飼料添加劑類抗生素替代品在生豬養(yǎng)殖中的研究進(jìn)展

王 麗 ，劉 輝 ，李愛科 ，何貝貝 ，段 濤 ，宋 丹 ，喬 琳 ，陳麗仙 ，王薇薇 ＊

（1.國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院糧食品質(zhì)營養(yǎng)研究所，北京 100037；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙410628）

近年來，伴隨著我國養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展，抗生素濫用導(dǎo)致的細(xì)菌耐藥性和藥物殘留問題日益嚴(yán)峻。自2006 年以來，歐洲國家就禁止生長促進(jìn)類抗生素作為營養(yǎng)添加劑在動物飼料中使用。而我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部也規(guī)定藥物類飼料添加劑在2020 年全部退出。養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中如出現(xiàn)管理、喂養(yǎng)、斷奶或環(huán)境的變化，大多會擾亂豬只的最佳生理狀態(tài)。這種變化主要集中在豬只胃腸道疾病,生長性能和飼料轉(zhuǎn)化效率的降低，給養(yǎng)殖者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如斷奶應(yīng)激會造成小豬采食量減少，消化不完全，腸絨毛變短，腸道屏障功能受損等。所以，在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，尋找能夠促進(jìn)生長、提高飼料轉(zhuǎn)化效率、提高機(jī)體免疫力和減少腸道疾病的抗生素替代品已經(jīng)成為一個熱門話題。

隨著我國飼料中抗生素的退出，各種飼料類添加劑應(yīng)運(yùn)而生，它們在豬只抵抗致病菌、提高免疫力等方面發(fā)揮一定的作用，進(jìn)而達(dá)到減抗、替抗的效果。豬用飼料添加劑大致可以分為幾大類：酸化劑、微生態(tài)制劑、酶制劑、植物提取物、抗菌肽等。文章對豬常用抗生素替代品進(jìn)行一個概述。

1 豬常用飼料添加劑及應(yīng)用情況

1.1 酸化劑的應(yīng)用

酸類添加劑主要包括無機(jī)酸、有機(jī)酸、脂肪酸及其鹽類。酸長期以來一直被用作飼料酸化劑和防腐劑，近年來其越來越多的功能被發(fā)現(xiàn)，主要包括：穿過病原體細(xì)胞膜，起到殺菌或抑菌的效果；胃酸堿度的平衡（尤其是斷奶仔豬，此階段內(nèi)源性胃酸分泌不足）；提高養(yǎng)分消化率和內(nèi)源揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量；可為胃腸上皮黏膜細(xì)胞提供能量，改善絨毛高度/隱窩深度比和相對吸收能力；促進(jìn)血液流動。

無機(jī)酸主要是鹽酸、磷酸和硫酸，kil 等研究表明，補(bǔ)充鹽酸對斷奶仔豬平均日增重和采食量有積極影響，甚至優(yōu)于有機(jī)酸。但是也有研究表明，過量的氯離子會導(dǎo)致酸中毒，降低食欲。常用的有機(jī)酸主要包括檸檬酸、乳酸、苯甲酸、蘋果酸、α-酮戊二酸、綠原酸、脂肪酸、富馬酸等。檸檬酸是三羧酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物，可促進(jìn)脂肪酸合成，抑制高濃度下的糖酵解。乳酸是一種強(qiáng)酸，可以在豬的胃和小腸中自然產(chǎn)生，是糖和乳酸發(fā)酵的最終產(chǎn)物，此外，一些乳酸菌如乳酸桿菌、雙歧桿菌、片球菌等都可以將碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸。乳酸補(bǔ)充劑一般用于乳豬和斷奶仔豬，此階段仔豬的胃腸道和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善。苯甲酸主要通過一元羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。苯甲酸可以刺激消化酶產(chǎn)生和活化，提高絨毛高度/隱窩深度比，通過特異性免疫、非特異性免疫和微生物菌群組成來提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率。Lynch 等發(fā)現(xiàn)甲酸-檸檬酸混合物可以提高生長育肥豬平均日增重，并且降低糞便中沙門氏菌的數(shù)量。檸檬酸、乳酸、苯甲酸復(fù)合酸可以有效防治仔豬腹瀉的發(fā)生。Tsiloyiannis 研究表明，蘋果酸對于降低哺乳仔豬腹瀉率起到一定的效果。α-酮戊二酸在豬只全身、腸道和腸道細(xì)菌代謝中起關(guān)鍵作用，可以減輕腸黏膜損傷，改善小腸的吸收能力，增加盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量，降低回腸中乳酸桿菌和厚壁菌數(shù)量，并降低回腸中氨的濃度。綠原酸也表現(xiàn)出優(yōu)良的抗炎特性，對于改善腸道形態(tài)和腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)有一定的效果。富馬酸是檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，也是尿素循環(huán)的產(chǎn)物，但是對其有效性人們目前存在一些爭議。

脂肪酸是具有4 ～28 個碳的脂肪鏈，根據(jù)碳鏈的長短分為短鏈脂肪酸、中鏈脂肪酸和長鏈脂肪酸，并根據(jù)其飽和度分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。它們的作用主要是通過破壞病原體的電子傳遞鏈、氧化磷酸化解偶聯(lián)、細(xì)胞溶解、酶活性抑制、營養(yǎng)吸收受損或過氧化和自動氧化等。外源性添加短鏈脂肪酸已廣泛用于調(diào)節(jié)豬只胃腸道健康和免疫力，并且可作為細(xì)菌的能量來源。常用的脂肪酸有短鏈脂肪酸、中鏈脂肪酸、多不飽和脂肪酸、山梨酸、ω 脂肪酸、共軛亞油酸。Valencia 等研究表明，添加乙酸可提高斷奶仔豬鈣和磷的表觀消化率。中鏈脂肪酸是6 ～12 個碳原子的飽和酸，包括己酸、辛酸、癸酸和月桂酸。López-Colom 等人證實(shí)中鏈脂肪酸（C12 ∶0，C8 ∶0和C10 ∶0）具有抗病原體的作用，可減少豬只盲腸中沙門氏菌的數(shù)量，減少回腸與結(jié)腸中腸桿菌科和大腸桿菌的數(shù)量，增強(qiáng)月桂酸、辛酸和癸酸的抗菌效果，效果優(yōu)于長鏈脂肪酸。Corino 等人研究表明，在母豬分娩期補(bǔ)充共軛亞油酸對初乳中免疫球蛋白含量、斷奶仔豬體重有促進(jìn)作用（如表1）。

1.2 微生態(tài)制劑的應(yīng)用

益生菌及其代謝產(chǎn)物具有促進(jìn)豬只營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、提高機(jī)體免疫力、抑制腸道炎癥、改善腸道菌群結(jié)構(gòu)等作用。除此之外，益生菌還會代謝產(chǎn)生甘露寡糖、果寡糖、菊粉等物質(zhì)，這些物質(zhì)被稱為益生元，這些物質(zhì)進(jìn)入到腸道后可被腸道益生菌利用，促進(jìn)腸道有益菌的增殖。我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布允許使用的微生物飼料添加劑有34 種，主要包括乳酸菌、芽孢桿菌、真菌、鏈球菌和克魯維酵母菌等。益生菌已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于豬生產(chǎn)的各個階段：母豬群、仔豬群和生長育肥豬群。

Hayakawa 研究表明在母豬階段添加益生菌，不僅可以提高繁殖母豬的性能還可提高產(chǎn)仔數(shù)和仔豬的初生重，進(jìn)一步提高斷奶仔豬的體重，改善仔豬腸道健康，減少腹瀉發(fā)生率。Jeong 等人證實(shí)母豬孕期添加枯草芽孢桿菌和嗜酸乳桿菌可以顯著提高母豬孕期采食量和背膘厚度、提高仔豬初生重，并且減少了糞便中有害氣體的產(chǎn)生。而Kritas 和Upadhaya 等進(jìn)一步表明了枯草芽孢桿菌具有降低仔豬糞便中大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌的數(shù)量，增加乳桿菌數(shù)量的作用。同樣，對乳酸菌的研究也得到了類似的結(jié)果。Jinge Xin 等研究表明約翰遜乳桿菌可以促進(jìn)豬只生長和控制仔豬腹瀉，并且改善腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)，增加腸道免疫力，降低炎癥因子的表達(dá)。Zhang 等研究表明鼠李糖乳桿菌有效地改善大腸桿菌K88 引起的仔豬腹瀉,可通過調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系組成，增強(qiáng)腸道抗體防御力，降低系統(tǒng)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生。Wang 等研究表明植物乳桿菌+低聚果糖可提高仔豬生產(chǎn)性能，提高血清IgA 和IgG 含量，改善腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)，可作為抗生素替代品應(yīng)用。Zhang 等在飼糧中添加糞腸球菌，結(jié)果表明在豬飼糧中添加糞腸球菌提高豬只粗蛋白和氨基酸的回腸表觀消化率，對腸道乳酸菌的脫落均有一定的促進(jìn)作用。Tufarelli 等在日糧中添加混合益生菌，提高生長肥育豬的生長性能，提高肉中粗蛋白和短鏈脂肪酸含量，還可以降低糞便中的NH3-N和丁酸水平，達(dá)到減少動物排泄物污染的目的。

益生菌的代謝產(chǎn)物對于豬生產(chǎn)中各階段也起到一定的積極作用。Le Bourgot 等研究表明繁殖母豬飼喂短鏈低聚果糖(scFOS)，增加了母豬血清和糞便中的抗流感IgA 水平；母豬添加scFOS 則減緩了母豬在哺乳期因接種流感疫苗導(dǎo)致的仔豬生長下降，提高了仔豬日增重。Barszcz等在仔豬日糧中添加不同比例的菊粉，研究表明添加2%菊粉可增加空腸的比表面積，但可能輕微損害平滑肌收縮能力；降低了回腸中白細(xì)胞介素-12p40 的水平（如表2）。

表1 豬飼料中常用的酸化劑添加效果

表2 豬飼料中常用的微生態(tài)制劑添加效果

1.3 酶制劑的應(yīng)用

酶制劑是高效催化化學(xué)反應(yīng)的一類生物制品，主要來源于各種動植物及微生物，使用安全，且無副作用。由于飼料中存在一些豬難以消化的長鏈淀粉、木質(zhì)素、細(xì)胞壁等成分，需要加一些消化酶輔助其消化，尤其是仔豬胃腸道消化能力弱，為了補(bǔ)充幼年動物自身消化酶不足的缺陷，需要加入一些蛋白酶、淀粉酶等。酶制劑不僅可以提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率，還可以緩解植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子的毒副作用。飼用酶制劑主要包括以下幾類：直接殺菌、抑菌的酶如溶菌酶；分解底物產(chǎn)生具有抑菌殺菌功能的酶類，如葡萄糖氧化酶；調(diào)節(jié)腸道健康、提高免疫力的酶，如木聚糖酶、葡聚糖酶等；提高消化率的內(nèi)源性消化酶類如蛋白酶、淀粉酶等。

木聚糖是一種廣泛存在于植物細(xì)胞壁中的異質(zhì)多糖，存在于植物體的各個部位。He 等研究表明飼糧添加木聚糖酶改善仔豬腸道物理屏障和免疫屏障功能，提高體外營養(yǎng)素消化率。纖維素酶可將動物不可利用的纖維素降解為動物可利用的葡萄糖；β-葡聚糖是小麥、青稞等谷物中的成分，遇水形成有黏性的凝膠食糜，使用β-葡聚糖酶可有效分解β-葡聚糖，降低腸道食糜黏度。唐一波等在高粱日糧中添加復(fù)合木聚糖酶、β-葡聚糖酶、β-甘露聚糖酶、纖維素酶提高了豬只育肥后階段對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收率，提高生產(chǎn)性能，降低生產(chǎn)成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。有些酶還可清除體內(nèi)有害物質(zhì)，提高機(jī)體免疫力。過氧化氫是一種體內(nèi)代謝過程中產(chǎn)生的廢物，能夠?qū)C(jī)體造成損害。戰(zhàn)曉燕等在斷奶仔豬日糧中添加過氧化氫酶，明顯促進(jìn)了斷奶仔豬腸絨毛-隱窩結(jié)構(gòu)的發(fā)育，提高了消化酶活性，降低了腹瀉率。熊華武等表明，溶菌酶不僅可以有效抑制病原菌，還可以緩解仔豬的腹瀉，促進(jìn)仔豬生長。

淀粉酶的作用對象是淀粉的α-1，4 糖苷鍵，將直鏈淀粉水解為可消化的二糖；蛋白酶能夠水解飼料中的蛋白質(zhì)為氨基酸，供動物利用。史林鑫等在斷奶仔豬日糧中添加復(fù)合酶提高了營養(yǎng)物質(zhì)消化率、改善內(nèi)源消化酶的活性，并且增強(qiáng)血清抗氧化能力，從而改善斷奶仔豬機(jī)體健康水平和生長性能。Pan 等在母仔豬日糧中添加復(fù)合蛋白酶可改善玉米-豆粕日糧中氮和能量的吸收量和利用率，有助于降低氮排泄對環(huán)境的影響。時本利等在繁殖母豬日糧中加入200 g/t 或300 g/t 脂肪酶，顯著提高了斷奶仔豬窩重，極顯著提高仔豬14～21 d階段的增重，并且縮短了母豬發(fā)情間隔（如表3）。

1.4 植物提取物的應(yīng)用

植物提取物是使用物理、化學(xué)、生物學(xué)等手段分離提純的天然植物性原料中的有效成分，是一種植物的次生代謝產(chǎn)物。植物提取物有液體油和固體粉末兩種形式，在改善動物健康，如直接抑制病原體的增殖、改變腸道微生物種群組成和增強(qiáng)免疫功能方面作用顯著。當(dāng)前應(yīng)用較多的植物提取物主要包括單寧、植物精油、皂苷、黃酮化合物、白藜蘆醇等成分。一直以來研究的植物提取物抗菌效果的報道較多，植物提取物還具有改善肉品質(zhì)、調(diào)節(jié)腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)、改善母豬繁殖性能等作用。

單寧是一種多酚類的收斂劑，可與蛋白質(zhì)、明膠、多糖和生物堿等大分子相互作用并沉淀下來。Rezar 等研究表明，在豬飼糧中補(bǔ)充3%的甜栗木提取物可以降低豬胴體脂肪沉積和肉的保水能力，可以增加多不飽和脂肪酸的比例，并且提高鮮肉的氧化穩(wěn)定性。目前已知超過3 000 多種植物精油具有抗炎、抗氧化和殺菌特性，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。Geneviève 等對9 種植物精油進(jìn)行了抑菌試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)肉桂、百里香和冬香精油對豬鏈球菌、豬胸膜肺炎放線桿菌、豬放線桿菌、支氣管敗血波氏桿菌、副豬嗜血桿菌和多殺性巴氏桿菌最有效。

除殺菌作用外，植物提取物在提高豬只免疫力、提高初生重，改善菌群結(jié)構(gòu)方面也有很多報道。王亮等的研究結(jié)果顯示在仔豬飼料中添加牛至油提取物可以提高仔豬體內(nèi)蛋白質(zhì)沉積率，促進(jìn)仔豬生長性能和血清免疫球蛋白含量。肖凱麗等選取了植物多糖、類黃酮、茶多酚、皂苷等植物提取物活性成分飼喂繁殖母豬，發(fā)現(xiàn)復(fù)合植物提取物可提高高初生重仔豬的比例，降低低初生重仔豬的比例，改善仔豬均勻度，提高母豬的繁殖性能。吳文用潘綠能（5%的香芹酚、3%的肉桂醛、2%的辣椒素）飼喂斷奶仔豬，提高了仔豬日增重，降低了腹瀉率，提高胃蛋白酶和胰蛋白酶活性，改善腸道結(jié)構(gòu)和菌群結(jié)構(gòu)（如表4）。

表3 豬飼料中常用的酶制劑添加效果

1.5 抗菌肽制劑的應(yīng)用

抗菌肽是廣泛存在于生物機(jī)體內(nèi)的一種天然抗菌活性物質(zhì)，可從植物、動物、昆蟲、細(xì)菌等各種生物中提取，是由氨基酸組成的肽類物質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有耐高溫、酸堿的特性，且在體內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被胃蛋白酶和胰蛋白酶水解?？咕膶φ婧思?xì)胞無毒，但是對原核細(xì)胞的殺傷力很大，所以在飼料中應(yīng)用廣泛。

肖發(fā)沂等研究表明飼糧中添加抗菌肽可提高斷奶仔豬的生長性能和免疫器官指數(shù)，并且有效降低胃腸道pH。謝志彬等研究了抗菌肽對豬藍(lán)耳病抗體效價的影響，結(jié)果顯示，添加抗菌肽可有效提高仔豬藍(lán)耳抗體效價水平，提高機(jī)體免疫力，提高生長性能。李瑞等研究了抗菌肽對豬肉品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)抗菌肽對豬胴體性狀及肉品質(zhì)有一定的改善效果。抗菌肽可以有效地緩解仔豬斷奶腹瀉率，改善腸道形態(tài)，降低炎癥信號通路中關(guān)鍵蛋白NF-kB、IkB-α 的磷酸化水平，提高空腸的緊密連接蛋白ZO-1、Occludin 的表達(dá)，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，提高糞便中乳酸桿菌/大腸桿菌比值。Liu 等研究表明，抗菌肽可以改善K88 攻毒引起的豬只生產(chǎn)性能下降和小腸形態(tài)損傷，緩解腸道脂肪酸吸收障礙。有時為了提高抗菌肽的效果或是產(chǎn)量，也會利用基因工程技術(shù)對其進(jìn)行改造。凌紅麗等設(shè)計(jì)的基因合成抗菌肽CAMa 可有效的殺死豬大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌，與硫酸抗敵素相比，在仔豬生產(chǎn)性能、腹瀉率上無顯著差異（如表5）。

2 豬用飼料添加劑的前景與挑戰(zhàn)

文章總結(jié)了主要的豬用抗生素替代品飼料添加劑，雖然它們在不同程度上可以替代抗生素，也起到了一定的促進(jìn)生長、提高免疫力等效果，但是這些飼料添加劑在使用過程中都存在一些問題，如微生態(tài)制劑和酶制劑易失活，難保存；抗菌肽產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益低；單一飼料添加劑難以起到效果，往往需要兩種或是多種添加劑聯(lián)合使用，給企業(yè)造成沉重負(fù)擔(dān)。為了達(dá)到飼料中禁用抗生素的目的，養(yǎng)殖者往往需要多管齊下，從養(yǎng)殖環(huán)境、飼養(yǎng)管理、飼料配方技術(shù)等多方面入手，降低養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中感染疾病的風(fēng)險。同時，國家監(jiān)管部門應(yīng)該加大監(jiān)管力度，避免抗生素繼續(xù)在養(yǎng)殖業(yè)飼料中添加。相信在大家的共同努力下，我國的養(yǎng)殖業(yè)會進(jìn)入到一個安全、可靠的良性發(fā)展階段。

表4 豬飼料中常用的植物提取物添加效果

（參考文獻(xiàn)略）