溶菌酶作為抗生素替代品在飼料中的應(yīng)用

洪曉麗　陳毓

摘 要 溶菌酶是一種存在于機(jī)體中的天然蛋白酶，可以通過分解細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖成分，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在限制、禁止使用抗生素的綠色養(yǎng)殖背景下，就溶菌酶作為抗生素替代品在畜禽飼料中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

關(guān)鍵詞 畜禽飼料;溶菌酶;抗生素

中圖分類號(hào)：S828 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.36.068

抗生素是一種抵抗致病微生物的藥物，作為飼料添加劑應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)中已有幾十年的歷史，其種類和數(shù)量都在增長(zhǎng)迅速。飼料中添加低濃度的抗生素可以提高對(duì)飼料的利用率，降低畜群對(duì)細(xì)菌感染的敏感性，提高其免疫力并促進(jìn)生長(zhǎng)，使生產(chǎn)損失最小化，提高經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。但長(zhǎng)期使用抗生素，會(huì)導(dǎo)致藥物在畜禽體內(nèi)殘留，而腸道細(xì)菌的耐藥水平也會(huì)隨之升高，造成抗生素的抗菌活性降低等問題，同時(shí)通過食物鏈威脅人類健康與安全。相關(guān)研究報(bào)道表明動(dòng)物腸道內(nèi)的大腸桿菌極易產(chǎn)生對(duì)抗生素的耐藥性[3]。近年來，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)要求減少或消除抗生素的使用，這就需要研發(fā)安全綠色的新型飼料添加劑。有研究發(fā)現(xiàn)在飼料中添加溶菌酶而不加抗生素，可降低飼料消耗，增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，提高畜產(chǎn)品的品質(zhì)[4]。

1 溶菌酶的來源和分類

溶菌酶（Lysozyme，LYZ）又稱粘肽N-乙?；邗Ｋ饷福?922年由英國(guó)細(xì)菌學(xué)家Fleming在鼻腔分泌物中發(fā)現(xiàn)，能夠溶解細(xì)菌，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，故命名為溶菌酶[5]。溶菌酶在家禽、鳥類的蛋清中以及哺乳動(dòng)物的唾液、淚液、乳汁、血漿、體液和組織細(xì)胞內(nèi)均可以被找到，同時(shí)在一些植物中也能被分離出來。除了這些天然原材料外，目前還可以通過基因工程手段獲得[6]。溶菌酶可分為c型（chicken-type）、g型（goose-type）和p型（phage-type）3種類型[7-9]。

2 溶菌酶的作用機(jī)理

溶菌酶是一種的堿性球蛋白，由129個(gè)氨基酸組成，可以水解革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺之間的β-1，4糖苷鍵，破壞肽聚糖支架，由于內(nèi)部滲透壓的作用，使得細(xì)胞破裂而使細(xì)菌溶解。溶菌酶也能在體內(nèi)分泌免疫球蛋白A并在補(bǔ)體的參與下溶解大腸桿菌等革蘭氏陰性菌[10]。此外，溶菌酶還能改善巨噬細(xì)胞的吞噬作用并增強(qiáng)其消化能力[11]，直接作用于帶負(fù)電荷的病毒蛋白而使病毒失活[12]。

3 溶菌酶在畜禽飼料中的應(yīng)用

3.1 作為防腐劑和殺菌劑

溶菌酶是一種天然蛋白質(zhì)，能夠有效抑制微生物的生長(zhǎng)，可以作為一種安全綠色的飼料添加劑。溶菌酶可以專一地作用于微生物細(xì)胞壁，而不作用于其他物質(zhì)。革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁90%由肽聚糖組成，因此溶菌酶對(duì)其作用十分顯著[13]。此外，對(duì)枯草桿菌、溶壁微球菌和地衣形芽孢桿菌等有強(qiáng)力分解作用[14]。對(duì)大腸桿菌等革蘭氏陰性菌等也有一定的溶解作用[15]。為了更有效地發(fā)揮溶菌酶作為防腐劑的作用，可以與甘氨酸、植酸以及聚合磷酸鹽等配伍使用[14]。在飼料中添加溶菌酶可以有效地殺滅細(xì)菌，防止霉變，延長(zhǎng)飼料的貯存期。

3.2 提高飼料利用率

在飼料中添加溶菌酶可以提高增重和飼料報(bào)酬。Oliver和Wells等人[16-17]證明在豬的飼料中添加溶菌酶可以提高飼料效率，與使用未經(jīng)處理飼料的豬相比，使用溶菌酶的豬的飼料效率提高了約8%，后者與使用經(jīng)過抗生素處理的飼料的豬相似。盧亞萍等人[18]的研究表明，在基礎(chǔ)日糧中添加100 g·t-1的溶菌酶可以比對(duì)照組飼料報(bào)酬增長(zhǎng)3.93%，增重提高7.79%。邵春榮等人[19]研究發(fā)現(xiàn)在不添加任何抗生素的情況下，使用4～100 g·t-1的飼用溶菌酶制劑，試驗(yàn)組飼料消耗比對(duì)照組降低2.1%～5.2%，增重提高2.0%～2.8%，存活率提高14%～17%。

3.3 改善腸道形態(tài)

腸道是機(jī)體吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要場(chǎng)所。小腸絨毛高度和隱窩深度的改善通常表明腸道健康的改善[20-22]。小腸絨毛可以分泌多種消化酶，絨毛越長(zhǎng)表示消化吸收能力越強(qiáng)。隱窩深度代表細(xì)胞生成率，而隱窩深度變淺，表示細(xì)胞成熟率增大，分泌功能增強(qiáng)。May等人[23]觀察到絨毛高度和隱窩深度增加，表明腸道健康得到改善。丁亦男[24]研究發(fā)現(xiàn)將人重組溶菌酶應(yīng)用到日糧中可以使肉雞空腸和十二指腸的絨毛長(zhǎng)度增加。Nyachoti等人[25]觀察到喂養(yǎng)斷奶仔豬蛋清來源的溶菌酶17 d后回腸絨毛高度增加。綜上所述，溶菌酶可以改善小腸的形態(tài)，提高小腸的吸收能力，這是溶菌酶提高生長(zhǎng)速度的機(jī)制[26]。

3.4 增強(qiáng)免疫力

當(dāng)畜禽處于有菌環(huán)境，會(huì)激發(fā)畜禽體內(nèi)的免疫反應(yīng)，降低生長(zhǎng)性能。溶菌酶可以作為畜禽自身的非特異性免疫因子，因此可以在飼料中添加溶菌酶對(duì)動(dòng)物先天免疫力進(jìn)行調(diào)控，保證其良好的生長(zhǎng)性能[27]。Nyachoti等人[25]的研究表明，溶菌酶能夠緩解仔豬對(duì)口服大腸桿菌K88的反應(yīng)，清除體內(nèi)的病原菌。免疫系統(tǒng)激活，會(huì)有促炎細(xì)胞因子和急性期蛋白的產(chǎn)生。在一項(xiàng)關(guān)于引起低水平免疫應(yīng)答的研究中發(fā)現(xiàn)，仔豬喂養(yǎng)含有溶菌酶的飼料后，其細(xì)胞腫瘤因子、結(jié)合珠蛋白、C反應(yīng)蛋白水比喂養(yǎng)不含溶菌酶飼料的仔豬低[17]，表明仔豬食用含有溶菌酶的飼料后可以減少自身免疫應(yīng)答反應(yīng)，促進(jìn)其健康生長(zhǎng)。溶酶體還能改善巨噬細(xì)胞吞噬作用以及消化能力[11]。在體內(nèi)環(huán)境中，溶菌酶因?yàn)橛蟹置谛兔庖咔虻鞍譇以及補(bǔ)體的參與，能溶解某些革蘭氏陰性菌[6]。此外，丁亦男[24]研究發(fā)現(xiàn)通過在日糧中添加人重組溶菌酶，可以促進(jìn)肉雞的T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，證明人重組溶菌酶對(duì)肉雞特異性免疫功能有增強(qiáng)作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在肉雞日糧中添加0.1%、0.2%、0.3%的人重組溶菌酶能分別提高血清中IgG、IgA、IgM的水平，表明添加人重組溶菌酶可以提高免疫球蛋白的含量。

4 結(jié)語

飼養(yǎng)中添加抗生素能降低畜群對(duì)細(xì)菌感染的敏感性，并廣泛用于養(yǎng)殖業(yè)。然而，長(zhǎng)期使用抗生素會(huì)使畜禽體內(nèi)的菌群對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性。在限制抗生素、禁止抗生素綠色養(yǎng)殖的背景下，對(duì)可替代抗生素的研究是必要的。溶菌酶是一種天然蛋白質(zhì)，無毒性，可作為安全綠色的飼料添加劑。在畜禽的飼料中添加溶菌酶可以改善胃腸道健康，提高生長(zhǎng)性能和飼料效率。因此，溶菌酶可以作為一種抗生素替代品在畜禽飼料中使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] Meyer E，Gastmeier P，Deja M， et al.Antibiotic consumption and resistance：Data from Europe and Germany[J].International Journal of Medical Microbiology，2013，303（6-7）：388-395.

[2] Verstegen M W，Williams B A.Alternatives to the use of antibiotics as growth promoters for monogastricanimals[J].Animal Biotechnology，2002，13（1）：113-127.

[3] Szmolka A，Béla N.Multidrug resistant commensal Escherichia coli in animals and its impact in public health[J].Frontiers in Microbiology，2013，4（258）：258.

[4] 丁亦男.人重組溶菌酶對(duì)肉雞生產(chǎn)性能及胴體品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（28）：237-238.

[5] Fleming A.On a remarkable bacteriolytic element found in tissues andsecretions[J].Proceedings of the Royal Society of London，1922，93（653）：306–317.

[6] 符莉芳，宋志芳.溶菌酶的研究進(jìn)展[J].浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)，2008（4）：56-59.

[7] Fogaca A C.Antimicrobial Activity of a Bovine Hemoglobin Fragment in the Tick Boophilus microplus[J].Journal of Biological Chemistry，1999，274（36）：25330-25334.

[8] Grütter M G，Weaver L H，Matthews B W.Goose lysozyme structure：an evolutionary link between hen and bacteriophage lysozymes？[J].Nature，1983，303（5920）：828-831.

[9] Weaver L H，Grütter M G，Remington S J，et al.Comparison of goose-type， chicken-type， and phage-type lysozymes illustrates the changes that occur in both amino acid sequence and three-dimensional structure during evolution[J].Journal of Molecular Evolution，1985，21（2）：97-111.

[10] Jung A，Sippel A E，Grez M，et al.Exons encode functional and structural units of chicken lysozyme[J].Proc Natl Acad Sci USA，1980，77（10）：5759-5763.

[11] 郇京寧，韓一平，陳玉林，等.溶葡萄球菌酶對(duì)燒傷小鼠吞噬細(xì)胞功能的影響[J].中華整形燒傷外科雜志，1995（4）：255-257.

[12] 楊保全，邱克群.溶菌酶治療牙周炎36例療效觀察[J].口腔醫(yī)學(xué)，1989，9（4）：201-202.

[13] 崔紅.天然微生物防腐劑溶菌酶在食品中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2015，195（12）：30-33.

[14] 李紹銘，戴路.生物食品防腐劑——溶菌酶[J].黑龍江醫(yī)藥，2007，20（6）：589-590.

[15] 劉瑩，任于翎，楊翔華，等.微生物溶菌酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用及其展望[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2005（12）：80-81.

[16] Oliver W T，Wells J E.Lysozyme as an alternative to antibiotics improves growth performance and small intestinal morphology in nursery pigs[J].Journal of Animal Science，2013，91（7）：3129-3136.

[17] Oliver W T，Wells J E，Maxwell C V.Lysozyme as an alternative to antibiotics improves performance in nursery pigs during an indirect immune challenge[J].Journal of Animal Science，2014，92（11）：4927-4934.

[18] 盧亞萍，陳張紅，潘宏濤.溶菌酶對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)性能及免疫功能的影響[J].飼料研究，2009（8）：54-56.

[19] 邵春榮，包承玉，孫有平，等.飼用溶菌酶制劑的提取、保存及對(duì)幼齡畜禽的保健作用[J].飼料研究，1996（8）：2-4.

[20] Argenzio R A，Liacos J A，Levy M L， et al.Villous atrophy， crypt hyperplasia， cellular infiltration， and impaired glucose-Na absorption in enteric cryptosporidiosis of pigs[J].Gastroenterology，1990，98（1）：1129-40.

[21] Zijlstra R T，Whang K Y， Easter R A，et al.Effect of feeding a milk replacer to early-weaned pigs on growth， body composition， and small intestinal morphology， compared with suckled littermates[J].Journal of Animal Science，1996，74（12）：2948.

[22] Oliver W T，Mathews S A，Phillips O，et al.Efficacy of partially hydrolyzed corn syrup solids as a replacement for lactose in manufactured liquid diets for neonatal pigs[J].Journal of Animal Science，2002，80（1）：143.

[23] May K D，Wells J E，Maxwell C V，et al.Granulated lysozyme as an alternative to antibiotics improves growth performance and small intestinal morphology of 10-day-old pigs[J].Journal of Animal Science，2012，90（4）：1118-1125.

[24] 丁亦男.人重組溶菌酶對(duì)肉雞生產(chǎn)性能及免疫功能的影響[D].長(zhǎng)春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[25] Nyachoti C M，Kiarie E，Bhandari S K，et al.Weaned pig responses to Escherichia coli K88 oral challenge when receiving a lysozyme supplement[J].Journal of Animal Science，2011，90（1）：252-260.

[26] Oliver W T，Wells J E.Lysozyme as an alternative to growth promoting antibiotics in swine production[J].Journal of Animal Science and Biotechnology，2015，6（1）：35.

[27] 盧亞萍，潘宏濤.溶菌酶對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能及免疫的影響[J].飼料與畜牧，2008（5）：60-61.

（責(zé)任編輯：劉昀）