抗生素替代品在家禽生產(chǎn)中的研究進(jìn)展

詹海琴,顧行兵,陳雁南

江蘇省鹽城市鹽都區(qū)畜牧獸醫(yī)站,江蘇 鹽城 320903

0 引言

抗生素是20世紀(jì)最重要的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。在飼糧中添加亞臨床劑量的抗生素能有效降低家禽發(fā)病率和死亡率,提高家禽的生產(chǎn)性能。過(guò)去幾十年,抗生素對(duì)家禽行業(yè)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)[1],但隨著人們對(duì)動(dòng)物性食品綠色、安全、健康要求的迅速提高,抗生素作為預(yù)防和治療藥物在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用受到了越來(lái)越多地質(zhì)疑。盲目、不規(guī)范地使用抗生素,不僅會(huì)促使細(xì)菌耐藥性和耐藥菌株不斷涌現(xiàn),更會(huì)導(dǎo)致抗生素殘留在雞肉、雞蛋中,直接危及消費(fèi)者的身體健康。因此,不同國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始限制抗生素的使用。瑞典于1986年率先禁用抗菌促生長(zhǎng)劑,歐盟于2006年禁止所有抗生素作為促生長(zhǎng)劑使用[2],我國(guó)于2015年決定在食品動(dòng)物中停止使用洛美沙星、培氟沙星、氧氟沙星、諾氟沙星4種原料藥的各種鹽、酯及其各種制劑,撤銷(xiāo)相關(guān)獸藥產(chǎn)品批準(zhǔn)文號(hào)。自2020年7月1日起,根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部194號(hào)公告,飼料中全面禁止添加抗生素。無(wú)抗養(yǎng)殖已是大勢(shì)所趨,尋找具有飼用抗生素減量和替代品功能的新產(chǎn)品成為當(dāng)務(wù)之急。

理想抗生素替代品應(yīng)不僅具有抗菌活性,并且必須達(dá)到與抗生素相同的提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、促進(jìn)生長(zhǎng)的作用[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)許多飼用添加劑如益生菌、益生元、酶制劑、有機(jī)酸、植物性飼料添加劑等均具有替代抗生素的潛能,能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、提高抗氧化能力和改善機(jī)體免疫力[5-6],在家禽生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

1 益生菌

益生菌是指能夠改善腸道健康、抵御病原菌感染,對(duì)宿主健康產(chǎn)生有益作用的飼用活菌制劑。益生菌可通過(guò)飲水、拌料添加,甚至可以通過(guò)噴淋、蛋內(nèi)注射等方式使用[7],常用于家禽生產(chǎn)的益生菌有乳酸菌、雙歧桿菌、枯草芽孢桿菌等。研究表明飼糧中添加益生菌能夠通過(guò)促進(jìn)短鏈脂肪酸(SCFA)分泌、降低腸道pH值、競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和粘附位點(diǎn)等方式抑制病原菌的生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡[8-9];通過(guò)調(diào)節(jié)免疫球蛋白水平、炎性因子的分泌和改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)等方式提高機(jī)體免疫力[10-11];分泌代謝物質(zhì)如消化酶、維生素及各種生長(zhǎng)因子促進(jìn)機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育[12]。盡管許多研究表明益生菌對(duì)家禽生產(chǎn)性能具有促進(jìn)作用,但也有研究報(bào)道益生菌的促進(jìn)作用有限甚至無(wú)效[13-14]。以上研究結(jié)果不同可能是由益生菌的種類(lèi)和劑量、動(dòng)物的類(lèi)型和年齡、環(huán)境因素、生產(chǎn)過(guò)程等因素引起的。

Wang et al.[15]報(bào)道,飼糧中添加109CFU/kg枯草芽孢桿菌可提高嶺南黃羽肉雞空腸絨隱比,增加杯狀細(xì)胞數(shù)量,調(diào)節(jié)空腸IL-6、IL-10和TNF-α水平。謝雯琴 等[16]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加200 mg/kg復(fù)合益生菌(嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、糞腸球菌)能夠顯著提高28日齡肉雞血清CAT、GSH-Px和T-SOD活性,顯著降低血清MDA含量,提高肉雞抗氧化能力。馬學(xué)明 等[17]研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加2%和3%復(fù)合益生菌(枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌、乳酸菌等)可以顯著降低料蛋比,顯著提高蛋殼強(qiáng)度、蛋黃顏色、哈氏單位,有效改善蛋品質(zhì)。Alizadeh et al.[18]發(fā)現(xiàn)在雞胚中接種200 μL乳酸桿菌能提高雛雞脾臟CD3+、CD4+細(xì)胞數(shù)量。聯(lián)合使用HN02噬菌體和乳酸桿菌能夠顯著提高肉雞平均日增重和十二指腸、空腸、回腸的絨毛高度[19]。陳欣 等[20]研究發(fā)現(xiàn),在日糧中添加500 mg/kg嗜酸乳桿菌和枯草芽孢桿菌復(fù)合益生菌制劑可以顯著降低產(chǎn)蛋后期蛋雞盲腸內(nèi)容物中的氨氮含量和尿酸酶的活性,提高蛋雞產(chǎn)蛋率。益生菌作為一種無(wú)污染、無(wú)毒副作用的綠色飼料添加劑,具有相對(duì)廣闊的應(yīng)用前景。

2 益生元

Gibson于2004年提出益生元的最新概念:一種可被選擇性發(fā)酵且專(zhuān)一性地改變腸道中對(duì)宿主健康有益菌群的組成和活性的配料[21]。張偉彬 等[22]研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加300 mg/kg低聚木糖能顯著提高肉雞血清IgA、IgG水平,顯著降低IL-1β、TNF-α水平;顯著降低回腸pH值,提高回腸ZO-1、Claudin-1mRNA的表達(dá)水平。李勝 等[23]發(fā)現(xiàn)連續(xù)18 d飼喂 0.05 g/L的甘露寡糖溶液,能夠顯著提高21日齡肉雞脾臟重量和脾臟指數(shù),增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。何曉芳 等[24]發(fā)現(xiàn)日糧中添加1%菊粉能夠顯著提高海蘭褐蛋雛雞十二指腸、空腸和回腸黏膜中淀粉酶活性。任陽(yáng)光 等[25]研發(fā)表明,在玉米-豆粕型日糧中添加200 mg/kg激發(fā)性益生元(木聚糖酶和低聚木糖)能夠顯著提高42日齡肉雞回腸SLC5A1、SLC15A1、SLC2A2和閉鎖小帶蛋白-1mRNA表達(dá)量,顯著降低平均日增重。于海濤 等[26]發(fā)現(xiàn),在籠養(yǎng)條件下,飼料中添加5%海藻粉能夠顯著提高淘汰蛋雞蛋殼強(qiáng)度、蛋黃顏色、蛋白高度和哈氏單位,顯著降低胸部雞肉滴水損失和盲腸內(nèi)容物中大腸桿菌的數(shù)量。Worawong et al.[27]通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),添加益生元能夠顯著提高肉雞盲腸中丙酸鹽、丁酸鹽的濃度,但結(jié)果存在高度異質(zhì)性。益生元作用機(jī)理尚不明確,但一般認(rèn)為益生元主要通過(guò)直接與病原微生物結(jié)合,抑制或預(yù)防病原微生物定殖,來(lái)調(diào)節(jié)腸道菌群代謝活性,發(fā)揮益生作用。

3 有機(jī)酸

近年來(lái),由于有機(jī)酸成本較低,效果良好,能夠有效地改善飼料的口感而被廣泛應(yīng)用到家禽生產(chǎn)中,因其具有高效抗菌作用,被視為理想抗生素替代品。有機(jī)酸來(lái)源廣泛,常見(jiàn)的有機(jī)酸類(lèi)型有丁酸、辛酸、檸檬酸、延胡索酸等。有機(jī)酸可以加入飼料或飲水中使用,可以是單一酸也可以是復(fù)合有機(jī)酸,可以酸的形式或酸鹽形式添加[28]。其作用機(jī)理尚不明確,可能的機(jī)制是:降低胃腸道pH值;可破壞細(xì)菌外膜、調(diào)節(jié)滲透壓、營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)等方式直接或間接抑制病原菌數(shù)量、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)菌群;可作為腸上皮細(xì)胞能量底物參與能量代謝,改善絨隱比,修復(fù)腸道損傷,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力和機(jī)體的免疫力[29-30]。Ma et al.[31]研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加6 000 mg/kg復(fù)合有機(jī)酸能夠顯著提高21日齡肉雞空腸絨毛高度、降低盲猜隱窩深度,提高肉雞日增重。鮑文梅 等[32]研究表明,飼糧中添加0.4%的L-蘋(píng)果酸能夠提高肉雞的平均日增重和腹脂率,降低胸肌肌肉滴水損失和剪切力,改善雞肉品質(zhì);添加1.2%的L-蘋(píng)果酸能夠提高肉雞血清中總抗氧化能力(T-AOC)、總超氧化物歧化酶(T-SOD)等的水平,提高肉雞抗氧化能力。Schauber et al.[33]和Peng et al.[34]研究表明,丁酸還可以增加腸黏膜抗菌肽和連接蛋白的分泌,從而增強(qiáng)腸黏膜的屏障作用。Fatima et al.[35]研究發(fā)現(xiàn),3’5’-環(huán)二鳥(niǎo)苷酸可以重建被產(chǎn)氣莢膜桿菌感染的雞模型的腸道微生態(tài)。飼糧中添加3 kg/ton甲酸銨和和乙酸銨混合物能夠顯著提高肉雞腸道絨毛高度,顯著降低腸道細(xì)菌總數(shù),是一種有效的抗生素替代品[36]。

4 酶制劑

酶是一類(lèi)具備生物催化效果的蛋白質(zhì),通過(guò)酶,能夠有效地幫助機(jī)體進(jìn)行消化,在生物體內(nèi)發(fā)揮著不可忽視的作用[37]。常見(jiàn)的飼料中特別是植物性飼料中往往含有大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子,例如單寧、植酸、非淀粉多糖、胰蛋白抑制因子等,這些抗?fàn)I養(yǎng)因子不能被家禽自身分泌的消化酶水解。通過(guò)添加維素酶、木聚糖酶、植酸酶等酶制劑,能夠幫助家禽消化降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,從而提高飼料轉(zhuǎn)化率和促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)。1946年,Hastings[38]首次報(bào)道,在含有高纖維的肉雞飼料中添加糖化酶,可以促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng),提高料肉比。Wang et al.[39]研究發(fā)現(xiàn),飼料中添加75 U/kg葡萄糖氧化酶可上調(diào)肉雞空腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1、claudin-1、occludin和黏蛋白MUC2的基因表達(dá)水平,提高血清總抗氧化力和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的水平。張偉 等[40]研究報(bào)道,飼糧中添加200 g/t復(fù)合酶制劑能提高肉雞血清中甘油三酯和超氧化物歧化酶含量,降低血清中丙二醛的水平。飼糧中添加100 g/t木聚糖酶和寡糖復(fù)合物能夠降低蛋雞十二指腸的pH值,提高血清中IgG和IgM水平,增強(qiáng)蛋雞的免疫功能[41]。通常情況下,復(fù)合酶制劑的應(yīng)用效果要優(yōu)于單一酶制劑,例如Amerah et al.[42]研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)于添加單一酶制劑而言,飼糧中添加復(fù)合酶制劑能夠顯著降低肉雞的料重比,改善肉雞生產(chǎn)性能。因此,可以根據(jù)家禽的生理特點(diǎn)及飼料的特性使用多種酶制劑,進(jìn)而增強(qiáng)其促進(jìn)作用。酶制劑作為一種新型高效飼料添加劑,為開(kāi)辟新的飼料資源提供了行之有效的途徑。

5 植物性飼料添加劑

植物性飼料添加劑是指以植物為原材料,經(jīng)過(guò)多種理化方法處理后,加入到動(dòng)物飼料中用以提高生產(chǎn)效率的活性物質(zhì)。由于具有天然性、無(wú)殘留、無(wú)毒副作用,植物性飼料添加劑已逐步使用在畜禽生產(chǎn)中。迄今為止,使用比較廣泛的有黃連、肉桂、連翹、白頭翁、大黃等,其中起抗菌作用的有效成分主要是生物堿、揮發(fā)油、苷類(lèi)、皂甙類(lèi)等生物活性物質(zhì),作用效果可能會(huì)受到載體、工藝和劑量等影響,但其作用機(jī)制尚未完全定論。研究表明,以硅藻土作為植物提取物的載體能顯著提高42日齡肉雞的平均日增重,提高血清中IgG水平,改善肉雞生長(zhǎng)性能[43]。葛昕 等[44]研究發(fā)現(xiàn),在飼料中連續(xù)添加500 mg/kg山銀花和姜黃提取物能減少蛋雞輸卵管膨大部的炎性灶,提高抗氧化能力以及降低IL-4、IL-10d等炎癥因子的表達(dá),改善產(chǎn)蛋后期蛋雞的蛋品質(zhì)。Ma et al.[45]研究表明,飼糧添加女貞子能夠顯著降低肉雞心臟和肝臟丙二醛的水平、增強(qiáng)超氧化物歧化酶活性,提高機(jī)體清除自由基的能力,從而保護(hù)機(jī)體細(xì)胞免受損傷。Betancourt et al.[46]研究表明,飼料中添加香芹酚和百里香酚可以顯著降低高海拔地區(qū)肉雞的腹腔積液死亡率。闞振捷 等[47]研究報(bào)道采用壓榨工藝能夠更好的發(fā)揮植物提取物的作用,提高肉雞粗灰分、干物質(zhì)消化率和血清中低密度脂蛋白膽固醇含量,提高肉雞的生長(zhǎng)性能。Upadhyaya et al.[48]研究表明,日糧中添加反式肉桂醛可以顯著降低盲腸、肝臟、輸卵管和蛋殼表面及蛋黃中沙門(mén)氏菌的含量。

6 抗菌肽

抗菌肽是指生物體內(nèi)一類(lèi)由小片段基因編碼的具有殺菌作用的小分子多肽,具有毒副作用低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),能夠耐受飼料加工過(guò)程中高溫高壓的劇烈條件。目前已收錄了3 400多種抗菌肽,其一般包括12～50個(gè)氨基酸,多數(shù)為陽(yáng)離子短肽,能與細(xì)菌細(xì)胞膜上的陰離子產(chǎn)生靜電作用,從而達(dá)到抑菌作用[49-50]。研究表明,在肉雞日糧中添加抗菌肽,能夠改善抑制病原菌繁殖、改善腸道健康,有效緩解熱應(yīng)激,提高肉雞生長(zhǎng)性能和機(jī)體免疫能力[51-53]。Chen et al.[54]研究報(bào)道,在蛋雞飼糧中添加抗菌肽能夠調(diào)節(jié)盲腸微生態(tài)結(jié)構(gòu),改善蛋雞生產(chǎn)性能。李治利 等[55]研究發(fā)現(xiàn),添加0.12 g/kg蜂毒素能夠顯著提高鵪鶉平均日采食量,提高血清中IgG、IgA、補(bǔ)體C3水平,提高鵪鶉免疫功能。飼糧中添加抗菌肽菌絲霉素可提高21日齡肉雞新城疫病毒的抗體水平,改善腸道健康,提高肉雞生長(zhǎng)性能[56]。飼糧中添加Cxt(lle21)-Ha抗菌肽能夠緩解由腸炎鏈球菌和鼠傷寒鏈球菌的感染癥狀,顯著降低雛雞死亡率[57]。隨著抗菌肽合成技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模生產(chǎn)工藝的成熟,有效促進(jìn)了抗菌肽在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用[58]。

7 結(jié)束語(yǔ)

“天然、綠色、無(wú)污染、無(wú)殘留”是目前世界家禽生產(chǎn)發(fā)展的主題。益生菌、益生元、酶制劑等飼料添加劑可通過(guò)多種途徑改善家禽生產(chǎn)性能,其作用機(jī)制主要包括以下幾方面。①通過(guò)降低腸道pH值、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和免疫力等方式改善家禽腸屏障功能。②促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收等提高家禽生產(chǎn)性能。③調(diào)節(jié)抗氧化酶、炎癥因子水平和免疫球蛋白含量等提高機(jī)體抗氧化能力和免疫力。但是,這些抗生素替代品中不少還存在著加工難、成本高或穩(wěn)定性差等問(wèn)題,有待進(jìn)一步改進(jìn)。另外,探究不同飼用抗生素替代品的配合是否能夠克服單一替代品的缺陷,是否存在協(xié)同或者拮抗作用,也具有十分重要的意義。因此,開(kāi)發(fā)針對(duì)性的組合方案或?qū)⑹强股靥娲肺磥?lái)研究的一個(gè)重要方向。