动物饲料中替抗技术的研究进展

摘要我国是养殖业大国,而抗生素的长时间滥用势必会对我国养殖业的课持续发展造成严重危害。抗菌肽、中药提取物及发酵中药、有机酸和微生态制剂等一系列新产品,具有安全、环保、无抗性和效果显著等特点。因此,建立替抗养殖新体系具有重要的研究价值和广阔的应用前景。文章对主要替抗产品的研究进展进行综述,探讨替抗技术未来的研究方向。


关键词养殖业;抗生素;饲料;替抗;养殖新体系


        饲料中添加抗生素的兴起使动物养殖业的发展进人一个新的阶段,但抗生素过量、超量使用的情况严重制约我国养殖业的绿色可持续发展。抗生素滥用将导致耐药性细菌大规模爆发,耐受多种抗生素的超级细菌纷至沓来。目前,国家出台一系列政策来引导抗生素逐渐退出饲料添加剂市场,抗生素已不再适用于养殖业新体系。绿色环保的无抗养殖新体系将逐渐成为养殖业的主流趋势。

      因此,研究出无残留、无耐药性的饲用添加剂成为新时代养殖行业的重中之重。新一代替抗产品将为现代的养殖体系带来新的福音,比如:抗菌肽、中药提取物与发酵中药、有机酸、微生态制剂等。

No.1

抗菌肽在动物养殖中的应用


      抗菌肽指昆虫体内经诱导产生的一类具有抗菌性能的碱性多肽物质,生物进化史上最为古老的多肽物,具有抗微生物感染能力。抗菌肽用作替代或补充药物进行免疫调节已经成为治疗免疫疾病的常用方式之一。抗菌肽不仅具有广谱抗菌活性,而且还具有调节炎症反应、免疫细胞趋化、促进细胞分化和激活先天性免疫等多种免疫调节性能,因此可成为新型免疫调节剂,许君茹等研究肉鸡日粮中添加抗菌肽用来替抗的饲用效果,首先利用一种天蚕素抗菌肽进行了体外抑菌实验,最后进行肉鸡饲喂实验,结果表明,饲料中添加150mg/kg的天蚕素抗菌肽使肉鸡发病率降低5.56%、成活率提高96.7%,同时可促进肉鸡的增长发育。因此,多种实验证明抗菌肽可改善肠道微生物结构降低肠道内有害菌的含量、新生动物的腹泻率,明显提高动物的成活率,促进生长激素和抗体免疫分泌,增强动物的机体免疫力,提高动物的生产性能。

No.2

中药提取物及发酵中药在动物养殖中的应用


      中药提取物是指采用较先进的技术工艺流程对中草药或复方中药进行提取分离纯化加工而形成的一种具有明确药效的物质,质量检验标准严格的一种中药产品。中草药种类繁多,并且每一种药物都对应着不同的药理药性,只有对症下药进行选择才能够切实有效的发挥出中草药的实际药用价值。因此,需要针对动物的实际病情症状进行合理的选择。孙宝权等研究黄芪、板蓝根、蒲公英、杏仁等混合复方中草药添加剂对育肥猪的饲喂效果,结果显示,添加1.0%、1.5%、2.5%、3.0%、3.5%的复方中草药剂实验组的末重、日增重指标均高于对照组,差异极其显著,综合日增重、料重比、发病数、综合末重及生产成本等因素,复方中草药添加剂以2.0%的比例添加为最优值。因此,中草药添加剂的推广与投放使用,可以解决药物残留困扰,实现动物有序增长、饲料食品无公害化,提高畜禽类产品的国际市场综合竞争实力,保障国民身体健康。

      直接应用中药投放入饲料中可能使动物存在不良反应,但经发酵后,中药毒性成分如生物碱类、苷类、内酯类、重金属等易被微生物降解转化,可达到降低毒性或消除毒性的最佳效果。段雪磊等研究未发酵绞股蓝微粉与不同剂量绞股蓝微粉发酵物对断奶仔猪免疫功能的影响,结果显示,未发酵绞股蓝微粉与发酵绞股蓝微粉都能对猪瘟血清抗体有提高效果:1.0%浓度发酵绞股蓝微粉饲料添加剂能卓著改善断奶仔猪的猪瘟血清免疫球蛋白含量,提升抗体水平,优于其他处理组与对照组。上述结果表明,绞股蓝微粉发酵添加剂能有效提升断奶仔猪免疫功能,并且效果明显优于未发酵绞股蓝微粉。因此,中药经发酵后,其作用效果能明显提高,免疫功能得到扩展,具有无残留、绿色、无抗性等优点,在食品安全与公共卫生领域具有重要的发展潜力。

No.3

有机酸在动物养殖中的应用


       有机酸是一类带有酸性的有机化合物,作为抗生素的替代物备受关注。阳巧梅等研究饲料中添加甲酸、乙酸、丙酸和C12脂肪酸等组合而成的有机酸对断奶仔猪生长性能、血清生化指标、养分消化率和肠道形态的影响,结果表明,饲料中添加有机酸可显著改善仔猪的生长能力,促进干物质吸收,提高中性洗涤纤维、碳水化合物和磷的转化消化率,改善肠道绒毛外观,提升血液中免疫指标含量,有效降低粪便中大肠杆菌数。饲料中添加有机酸在仔猪养分吸收、肠绒毛形态等方面与抗生素组影响一致,可达到替代作用。谢全森研究有机酸混合应用于虾饲料中养殖对黑虎虾的影响,结果表明,养殖22周后,池塘中有机酸实验组虾增长之间具有显著效果,并可降低氨氮和亚硝酸盐能力,充分表现出虾喂食有机酸后具有提高蛋白质利用率的潜在能力,消化率实验数据表明,添加有机酸组虾的粗蛋白质、粗灰分、干物质和饲料磷等方面利用效率明显高于对照组。因此,有机酸作为饲料添加剂可有效降低胃肠道PH值,调节动物肠道菌群数量,提高消化酶活性,促进营养物质的吸收和转化,提高机体免疫能力,改善饲料适口性,促进畜禽有序生长。

No.4

微生态制剂在动物养殖中的应用


       微生态制剂指应用微生态学理论,采取微生态学原理,采用对宿主有益的、活的微生物或微生物代谢产生的生物活性益物经过特殊工艺流程制作成的制剂产品,具有调节机体免疫力、微生态平衡发展的功能。目前国际上大致将微生态制剂分成三大类别,即益生菌、益生元(低聚糖)和合生元。

     益生菌又被称作益生素,是指采用微生态学原理,具有调节对人或动物有益的微生物制作成的活菌制剂或生物制剂。可促进肠道微生态平衡与生物活性物质,主要包括双歧杆菌属、乳杆菌属和芽孢杆菌属等。张崇英等研究益生菌对南美白大虾生长及免疫的双重影响,实验分别采用不同浓度益生菌嗜酸乳杆菌和枯草芽孢杆菌共同添加到基础饲料中,实验显示,饲料中益生菌浓度不断增加,南美白对虾成活率越高,生长速度加快,益生菌组的饵料系数大大降低。结果表明,饲料中添加一定剂量益生菌,能够有效提高南美白对虾的免疫指标和生长速度。

    益生元是指益生菌在新陈代谢过程中产生能够促进肠道有益菌生长繁殖的功能性物质,具有选择性促进宿主肠道微生态平衡,增加机体抗病能力和应激能力。张德瑞等在基础饲料中分别添加0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%和2.0%各个梯度乳制品—酵母益生元,研究其对星斑川鲽幼鱼抗氧化能力及生长性能的影响,实验结果表明,添加酵母—益生元对星斑川鲽幼鱼的增重率、摄食率、特定生长率及肥满度均有显著提高,饲料系数明显降低。因此,在饲料中添加酵母益生元能显著提高星斑川鲽幼鱼的抗氧化能力及生长性能。

    益生元大多数属于非淀粉多糖,如低聚果糖、低聚半乳糖、纤维寡糖和菊粉等低聚糖。低聚糖也经常被叫做寡糖或寡聚糖,作为饲料添加剂一员,低聚糖具有很好的功效。根据低聚糖的来源及种类,大致可分为陆生植物低聚糖、陆生动物低聚糖、水生植物低聚糖、水生动物低聚糖4大类别。

    陆生植物低聚糖根据来源包括低聚果糖、低聚麦芽糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖等,陆生动物低聚糖根据来源包括低聚半乳糖等。陆生植物低聚糖具有调节肠道菌群、抑制有害菌生长、促进微量元素铁和钙的吸收与利用等功能。李美君等研究含量大于35%的低聚木糖对断奶仔猪生产性能与腹泻率影响,结果表明,实验21d,100g/t低聚木糖组仔猪的平均日增重量与日采食量、腹泻率均效果显著,断奶仔猪饲料中添加低聚木糖效果最适宜量为100g/t。陆生动物低聚糖易被人体肠内八大有益菌所直接吸收利用,抑制人体肠内有害菌的生长繁殖等功能。王艺苑等研究0%、5%、10%不同浓度低聚半乳糖对断乳大鼠肠道发育与菌群结构的影响,结果显示,添加低聚半乳糖组可在一定程度上改善大鼠便秘,增加粪便含水量并软化粪便,盲肠绒毛高度出现升高,10%低聚半乳糖能够有效改变肠道菌群中双歧杆菌与乳酸杆菌增殖状况。由此可见,陆生植物低聚糖、陆生动物低聚糖均可增强动物机体免疫,是替抗产品的一剂良方,可补充替抗产品的一大短板。

    水生植物低聚糖根据来源可包括琼胶低聚糖、褐藻低聚糖、褐藻酸钠寡糖、卡拉胶低聚糖等,水生动物低聚糖根据来源可包括壳寡糖、壳聚糖寡糖、几丁寡糖等。水生植物低聚糖在医药、食品、日化、饲料和农业等各个领域均具有广泛的应用范围,有良好的潜在药用价值。陆云飞等研究平均聚合度为3、6、9的三种不同聚合度褐藻胶寡糖对新鲜及解冻蒸煮虾仁的保水、品质及口味特性的影响,结果表明,褐藻胶寡糖通过虾仁肌肉中水分的结合状态,起到保护虾仁硬度、弹性及咀嚼性的功效,能够很好地应用于水产品,可成为安全、可靠的无磷保水剂。水生动物低聚糖具有调节肠道微生态、改善肠道组织状态、增强免疫等功能。徐小龙等研究日常饲料中添加壳寡糖对肉仔鸡生长性能与免疫能力的影响。上述研究表明,壳寡糖能改善肉鸡的生产性能与免疫功能,强化肠道抗病环境,具有替代饲料中的部分抗生素能力,为无抗、绿色、可持续养殖提供实践依据。

     合生元特指有效结合益生菌和益生元的一种整合微生态制剂,可使二者功能相互补充和优势倍增,能够特异性地促进有益菌的机体消化、免疫性增强等功能。研究表明,养殖饲料添加剂中单独使用益生菌或益生元都有不错的成效,但二者混合复配形成合生元效果更显著。刘庆雨等研究乳酸菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌为主要菌种的合生元制剂对断奶仔猪血清免疫指标、生长性能的影响,实验结果表明,饲粮中添加0.2%合生元制剂可显著提高断奶仔猪日增重,降低腹泻率,还能提高断奶仔猪免疫能力,效果甚优于抗生素组。总之,从养殖环境中应用安全可靠的微生态制剂,具有减轻养殖污染、促进动物肠道菌群平衡、协调人与自然和谐的应用潜能,是一种优秀的抗生素潜在替代品。

No.5

展望


   自2007年以来,非洲猪瘟席卷全球,对仔猪的杀伤力巨大。2017年4月12日,我国农业农村部发布了关于进一步加强非洲猪瘟风险防范工作的紧急通知,数据显示,我国存栏母猪减少20%-40%,造成的损失数以万亿计。我国养殖业动物疾病发生较为频繁,面临严峻挑战。抗生素的出厂成本与诊疗效果综合性价比虽有明显的优势,但抗生素滥用必将导致养殖行业产生严重的耐药性问题。因此,我国科研人员一直在深入研究替抗产品。

      目前,研究新型替抗技术过程中还存在一些不足:

(1)我国替抗技术起步较晚,各种替抗技术的作用机理、相互影响关系还需要进一步的讨论与研究;

(2)替抗技术的种类单一,替抗产品应用于市场投放还存在一些风险,存在活性不高、抗逆性不强等问题;

(3)价格高昂,应用于养殖业存在投入大于收益的问题;

(4)大部分替抗技术搭配不科学、针对性不强,存在效果不显著现象;

(5)替抗技术缺乏机械化、规模化生产等弊病,普及推广率并不高,依然存在配料精度低、原料混合不匀称、不充分,发酵程度难于掌握等技术问题。

     因此,未来研究方向可能集中在以下几个方面:

(1)在现有的理论基础上,增强理论与技术双创新,有针对性的研究一些高效性、专一性的替抗产品;

(2)利用诱变育种、基因组重排,等先进育种技术来丰富替抗技术的种类,培育出耐高温、耐储存、耐酸的高活性替抗产品;

(3)寻找价格低廉、质量保障、易于大规模生产的替抗产品,对产品进行积极有效的宣传推广;

(4)科学、理性地将两种及以上的替抗产品复配使用或利用复合益生菌互养共栖技术对其进行发酵以生产益生菌替抗饲料,以期达到增产、抗病、和谐共生的功效,追寻更加高效的替抗技术;

(5)优化现有替抗工艺、提高替抗饲料营养价值成分、改良饲料适口性,并能良好促进我国饲料产业自动化、规模化、智能化有序发展。

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