六種飼用替代抗生素添加劑研究進展

王臣臣，黃 英，楊明華，李志娟，趙素梅*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，云南昆明 650201；2.云南省畜牧總站，云南昆明 650225）

抗生素在養(yǎng)殖業(yè)中的主要添加方式為飼料添加劑、注射和灌服等，對促生長性能、維護機體健康、降低成本等極為重要。然而，人們秉持著“無病、防病”的觀念，造成了抗生素不合理使用甚至濫用，引發(fā)了細菌耐藥性、環(huán)境污染、過敏和中毒等問題?；诖?，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)了第194號公告，飼料生產(chǎn)企業(yè)將從“2020年7月1日起停止生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑”（中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公報，2019）。因此，尋找新型、綠色安全飼料添加劑已迫在眉睫。益生菌、噬菌體、抗菌肽、溶菌酶、低聚糖、酸化劑等作為新型環(huán)保型添加劑具有安全無毒、無污染、無耐藥性、無殘留等優(yōu)點，有利于改善宿主微生物比例、維護腸道屏障、改善腸道發(fā)育、提高能量吸收、減少腹瀉、提高免疫防御能力、減少疾病發(fā)生等。然而，實驗研究與生產(chǎn)實際應(yīng)用中存在參差不齊的效果，原因可能跟動物種類、年齡、劑量、加工、消化生理、飼養(yǎng)階段、飼養(yǎng)環(huán)境、添加方式、飼糧（配方）組成等因素有關(guān)。本文對以上添加劑在畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用效果進行綜述，以期為我國綠色養(yǎng)殖提供應(yīng)用參考。

1 潛在替代抗生素的飼料添加劑

1.1 益生菌 根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）和糧食農(nóng)業(yè)組織（FAO）的定義：益生菌是一種活的微生物，適量攝入時可以給宿主帶來健康（FAO/WHO，2001）。益生菌大體上分為四類：乳桿菌類、雙歧桿菌類、革蘭氏陽性球菌及有益酵母菌，這些菌種又分為單菌制劑和復(fù)合益生菌制劑（陳培煉，2019）。常用的益生菌菌種包括：健康三益菌（干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌與雙歧桿菌）（張利環(huán)，2022）、乳酸桿菌、酪酸梭菌、腸球菌、嗜熱鏈球菌等（董沛晶，2017）。定植在腸道和生殖系統(tǒng)內(nèi)，通過平衡宿主菌群，增加對病原微生物抑制，同時分泌營養(yǎng)和激素物質(zhì)（多糖、多種酶、促生長因子、各種氨基酸和維生素等），改善宿主對營養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收，提高生長性能，調(diào)節(jié)黏膜屏障，刺激免疫防御能力，減少炎癥反應(yīng)，緩解氧化應(yīng)激，提高抗氧化能力（付文娟，2021）。此外，它們是純天然、安全無毒、環(huán)保型細菌添加劑，養(yǎng)殖應(yīng)用中不會造成藥物殘留和環(huán)境污染。抑菌作用機制包括：調(diào)節(jié)腸道菌群，上皮屏障，增加黏膜黏附，抑制病原體黏附，競爭性排斥致病微生物（Collado，2010），其可作為潛在抗生素物應(yīng)用畜牧養(yǎng)殖中。

張利環(huán)等（2020）將復(fù)合益生菌制劑（干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌）分別按比例混合并于牛乳發(fā)酵后添加雛雞飲水中，與對照組相比，試驗組平均日增重和飼料利用率顯著提高，且混合配比為2∶1∶1時生長性能最佳，但對屠宰性能無明顯影響。Wang等（2019）在斷奶仔豬日糧中加入107CFU/g干酪乳桿菌（Lactobacillus casei Zhang）添加劑，表明該菌可減輕大腸桿菌K88對腸上皮組織的病理損害，促進其再生和修復(fù)，空腸組織ZO-1和Occludin的緊密連接蛋白表達升高，免疫因子IL-17和TNF-α減少，IL-10增加，減輕感染K88大腸桿菌引起的炎癥反應(yīng)，預(yù)防仔豬空腸損傷。另外，雛雞使用干酪乳桿菌也可維護腸道健康，減輕沙門菌對雛雞黏膜的損害，調(diào)節(jié)炎性因子表達，從而加強腸道的免疫功能（王秋珍，2021）。Geng等（2021）在仔豬斷奶時飼喂復(fù)合益生菌鼠李糖乳桿菌GGATCC53103和植物乳桿菌JL01添加劑，結(jié)果表明，盲腸瘤胃球菌-1（Ruminococcus-1）和瘤胃球菌-UCG-005（Ruminococcae-UCG-005）的相對豐度顯著降低，減少了琥珀酸和棕櫚酸的積累；回腸和盲腸中普雷沃菌-9（Prevotella-9）和腸球菌的相對豐度顯著提高，增加了門靜脈中二十二碳六烯酸（DHA）和?；撬崦撗跄懰幔═CDA）的積累，調(diào)節(jié)了抗炎細胞因子IL-10和TGF-β1的轉(zhuǎn)錄，減少促炎細胞因子IL-1β、IFNγ和TNF-α等的分泌，從而提高生長性能、改善菌群平衡和免疫力、減少腸道感染和炎癥。García-Galán等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，牛分枝桿菌增殖會引起生殖疾病（如輸卵管炎），當奶牛宮頸陰道中乳酸桿菌濃度超過108CFU/mL該病原體會受到抑制。表明該菌作為反芻動物有益菌添加劑有增強疾病抵抗力的作用。劉玉輝（2020）以米糠為主麩皮為輔和復(fù)合菌（酵母菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌）進行固態(tài)發(fā)酵，菌酶協(xié)同發(fā)酵緩解了斑馬魚對偶氮二異丁脒鹽酸鹽（AAPH）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，提高了抗氧化能力，并釋放出更多活性成分（黃酮、多酚、蛋白）。

1.2 抗菌肽 抗菌肽又稱“宿主防御多肽”，分為植物抗菌肽（硫堇）、昆蟲抗菌肽（天蠶素）、哺乳動物抗菌肽（防御素）、微生物抗菌肽（乳鏈菌肽）等（Konno，2007；吳金梅，2005）。自1972年發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在種類已超過七千多種，廣泛分布于細菌、病毒和動植物內(nèi)的一種小分子多肽，在熱穩(wěn)定性、水溶性、分子質(zhì)量、酸堿適應(yīng)性等方面勝似抗生素，也是宿主先天防御的第一道防線（馮露雅，2022；徐博成，2017）。抗菌肽通過破壞細胞膜完整性，抑制蛋白質(zhì)、DNA和RNA的合成，與某些細胞內(nèi)靶點相互作用來裂解病原微生物，進而提高動物的抗病性（Lai等，2021；Bahar等，2013）。如，Buforin II抗菌肽可以擴散到細胞內(nèi)，與DNA和RNA結(jié)合使細胞枯萎（Park等，1998）。研究表明，抗菌肽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難產(chǎn)生耐藥性，G+菌和G-菌均能殺滅，提高機體免疫能力和抗病能力，還具有改善腸道健康和促生長等積極作用（孫建祥，2022；Xiao等，2015）。

Wang等（2020）在雄性Arbor Acres肉雞日糧中添加0.5 mg/kg和1 mg/kg抗菌肽microcin J25，結(jié)果表明，其可影響微生物菌群組成（抑制大腸桿菌和沙門氏菌，增加雙歧桿菌和乳酸菌），提高十二指腸和空腸的絨毛高度，降低促炎因子TNFα、IL-1β和IL-6表達，改善機體生長性能和腸道形態(tài)及減少炎癥；同時，抗菌肽-p5提高了斷奶仔豬生長性能、營養(yǎng)保有率，降低了腸道和糞便的大腸桿菌群（Yoon等，2013）。孫建祥等（2022）以奶牛為研究對象，在基礎(chǔ)飼糧中添加8 g抗菌肽，與對照組相比終末體重和平均日增重分別提高了11.63%和22.11%，并改善屠宰性能和胴體性狀，提高產(chǎn)肉性能，但對初始體重、干物質(zhì)采食量和料重比沒有顯著影響?？咕脑诠Ｖ幸灿泻芎玫膽?yīng)用效果，公牛中添加則可提高產(chǎn)肉性能，改善屠宰性能，改善肌肉脂肪和嫩度（孫建祥等，2022）。宇曉軍等（2022）在育成期母貂飼糧中添加100、200 mg/kg天蠶素活性多肽（ABP），結(jié)果表明提高了末重、平均日增重等和粗蛋白質(zhì)、粗脂肪表觀消化率；提高了厚壁菌門，降低了變形菌門相對豐度等。Chen等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，在頂嘴鱘日糧添加抗菌肽可顯著提高氨芐西林對體內(nèi)嗜水桿菌的治療效果，顯著減輕耐氨芐青霉素的嗜水A.體內(nèi)感染。

1.3 低聚糖 低聚糖是由2～10個單糖通過糖苷鍵聚合而成的寡糖，可分為普通低聚糖和功能性低聚糖（張桂生等，2004）。普通低聚糖如麥芽三糖、麥芽四糖、蔗糖等，直接被機體消化、吸收，提供能量，不是有益菌的增殖因子。功能性低聚糖如低聚木糖、低聚龍膽糖、異麥芽低聚糖等，它們本身不能被動物胃和腸的消化酶所吸收，而是直接作用乳酸桿菌、雙歧桿菌等腸道有益菌，優(yōu)先被雙枝桿菌所利用，是雙枝桿菌的增殖因子，可產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFAs）刺激腸道蠕動，改善便秘，同時抑制病原微生物繁殖，降低有害菌在腸黏膜附著力，改善腸道功能（Pan等，2018；Anderson等，2009；詹永，2006）。寡糖具有穩(wěn)定性、低甜度、耐酸和耐熱性等優(yōu)良特性，因此在飼料高溫加工過程中可保持其結(jié)構(gòu)和功能的完整性（李甜甜，2020；周巖民，2012）。

Chang等（2020）研究表明，殼寡糖在雞熱應(yīng)激時起至關(guān)重要作用，熱應(yīng)激時飼喂可降低血清中皮質(zhì)酮（Cort）并增加生長激素（GH）濃度，降低肝臟中血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）濃度，增加肌肉中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化酶并降低丙二醛（MDA）含量，從而改善生長性能、肝功能、肉質(zhì)和肌肉氧化狀態(tài)，同時降低十二指腸和空腸黏膜IL-1β減輕炎癥反應(yīng)，減少熱應(yīng)激帶來的負面影響及經(jīng)濟損失。李曉晶等（2007）在肉仔雞飼糧中添加150、100 mg/kg殼寡糖，與對照組金霉素相比，日增重、日采量和飼料利用率分別提高12.5%和12.5%、4.3%和6.83%、9.4%和6.1%，刺激外周血淋巴細胞增殖，提高脾臟、胸腺等免疫器官指數(shù)，其促生長性能和免疫功能與金霉素效果相似，但在飼糧中過多添加則會影響生長性能。Zheng等（2021）在羊飼糧中添加甘露寡糖，與對照組相比添加1.6%時提高了干物質(zhì) （DM）、有機質(zhì)（OM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和灰分表觀消化率并降低瘤胃氨濃度，但對采食量、體重、平均日增重和瘤胃短鏈脂肪酸（SCFAs）等濃度無顯著影響，改善了對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率和瘤胃中氮代謝，但不會影響綿羊的基礎(chǔ)代謝。另外，甘露寡糖在魚類中，具有改善魚類生存環(huán)境和免疫調(diào)節(jié)作用。如，Kishawy等（2020）以甘露聚糖作為碳源添加在羅非魚生物絮團中發(fā)現(xiàn)，不僅可調(diào)節(jié)水質(zhì)還可改善微生物群，微生物群與病原體競爭增加了水氣單胞菌的抗病性。

1.4 酸化劑 酸化劑按成分分為無機酸和有機酸，生產(chǎn)應(yīng)用中又分為單一酸化劑和復(fù)合酸化劑兩類（周家興，2015）。常用無機酸包括：H2CO3、HCI、H2SO4等，有機酸包括：RCOSH、RSOOH、蘋果酸、山梨酸等；復(fù)合酸化劑作用效果勝于單一酸化劑，常用復(fù)合酸化劑包括：全酸復(fù)合型酸化劑和酸鹽復(fù)合型酸化劑。目前應(yīng)用較多的是檸檬酸型、乳酸型和磷酸型復(fù)合酸化劑（徐青青，2020；周學(xué)光等，2011）。酸化劑能夠保護腸道化學(xué)屏障，調(diào)節(jié)消化道pH，促進腸道黏膜修復(fù)，調(diào)節(jié)胃腸道微生物區(qū)系，提高消化酶活性，提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，減慢胃排空速度，增加胃內(nèi)食糜停留時間，從而提高生長性能和免疫防御能力（崔偉等，2021；Kluge等，2006；冷向軍等，2002）。酸化劑殺菌抑菌作用機制是通過降低有害菌細胞間質(zhì)的pH，破壞細胞內(nèi)外滲透壓平衡阻止病原菌的繁殖和生長（李祥等，2006）。

Gao等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，給1日齡雄性Arbor Acres肉雞日糧添加磷酸0.1 g/kg或者0.2 g/kg可降低F：G，提高胸部、大腿肉質(zhì)及剪切力，降低大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌豐度，改善腸道菌群，其促生長性能效果優(yōu)于抗生素。嚴欣茹等（2020）在斷奶仔豬飼糧加入復(fù)合酸化劑，與抗生素相比，其可提高平均日增重和日采食量，提高乳酸菌有益菌和降低大腸桿菌、沙門氏菌有害菌數(shù)量，影響血清TP、ALB和GL含量和提高IgM含量，從而促進仔豬生長、降低腹瀉率、調(diào)整菌群比例、增加免疫力和經(jīng)濟效益，復(fù)合酸化劑飼喂效果優(yōu)于抗生素，能夠“替代’抗生素應(yīng)用于仔豬飼糧中。陳海軍等（2021）發(fā)現(xiàn)，在保育豬飲水中添加0.2%的酸化劑，可提高日增重、日采食量和降低料重比，減少大腸桿菌、菌落總數(shù)和降低糞便pH，表明酸化劑對保育豬有促生長、調(diào)整菌群比例作用，可考慮作為抗生素替代品。

1.5 溶菌酶 溶菌酶分為植物溶菌酶、蛋清溶菌酶、動物溶菌酶等（Audy等，2009），其是動物自身重要的一種非特異性免疫因子，具有調(diào)控免疫、炎癥、抗氧化的作用（程賽賽等，2021），能夠裂解革蘭氏陽性菌（G+）細胞壁肽聚糖（PG）的N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰氨基葡萄糖（NAG）之間的β-1，4糖苷鍵，從而破壞細胞膜完整性導(dǎo)致細胞死亡（鄒仕庚等，2007；Coppa等，2006），但無法穿過外膜上的保護性脂多糖層，因此對于G－菌抑制較弱（Ferraboschi等，2021）。

Zhou等（2018）在母豬飼糧中添加1.0 kg/t溶菌酶提高了母豬腸道菌群有益菌豐度，減少了有害菌豐度，提高了血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）和IgM免疫球蛋白含量，減少了過敏風(fēng)險，上調(diào)了母乳中有益代謝物包括L-谷氨酰胺（L-glutamine），增強了腸道上皮細胞緊密連接的完整性，改善了黏膜應(yīng)激能力并增強腸道功能等，證明了溶菌酶可以改善母豬腸道菌群、血清免疫和母乳成分，有利于后代生長發(fā)育。Xiong等（2019）在仔豬飼糧中添加1.0 g/kg溶菌酶，與對照組相比，增加了空腸絨毛高度和回腸淋巴細胞，有益菌變形桿菌門（Proteobacteria）、纖維桿菌門（Fibrobacteres）和擬桿菌門（Bacteroidetes）富集，嚙齒幽門螺桿菌、大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌有害菌下降，改善了結(jié)腸黏膜抗炎細胞因子、抗氧化因子、過氧化氫酶、丙二醛，說明可以改善菌群平衡，增強黏膜免疫、抗氧化能力，減少炎癥和仔豬腹瀉，從而提高平均斷奶體重和腸道功能。肖再利等（2020）研究顯示，蛋雞飼糧中補充200、350 mg/kg和500 mg/kg溶菌酶都可降低蛋雞平均日采食量，并且添加200 mg/kg效果較好，料蛋比降低3.4%，對產(chǎn)蛋率、平均日產(chǎn)蛋量和平均蛋重均無明顯影響。El-Deep等（2021）將雞蛋溶菌酶加入家兔日糧中，與對照組桿菌肽鋅抗生素相比（ZnB），更能提高末重和體增加（BWG）；減少有害菌梭狀芽孢桿菌和大腸埃希菌定植，增加盲腸中有益菌乳酸桿菌和細菌總數(shù)；提高血液總蛋白和球蛋白并降低血肌酐；提高了肝臟中超氧化物歧化酶（SOD1）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）抗氧化基因表達量，從而增強抗氧化和免疫能力；還可提高血液代謝物（蛋白質(zhì)和脂質(zhì)）并調(diào)節(jié)肝功能（ALT和AST）和腎功能（尿素和肌酐）相關(guān)代謝物，表明可以代替抗生素在家兔生產(chǎn)中使用。

1.6 噬菌體 噬菌體是廣泛存在于地球生物系統(tǒng)中一種以細菌、放線菌、螺旋體和其他生物體為食的病毒。分為溫和噬菌體和毒性噬菌體兩類。溫和型噬菌體通常不用作潛在抗生素替代品，其原因是溫和性噬菌體入侵細菌細胞后，跟隨宿主復(fù)制而復(fù)制，不會大量增殖裂解細菌（朱育瑋等，2015）。毒性噬菌體識別宿主菌后，會利用宿主菌營養(yǎng)快速增殖從而裂解細菌（張娜等，（2011）。由于宿主細菌表面受體的特異性（脂多糖、磷壁酸、蛋白質(zhì)和鞭毛），所以噬菌體顆粒能浸染特定的細菌種類（Rakhuba等，2010）。此外，噬菌體不能獨立完成DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，必需寄生在宿主菌中完成并實現(xiàn)繁衍后代（Davidson等，2012）。

Zeng等（2021）以斷奶仔豬為研究對象，400mg/kg噬菌體作為抗生素替代物與對照組相比，增加了體重（BW）、平均日增重（ADG）和平均日采食量（ADFI），并降低了腹瀉發(fā)生率和料重比（F/G），腸道微生物菌群多樣性、十二指腸、空腸和回腸絨毛高度上升，血清中抗炎因子（IL-10）增加，促炎因子（IL-1β）和TNF-α含量降低，回腸黏膜中sIgA、TGF-α和ITF增加，空腸緊密連接蛋白（ZO-1、Claudin-1和Occludin）上調(diào)，D-乳酸濃度和二胺氧化酶（DAO）活性降低，說明對腸道炎癥、腸道屏障和微生物群有積極作用，可作為抗生素替代物用于仔豬飼料中。葛龍等（2020）以肉雞為研究對象，與對組相比添加200 g/t噬菌體較為合適，可以降低料肉比、腹瀉率和死淘率，并可降低腸道大腸桿菌和沙門氏菌數(shù)量，提高免疫器官指數(shù)，增強肉雞免疫功能。同時，大腸桿菌噬菌體BP16對大腸桿菌病有防治效果，且治療效果優(yōu)于氟苯尼考（李敏等，2022）。李隴平（2011）用噬菌體治療奶牛隱性乳房炎，與對照組相比頭發(fā)病率和發(fā)病率分別降低3.33%和1.97%，表明噬菌體對奶牛乳房炎有一定預(yù)防和治療效果。

2 小結(jié)

綜上所述，這些新型天然綠色飼料添加劑具有無抗藥性、無殘留、不良反應(yīng)較小等優(yōu)良特性，并具有調(diào)節(jié)微生物區(qū)系、減少有害氣體排放、防御疾病、改善肉質(zhì)等積極作用，已成為部分抗生素替代品。然而，并不能完全替代，尚有些難題未攻克：如益生菌的活性易受外界環(huán)境因素（如溫度、濕度、壓力等）影響，作用機理尚不明確等（李鑫，2011）；來振衡等（2022）報道，抗菌肽存在種類繁多，使用效果存在差異，活性較弱，蛋白酶易降解等問題。雖然潛在抗生素替代物存在不足之處，但為無抗養(yǎng)殖提供了一個新的途徑和思路，將來有必要對其進行很好的開發(fā)和利用。