“禁抗”背景下的幾種綠色飼料添加劑

任津瑩，陳 鵬

（北京英惠爾生物技術(shù)有限公司，北京 100081）

抗生素飼料添加劑促進(jìn)了畜牧業(yè)的飛速發(fā)展，但抗生素的濫用也導(dǎo)致了細(xì)菌耐藥性增強(qiáng)、動(dòng)物免疫力下降、藥物殘留、食品安全等一系列問題的出現(xiàn)。對(duì)此，國家出臺(tái)了系列政策引導(dǎo)抗生素逐步退出飼料添加劑市場(chǎng)。自2020 年7 月1 日起，禁止飼料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)含有抗生素類藥物飼料添加劑（中藥類除外）的商品飼料[1-2]。飼料行業(yè)進(jìn)入無抗時(shí)代，綠色生態(tài)健康養(yǎng)殖成為主流趨勢(shì)，綠色、無抗、無殘留的新型飼料添加劑（如微生態(tài)制劑、酸化劑、植物提取物、酶制劑等）也成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)。

1 微生態(tài)制劑

微生態(tài)制劑亦名活菌劑、飼用微生物添加劑等，我國在1988年全國微生態(tài)學(xué)會(huì)上提出“微生態(tài)制劑”這一概念[3]。微生態(tài)制劑是根據(jù)微生態(tài)理論研制的含有有益活菌及其代謝產(chǎn)物的生物制劑，通過維持腸道內(nèi)微生態(tài)平衡而發(fā)揮作用[4]。

1.1 微生態(tài)制劑的常用菌種

植物乳桿菌、屎腸球菌、糞腸球菌等乳酸菌，能夠在動(dòng)物腸道厭氧環(huán)境中很好地生長繁殖，抑殺有害菌[5]；凝結(jié)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等，抗逆性強(qiáng)，具有良好的產(chǎn)酶能力和廣譜抑菌能力[6]；釀酒酵母、啤酒酵母和產(chǎn)阮假絲酵母等酵母菌，來源廣、價(jià)格低、營養(yǎng)豐富[7]；紅羅菌科和綠硫菌科的光合細(xì)菌，自身細(xì)胞營養(yǎng)豐富，也可產(chǎn)生輔酶Q等生物活性物質(zhì)[8]。

1.2 微生態(tài)制劑的作用機(jī)理

1.2.1 維持腸道微生態(tài)平衡

動(dòng)物腸道內(nèi)存在多種微生物種群，它們相互依存制約，共同維系著腸道微生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。其中優(yōu)勢(shì)種群對(duì)于整個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)起到確定性作用，一旦失去優(yōu)勢(shì)種群，微生態(tài)失衡，病原菌大量繁殖，直接影響動(dòng)物健康。此時(shí)人為添加一些有益菌，可增強(qiáng)有益菌的種群優(yōu)勢(shì)[9]，抑制有害菌生長，及時(shí)恢復(fù)動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)。當(dāng)動(dòng)物飼喂微生態(tài)制劑時(shí)，有益菌到達(dá)腸道，迅速繁殖消耗大量氧氣，形成局部厭氧環(huán)境[10]，可抑制好氧有害菌的生長。同時(shí)這些有益菌會(huì)代謝產(chǎn)生有機(jī)酸、過氧化氫等具有頡頏病原微生物的活性物質(zhì)，還可以與病原菌競(jìng)爭營養(yǎng)物質(zhì)，從而抑制病原菌生長，恢復(fù)和保持動(dòng)物腸道內(nèi)微生物種群平衡，進(jìn)而達(dá)到防病促生長的效果[11]。

1.2.2 調(diào)節(jié)消化代謝

微生態(tài)制劑中的活菌在動(dòng)物體內(nèi)可分泌消化酶（蛋白酶、淀粉酶等），分解飼料中的營養(yǎng)成分，提高飼料利用率。有益菌產(chǎn)有機(jī)酸所營造的酸性環(huán)境，既可以激活胃蛋白酶，促進(jìn)蛋白質(zhì)的消化吸收[12]，也可以促進(jìn)動(dòng)物對(duì)鈣、鎂等礦物元素的吸收。有益菌還可以在代謝過程中合成維生素[13]、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，加強(qiáng)動(dòng)物營養(yǎng)代謝，促進(jìn)動(dòng)物生長。

1.2.3 提高動(dòng)物機(jī)體免疫力

部分活菌可以產(chǎn)生非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，刺激動(dòng)物產(chǎn)生干擾素，提高巨噬細(xì)胞活性[14]，促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖和成熟，提高動(dòng)物體內(nèi)抗體水平，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫功能[15]，抵抗病原菌的入侵，減少或防止疾病發(fā)生。

1.2.4 防止有害物質(zhì)產(chǎn)生

動(dòng)物腸道內(nèi)的大腸桿菌大量繁殖，會(huì)將蛋白質(zhì)腐敗分解，產(chǎn)生氨、吲哚、硫化氫等有害物質(zhì)，污染環(huán)境[16]。微生態(tài)制劑中的有益菌分泌的酶類可以分解氨、硫化氫，氧化吲哚化合物，減少這類有害氣體的產(chǎn)生，降低動(dòng)物糞便的臭味，改善養(yǎng)殖環(huán)境。有益菌還可以抑制動(dòng)物腸道內(nèi)病原菌的生長繁殖，從而減少向外界釋放病原的機(jī)會(huì)，減少傳染病的蔓延；隨動(dòng)物糞便排出的部分有益菌仍然可以繼續(xù)分解糞便，抑制有害菌生長，降低病害發(fā)生率。

1.3 微生態(tài)制劑應(yīng)用中存在的問題

微生態(tài)制劑是活菌產(chǎn)品，在加工、運(yùn)輸和保存過程中易失活，使用該添類加劑的關(guān)鍵是要保證這些微生物混入飼料后能夠保持較高的活性并定殖在動(dòng)物腸道中；同一種微生態(tài)制劑對(duì)不同動(dòng)物會(huì)有不同的效果，需根據(jù)具體情況有針對(duì)性地選擇；微生態(tài)制劑在動(dòng)物生長的整個(gè)過程中都可以使用，但是不同生長期會(huì)有不同效果，把握最佳的微生態(tài)制劑應(yīng)用期也尤為重要；微生態(tài)制劑的使用效果不僅和有益菌的種類有關(guān)，還與其數(shù)量也密切相關(guān)，有益菌數(shù)量不足，無法達(dá)到菌群優(yōu)勢(shì)、種群平衡，而有益菌數(shù)量過多又會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，所以掌握微生態(tài)制劑的準(zhǔn)確用量也很重要。另外，微生態(tài)制劑的作用原理不夠詳盡，仍有待進(jìn)一步研究。

2 酸化劑

酸化劑是飼料工業(yè)產(chǎn)品中較為常見的飼料添加劑，能夠改善動(dòng)物胃腸道環(huán)境，特別是在幼齡動(dòng)物飼料中添加，可以達(dá)到止瀉促健康的目的[17]。

2.1 常見的酸化劑

磷酸、硫酸和鹽酸等無機(jī)酸化劑[18]，成本較低，但負(fù)面影響較多；檸檬酸、延胡索酸、乳酸、山梨酸等有機(jī)酸化劑[19]，效果較好，但成本較高；由幾種有機(jī)酸和無機(jī)酸復(fù)合而成的復(fù)合酸化劑[20]，既能保證酸化劑的作用效果，又降低了成本，是目前酸化劑的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 酸化劑的作用機(jī)理

2.2.1 改善腸道菌群結(jié)構(gòu)

許多有益菌喜歡偏酸的環(huán)境，酸化劑在胃腸道中可降低pH，促進(jìn)乳酸菌等有益菌的繁殖[21-22]，通過阻斷黏附位點(diǎn)或產(chǎn)生乳酸等代謝物來抑制病原菌的定植和增殖；有機(jī)酸進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，通過解離出的氫離子或酸根離子導(dǎo)致細(xì)菌代謝紊亂[23]；還可破壞細(xì)菌細(xì)胞膜、影響細(xì)菌DNA 復(fù)制，從而達(dá)到抑菌的目的，使動(dòng)物胃腸道更健康。

2.2.2 促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收

酸化劑可以提高飼料酸度，使動(dòng)物胃腸道pH降低，使胃蛋白酶、胰蛋白酶活性增強(qiáng)，提高營養(yǎng)物質(zhì)吸收率[24]；也可直接作為動(dòng)物的能量物質(zhì)，如檸檬酸和延胡索酸是三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，有利于防止糖異生和脂肪分解作用造成的組織分解；酸化劑中的酸根離子可與鈣、鎂、鋅等礦物元素形成動(dòng)物易吸收的螯合物，減少礦物質(zhì)排放、降低環(huán)境污染；酸化劑還可以改善植酸酶活性，促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體更好地吸收磷元素[25]。

2.2.3 提高機(jī)體抗應(yīng)激能力

延胡索酸形成能量的途徑比葡萄糖短，在應(yīng)激狀態(tài)下可用于腺苷三磷酸（ATP）的緊急合成，提高機(jī)體抵抗力[26]，緩解應(yīng)激，減少機(jī)體組織分解。酸化劑還可以促進(jìn)維生素、礦物質(zhì)的吸收，增強(qiáng)動(dòng)物自身免疫力。

2.2.4 改善日糧適口性

低劑量的酸化劑可以掩蓋某些不良?xì)馕?，提高日糧適口性[27]；還可以刺激味蕾，促進(jìn)動(dòng)物分泌更多的消化液，提高飼料消化率和采食量。

2.3 酸化劑應(yīng)用中存在的問題

不同酸化劑所含的有效成分不同，造成其使用效果差異較大；而同一酸化劑使用劑量不同，作用效果也不同，用量過高會(huì)對(duì)設(shè)備和動(dòng)物腸胃腐蝕性增加，用量過低達(dá)不到動(dòng)物腸胃所需酸度，飼養(yǎng)效果不明顯。其次，日糧原料不同和配比不同，系酸能力會(huì)不同，將直接影響酸化劑的使用效果；不同生長階段的動(dòng)物機(jī)體消化器官的狀態(tài)不同，對(duì)酸化劑的需求也不相同，酸化劑的添加時(shí)期需精準(zhǔn)把控；最后，飼養(yǎng)環(huán)境（如溫度、濕度等）也會(huì)對(duì)酸化劑的效果產(chǎn)生一定影響。

3 植物提取物

天然植物提取物飼料添加劑是以一種或多種天然植物全株或部分為原料，經(jīng)物理提取或生物發(fā)酵法加工，具有營養(yǎng)、促生長、提高飼料利用率和改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)等功效的飼料添加劑[28]。

3.1 常見的植物提取物

植物多酚[29]、精油[30-31]、多糖[32]、色素[33]、生物堿[34]等是飼料中起主要作用的植物成分，普遍具有抗氧化、抗菌、抗病毒的作用效果。

3.2 植物提取物的作用機(jī)理

3.2.1 增加動(dòng)物采食量

植物提取物不僅可以增加飼料中的營養(yǎng)元素和有效活性成分，還可以改善飼料風(fēng)味，提高飼料適口性，增加動(dòng)物采食量[35]。還有一些植物提取物可促進(jìn)動(dòng)物腸道蠕動(dòng)、提高消化酶活力、調(diào)控動(dòng)物營養(yǎng)物質(zhì)代謝，提高營養(yǎng)物質(zhì)吸收率，間接促使動(dòng)物采食量增加[36]。

3.2.2 抗菌抗病毒作用

植物提取物可直接作用于細(xì)菌的細(xì)胞膜，破壞其完整性，導(dǎo)致細(xì)胞通透性增加，胞內(nèi)離子和重要內(nèi)容物外泄，植物提取物最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡[28]；也可以通過激發(fā)調(diào)動(dòng)機(jī)體內(nèi)的抗菌因子，如干擾素、溶菌素等降低細(xì)菌毒力水平、消除細(xì)菌對(duì)動(dòng)物組織細(xì)胞的破壞、促進(jìn)康復(fù)、增強(qiáng)非特異性免疫功能等途徑間接抑殺病原菌。植物提取物還可以降低腸道環(huán)境pH，抑制有害菌，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)[37]，促進(jìn)腸道健康。

3.2.3 提高動(dòng)物自身抗氧化功能

植物提取物是動(dòng)物外源性抗氧化劑的主要來源之一，其抗氧化的作用機(jī)理主要有：直接清除和抑制動(dòng)物體內(nèi)的自由基、中斷氧化過程中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；抑制氧化酶活性，使其不能催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行；螯合鈍化過渡金屬離子等[38]。

3.2.4 增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫功能

植物提取物可通過增加動(dòng)物體內(nèi)的各項(xiàng)免疫調(diào)節(jié)因子來提高動(dòng)物的免疫功能[39]；還可以保護(hù)動(dòng)物肝臟，修復(fù)胃腸黏膜結(jié)構(gòu)，促進(jìn)動(dòng)物健康生長，降低動(dòng)物患病率。

3.3 植物提取物應(yīng)用中存在的問題

盡管我國天然植物豐富，但是植物品種、種植地、收獲時(shí)間等的不同均會(huì)導(dǎo)致植物提取物活性成分差異大，使最終產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；植物提取物組分復(fù)雜，起作用的主要成分不唯一，具體的作用效果和機(jī)理仍有待進(jìn)一步研究；另外，在植物提取物方面缺乏國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，很大程度上限制了植物提取物的評(píng)估和應(yīng)用。

4 酶制劑

酶是一種具有催化反應(yīng)能力的特殊蛋白質(zhì)，是促進(jìn)生物化學(xué)反應(yīng)的高效物質(zhì)[40]。飼用酶制劑是一種以酶為主要功能因子并通過特定生產(chǎn)工藝加工而成的飼料添加劑[41]。

4.1 常見的酶制劑

蛋白酶[42]、纖維素酶[43]、木聚糖酶[44]以降解生物大分子和蛋白質(zhì)、破壞植物細(xì)胞壁為主要功能；而植酸酶[45-46]、果膠酶[47]、β-葡聚糖酶[48]以降解抗?fàn)I養(yǎng)因子為主要功能。

4.2 酶制劑的作用機(jī)理

4.2.1 補(bǔ)充內(nèi)源酶

飼料中添加外源酶后，動(dòng)物消化道中的消化酶種類增加，濃度提高，可以增加酶促反應(yīng)速率，加快將飼料中的大分子物質(zhì)水解為易吸收的小分子物質(zhì)，對(duì)內(nèi)源酶起到輔助補(bǔ)充作用[49]；外源酶還具有消除內(nèi)源消化酶抑制因子、提高動(dòng)物消化酶活性的作用，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。

4.2.2 消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子

飼料中存在眾多抗?fàn)I養(yǎng)因子，如植酸、非淀粉多糖等[50]，它們使動(dòng)物消化道中的內(nèi)容物和內(nèi)容物的黏度增加，從而阻止動(dòng)物對(duì)飼料中有效營養(yǎng)成分的吸收。而植酸酶、非淀粉多糖酶等可以將相應(yīng)的抗?fàn)I養(yǎng)因子分解為小分子物質(zhì)，有效消除這些抗?fàn)I養(yǎng)因子的不良影響[51]。使動(dòng)物腸道中食糜黏度降低，加速排空速度和營養(yǎng)物質(zhì)的消化，進(jìn)而使動(dòng)物增重提高。

4.2.3 抑制病原菌

飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子導(dǎo)致未被利用的營養(yǎng)成分進(jìn)入消化道，為有害菌的繁殖提供了良好的環(huán)境。過度繁殖的有害菌會(huì)損傷腸黏膜，進(jìn)一步阻礙動(dòng)物吸收養(yǎng)分。酶制劑的添加可以提高動(dòng)物胃腸道對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而通過破壞微生物繁殖所需的養(yǎng)分條件來抑制微生物繁殖，調(diào)控動(dòng)物腸道微生物菌群平衡[52]。

4.2.4 降低環(huán)境污染

在養(yǎng)殖業(yè)中，廢棄物及動(dòng)物排泄物造成的環(huán)境污染是亟待解決的問題，如氮、磷造成的水體富營養(yǎng)化。飼料中添加植酸酶、蛋白酶等酶制劑可以減少動(dòng)物對(duì)磷、氮、有機(jī)物的排放[53]，從而減輕環(huán)境污染。

4.3 酶制劑應(yīng)用中存在的問題

飼料中添加的酶制劑都是由微生物產(chǎn)生的，由于受實(shí)際生產(chǎn)中多種不確定因素的影響，導(dǎo)致酶制劑產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定；酶制劑對(duì)熱敏感，熱穩(wěn)性差，在飼料生產(chǎn)過程中容易受溫度影響而降低其作用效果；而且酶制劑的生產(chǎn)成本、價(jià)格偏高，這些均是進(jìn)一步發(fā)展酶制劑需要解決的問題。

5 展 望

進(jìn)入飼料無抗時(shí)代，飼料標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，著力研究無殘留、無耐藥性的飼料添加劑是刻不容緩的。面對(duì)如何改善微生態(tài)制劑的活性、酸化劑的有效性、植物提取物的穩(wěn)定性、酶制劑的產(chǎn)量等問題，應(yīng)該在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上，增強(qiáng)理論與技術(shù)雙創(chuàng)新，有針對(duì)性地解決。目前尚未有一種產(chǎn)品可以完全替代抗生素，但可以科學(xué)地將兩種及以上替抗產(chǎn)品復(fù)合配伍，最大限度發(fā)揮組合效應(yīng)，使替抗效果最大化，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)向著綠色、環(huán)保、健康的方向發(fā)展。