无抗饲料添加剂的研究进展

谢婉馨，李顺祥，冯露雅，秦源，罗小芳*

（1.江西农业大学生物科学与工程学院，江西南昌 330000；2.湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南永州 425199）

近年来，由于抗生素等饲料添加剂的过度使用而引发的国内外动物性食品安全事件屡见不鲜，绿色、安全、无公害的畜禽产品越来越得到消费者的青睐。无抗饲料添加剂随之兴起，饲料添加剂是在饲料生产加工、使用过程中添加少量或微量物质，但对强化基础饲料营养价值、提高动物生产性能、保证动物健康、节省饲料成本和改善畜产品品质等方面有明显的效果，饲料添加剂分类见表1[1]。抗生素添加剂在降低料肉比、加快畜禽生长及生产养殖方面上有着积极作用。但滥用抗生素会导致耐药菌的产生，对人类健康和公共环境造成威胁。2006年起，欧盟已全面禁止抗生素进入饲料添加剂行列，《中华人民共和国农业农村部第194号》文件指出，2020年7月1日起，除中草药外，停止生产含有促生长类药物饲料添加剂商品饲料。因此，综述了中草药添加剂、酶制剂、抗菌肽、酸化剂和低聚糖类等无抗饲料添加剂的研究与应用，为寻找新型安全的无抗饲料添加剂提供理论参考，以便推进畜禽养殖业的绿色发展。

表1 饲料添加剂分类

1 中草药饲料添加剂

中药添加剂历史久远，其结合了我国特有的中兽医理论及中草药特性，在饲料中添加一些有益于家畜生长发育的成分。根据中草药的性能特点，将其分为以下8类，见表2。中草药有效成分主要有蛋白质、多糖、生物碱、甙类、挥发油、黄酮类与微量元素[2]。中草药作为饲料添加剂因其绿色环保、无抗药性、无毒副作用以及良好的抗菌作用而具有广阔的应用前景，中草药饲料添加剂对于家畜的成长繁殖具有良好的促进作用。申学林等[3]用喂养基础日粮为对照组和在基础日粮的基础上添加繁殖中草药饲料添加剂喂养为实验组进行实验，发现经过4个多月后，实验组母猪平均窝产仔数对比对照组提高21.16%（P＜0.05），仔猪平均日增重对比对照组提高14.62%（P＜0.05）。王勇生等[4]也发现，在断奶仔猪基础日粮中添加中草药饲料添加剂，与对照组相比，实验组断奶仔猪的体重增加了7.79%，可提高仔猪的生产性能，有利于增加仔猪养殖的经济效益。中草药中添加金银花等抗微生物剂通过参与蛋白质和酶的合成，进而提高动物的免疫能力。陈义娟等[5]研究表明，在黄羽肉鸡基础日粮中添加复合中草药添加剂，在一定程度上可改善肉鸡的血液生化指标，提高免疫器官指数，从而增强肉鸡机体的免疫性能，提高黄羽肉鸡的存活率。Olagaray等[6]表明，黄岑提取物因含黄酮而具有抗炎、抗氧化作用，可对抗早期泌乳奶牛的炎症，对产后奶牛连续添加60天黄岑提取物对提高全脂泌乳量是有效的，可提高奶牛乳腺的健康指数。中草药不仅能增加动物产品产量，有防病功能，在养殖业中处理畜禽排泄物也有应用[7]，Zhang等[8]发现猪粪是抗生素抗性基因（ARGs）的重要储存库，但厌氧发酵（AcoD）可能会降低这些ARGs的丰度。结果表明，厌氧发酵中加入中草药可用于去除猪粪中的一些ARGs和可移动遗传因子（MGEs）。

中草药作为一种绿色饲料添加剂具有纯天然和多功能等特点[9]，与传统的饲料添加剂相比，其特点在于：（1）副作用小，无耐药性，家畜对于其耐受程度表现良好；（2）中药配方复杂且多样，在用于饲料添加剂方面使得添加剂功能多样性；（3）原料来源广泛、天然，较于一般饲用添加剂而言，易大规模推广，对于资源利用也能起到一个很好的推动作用。目前，微生物发酵、中药添加剂是无抗饲料添加剂的研究重点，但微生物发酵中药具有一定的不确定性，需要进一步研究微生物与中药发生协同作用的机理，相应的质量评价方法还有待完善，尚不能进行工业化生产。因此，研究者需要对中草药添加剂进行更多的特性研究，以期获得性能更稳定、成本更低、更适用饲料添加的中草药，同时提高中草药添加剂的使用效果，为中草药添加剂在饲料中的使用奠定基础。

表2 饲料添加剂主要分类

2 酶制剂

酶制剂是一类来源于细菌、真菌等微生物的具有生物催化反应的蛋白质，应用于饲料业时即是饲用酶制剂[10]。饲用酶制剂是一种新型绿色环保的饲料添加剂，由特定生产工艺加工而来。饲用酶制剂种类很多，可分为单酶制剂和和复合酶制剂，一般情况下，饲用酶制剂大多是包含两种或多种酶的复合制剂，复合酶制剂的使用效果也高于单一酶制剂[11]。作为饲料添加剂的酶制剂有20～30种[1]，目前，广泛应用于生产的酶制剂有纤维素酶、直链淀粉酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶、麦芽糖酶、植酸酶、木聚糖酶和蛋白酶等[12]。饲用酶制剂可提高饲料营养成分[13]，抑制病原菌的生长，保持动物机体健康，减少有毒有害物质，促进秸秆的降解，减轻对环境的污染[14]等。

赵连生等[15]在奶牛的基础日粮中添加含纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶及中性蛋白酶的复合酶制剂，发现复合酶制剂可促进饲料转化率，有利于提高瘤胃发酵和生产性能。单昊书等[16]研究表明，在羔羊基础日粮中添加复合酶制剂，与基础日粮组相比，可显著增加血糖、总蛋白、总胆固醇（P＜0.05），促进羔羊的生长，提高羔羊的免疫力。营养物质的消化率也可以反映出动物对饲料的利用率，杨航等[17]利用复合酶制剂对草鱼生长性能、营养物质消化率和沉积率、血清生化指标及肠道组织形态进行研究。结果表明，在草鱼饲粮中添加复合酶制剂能显著提高肠道绒毛高度和绒毛纵截面面积，改善空肠组织形态结构。此外，草鱼的蛋白质和磷沉积率以及干物质、蛋白质和磷消化率也有所增加。这与Alsersy等[18]的结论中添加复合酶制剂可提高干物质（DM）的消化率相一致。

酶制剂作为绿色无抗饲料添加剂，因具有专一性、高效性、无毒副作用和不产生残留等优点，而被广泛运用于畜牧行业中，但酶制剂的使用受到多方面因素的影响，如酶的种类、酶的活性、酶制剂的使用方法[11]及畜禽种类和年龄[19]等都是在酶制剂使用过程中需要考虑的因素。酶制剂的存放条件也是应用酶制剂时应该注意的一个问题，酶制剂的存放应处于通风、干燥和阴凉的环境中，以免影响酶制剂的活性[11]。因此，饲用酶制剂的正确使用方法以及使用过程中的注意事项还需进一步的研究。

3 抗菌肽

抗菌肽是具有抗菌活性的碱性多肽物质，因具有抗菌谱广、无残留、杀菌速度快等优点被认为是抗生素的理想代替物之一。抗菌肽与抗生素的作用机理不同，因此不易产生耐药性。除此之外，人们还发现，某些抗菌肽对部分病毒、真菌、原虫和癌细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合过程。抗菌肽是由宿主基因编码的，其抗菌机制与离子通道的形成有关，目前一般认为，抗菌肽作用于细胞膜，在膜上形成跨膜的离子通道，破坏了膜的完整性，使细菌更难产生耐药性[20]，其作用机制见图1。

图1 抗菌肽常用的作用机制

研究表明，抗菌肽具有提高动物生产性、增强动物免疫功能、促进机体的新陈代谢等生物学功能[21]。丁修良等[22]在肉鸡基础饲粮中添加抗菌肽Sublancin，结果表明，抗菌肽Sublancin可提高养分利用率，减少肠道有害细菌数量，具有代替抗生素添加至肉鸡饲粮中的潜在价值。卜艳玲等[23]研究表明，饲粮中添加500 g/t肠杆菌肽，可明显提高断奶仔猪生产性能。在水产养殖方面，小型生态系统生物繁多，抗生素饲料添加剂容易在诸多生物体内残留，不利于生态环境循环，抗菌肽替代抗生素可增强水产养殖生物对病原体微生物的抵抗力[24]。Dong等[25]研究表明，用抗菌肽喂养鲤鱼可以提高生长性能，提高血清中的抗氧化酶活性，最终会增加体重（DG）、特定生长率（SGR），并降低饲料转化效率（FCR）。Su等[26]研究表明，TC26（具有26个氨基酸）是一种新型的活性抗菌肽，可能在对抗水产养殖中的病原性感染方面起着至关重要的作用。

目前，普遍认为抗菌肽是通过与细菌细胞作用，破坏细胞膜的通透性以及连续性来杀菌的[27]。对于革兰氏阴性菌，阳离子型的抗菌肽易与其外膜上带负电荷的脂多糖相互作用，从而破坏外膜结构以穿越内膜；而革兰氏阳性菌不具有脂多糖，但其表面由于肽聚糖的存在而带负电，抗菌肽也能破坏肽聚糖层而穿透质膜。当前尚无对抗菌肽作用机理进行完整解释的理论，但是绝大部分专家学者都认为，质膜发生作用和物理方式是抗菌肽发挥作用的核心[28]。抗菌肽具有与抗生素截然不同的作用机制，并且诱导产生的选择性抗性水平相对较低，一直被认为是最具开发前景和应用潜力的抗生素替代物，与现阶段社会发展中畜禽食品质量安全的要求相符。抗菌肽因其众多优势成为现阶段专家学者研究的重要课题和方向，已经被应用于畜牧业的生产领域。

与抗生素相比，抗菌肽不易产生耐药性，但在现实生产过程中抗菌肽面临着许多挑战：（1）抗菌肽生产和商业化成本过高，提取工艺复杂[7]，并且还存在一定的转基因安全问题；（2）抗菌肽不稳定，易被蛋白酶水解[29]。这些问题也成为大面积推广抗菌肽使用的障碍。因此，为了更好地利用抗菌肽，使之广泛应用于现实生产中，还需要不断的深入研究和探索。

4 低聚糖

低聚糖又称寡聚糖或寡糖，是指2～10个单糖通过糖苷键连接形成的直链或支链的小聚合物的总称，分为普通寡糖和功能性寡糖两种。目前，动物饲料添加剂中所研究的主要为功能性寡糖，如半乳寡糖（GOS）、甘露寡糖（MOS）、低聚果糖（FOS）、大豆寡糖（BOS）、异麦芽寡糖（IOS）和木糖寡糖（XOS）等。这些寡糖都属于短链分支糖类，不能被动物分泌的消化酶分解，但当其进入肠道后，可被肠道中的益生菌利用，有利于益菌群的建立增殖[30]。低聚糖的生物学功能及作用有以下3个方面：（1）促进机体肠道内有益菌增殖，抑制有害菌的生长；（2）通过结合、吸收外源性病源菌而提高动物的抗病能力；（3）低聚糖可调节机体免疫系统，主要是通过充当免疫刺激的辅助因子发挥作用。武威等[31]将肉仔鸡随机分成3组，分别饲喂基础日粮和添加了甘露聚糖的基础饲料，结果表明甘露聚糖能提高肉仔鸡免疫力和抗氧化能力，提高了动物的健康水平，这与刘媛媛等[32]使用壳寡糖对断奶仔猪进行的研究结果一致，即壳寡糖能提高血液超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH px）水平，从而增强动物体抗自由基能力。Wei等[33]发现在细胞疫苗中联合添加壳聚糖寡糖与黄芪多糖，可有效对抗水产养殖中的哈维氏弧菌，降低海洋养殖动物发生弧菌病的死亡率。

从目前低聚糖的使用情况来看，低聚糖的生产应用也有其缺点：（1）在不同种类、不同年龄畜禽饲料中的最优添加量还需要进一步的科学探究，低聚糖作为饲料添加剂加入动物日粮中，如果添加量偏低，会导致增殖效果不明显，如果添加量偏高，不仅会引起动物腹泻，还大大提高了动物的养殖成本，没有发挥其原本的作用；（2）低聚糖的生产难度大，转化率相对较低[34]，该类无抗饲料添加剂还在研究当中，其生产应用成本较高[35]。随着研究的深入和科学的进步，这些问题将得到进一步的探讨和改善，低聚糖在饲料行业中广泛且有效的应用空间很大。

5 酸化剂

酸化剂可分为有机酸化剂、无机酸化剂和复合酸化剂3种类型。目前，酸化剂已在国内外得到了广泛的使用。常见的酸化剂有延胡索酸、柠檬酸、乳酸、甲酸、丙酸和乙酸等。使用酸化剂能提高动物的生产性能，增强机体免疫性能，维持肠道微生态平衡，提高饲料的利用率等[36]。张玲等[37]在草鱼的基础日粮中添加酸化剂（主要成分为柠檬酸、磷酸、富马酸等），研究结果表明，酸化剂可刺激消化酶的分泌，通过增加消化酶的量来提高草鱼的生长性能。郑建婷等[38]研究表明，在肉兔饲粮中添加柠檬酸，能显著提高生长肉兔平均日增重，并降低料重比和腹泻率。樊爱芳等[39]在蛋鸡日粮中添加不同比例的酸化剂，结果表明，酸化剂能提高蛋鸡的产蛋率，降低料蛋比，有利于蛋品质的改善。Hamid H等研究发现，酸化剂可代替抗生素促进肉鸡生长性能的提高、降低胃肠道pH值，控制病原菌[40]。酸化剂的作用机理与其酸性相联系[41]，不同酸化剂理化性质不同，具体见表3。

饲料中酸化剂的作用效果很大程度上受饲料的系酸力影响，饲料系酸力随着复合酸化剂的增加而降低，从而引起仔猪的腹泻率降低[42]。除此之外，不同酸化剂的理化性质有区别，对不同微生物的作用效果不同，而且不同动物或者同种动物的不同生长阶段对酸化剂的需求也有所差异[43]。因此，将酸化剂运用于具体生产实践过程中要综合考虑各种因素对酸化剂使用效果的影响。单一添加酸化剂的酸化效果与酸化剂跟其他饲料添加剂结合使用有不同的作用效果，陈历[44]通过研究表明，抗菌肽与酸化剂同时联用14 d后日重量、采食量、腹泻率均显著优于单独添加抗菌肽组和单独添加酸化剂组（P＜0.05）。有研究表明[45]，酸化剂和益生素联用，当添加量为0.3%时可显著降低胸肌滴水损失（P＜0.05），添加量为0.5%时可显著提高腿肌率（P＜0.05）并显著降低胸肌滴水损失和胸肌率（P＜0.05）。吴宁等[46]用中草药、益生菌、酸化剂联合添加替代抗生素后，仔猪生长性能得到不同程度的改善，特别是腹泻率有所降低。这说明酸化剂联合其他饲料添加剂能够带来有益的效果，但是组合的最佳比例和使用条件还需进一步研究。

表3 各种有机酸化剂的理化特性

6 结语

随着畜禽养殖业的快速发展及社会经济的高质量稳步发展，消费者生活水平逐步提高，对动物性食品安全和生态环境保护的意识也越来越强，开发安全、有效、稳定、适口性好、对环境无危害的无抗饲料添加剂也是我国畜牧业的重中之重，中草药添加剂、酶制剂、抗菌肽、酸化剂、低聚糖等无抗饲料具有无残留、提高动物生产性能、增加机体免疫力等优点，因而具有广阔的发展前景。但各类无抗饲料在生产技术上尚存在一些改进之处，部分调控机制还需深度解析。随着畜禽业无抗养殖的发展趋势，无抗饲料潜力较大。因此，为进一步推动畜禽产业无抗养殖的绿色发展，开发出安全、无害、稳定、高效的无抗饲料是面临的挑战也是机遇。