無抗飼料添加劑的研究進展

謝婉馨，李順祥，馮露雅，秦源，羅小芳*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學生物科學與工程學院，江西南昌 330000；2.湖南科技學院化學與生物工程學院，湖南永州 425199）

近年來，由于抗生素等飼料添加劑的過度使用而引發(fā)的國內(nèi)外動物性食品安全事件屢見不鮮，綠色、安全、無公害的畜禽產(chǎn)品越來越得到消費者的青睞。無抗飼料添加劑隨之興起，飼料添加劑是在飼料生產(chǎn)加工、使用過程中添加少量或微量物質(zhì)，但對強化基礎(chǔ)飼料營養(yǎng)價值、提高動物生產(chǎn)性能、保證動物健康、節(jié)省飼料成本和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)等方面有明顯的效果，飼料添加劑分類見表1[1]?？股靥砑觿┰诮档土先獗取⒓涌煨笄萆L及生產(chǎn)養(yǎng)殖方面上有著積極作用。但濫用抗生素會導(dǎo)致耐藥菌的產(chǎn)生，對人類健康和公共環(huán)境造成威脅。2006年起，歐盟已全面禁止抗生素進入飼料添加劑行列，《中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194號》文件指出，2020年7月1日起，除中草藥外，停止生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑商品飼料。因此，綜述了中草藥添加劑、酶制劑、抗菌肽、酸化劑和低聚糖類等無抗飼料添加劑的研究與應(yīng)用，為尋找新型安全的無抗飼料添加劑提供理論參考，以便推進畜禽養(yǎng)殖業(yè)的綠色發(fā)展。

表1 飼料添加劑分類

1 中草藥飼料添加劑

中藥添加劑歷史久遠，其結(jié)合了我國特有的中獸醫(yī)理論及中草藥特性，在飼料中添加一些有益于家畜生長發(fā)育的成分。根據(jù)中草藥的性能特點，將其分為以下8類，見表2。中草藥有效成分主要有蛋白質(zhì)、多糖、生物堿、甙類、揮發(fā)油、黃酮類與微量元素[2]。中草藥作為飼料添加劑因其綠色環(huán)保、無抗藥性、無毒副作用以及良好的抗菌作用而具有廣闊的應(yīng)用前景，中草藥飼料添加劑對于家畜的成長繁殖具有良好的促進作用。申學林等[3]用喂養(yǎng)基礎(chǔ)日糧為對照組和在基礎(chǔ)日糧的基礎(chǔ)上添加繁殖中草藥飼料添加劑喂養(yǎng)為實驗組進行實驗，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過4個多月后，實驗組母豬平均窩產(chǎn)仔數(shù)對比對照組提高21.16%（P＜0.05），仔豬平均日增重對比對照組提高14.62%（P＜0.05）。王勇生等[4]也發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加中草藥飼料添加劑，與對照組相比，實驗組斷奶仔豬的體重增加了7.79%，可提高仔豬的生產(chǎn)性能，有利于增加仔豬養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益。中草藥中添加金銀花等抗微生物劑通過參與蛋白質(zhì)和酶的合成，進而提高動物的免疫能力。陳義娟等[5]研究表明，在黃羽肉雞基礎(chǔ)日糧中添加復(fù)合中草藥添加劑，在一定程度上可改善肉雞的血液生化指標，提高免疫器官指數(shù)，從而增強肉雞機體的免疫性能，提高黃羽肉雞的存活率。Olagaray等[6]表明，黃岑提取物因含黃酮而具有抗炎、抗氧化作用，可對抗早期泌乳奶牛的炎癥，對產(chǎn)后奶牛連續(xù)添加60天黃岑提取物對提高全脂泌乳量是有效的，可提高奶牛乳腺的健康指數(shù)。中草藥不僅能增加動物產(chǎn)品產(chǎn)量，有防病功能，在養(yǎng)殖業(yè)中處理畜禽排泄物也有應(yīng)用[7]，Zhang等[8]發(fā)現(xiàn)豬糞是抗生素抗性基因（ARGs）的重要儲存庫，但厭氧發(fā)酵（AcoD）可能會降低這些ARGs的豐度。結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵中加入中草藥可用于去除豬糞中的一些ARGs和可移動遺傳因子（MGEs）。

中草藥作為一種綠色飼料添加劑具有純天然和多功能等特點[9]，與傳統(tǒng)的飼料添加劑相比，其特點在于：（1）副作用小，無耐藥性，家畜對于其耐受程度表現(xiàn)良好；（2）中藥配方復(fù)雜且多樣，在用于飼料添加劑方面使得添加劑功能多樣性；（3）原料來源廣泛、天然，較于一般飼用添加劑而言，易大規(guī)模推廣，對于資源利用也能起到一個很好的推動作用。目前，微生物發(fā)酵、中藥添加劑是無抗飼料添加劑的研究重點，但微生物發(fā)酵中藥具有一定的不確定性，需要進一步研究微生物與中藥發(fā)生協(xié)同作用的機理，相應(yīng)的質(zhì)量評價方法還有待完善，尚不能進行工業(yè)化生產(chǎn)。因此，研究者需要對中草藥添加劑進行更多的特性研究，以期獲得性能更穩(wěn)定、成本更低、更適用飼料添加的中草藥，同時提高中草藥添加劑的使用效果，為中草藥添加劑在飼料中的使用奠定基礎(chǔ)。

表2 飼料添加劑主要分類

2 酶制劑

酶制劑是一類來源于細菌、真菌等微生物的具有生物催化反應(yīng)的蛋白質(zhì)，應(yīng)用于飼料業(yè)時即是飼用酶制劑[10]。飼用酶制劑是一種新型綠色環(huán)保的飼料添加劑，由特定生產(chǎn)工藝加工而來。飼用酶制劑種類很多，可分為單酶制劑和和復(fù)合酶制劑，一般情況下，飼用酶制劑大多是包含兩種或多種酶的復(fù)合制劑，復(fù)合酶制劑的使用效果也高于單一酶制劑[11]。作為飼料添加劑的酶制劑有20～30種[1]，目前，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的酶制劑有纖維素酶、直鏈淀粉酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、果膠酶、麥芽糖酶、植酸酶、木聚糖酶和蛋白酶等[12]。飼用酶制劑可提高飼料營養(yǎng)成分[13]，抑制病原菌的生長，保持動物機體健康，減少有毒有害物質(zhì)，促進秸稈的降解，減輕對環(huán)境的污染[14]等。

趙連生等[15]在奶牛的基礎(chǔ)日糧中添加含纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、果膠酶及中性蛋白酶的復(fù)合酶制劑，發(fā)現(xiàn)復(fù)合酶制劑可促進飼料轉(zhuǎn)化率，有利于提高瘤胃發(fā)酵和生產(chǎn)性能。單昊書等[16]研究表明，在羔羊基礎(chǔ)日糧中添加復(fù)合酶制劑，與基礎(chǔ)日糧組相比，可顯著增加血糖、總蛋白、總膽固醇（P＜0.05），促進羔羊的生長，提高羔羊的免疫力。營養(yǎng)物質(zhì)的消化率也可以反映出動物對飼料的利用率，楊航等[17]利用復(fù)合酶制劑對草魚生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率和沉積率、血清生化指標及腸道組織形態(tài)進行研究。結(jié)果表明，在草魚飼糧中添加復(fù)合酶制劑能顯著提高腸道絨毛高度和絨毛縱截面面積，改善空腸組織形態(tài)結(jié)構(gòu)。此外，草魚的蛋白質(zhì)和磷沉積率以及干物質(zhì)、蛋白質(zhì)和磷消化率也有所增加。這與Alsersy等[18]的結(jié)論中添加復(fù)合酶制劑可提高干物質(zhì)（DM）的消化率相一致。

酶制劑作為綠色無抗飼料添加劑，因具有專一性、高效性、無毒副作用和不產(chǎn)生殘留等優(yōu)點，而被廣泛運用于畜牧行業(yè)中，但酶制劑的使用受到多方面因素的影響，如酶的種類、酶的活性、酶制劑的使用方法[11]及畜禽種類和年齡[19]等都是在酶制劑使用過程中需要考慮的因素。酶制劑的存放條件也是應(yīng)用酶制劑時應(yīng)該注意的一個問題，酶制劑的存放應(yīng)處于通風、干燥和陰涼的環(huán)境中，以免影響酶制劑的活性[11]。因此，飼用酶制劑的正確使用方法以及使用過程中的注意事項還需進一步的研究。

3 抗菌肽

抗菌肽是具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì)，因具有抗菌譜廣、無殘留、殺菌速度快等優(yōu)點被認為是抗生素的理想代替物之一。抗菌肽與抗生素的作用機理不同，因此不易產(chǎn)生耐藥性。除此之外，人們還發(fā)現(xiàn)，某些抗菌肽對部分病毒、真菌、原蟲和癌細胞等有殺滅作用，甚至能提高免疫力、加速傷口愈合過程?？咕氖怯伤拗骰蚓幋a的，其抗菌機制與離子通道的形成有關(guān)，目前一般認為，抗菌肽作用于細胞膜，在膜上形成跨膜的離子通道，破壞了膜的完整性，使細菌更難產(chǎn)生耐藥性[20]，其作用機制見圖1。

圖1 抗菌肽常用的作用機制

研究表明，抗菌肽具有提高動物生產(chǎn)性、增強動物免疫功能、促進機體的新陳代謝等生物學功能[21]。丁修良等[22]在肉雞基礎(chǔ)飼糧中添加抗菌肽Sublancin，結(jié)果表明，抗菌肽Sublancin可提高養(yǎng)分利用率，減少腸道有害細菌數(shù)量，具有代替抗生素添加至肉雞飼糧中的潛在價值。卜艷玲等[23]研究表明，飼糧中添加500 g/t腸桿菌肽，可明顯提高斷奶仔豬生產(chǎn)性能。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，小型生態(tài)系統(tǒng)生物繁多，抗生素飼料添加劑容易在諸多生物體內(nèi)殘留，不利于生態(tài)環(huán)境循環(huán)，抗菌肽替代抗生素可增強水產(chǎn)養(yǎng)殖生物對病原體微生物的抵抗力[24]。Dong等[25]研究表明，用抗菌肽喂養(yǎng)鯉魚可以提高生長性能，提高血清中的抗氧化酶活性，最終會增加體重（DG）、特定生長率（SGR），并降低飼料轉(zhuǎn)化效率（FCR）。Su等[26]研究表明，TC26（具有26個氨基酸）是一種新型的活性抗菌肽，可能在對抗水產(chǎn)養(yǎng)殖中的病原性感染方面起著至關(guān)重要的作用。

目前，普遍認為抗菌肽是通過與細菌細胞作用，破壞細胞膜的通透性以及連續(xù)性來殺菌的[27]。對于革蘭氏陰性菌，陽離子型的抗菌肽易與其外膜上帶負電荷的脂多糖相互作用，從而破壞外膜結(jié)構(gòu)以穿越內(nèi)膜；而革蘭氏陽性菌不具有脂多糖，但其表面由于肽聚糖的存在而帶負電，抗菌肽也能破壞肽聚糖層而穿透質(zhì)膜。當前尚無對抗菌肽作用機理進行完整解釋的理論，但是絕大部分專家學者都認為，質(zhì)膜發(fā)生作用和物理方式是抗菌肽發(fā)揮作用的核心[28]。抗菌肽具有與抗生素截然不同的作用機制，并且誘導(dǎo)產(chǎn)生的選擇性抗性水平相對較低，一直被認為是最具開發(fā)前景和應(yīng)用潛力的抗生素替代物，與現(xiàn)階段社會發(fā)展中畜禽食品質(zhì)量安全的要求相符?？咕囊蚱浔姸鄡?yōu)勢成為現(xiàn)階段專家學者研究的重要課題和方向，已經(jīng)被應(yīng)用于畜牧業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域。

與抗生素相比，抗菌肽不易產(chǎn)生耐藥性，但在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中抗菌肽面臨著許多挑戰(zhàn)：（1）抗菌肽生產(chǎn)和商業(yè)化成本過高，提取工藝復(fù)雜[7]，并且還存在一定的轉(zhuǎn)基因安全問題；（2）抗菌肽不穩(wěn)定，易被蛋白酶水解[29]。這些問題也成為大面積推廣抗菌肽使用的障礙。因此，為了更好地利用抗菌肽，使之廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實生產(chǎn)中，還需要不斷的深入研究和探索。

4 低聚糖

低聚糖又稱寡聚糖或寡糖，是指2～10個單糖通過糖苷鍵連接形成的直鏈或支鏈的小聚合物的總稱，分為普通寡糖和功能性寡糖兩種。目前，動物飼料添加劑中所研究的主要為功能性寡糖，如半乳寡糖（GOS）、甘露寡糖（MOS）、低聚果糖（FOS）、大豆寡糖（BOS）、異麥芽寡糖（IOS）和木糖寡糖（XOS）等。這些寡糖都屬于短鏈分支糖類，不能被動物分泌的消化酶分解，但當其進入腸道后，可被腸道中的益生菌利用，有利于益菌群的建立增殖[30]。低聚糖的生物學功能及作用有以下3個方面：（1）促進機體腸道內(nèi)有益菌增殖，抑制有害菌的生長；（2）通過結(jié)合、吸收外源性病源菌而提高動物的抗病能力；（3）低聚糖可調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)，主要是通過充當免疫刺激的輔助因子發(fā)揮作用。武威等[31]將肉仔雞隨機分成3組，分別飼喂基礎(chǔ)日糧和添加了甘露聚糖的基礎(chǔ)飼料，結(jié)果表明甘露聚糖能提高肉仔雞免疫力和抗氧化能力，提高了動物的健康水平，這與劉媛媛等[32]使用殼寡糖對斷奶仔豬進行的研究結(jié)果一致，即殼寡糖能提高血液超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH px）水平，從而增強動物體抗自由基能力。Wei等[33]發(fā)現(xiàn)在細胞疫苗中聯(lián)合添加殼聚糖寡糖與黃芪多糖，可有效對抗水產(chǎn)養(yǎng)殖中的哈維氏弧菌，降低海洋養(yǎng)殖動物發(fā)生弧菌病的死亡率。

從目前低聚糖的使用情況來看，低聚糖的生產(chǎn)應(yīng)用也有其缺點：（1）在不同種類、不同年齡畜禽飼料中的最優(yōu)添加量還需要進一步的科學探究，低聚糖作為飼料添加劑加入動物日糧中，如果添加量偏低，會導(dǎo)致增殖效果不明顯，如果添加量偏高，不僅會引起動物腹瀉，還大大提高了動物的養(yǎng)殖成本，沒有發(fā)揮其原本的作用；（2）低聚糖的生產(chǎn)難度大，轉(zhuǎn)化率相對較低[34]，該類無抗飼料添加劑還在研究當中，其生產(chǎn)應(yīng)用成本較高[35]。隨著研究的深入和科學的進步，這些問題將得到進一步的探討和改善，低聚糖在飼料行業(yè)中廣泛且有效的應(yīng)用空間很大。

5 酸化劑

酸化劑可分為有機酸化劑、無機酸化劑和復(fù)合酸化劑3種類型。目前，酸化劑已在國內(nèi)外得到了廣泛的使用。常見的酸化劑有延胡索酸、檸檬酸、乳酸、甲酸、丙酸和乙酸等。使用酸化劑能提高動物的生產(chǎn)性能，增強機體免疫性能，維持腸道微生態(tài)平衡，提高飼料的利用率等[36]。張玲等[37]在草魚的基礎(chǔ)日糧中添加酸化劑（主要成分為檸檬酸、磷酸、富馬酸等），研究結(jié)果表明，酸化劑可刺激消化酶的分泌，通過增加消化酶的量來提高草魚的生長性能。鄭建婷等[38]研究表明，在肉兔飼糧中添加檸檬酸，能顯著提高生長肉兔平均日增重，并降低料重比和腹瀉率。樊愛芳等[39]在蛋雞日糧中添加不同比例的酸化劑，結(jié)果表明，酸化劑能提高蛋雞的產(chǎn)蛋率，降低料蛋比，有利于蛋品質(zhì)的改善。Hamid H等研究發(fā)現(xiàn)，酸化劑可代替抗生素促進肉雞生長性能的提高、降低胃腸道pH值，控制病原菌[40]。酸化劑的作用機理與其酸性相聯(lián)系[41]，不同酸化劑理化性質(zhì)不同，具體見表3。

飼料中酸化劑的作用效果很大程度上受飼料的系酸力影響，飼料系酸力隨著復(fù)合酸化劑的增加而降低，從而引起仔豬的腹瀉率降低[42]。除此之外，不同酸化劑的理化性質(zhì)有區(qū)別，對不同微生物的作用效果不同，而且不同動物或者同種動物的不同生長階段對酸化劑的需求也有所差異[43]。因此，將酸化劑運用于具體生產(chǎn)實踐過程中要綜合考慮各種因素對酸化劑使用效果的影響。單一添加酸化劑的酸化效果與酸化劑跟其他飼料添加劑結(jié)合使用有不同的作用效果，陳歷[44]通過研究表明，抗菌肽與酸化劑同時聯(lián)用14 d后日重量、采食量、腹瀉率均顯著優(yōu)于單獨添加抗菌肽組和單獨添加酸化劑組（P＜0.05）。有研究表明[45]，酸化劑和益生素聯(lián)用，當添加量為0.3%時可顯著降低胸肌滴水損失（P＜0.05），添加量為0.5%時可顯著提高腿肌率（P＜0.05）并顯著降低胸肌滴水損失和胸肌率（P＜0.05）。吳寧等[46]用中草藥、益生菌、酸化劑聯(lián)合添加替代抗生素后，仔豬生長性能得到不同程度的改善，特別是腹瀉率有所降低。這說明酸化劑聯(lián)合其他飼料添加劑能夠帶來有益的效果，但是組合的最佳比例和使用條件還需進一步研究。

表3 各種有機酸化劑的理化特性

6 結(jié)語

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展及社會經(jīng)濟的高質(zhì)量穩(wěn)步發(fā)展，消費者生活水平逐步提高，對動物性食品安全和生態(tài)環(huán)境保護的意識也越來越強，開發(fā)安全、有效、穩(wěn)定、適口性好、對環(huán)境無危害的無抗飼料添加劑也是我國畜牧業(yè)的重中之重，中草藥添加劑、酶制劑、抗菌肽、酸化劑、低聚糖等無抗飼料具有無殘留、提高動物生產(chǎn)性能、增加機體免疫力等優(yōu)點，因而具有廣闊的發(fā)展前景。但各類無抗飼料在生產(chǎn)技術(shù)上尚存在一些改進之處，部分調(diào)控機制還需深度解析。隨著畜禽業(yè)無抗養(yǎng)殖的發(fā)展趨勢，無抗飼料潛力較大。因此，為進一步推動畜禽產(chǎn)業(yè)無抗養(yǎng)殖的綠色發(fā)展，開發(fā)出安全、無害、穩(wěn)定、高效的無抗飼料是面臨的挑戰(zhàn)也是機遇。