向。有關(guān)細(xì)菌素毒理的研究，國(guó)外起步較早。1973年，Shtenberg和Fowler等就對(duì)nisin的毒性進(jìn)行了相關(guān)研究；Reddy等分別用大鼠和家兔對(duì)nisin毒理進(jìn)行相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)nisin對(duì)家兔生產(chǎn)性能不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，對(duì)大鼠動(dòng)物體重及其他生理指標(biāo)沒(méi)有影響；Thomas等用家兔和小鼠進(jìn)行腹腔注射毒性試驗(yàn)，研究由銅綠假單胞菌產(chǎn)生的細(xì)菌素——綠膿菌素的毒性，沒(méi)有引起任何的死亡率或應(yīng)激，從而證實(shí)綠膿菌素這種細(xì)菌素毒性很??；Akihiro Hagiwara等用大鼠研究nisin A的安全性，證明其無(wú)毒。僅從研究結(jié)果看，細(xì)菌素對(duì)小型動(dòng)物的毒性很小，但對(duì)家禽、單胃動(dòng)物甚至人類是否產(chǎn)生毒性，有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)

細(xì)菌素雖然具有抗生素的一些效果，但尚有一些科學(xué)問(wèn)題需要解答，如細(xì)菌素的長(zhǎng)效性、能否產(chǎn)生抗藥性，產(chǎn)生細(xì)菌素的有益菌生存、定殖情況等。隨著飼料中禁用抗菌素的呼聲越來(lái)越高，細(xì)菌素發(fā)展迎來(lái)了難得的契機(jī)。行業(yè)領(lǐng)域?qū)＜覒?yīng)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，集中對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解釋和闡述，深入了解細(xì)菌素作用效果，加強(qiáng)細(xì)菌素應(yīng)用研究。