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抗生素替代品的研究

点击量:5309  发布时间:2016-03-05 08:42:11  作者:mulechuan

近年来,随着我国集约化畜牧业和饲料工业的不断发展,饲料添加剂的应用日益广泛,同时针对抗生素在畜禽产品中的残留及其所产生的抗药性等问题的出现,研制抗生素替代品的呼声也日益高涨。国家也出台了相应的一系列政策,规范饲料生、畜禽养殖市场,以保证食品安全。因此,人们逐渐将目光转向一些绿色的饲料添加剂:植物精油、抗菌肽、益生素、中草药、酶制剂等,这些添加剂以它独特的作用方式,良好效果,无残留,无抗药性以及无污染等特点,而受到了社会的青睐。

1 植物精油
植物精油(essentialoil,EO)在植物学上称精油或香精油,商业上称芳香油,化学和医药学上称之为挥发油,是植物体内的次生代谢物质,是通过蒸馏方式萃取出植物的挥发性芳香分子,它由分子量相对较小的简单化合物组成,具有一定芳香气味,是在常温下能挥发的油状液体物质。

牛至油是从天然植物牛至(Origanum vulgare)中提取的精油,它具有独特的抗菌机理和抗氧化性能,同时其活性成分的独特香味能刺激消化道感受器,激活消化道酶的活性,促进消化,提高饲料转化率,而且无任何药物残留,不产生耐药性,是一种理想的饲用抗菌剂。

1.1 牛至油作用机理
抗菌机理:破坏病原微生物生物膜的通透性;使细胞内容物溢出,造成内环境失衡;阻止线粒体吸氧,破坏核糖体、内质网和高尔基体的生物合成及转运功能。

促生长机理:抑杀有害病原体,保护肠道微生态平衡,促进生长;牛至油可刺激食欲,通过信息反馈系统有效激活消化酶,使食糜的黏稠度发生变化,促进饲料中营养物质充分吸收。在含酚类化合物的植物中,牛至属的植物牛至中的香芹酚和百里香酚的含量最高,其生物合成前体γ-萜品烯和百里香素的水平也很高,亦可抗微生物活性。香芹酚和百里香酚对肠黏膜成熟腔上皮细胞有活性效应,肠黏膜细胞受细胞内病原体影响引起死亡,然后在肠内腔脱落,带走坏死组织。而且牛至油在肠绒毛表面加速成熟腔上皮细胞的更新率,这会减少病原体对腔上皮细胞的感染和提高营养吸收能力。

1.2 牛至油的缺点
虽然牛至油是一种高效、绿色的抗生素替代品,但其自身还存在一些缺陷,使得牛至油在实际应用中受到限制。

牛至油只是简单的吸附,没有包被,在贮存过程中会不断挥发,含量降低很快,尤其是环境温度在30℃以上时,包装内的温度几乎达到40℃,正有利有植物精油的挥发,在这一温度下,贮存三个月有50%的香芹酚挥发掉;牛至油有适口性问题,香芹酚对胃的刺激很大,会反射性影响动物的采食量,添加量一大,动物采食量就下降,使之不能发挥最大效果;牛至油暴露在空气中很容易被氧化;牛至油中的植物精油不溶于水,在小肠液中溶解很少,生物利用度不高。

2 抗菌肽
抗菌肽是一类具有抗菌活性的阳离子短肽的总称,是生物先天性免疫的重要组成部分,广泛存在于各种生物体内,抗菌肽具有广谱杀菌作用,大多数对革兰阳性菌有较强的杀灭作用,有些则对革兰阴性菌和革兰阳性菌均起作用,甚至对某些真菌、原生动物,尤其对耐药性细菌有杀灭作用。

抗菌肽通过物理方式和质膜发生作用,这可能是抗菌肽最主要的抗菌机理。但随着研究的深入,人们发现抗菌肽还可以其他的方式产生抗菌效果,具体到某一种抗菌肽,其杀菌方式各有差异,可能其杀菌效果的发挥是通过多种因素的协同作用。研究发现某些抗菌肽可以通过抑制细胞的呼吸作用来杀菌,某些富含脯氨酸的抗菌肽和细菌的热休克蛋白结合而发挥抗菌活性。

2.1 存在的问题
抗菌肽要成为药物,还要解决一系列问题:(1)抗菌肽提取纯化技术,这是限制抗菌肽生产成本的主要因素。(2)表达系统载体,动物源的抗菌肽在来源上很有限,必须要通过基因工程方法对抗菌肽进行表达,由于大部分抗菌肽对表达载体都有抗杀作用,抗菌肽的表达系统都是选择酵母菌,或者使抗菌肽以融合蛋白的形式表达,但这样又增加了后加工的难度。(3)抗菌肽的稳定性和免疫反应问题,这就要对抗菌肽进行分子改造,使之既能抵抗蛋白酶的分解。(4)抗菌肽在动物腹泻上的作用不明显。

3 益生素
益生素,它是指根据微生态学原理,利用正常微生物群制成的调整肌体微生态平衡的活的微生物制剂,主要有乳酸杆菌属、芽孢杆菌属、双歧杆菌属、酵母等。微生态制剂有调节动物胃肠道微生物平衡的功能,它能促进肠道内有益菌的生长,抑制有害菌的增殖,保证肠道菌群的平衡。微生态制剂可以增进肠道内活性物质的合成,活菌制剂在动物肠道内能产生各种消化酶、合成大量的B族维生素、有机酸,从而使宿主动物消化代谢功能得以增强营养状况得到改善;还能降低肠道内有害物质及血氨浓度、减少粪便对环境污染,可以合成消化酶,降低胃肠pH值,还可以产生非特异性免疫调节因子,刺激肌体免疫系统,提高动物的抗病力。

一般在单胃动物生产中应用的活菌制剂,菌株多为乳酸杆菌、芽孢杆菌、酵母等,而反刍动物则是真菌酵母等。在动物处于新生、断乳、转群、外界环境变化等应激时,活菌制剂能发挥最佳的饲用效果。

3.1缺点:
益生素作为一种活菌性制剂,其应用效果受动物的种类、饲料加工方法及使用方法等因素影响,应防止在使用时破坏或灭活有益菌体,降低活菌制剂的使用效应,特别是外源性活菌制剂生存、增殖所需要的营养、微环境条件,与动物肠道所提供的并不完全一致,因而其在特定动物的肠道定植能力不强,日粮配伍与使用活菌保护剂等十分重要。此外,在使用活菌制剂时应避免高温高压处理。另外,活菌制剂还受到pH值、某些抗生素、磺胺类药物、不饱和脂肪酸、矿物质预混剂等因素影响。抗生素与化学合成的抗菌剂对活菌制剂有较强的杀灭作用,一般不应与这些药剂同时使用。

4 中草药
中药具有低毒、无抗药性、功能性强、经济实用等特点,其有效成分主要有多糖、生物碱、甙类、脂类、植物色素等,它们分属于生物活性物质和蛋白质、氨基、酸、脂类、矿物质元素、维生素等营养物质。中药制剂具有促进动物生长、提高饲料转化率,、抗菌驱虫、抗病毒、增强免疫力、抗应激等功能。目前中草药饲料添加剂的种类很多,主要有抗微生物剂、驱虫剂、防病免疫剂、抗应激剂、激素样作用剂、健胃增肥剂、促生殖剂、改进产品质量剂、饲料保藏剂、催乳剂等。

中药制剂的抗菌作用主要包括两方面:一方面通过其中含有的抗菌物质,如小檗碱、大蒜素、鱼腥草素等植物杀菌素作用于微生物;另一方面通过调动机体免疫系统来杀灭微生物。

4.1缺点
(1)成分复杂,标准化生产难度大
有效成分的控制较难,缺乏有关中草药饲料添加剂的国家标准和统一的检测手段对产品和原料未知成分进行定量检测。

(2)作用机理不详
目前,用于饲料添加剂的中草药不论是单方或复方,其作用大多借鉴中医药文献资料记载和临床用药经验的累积来确定,对其有效成分、作用机理迄今为止还未完全清楚,且药物本身作用效果也不是很稳定。

(3)生产技术不完善
不论是单方还是复方所使用的中草药,多数产品的开发尚处在加工粗糙、添加量大、配方庞杂的水平,且多为植物的根皮类、全草等木质化较高的植物,它们含粗纤维和木质素丰富,体积较大,有效成分含量低,添加量往往偏大,一般都在1%~2%,并且以散剂为主,生产工具粗糙,技术含量很低,在一定程度上影响了饲料的适口性和营养价值,造成药材的浪费,而且也影响了饲料的营养配比空间。

5 酶制剂
饲用酶制剂主要包括两大类:一类是外源性消化酶,包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等。其功能主要是补充动物内源性消化酶不足,提高饲料中营养物质的消化率;另一类是外源性降解酶,这类酶在动物组织细胞内不能合成,而微生物能合成,它们包括纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和植酸酶等,其主要功能是降解抗营养物质或动物难以消化或完全不能消化的物质,提高饲料利用率。酶制剂无毒害、无残留、可降解,不但可提高畜禽的生产性能、充分挖掘现有饲料资源的利用率,而且还可降低畜禽粪便中有机物、氮和磷等的排放量,缓解发展畜牧业与保护生态环境间的矛盾,降低养殖业对环境的污染。

5.1 缺点:
酶对底物选择的专一性,其应用效果与饲料组分、动物消化生理特点等有密切关系,因而选用酶制剂应根据特定的饲料和畜种及其生理阶段而定,并在使用过程中避免高温等环境影响,作用效果不太稳定。

在控制肠道中细菌的生长方面,酶制剂的作用并不理想;酶制剂具有较强的日粮特异性,在含抗营养因子少的优质日粮中添加酶制剂作用不明显。

6 植物精油“净力安”
北京菲迪饲料科技有限责任公司生产的----植物精油“净力安”,采用微胶囊包被技术,将牛至油的主要成分—香芹酚、百里香酚按照最佳比例进行包被,降低了牛至油的挥发性和易氧化性,使其稳定性大大增加。同时,由于稳定性的增加,在实际生产实践中,添加“净力安”不会影响适口性,更不用担心影响采食量。同时,“净力安”采用乳化增溶技术,增加其在肠道中的溶解度,使之更容易被动物吸收利用,在减少添加量的同时,提高了它的使用效果。

目前,饲料添加剂的开发利用进入一个崭新的阶段,开发安全性高的饲料添加剂,替代原有的抗生素及化学制剂将是发展的必然趋势。其中,益生素除了易受外界环境影响外,性能不稳定外,不能与抗菌性药物共用;酶制剂主要是增加动物对营养物质的消化吸收率,而对疾病的预防和治疗效果不显著,所以替代抗生素效果有限;抗菌肽提纯存在一定的问题,且稳定性有待提高,其对抗腹泻效果不明显;中草药制剂成分复杂,其起作用的成分不好确定,这给应用带来困难;而净力安以其绿色、环保、抗菌促生长、无残留、零停药期及不易产生抗药性等特点而引起人们的广泛关注,尤其在动物防治腹泻上效果最佳,具有极为广阔的发展前景。