陈斌丹 赵广民 姚凯勇 马建军 杨 华
(1浙江国伟科技有限公司,浙江诸暨 311800;2浙江农艺师学院,浙江杭州 310021;3浙江国澜农业科技有限公司,浙江诸暨 311800;4诸暨市畜牧兽医所,浙江诸暨 311800;5浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所,浙江杭州 310021)
在饲料中添加抗生素作为生长促进剂进行非治疗性预防是典型的抗生素滥用行为。使用抗生素能够解决畜禽病害问题,适当应用抗生素可以有效提高家禽存活率,提高饲料报酬,增加经济效益。随着社会发展,人们对抗生素的认识不断加深,滥用抗生素的弊端逐渐显露,例如干扰畜禽免疫系统、促使抗药菌产生等[1]。世界各国限制或禁止在饲料中添加抗生素,我国关于抗生素使用的监管体制也日趋完善。中华人民共和国农业农村部自2020年1月起全面禁止使用除中药类外促生长类药物作为饲料添加剂[2]。因此,寻找其他安全、有效的物质替代抗生素势在必行。研究发现,微生态制剂、酶制剂、酸化剂、抗菌肽、中草药及植物提取物等的效果与抗生素相近,甚至更好[3-4]。
我国蛋鸭养殖历史悠久,生产和消费量稳居世界第一[5]。据统计,全国23个水禽主产省(市、区)蛋鸭存栏1.5亿只,鸭蛋产量为277.6万t,蛋鸭总产值352.2亿元[6]。研究替抗饲料添加剂作用机制及其在蛋鸭生产上的应用对蛋鸭养殖行业发展具有重要意义。本文综述了主要抗生素替代品的作用机制及其在蛋鸭业上的应用,以期为蛋鸭高效低成本养殖提供参考。
微生态制剂又称益生菌、微生态调节剂、饲用微生物添加剂等,是指在微生态的指导下,可维持宿主微生态平衡、提高宿主健康水平的正常菌群,及其代谢产物和选择性促进宿主正常菌群生长的物质制剂的总称。微生态制剂的作用机制有以下几点。一是微生态制剂主要通过黏附定殖、竞争、拮抗等方式维持有益菌在肠道中的优势地位。二是微生态制剂能通过多种方式直接或间接阻断病原体定殖[7]。三是微生态制剂产生抑制病原菌的代谢产物通过破坏病菌细胞膜通透性、内环境等抑杀病原菌,如乙酸[8]、丙酸、丁酸[9]等。四是微生态制剂通过调节肠道微生物改变宿主肠黏膜中的基因表达,最终影响肠道功能[10]。五是微生态制剂可以通过肠道菌群介导宿主先天性和适应性免疫的增强,通过表达微生物相关的分子模式、酶代谢物和抗原来帮助宿主维持正常的免疫功能[11]。
李均祥[12]研究发现,适当添加益生菌显著提高了鸭蛋的全蛋、蛋壳和蛋白质量。唐文富等[13]研究发现,在山麻鸭的基础日粮中分别添加乳酸粪肠球菌和复合益生菌均能显著提高蛋重、短径、蛋白高度,且显著降低料蛋比。饶体宇等[14]研究发现,辣木叶提取物和复合益生菌联用能显著降低料蛋比和平均蛋重,提高蛋鸭抗氧化损伤能力,优化蛋黄脂质代谢,增强免疫功能。Liu等[15]研究发现,枯草芽孢杆菌和光合菌联用显著提高了缙云鸭的产蛋率、蛋白高度、哈夫值和血清lgG浓度,光合细菌单独使用显著增加了蛋黄比例、蛋白高度和哈夫值。Rajput等[16]研究发现,枯草芽孢杆菌可以诱导绍兴鸭先天免疫,增强抗氧化性,枯草芽孢杆菌通过消化酶改善消化率,调节血液。
中草药属于天然产物,在我国历史上广泛用于疾病治疗。在无抗时代中草药是重要的抗生素替代物。中草药具有提高机体免疫力、促进生长、提高营养利用率、抗应激作用、提高动物繁殖能力等功效,在动物饲养中常被用作复方添加剂或经过发酵制成饲料添加剂。中草药的特点之一是安全、环保,与化学添加剂相比中草药在机体内无残留物,对环境无污染,对人体健康无害[17-18]。中草药中的挥发油、多糖、黄酮和鞣质等成分在抗菌和抗病毒方面起到了重要作用[19-20]。中草药的种类和配方较多,因而其作为添加剂的作用和功效也是多样的。例如,金银花提取物具有清热解毒功效,马鞭草中的黄酮类能够抑制细菌繁殖,决明子、当归能提高机体抗氧化能力等[20-21]。
中草药通过调节机体的特异性免疫和非特异性免疫功能,增强机体抵抗力。许多中草药尤其是清热解毒、解表和补虚类中草药能抑制或杀灭多种细菌、真菌和病毒。中草药通过促进肠道蠕动、消化腺分泌、增强代谢水平等增强蛋鸭食欲,促进生长。中草药通过调理畜禽生理功能,提高适应力,减少应激反应。中草药富含抗氧化成分,可有效提高机体抗氧化能力。
王尚荣[22]用中草药添加剂饲喂蛋鸭,结果发现,中草药提高了饲料适口性,可显著提高蛋鸭产蛋率,经济效益显著。王 强等[23]研究发现,在高邮鸭日粮中添加0.12%~0.14%的中草药能显著提高其生产性能、蛋重、蛋白高度值和蛋黄颜色,显著降低料蛋比。
发酵饲料是由有益微生物、酶等与饲料经过发酵技术制成的饲料。饲料经发酵可提高营养价值和口感,其中的益生菌发酵代谢产物有抗菌、抗病毒和增强畜禽免疫力的作用[24]。饲料中的蛋白抑制因子、致敏因子等抗营养因子经过发酵可被有效降解,生物大分子经发酵可被降解成利于吸收的小分子物质,发酵过程中的益生菌代谢产物如消化酶有助于提高生长能力,且对机体免疫功能也有帮助。
发酵饲料在微生物发酵作用下将蛋白质分解为更易吸收的小肽,同时降解饲料中的抗营养因子,提高饲料转化效率[25]。发酵饲料通过提高饲料适口性,促进动物采食,改善动物生产性能。发酵饲料通过刺激机体产生抗体,增强机体免疫功能,减少抗生素的使用。
发酵饲料的应用效果主要是改善动物生产性能。阮 栋等[26]研究发现,在蛋鸭饲料中添加4%发酵酒糟显著提高了蛋鸭的日产蛋重、蛋清重、蛋黄颜色、空肠糜蛋白酶、胰蛋白酶活性、空肠黏蛋白2和分泌型免疫球蛋白A(SIgA)的含量及其mRNA相对表达量,降低了蛋鸭的料蛋比以及肌胃和腺胃pH值。Pramestya等[27]和Yang等[28]研究发现,在发酵饲料中添加辣木叶粉对雏鸭早期生长性能和产蛋性能有积极影响,可以显著增加蛋鸭的饲料转化率、蛋重、抗氧化活性和免疫学指标。
抗菌肽是指一类具有广谱抗菌活性、能够抑制或杀灭病原微生物的活性多肽或小分子蛋白,目前已经应用在畜禽养殖和饲料生产中。抗菌肽具有广谱抗菌作用,与细菌细胞质膜的结合具有靶向性,能够降低细菌结构稳定性,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的作用效果有差异[29]。现在大规模生产中一般利用基因工程技术进行生物合成获取抗菌肽[30]。
抗菌肽可以通过其带正电荷的氨基酸残基与微生物暴露在细胞表面的负电荷之间相互作用,引起细胞膜损伤,抑制细胞壁合成[31]。有些抗菌肽通过穿透细菌细胞膜进入细胞质内,抑制核酸和蛋白质合成,进而起到杀菌作用。抗菌肽通过参与免疫反应,间接发挥抑菌作用。
陈晓生等[32]研究发现,在1 t日粮中添加2 L蚕抗菌肽-AD时即可达到促生长、提高采食量的效果,同时又可显著降低雏鸭内脏器官比重,具有提高产肉率的潜能。陈晓生等[33]研究发现,抗菌肽对雏鸭肠道内的大肠杆菌等有害菌具有很好的抑杀效果,同时对调节肠道微生物菌平衡、保障动物生长性能有重要作用。Hong等[34]证明了鸭肝抗菌肽2对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌活性,并确定了抗菌肽二硫键对抑菌的重要性。
酸化剂又称酸度调节剂,是饲料添加剂中使用的有机酸的统称。酸化剂是一种无残留、无抗药性、无毒害作用的环保型添加剂,主要包括单一无机酸化剂、单一有机酸化剂、复合酸化剂、包膜缓控释酸化剂和微囊丁酸钠等。酸化剂通过降低饲料系酸力及胃肠道pH值来改善肠道微生物结构,改善饲料适口性,增加采食量,促进动物体对营养物质的消化、吸收。酸化剂同时可作为能量转化过程中的底物或中间产物,直接参与动物机体生化反应。酸化剂能提高免疫器官指数,增强机体免疫力,缓解应激反应。
Sandi等[35]研究发现,在蛋鸭基础日粮中添加益生菌和有机酸显著降低了蛋黄脂肪和胆固醇含量,提高了蛋壳重量、蛋指数、蛋黄颜色指数、哈氏单位和蛋白质质量。黄曼曼等[36]研究发现,在蛋鸭饲料中添加丁酸钠可改善蛋鸭生产性能,提高蛋品质和免疫水平,且包膜丁酸钠的效果优于制粒丁酸钠。有国外研究人员发现,在蛋鸭饲粮中添加0.1%甲酸和富马酸的混合物,能显著提高蛋鸭回肠绒毛高度和顶端宽度。甲酸和富马酸的混合物可作为饲料添加剂替代抗生素用于蛋鸭养殖。
当前在全球饲料禁抗浪潮的持续推进作用下,我国饲料行业已全面进入无抗时代,替抗技术及其产品开发已成为当前畜牧业集约化生产的重点课题,我国蛋鸭业也正从养殖场建设、种源控制管理、饲养管理、疫病防控、用药规范等方面进行替抗、减抗化行动。但是,目前畜禽养殖业仍缺乏一个完整的抗生素替代物种类体系图谱。目前已经研究的一些能够替代抗生素的物质种类和功能不尽相同。在未来的替抗研究中需要研究人员更多地关注不同物质之间的相互影响,以期寻求最佳搭配方案,获得更高的效益。