抗菌肽在飼料中的研究與應用

朱建勇 （內蒙古烏蘭察布職業(yè)學院 012000）

抗菌肽在飼料中的研究與應用

朱建勇 （內蒙古烏蘭察布職業(yè)學院 012000）

主要闡述抗菌肽的作用機理、來源以及其作為飼料添加劑在飼料中的應用情況，對開發(fā)一些新的無抗生素的飼料具有一定的借鑒意義。

抗菌肽；飼料添加劑；研究；應用；綜述

抗生素養(yǎng)殖中廣泛用來防治動物病害、抑制細菌生長。但是隨著抗生素的廣泛使用，許多病原微生物多對其產(chǎn)生了耐藥性；殘留在養(yǎng)殖生物體內的抗生素，會通過各種食物鏈最終進入人體內，威脅人體健康；殘留在動物糞便中的抗生素，會影響土壤微生物等，這些問題都引起了人們的廣泛關注。因此，尋找一種能代替抗生素，且其抗菌效果能與抗生素相當?shù)奶砑觿┏蔀樽罱芯康慕裹c?？咕氖巧矬w內合成的一類具有殺菌活性的堿性多肽物質的總稱，其氨基酸殘基不超過100個，廣泛存在細菌、真菌、植物和動物中[1]。第一個抗菌肽——天蠶素在天蠶蛹中被發(fā)現(xiàn)。至今，研究人員己相繼從細菌、真菌、植物和動物發(fā)現(xiàn)并分離純化，獲得具有抗菌活性的抗菌肽[2]。這種多肽大都具有熱穩(wěn)定性好、抗菌譜廣以及不容易產(chǎn)生抗藥性，同時還能增強機體對入侵病原的抗病能力等特征，其在食品、醫(yī)療、飼料等產(chǎn)業(yè)上具有廣闊的應用前景[3]。近年來，居民生活水平得到不斷改善，居民對食品安全的要求也愈來愈高，食品的安全問題和自身的健康問題己經(jīng)成為關注的焦點，提倡綠色、有機、無公害食品，生態(tài)畜牧業(yè)，禁止抗生素和其它藥物、激素在飼料中使用。同時，研究者們也努力尋找能代替抗生素的替代品。通過各國研究者多年的努力探索，作為抗生素替代品之一的抗菌肽脫穎而出，其諸多優(yōu)點使有望成為抗生素的較好替代品，其在飼料產(chǎn)業(yè)具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。

1 抗菌肽的作用機理

目前，關于抗菌肽的作用機理的尚不十分明確，還有待進一步研究，但其主要機制有以下幾種：

1.1 作用于細胞膜

抗菌肽能夠對細菌的質膜造成破壞，由于細胞膜被破壞，引起細胞內的液體大量外流，最終使細菌死亡[4-7]。天蠶素就是通過靜電吸引作用，結合到細胞膜上，使細胞膜去極化，打開離子通道，導致細胞內陽離子外流，最后細菌因不能維持正常的滲透壓平衡而死亡[7]。

1.2 誘導細胞凋亡

研究發(fā)現(xiàn)抗菌肽能使癌細胞相關凋亡蛋白表達量升高，誘使細胞發(fā)生凋亡[8]。

1.3 作用于細胞中的線粒體

抗菌肽還能作用于細胞線粒體，使其膨脹變形，導致核膜界限模糊，從而使細胞核破裂[9]。

1.4 作用于細胞核中的染色體，使DNA斷裂

通過基因工程改造后的兩種抗菌肽，其穿透性更強，可以穿透腫瘤細胞膜進入細胞內，并能夠結合到細胞核上，使細胞核中的DNA出現(xiàn)斷裂，并最終引起細胞死亡[10]。

2 抗菌肽的來源

2.1 昆蟲抗菌肽

天蠶蛹中的抗菌肽天蠶素是瑞典科學家首次從昆蟲中分離并獲得了抗菌肽。如今，在昆蟲中已相繼發(fā)現(xiàn)超過200多種具有殺菌活性的多肽物質[10]。這些殺菌肽類對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陽性陰性菌均具有較強的殺傷力，但對真核細胞無毒。由于昆蟲的抗菌肽對高溫具有很強的耐受性，在飼料加工生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的高溫下，其活性依然很高，這為其在飼料生產(chǎn)中的應用提供了誘人的前景。

2.2 植物抗菌肽

世界上第一個從植物中分離出來的Thionins是能夠抑制多種病原菌的生長的抗菌肽，它對許多病原微生物都有毒性。植物的抗菌肽對真菌的抑制活性比動物或細菌的抗菌肽更高[11]。

2.3 細菌抗菌肽

抗菌肽具有抗菌活性，但是細菌也能產(chǎn)生抗菌肽抑制其他細菌生長。細菌素是一種能夠殺死其他競爭菌，保護自身的一類細菌抗菌肽。許多細菌抗菌肽是通過轉錄后的加工修飾作用或自身免疫機制作用，使其自身不被抗菌肽殺死，但它可以是破壞其他菌的細胞膜；也有少數(shù)細菌抗菌肽能夠抑制其他細菌胞內必需物質的合成，從而抑制其他細菌生長。不管是革蘭氏陽性菌還是革蘭氏陰性菌都能分泌細菌抗菌肽[10]。

2.4 兩棲類動物抗菌肽

兩棲動物皮膚上有許多能分泌液含有大量的生物胺及抗菌肽類物質的多腺體，是抗菌肽的存儲庫。蛙皮素是從非洲爪蟾中分離出來的一類小分子抗菌肽[10]。如今，已在蛙類動物體內發(fā)現(xiàn)多種抗菌肽，廣泛存在于蛙類的皮膚腺體、胃粘膜細胞以及腸道細胞中。

2.5 哺乳動物抗菌肽

防御素是哺乳動物中研究較多的抗菌肽，它可以通過調控宿主免疫系統(tǒng)，預防病原微生物入侵[10]。

3 抗菌肽作為飼料添加劑應用的優(yōu)勢

熱穩(wěn)定性好，能夠耐受飼料制造過程產(chǎn)生的高溫；來源廣，廣泛存在于原核生物和真核生物中；殺菌機理獨特，不容易產(chǎn)生抗藥性；水溶性好，安全無毒、無殘留、不污染；可以增強動物抗各種病原微生物的能力；可通過發(fā)酵罐進行大規(guī)模生產(chǎn)，其生產(chǎn)周期短、成本低，且不受外在環(huán)境因素的影響。

4 抗菌肽在飼料中的應用

4.1 在豬飼料中的應用

在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，抗菌肽作為一種新型的飼料添加劑，可以減少抗生素在豬上的使用量。陳香等[12]研究發(fā)現(xiàn)添加天蠶素抗菌肽制劑能夠提高仔豬的飼料轉化率，促仔豬生長發(fā)育，其中，250mg/L的天蠶素抗菌肽制劑效果最好，能顯著改善仔豬飼料轉化率，降低飼料成本。許多研究表明抗菌肽能提高豬的抗病能力[13]，預防仔豬腹瀉[14,15]，提高仔豬的日增體重[15]。

4.2 在水產(chǎn)養(yǎng)殖的應用

水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用大量的抗生素，不但破壞水產(chǎn)養(yǎng)殖生物體內的微生物平衡，而且抗生素易在其體內殘留?？咕氖且环N安全、無污染的餌料添加劑，應用到在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，不僅可以增強水產(chǎn)養(yǎng)殖生物對病原微生物的抵抗力，還可以保障養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質量。許多研究表明，抗菌肽制劑作為餌料添加劑應用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，能顯著提高水產(chǎn)生物的相對增長率和成活率，促進水產(chǎn)生物生長，提高其機體非特異性免疫[16-19]。同樣研究也表明添加適量的抗菌肽可以顯著提水產(chǎn)生物的增重率，促生其生長發(fā)育[18,20]，但當添加量過高劑量時，又會對其生長產(chǎn)生有一定的抑制作用[18]，表明在餌料中添加合適劑量的抗菌肽對水產(chǎn)養(yǎng)殖生物具有促進生長的作用，但過高劑量的抗菌肽也存在副作用。

4.3 在家禽飼料中的應用

在家禽飼料中添加抗菌肽，不僅能預防與治療家禽疾病，而且還能增加家禽的體重及改善肉質，而提高飼料經(jīng)濟效率?？咕哪茴A防雞白痢的發(fā)生，還能治療雞白痢，且預防和治療效果均顯著[21]。梁潔等[22]研究結果表明抗菌肽不僅能預防治療家禽疾病，還能夠促進家禽生長，增加家禽體重和降低幼仔的死亡率。此外，飼料中添加抗菌肽還能提高家禽的免疫力[23,25]，改善家禽肉質品質[24]。

5 抗菌肽作為飼料添加劑存在的問題

由于抗菌肽研究還處于探索階段，要將其作為飼料添加劑廣泛的應用到生產(chǎn)實踐中還需要進一步的研究。

（1）抗菌肽的種類很多，不同牲畜對同一種抗菌肽的效應也不一致。不同牲畜的飼料中添加抗菌肽的種類以及添加的劑量還需要進一步探索。

（2）抗菌肽來源雖廣，但在動物體內含量少。而且由于其對大部分細菌、真菌都具有活性，很難利用工程菌進行大規(guī)模生產(chǎn)，化學合成工藝復雜，其生產(chǎn)成本高。因此，找到合適的工程菌或優(yōu)化化學合成工藝還行進一步研究。

（3）應用效果受很多因素的影響。飼養(yǎng)牲畜的品種、技術和管理以及抗菌肽的種類等均會影響抗菌肽的應用效果。因此，如何通過控制環(huán)境條件，提高抗菌肽的效果，需要進一步深入研究才能廣泛應用于飼料生產(chǎn)中。

6 總結

綜上所述，在畜牧生產(chǎn)工程中，在飼料中添加適量的抗菌肽，既增強畜禽免疫力和抗病力，預防疾病的發(fā)生，降低其發(fā)病率和死亡率，還可以減少抗生素的用量。在當前提倡推廣無抗生素添加劑的綠色無公害飼料，大力發(fā)展綠色有機無公害食品，減少環(huán)境污染的情勢下，抗菌肽已成為廣大科學家研究的熱點。它的研究為新藥設計、基因工程改造及新型飼料添加劑的開發(fā)提供了全新的思路和手段，有著廣闊的發(fā)展前景。

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