溶菌酶在畜禽生产中的应用研究

雷春龙，王巧娜，汪群英，赵超，李丁，杨雪*

（1.成都市农林科学院畜牧研究所，四川 成都 611130；2.武汉市动物疫病预防控制中心，湖北 武汉 430016）

溶菌酶广泛存在于蛋清、泪液、乳汁、唾液等人和动物的组织及分泌液中，能特异性地溶解微生物的细胞壁，使细菌细胞因内外渗透压失衡而引起细胞破裂、胞质外溢，最终导致菌体死亡，而对动物细胞却无任何影响。溶菌酶被WHO、FAO 等公认为无毒、无害、安全的添加剂而应用于食品领域，2010 年我国批准其为食品添加剂。近年来，溶菌酶常作为一种添加剂用于饲料防腐防霉、防治仔猪腹泻、提高生产性能、治疗奶牛子宫内膜炎等畜禽生产活动中。然而，溶菌酶存在抗菌谱窄、提取困难、生产成本高等缺陷，使其在畜禽生产中的推广应用受到了一定限制。

1 溶菌酶的来源

作为生物体内重要的非特异性免疫因子之一，溶菌酶广泛存在于人和动物的许多组织、分泌液和一些植物、微生物、噬菌体的体液中。按来源不同可将其分为动物源溶菌酶、植物源溶菌酶、微生物源溶菌酶、基因工程溶菌酶及噬菌体溶菌酶。鸡蛋清中溶菌酶含量高达3.5%，是目前溶菌酶的主要来源［1］。

2 溶菌酶的性质

我国目前研究最清楚且已商品化的是动物源的鸡蛋清溶菌酶（HEWL），其热稳定性好，耐酸不耐碱，在低温条件下可长期保存，但反复冻融对其活性影响较大［2］。溶菌酶在pH 值为4～7 时100 ℃处理1 min仍能保持原酶活性，pH值为3时100 ℃处理45 min仍能保持酶活性；其作用的最适温度为45～50℃，等电点pH为10.5～11.0［3］。

3 溶菌酶的作用机制

1922 年英国细菌学家Fleming 发现人的唾液、眼泪中存在一种能明显溶解细菌细胞壁的成分，因其具有溶解细菌的作用而将其命名为溶菌酶。后经进一步研究发现，溶菌酶是一种糖苷水解酶，通过催化水解肽聚糖中的N-乙酰氨基葡萄糖（NAM）和N-乙酰胞壁酸（NAG）之间的β-1，4糖苷键来破坏细菌的细胞壁，最终导致细菌溶解达到抗菌作用。因革兰氏阳性菌（G+）的细胞壁主要由肽聚糖组成，而革兰氏阴性菌（G-）肽聚糖的外面有一层脂蛋白，因此溶菌酶对G+的抑制效果显著，对G-的抑制效果不明显［4］。但有研究显示，溶菌酶与卵运铁蛋白、乳酸链球菌素、葡聚糖、甘氨酸或EDTA等结合使用，对抑制或杀灭大肠杆菌等G-亦有显著作用［2］。因人和哺乳动物的细胞无细胞壁结构，故溶菌酶对人和哺乳动物体细胞无毒副作用。

与水解细菌细胞壁类似，真菌细胞壁几丁质的β-1，4 糖苷键也是溶菌酶的作用底物，所以溶菌酶可以抗含有几丁质细胞壁的真菌的感染。如微生物溶菌酶中的壳多糖酶可分解霉菌的细胞壁［5］。

4 溶菌酶的制备及研究进展

我国目前研究最清楚且已商品化的是动物源的鸡蛋清溶菌酶（HEWL）。HEWL是以鸡蛋清或蛋壳中残留的蛋清为原料，采用分离纯化的方法制得，提取成本较高，致其应用推广受到限制。近年来，人们利用基因工程等手段来研究扩大溶菌酶产量的方法，并通过对溶菌酶进行适当的化学改性或蛋白修饰来扩大溶菌酶的抗菌谱，增强其对G-的抑菌能力。宋增健等［6］以甲醇诱导型蛋清溶菌酶基因重组毕赤酵母NCY-2 为研究菌株，通过优化发酵条件来提高溶菌酶的表达量，以期为溶菌酶的工业化生产做贡献。

5 溶菌酶在畜禽生产中的应用

5.1 防霉杀菌，防腐保鲜

5.1.1 用作饲料的防霉杀菌 溶菌酶作为一种天然蛋白质，无毒、无害、安全性高，能够特异性水解引起饲料霉变的青霉菌、曲霉菌等真菌细胞的细胞壁而不作用于其他物质，与聚合磷酸盐和甘氨酸等配合使用，具有良好的防腐作用［7］。因此，在饲料中添加溶菌酶能够防腐杀菌，防止饲料霉变，延长饲料储存期。此外，溶菌酶耐酸耐热的理化特性使其在饲料加工过程中及通过畜禽胃内酸性环境时仍能保持较高的酶活力，为其作为饲料添加剂提供了又一有力保障。

5.1.2 用作乳制品的防腐保鲜 溶菌酶具有冷杀菌和耐高温的特性。在鲜乳或乳粉中添加溶菌酶可以起到防腐保鲜和延长保质期的作用，同时可以避免因高温杀菌而导致食品风味被破坏。此外，在牛奶中加入溶菌酶可直接或间接地促使肠道有益菌——双歧杆菌的增殖［8］。

5.2 防治仔猪腹泻 溶菌酶能够提高内源性蛋白酶的活性，与葡聚糖等联合使用可以对引起仔猪腹泻的大肠杆菌等有较强的抑制作用［2，5］，因此在饲料中添加溶菌酶能够显著降低仔猪因断奶而引发的腹泻比例。沈彦萍等［9］研究发现，在仔猪饲料中添加溶菌酶（5 000 IU/mg）可溶性粉剂100 g/t 和50 g/t，与传统药物对照组（每吨饲料中添加2 kg 强力霉素和5 kg 土霉素）和空白对照组相比，仔猪的腹泻率分别下降了93.06%、86.37%和96.85%、93.81%，差异极显著（P＜0.01）。同时，该研究选用40头自然发病的腹泻仔猪，分别用添加溶菌酶（5 000 IU/mg）可溶性粉剂4 g/L、2 g/L、1 g/L 的生理盐水和传统药物（强力霉素5 mg/kg）进行治疗，结果发现：添加溶菌酶的高、中、低剂量组对仔猪腹泻的治愈率分别为90%、90%、80%，死亡率为0，而药物对照组的治愈率为40%，死亡率为10%，差异显著（P＜0.05）。上述研究以数据表明在饲料中添加溶菌酶具有降低仔猪腹泻发病率的作用，对治疗仔猪腹泻效果显著，且疗效优于传统抗菌药。

5.3 提高畜禽生产性能 有研究显示，在畜禽饲料中添加溶菌酶能够提高畜禽生产性能，降低料重比，对畜禽抵御疾病有积极的作用。杨荣芳［10］以300 只34 周龄的健康海兰褐壳蛋鸡为试验对象，研究添加溶菌酶对蛋鸡产蛋性能和蛋品质的影响，结果发现：与空白对照组相比，在基础日粮中添加150 g/t 和200 g/t 的溶菌酶，鸡只的产蛋率和平均蛋重显著提高（P＜0.05），料蛋比显著降低（P＜0.05）。王晓可等［11］研究发现，在断奶仔猪日粮中添加溶菌酶500 g/t，仔猪日增重比空白对照组提高16.68%，差异显著（P＜0.05）。卢亚萍等［12］在仔猪日粮中分别添加溶菌酶200 g/t、黄霉素10 g/t、硫酸粘杆菌素10 g/t+杆菌肽锌40 g/t，比较溶菌酶和抗生素对仔猪生长性能的影响，结果显示：添加溶菌酶组的仔猪平均日增重比空白对照组提高16.9%，比两个抗生素组分别提高10.22%和7.14%，差异显著（P＜0.05）；料重比比空白对照组降低8.33%，差异显著（P＜0.05）。

5.4 抗菌消炎，增强免疫力 除了能够特异性水解目标细菌的细胞壁外，溶菌酶作为生物体内重要的非特异性免疫因子之一，还参与机体多种免疫反应，激发产生辅助性T淋巴细胞，促进细胞免疫与体液免疫的增强［13］，同时提高内源性蛋白酶的活性，促使抗炎多肽产生，起到抗菌消炎的作用［1］。梁爱华等［14］研究发现：鸡蛋清溶菌酶在保持抗生素杀菌活性的同时，能有效阻止因细菌溶解引起的内毒素释放，并减少细菌降解产物对巨噬细胞的激活及有害炎性因子TNFα和IL-6的产生。姚巍等［15］进行了复合溶菌酶制剂和抗生素治疗奶牛子宫内膜炎的对比研究，发现复合溶菌酶制剂对奶牛子宫内膜炎的治愈率高达90%，较土霉素、恩诺沙星和金霉素分别提高4%、3%和2%，效果显著。复合溶菌酶制剂不仅对治疗奶牛子宫内膜炎效果理想，而且可提高奶牛子宫的自然防御机能，同时避免药物残留、牛奶污染、耐药菌株产生等问题，大大减少了经济损失。

5.5 维持肠道菌群平衡 肠道菌群平衡与动物机体健康息息相关，溶菌酶能够选择性地清除动物体内的致病菌，却对肠道益生菌无害。有研究发现，在小羊和仔猪饲料中添加溶菌酶，能够调节小羊、仔猪回肠和十二指肠的肠道菌群，减少其中的大肠杆菌数量。溶菌酶在清除分枝杆菌、链球菌等致病菌的同时，能够促进双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的生成，从而促进动物机体健康生长［16］。

5.6 其他作用 溶菌酶为碱性蛋白质，在中性体液环境下带有大量正电荷，可与携带负电荷的病毒蛋白直接作用，与DNA、RNA、脱辅基蛋白结合形成复盐，使侵入体内的病毒失活。溶菌酶能抑制腺病毒的生长，故可用于鸡水痘、流感、腮腺炎等病毒性疾病的治疗［17］。

6 应用前景展望

溶菌酶作为一种天然蛋白质，无毒、无害、安全性高且来源广泛。在畜禽饲料中添加溶菌酶可防止饲料霉变，提高畜禽生产性能，维持幼龄畜禽肠道菌群平衡，具有防治仔猪腹泻、治疗奶牛子宫内膜炎、增强畜禽免疫力等作用，因此溶菌酶作为一种安全高效的绿色添加剂在畜禽生产中的应用前景广阔。但由于溶菌酶自身存在抗菌谱窄的缺陷，加之提取困难，生产成本高，限制了其发展。未来，如何通过现代技术手段扩大溶菌酶的抗菌谱，提高溶菌酶的产量，探索溶菌酶在不同种类、不同年龄动物中的最佳使用剂量和使用方法将是溶菌酶应用于畜禽生产领域的主要研究方向。