在‘減抗替抗’實踐中的飼料創新與應用研究
王恬教授
南京農業大學
引言
自上個世紀40年代末，Moore等發現抗生素可以有效地預防畜禽疾病，促進動物生長，提高飼料轉化率以來，其作為飼料添加劑在全球飼料工業中得到了大規模的應用。
幾十年來，抗生素作為促進生長飼料添加劑廣泛應用于動物養殖，對于提高動物生長水平與效益發揮了積極作用。抗生素促生長劑極大促進了養殖業的發展，提高了飼料轉化率，降低了死亡率，優勢是高繁殖性能的優勢明顯。據統計，1998美國生產抗生素2.5萬噸，其中40%以上用于動物養殖生產。
一、抗生素的現狀：我國是世界第一飼料生產大國，也是抗生素使用第一大國，每年飼用抗生素消耗量占全球使用量的30%以上。
1、抗生素作用機制：抑制腸道菌群數，防治消化道疾病，使腸壁變薄，降低代謝能消耗。
2、抗生素濫用的后果
耐藥性：耐藥菌株逐年增多，防治效果越來越差，藥物用量越來越大。
對動物健康的負面影響：導致機體發生免疫力抑制和二重感染。
藥物殘留：影響畜禽產品質量，對食品安全和人類健康產生威脅。
3、近5年來，我國畜禽產品獸藥殘留抽檢合格率均在99.7%左右。但動物源性細菌耐藥性形勢嚴峻，動物專用抗菌藥耐藥性逐年增高，嚴重影響食品安全和人類健康。2018年4月24日，農業農村部獸藥局局長馮忠武表示，未來在新的獸用抗菌藥準入上推行“四不批一鼓勵”原則，藥物飼料添加劑將在2020年全部退出。2019年3月13日，農業農村部畜牧獸醫局發布《藥物飼料添加劑退出計劃（征求意見稿）》農牧便函〔2019〕236號。2019年4月3日，農業農村部印發2019年動物及動物產品獸藥殘留監控計劃》，加強獸藥殘留監控，促進養殖環節科學安全合理用藥，保障動物源性食品安全。
4、抗生素替代品的作用：促進生長，抗菌抑菌，調節菌群。
二、健康養殖中的抗生素替代品研究與作用
1、飼用抗生素替代品的研究主要集中在保護腸道健康，維護腸道菌群平衡，消滅有害微生物以及提高動物生產水平等方面。
2、已知的抗菌肽已超過了700多種，通過生物篩選，分子克隆，基于計算機的數據搜索，可用于確定可能作為抗生素替代品的抗菌肽。
3、抗菌肽的來源
（1）抗菌肽已能從原核生物到人類中提取的所有生物體中分離獲得。
（2）抗菌肽是宿主疾病防御體系的重要組成，而且是先天免疫的效應分子。
（3）目前研究的抗生肽主要有5個來源：
微生物產生的抗菌肽
昆蟲及其他節肢動物產生的抗生肽
魚類產生的抗生肽
兩棲動物產生的抗生肽
哺乳動物以及鳥類產生的抗生肽
4、抗生肽的優勢
（1）抗菌肽已被證明對許多致病菌有抑制或滅殺作用。
（2）抗菌肽有較好地熱穩定性，在100℃中加熱10-15min能保持活性。
（3）抗菌肽C端疏水，N端親我會，具有較好的水溶性。
（4）由于N端富含Lys、Arg等極性氨基酸，并含過剩的正電荷，多數抗菌肽等電點大于7，表現為較強的陽離子特性，且活性結構為可誘導的兩親極性，對PH耐受范圍廣。
（5）有些抗菌肽還能抵抗胰蛋白酶和胃蛋白酶的水解。抗菌肽可能不被水解為氨基酸或小肽而可直接被消化系統吸收并保持其結構和功能的穩定性。
（6）抗菌肽抑菌圈窄，因此可用作抑制特定的致病菌而不影響其他的菌群。
（7）抗菌肽是蛋白質在肉中無殘留的風險，不會以完整的分子被吸收。
5、抗菌脂肽
（1）枯草芽孢桿菌可產生多種抗菌物質，包括抗菌肽、脂肽類物質，具有抗菌活性的蛋白酶等，我們多年的研究積累，從枯草芽孢桿菌fmbj與fmbR菌株中產生的抗菌物質中分離了抗菌肽。
（2）脂肽類物質包括表面活性素、伊枯草菌素、非核糖體抗菌素bacolysin、磷脂類抗菌素bacilysocin和抗霉枯草菌素mycosubutilin。
（3）脂肽類抗菌物質理化性質穩定，熱穩定性好，121℃高溫處理仍可保持較高活性，對氯仿等有機溶劑具有較強的耐受性，對蛋白酶類的處理不敏感，抗紫外照射。
6、抗菌脂肽的體外抗菌實驗
藥敏實驗表明，抗菌脂肽對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌和霉菌具有廣譜抑菌作用。
7、抗菌脂肽的動物實驗研究（豬）
許多研究表明，抗菌肽能夠促進動物生長，提高免疫力及飼料的利用率，在豬的實驗表明：
（1）抗菌肽能夠顯著提高仔豬生長性能，添加4000u/kg抗菌脂肽可顯著提高仔豬的平均日增重，而2000U/kg抗菌脂肽能取得最佳的飼料報酬。
（2）抗菌脂肽能顯著降低仔豬斷奶應激造成的腹瀉，對腸道大腸桿菌抑制作用較抗生素強，對乳酸桿菌的抑制作用較抗菌素弱。
（3）抗菌脂肽能顯著提高血清的T3和胰島素水平，降低T4的水平，能提高機體對脂類的轉化利用能力和蛋白質的沉積能力，具有明顯的降血脂作用。
8、抗菌脂肽的動物實驗研究（肉雞）
在肉雞飼料中分別添加抗菌脂肽4000U/kg、8000U/kg、12000U/kg的實驗研究表明：
（1）添加4000U/kg抗菌脂肽可顯著增加肉雞的增重、提高腸道消化酶的活性、促進脂肪和蛋白質的吸收。添加12000U/kg抗菌脂肽能夠獲得最佳的飼料報酬，同時顯著提高腸道淀粉酶的活性及脂肪的表現代謝率。
（2）抗菌脂肽能夠在一定程度上促進肉雞中樞免疫器官的發育，提高T3、TSH以及球蛋白水平。
（3）綜合各項指標來看，4000U/kg的抗菌脂肽對改善肉雞的免疫功能效果最佳；日糧中添加4000U/kg和8000U/kg抗菌脂肽均能提高肉雞抗氧化能力，但繼續增加添加量會在一定程度上降低肉雞抗氧化能力。
（一）植物提取物
1、植物提取物是指采用適當的溶劑或者方法，以植物為原料提取或加工的物質，可用于增加動物生長、健康或其他目的。常見的植物提取物包括中草藥、藥用植物或植物性藥物等。植物提取物的主要郵箱成分各具有特殊的生理功能，如生物堿類（咖啡堿），多糖類（黃芪多糖），黃酮類（大豆異黃酮、姜黃素、銀杏提取物），有機酸類（綠原酸、蘋果酸），揮發油類（玫瑰精油、大蒜精油），苷類（水楊苷）等。
2、植物精油
（1）精油是芳香的油狀液體，是從植物體中獲得的，通常含有提取所用植物的特定的氣味和味道，含有酚類、萜類、生物堿、植物凝集素、醛、多肽及多炔類，通過有機溶劑或蒸汽蒸餾從植物中提取出來，目前應用的精油有300多種，肉桂醛、香芹酚和百里香酚在養豬生產中應用最多。
(2)植物精油作用機理
精油的表面活性可能與細菌表面產生的脂溶性變化有關。
精油的疏水成分使大腸桿菌和沙門氏菌的外膜分解，從而使這些細菌失活。
引起腸道微生態變化，有利于產生產生乳酸的細菌生長，從而減少致病菌的數量。
3、植物甾醇
植物甾醇調節脂肪代謝，減小脂肪在皮下、肝臟和心血管中蓄積。
添加25ppm植物甾醇后瘦肉率明顯提高，比對照組提高了4.0%，皮膚比例顯著低于對照組（P<0.05）。
添加150ppm的植物甾醇，、大理石紋比對照組有顯著的提高。
（二）礦物質與稀土元素
1、 在中國稀土元素作為添加劑被用于促進畜禽生長已有十幾年了，在2000年以后，西方文獻才有開始報道稀土元素對豬生長性能的影響。
2、稀土元素的作用方式
常用的稀土元素：鑭Lanthanum，鈰Cerium，鐠Praseodymium。
稀土元素可通過影響胃腸道內有害菌的生長從而促進生長。
基于稀土元素酸性的特點，能夠降低消化道內的PH值，從而抑制有害菌的生長。
稀土元素通過影響腸道的滲透性從而提高不同營養物質的吸收。
提高消化液的分泌和胃腸道的運動被提出是飼喂含有稀土元素的飼糧提高營養物質消化的原因。
鑭可通過與細菌表面相結合，從而降低表面電荷，當表面電荷完全變為中性，則發生凝聚反應。和鑭結合后，可強烈抑制細菌的呼吸。
（三）酸化劑
酸化劑在仔豬中的應用
（四）功能性寡糖
1、根據農業農村部規定，在飼料中可安全使用的功能性多糖和寡糖有:低聚木糖（木聚糖）、低聚殼聚糖、半乳甘露寡糖、果寡糖、甘露寡糖、低聚半乳糖、殼寡糖、β-1、3-D葡聚糖、N,O-羧甲基殼聚糖。
2、適量添加低聚木糖可提高肉雞、仔豬的生產性能，改善肉雞腸道微生物生態。
三、小結與展望
1、有越來越多的化合物因其具有替代抗生素的能力而被研究，其作為飼料添加劑具有維持動物健康和提高生產性能的作用。
2、在替代抗生素的領域需要更多的研究，特別需要一個完美的抗生素替代整合的研究尤其需要加強。