养猪生产中应用的抗生素生长促进剂替代方案（综述）

孙相俞　万建美

摘 要：在过去的20年中，为了维护猪的健康和生产性能，大量的研究都在关注抗生素替代方案（alternatives）的开发。研究最广泛的替代方案包括益生素、益生菌、酸化剂、植物提取物和疾病预防性添加剂（neutraceuticals），如铜和锌。由于这些添加剂已经在上一个综述中作了充分的论述，因此本文将关注非常规的抗生素替代方案。本文将讨论抗菌肽、粘土矿物、卵黄抗体、精油、桉树油-中链脂肪酸、稀土元素和基因重组酶替代抗生素的潜力。通过文献的全面回顾发现，已经检验了许多化合物作为猪日粮中抗生素替代方案的可能性。遗憾的是，这些化合物中的绝大多数的试验结果并不一致，而且使用效果很少能达到抗生素的水平。因此，该领域似乎还需要进一步的研究，抗生素的完美替代方案还待发现。

关键词：抗菌肽；粘土矿物；卵黄抗体；精油；桉树油-中链脂肪酸；稀土元素；基因重组酶

中图分类号：S816.73 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2014）05-0068-02

50多年来，抗生素在养猪工业的成长与发展中起着重要的作用。抗生素在促进生长、改善饲料效率和降低临床疾病死亡率方面的效用被大量研究证实。尽管如此，消费者正日益关注肉产品中的药物残留问题。另外，持续使用抗生素可能产生一些耐药性细菌，这些耐药性细菌可能将其耐药性传递给人和动物的致病菌。结果，许多国家已经禁止或正在禁止将抗生素作为常规促生长手段添加到猪饲料中。

在过去的20年中，为了维护猪的健康和生产性能，大量的研究都在关注抗生素替代方案的开发，并且就这一主题发表了许多优秀的综述性文章。研究最广泛的替代方案包括益生素、益生菌、酸化剂、植物提取物和疾病预防性添加剂（如铜和锌）。由于已经就这些添加剂作了充分的论述，因此本文将关注非常规的抗生素替代方案。

1 抗菌肽

抗菌肽，顾名思义，是一类有抗菌活性的多肽。存在于从原核生物到人类的几乎所有的生物体中。它们是机体防御系统的重要组成部分，是先天性免疫力的效应分子，具有直接抗菌作用和调节子功能。大多数抗菌肽含有30～60个氨基酸残基，为极性分子，疏水区和带电荷区在空间上是隔开的。已经证实，抗菌肽具有抗革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌以及抗真菌和包膜病毒的活性。

已知的抗菌肽超过700种。生物筛分技术、克隆技术和数据库搜索已经用来鉴别抗菌肽是否具有替代抗生素的潜力。一旦确认具有抗菌活性，就可能通过化学方法合成绝大多数抗菌肽，但是合成过程的高成本将阻碍通过这种方法生产的抗菌肽作为饲料添加剂。然而，有几个研究小组已经开发了表达抗菌肽的重组系统。

由细菌产生的抗菌蛋白称为细菌素。这些蛋白质具有几个特征，使它们成为理想的替代养猪生产中常规应用的抗生素的替代方案。最重要的是，细胞很难对这些多肽产生耐受性。多肽的抗菌谱窄，因此能用来应对特定的病原菌，而不影响正常的原生菌群。几乎不存在肉品残留的风险，因为它们是蛋白质，不可能以完整分子的形式被吸收。另外，抗菌肽能耐受较宽范围的pH和温度。

多肽的抗菌活性是基于幾个机制。在绝大多数情况下，多肽与标靶细菌细胞膜表面的相互作用被认为与多肽的杀菌活性有关。这种相互作用可能导致细胞菌细胞膜的功能丧失，包括膜电位障碍、代谢产物和离子漏出，以及膜渗透性变化。细菌细胞膜的这些变化可能导致细胞裂解，或者使细胞膜产生瞬态孔隙，从而将多肽转运到细胞内并与胞内标靶接触。抗菌活性的机制包括抑制蛋白质和RNA的合成。

迄今，抗菌肽主要应用于食品保存，有关抗菌肽在猪上的应用的研究很少。抗菌肽大肠杆菌素的应用是一个很有前景的研究领域。大肠杆菌素是一类细菌素，由大肠杆菌（E.coli）及其近缘细菌产生，并能有效杀灭大肠杆菌及其近缘细菌（译者注：对不能有效分泌大肠杆菌素免疫蛋白的大肠杆菌及其近缘细菌才有杀灭作用）。研究表明大肠杆菌素能有效抵抗许多致病性大肠杆菌菌株，包括那些引起断奶仔猪腹泻和水肿的菌株。

已经有研究表明化学合成的抗菌肽A3能改善断奶仔猪的生产性能、养分消化率、肠道形态，以及改善肠道和粪便中的微生物组成。另外，从荣昌猪小肠中分离到的一种抗菌肽能改善断奶仔猪的生产性能，但对腹泻指数没有影响。尽管如此，抗菌肽似乎与锌之间存在正向协同作用，因为两者合用的效果要比单独使用其中任何一种要好。

用天蚕素抗菌肽（cecropin），最初由惜古比天蚕（Hyalophoracecropia）中分离得到，饲喂被肠毒性大肠杆菌K88攻毒的断奶仔猪，结果见表1。饲喂天蚕素抗菌肽仔猪的生产性能与使用抗生素组合的仔猪相近。生产性能的改善似乎与养分消化率和肠道形态的改善有关。与对照组相比，天蚕素抗菌肽处理组回肠总需氧菌数量降低而总厌氧菌数量增加（表2）。天蚕素抗菌肽处理还增加了盲肠乳酸杆菌的数量。天蚕素抗菌肽处理增加了血清IgA、IgG和炎性细胞因子IL-1β和IL-6的含量，这表明，在大肠杆菌攻毒的情况下，天蚕素抗菌肽激活了全身免疫系统和局部免疫系统。

尽管相关研究很少，但是抗菌肽似乎有相当大的潜力成为猪饲用抗生素的替代方案。一家商业公司（北京龙科方舟生物工程技术有限公司，中国北京）已经开始在中国推广将天蚕素作为饲料添加剂。

2 粘土矿物

粘土矿物由四面体和八面体层网状结构组成，含有硅、铝和氧分子。天然存在的粘土（膨润土、沸石和高岭土）是由化学组成各异的不同粘土的混合物。最为熟知的有蒙脱石、蒙皂石、伊利石、高岭石、生物化石（biotic）和斜发沸石。

在日粮中添加粘土可以结合并固定动物肠道中的有毒物质，从而降低它们的生物利用率和毒性。粘土矿物可以结合黄曲霉毒素、植物代谢物、重金属及其它毒素。对有害物质的吸附程度取决于粘土矿物的化学特性、可交换离子数量、表面特性及粘土颗粒的细微结构。环境pH、用量和作用时间对吸附效果有重要的影响。由于其吸附特性，当日粮含有霉菌毒素时，粘土被广泛应用于猪日粮中以改善猪的生产性能。

粘土还有防止断奶仔猪腹泻的作用。基于这一事实，几个研究小组试图验证在猪日粮中添加各种粘土能否改善猪的生产性能。结果与一些试验，特别是仔猪试验的正面结果并不一致，并且绝大多数试验也没有得到正面的结果。这似乎表明粘土矿物并不能作为抗生素生长促进剂的有效替代方案。

（未完，待续）

原题名：Alternatives to antibiotics as growth promoters for use in swine production： a review（英文）

原作者：Philip A. Thacker