六种饲用替代抗生素添加剂研究进展

王臣臣，黄 英，杨明华，李志娟，赵素梅*

（1.云南农业大学动物营养与饲料重点实验室，云南昆明 650201；2.云南省畜牧总站，云南昆明 650225）

抗生素在养殖业中的主要添加方式为饲料添加剂、注射和灌服等，对促生长性能、维护机体健康、降低成本等极为重要。然而，人们秉持着“无病、防病”的观念，造成了抗生素不合理使用甚至滥用，引发了细菌耐药性、环境污染、过敏和中毒等问题。基于此，我国农业农村部颁发了第194号公告，饲料生产企业将从“2020年7月1日起停止生产含有促生长类药物饲料添加剂”（中华人民共和国农业农村部公报，2019）。因此，寻找新型、绿色安全饲料添加剂已迫在眉睫。益生菌、噬菌体、抗菌肽、溶菌酶、低聚糖、酸化剂等作为新型环保型添加剂具有安全无毒、无污染、无耐药性、无残留等优点，有利于改善宿主微生物比例、维护肠道屏障、改善肠道发育、提高能量吸收、减少腹泻、提高免疫防御能力、减少疾病发生等。然而，实验研究与生产实际应用中存在参差不齐的效果，原因可能跟动物种类、年龄、剂量、加工、消化生理、饲养阶段、饲养环境、添加方式、饲粮（配方）组成等因素有关。本文对以上添加剂在畜禽和水产养殖中应用效果进行综述，以期为我国绿色养殖提供应用参考。

1 潜在替代抗生素的饲料添加剂

1.1 益生菌 根据世界卫生组织（WHO）和粮食农业组织（FAO）的定义：益生菌是一种活的微生物，适量摄入时可以给宿主带来健康（FAO/WHO，2001）。益生菌大体上分为四类：乳杆菌类、双歧杆菌类、革兰氏阳性球菌及有益酵母菌，这些菌种又分为单菌制剂和复合益生菌制剂（陈培炼，2019）。常用的益生菌菌种包括：健康三益菌（干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌与双歧杆菌）（张利环，2022）、乳酸杆菌、酪酸梭菌、肠球菌、嗜热链球菌等（董沛晶，2017）。定植在肠道和生殖系统内，通过平衡宿主菌群，增加对病原微生物抑制，同时分泌营养和激素物质（多糖、多种酶、促生长因子、各种氨基酸和维生素等），改善宿主对营养物质消化、吸收，提高生长性能，调节黏膜屏障，刺激免疫防御能力，减少炎症反应，缓解氧化应激，提高抗氧化能力（付文娟，2021）。此外，它们是纯天然、安全无毒、环保型细菌添加剂，养殖应用中不会造成药物残留和环境污染。抑菌作用机制包括：调节肠道菌群，上皮屏障，增加黏膜黏附，抑制病原体黏附，竞争性排斥致病微生物（Collado，2010），其可作为潜在抗生素物应用畜牧养殖中。

张利环等（2020）将复合益生菌制剂（干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌和双歧杆菌）分别按比例混合并于牛乳发酵后添加雏鸡饮水中，与对照组相比，试验组平均日增重和饲料利用率显著提高，且混合配比为2∶1∶1时生长性能最佳，但对屠宰性能无明显影响。Wang等（2019）在断奶仔猪日粮中加入107CFU/g干酪乳杆菌（Lactobacillus casei Zhang）添加剂，表明该菌可减轻大肠杆菌K88对肠上皮组织的病理损害，促进其再生和修复，空肠组织ZO-1和Occludin的紧密连接蛋白表达升高，免疫因子IL-17和TNF-α减少，IL-10增加，减轻感染K88大肠杆菌引起的炎症反应，预防仔猪空肠损伤。另外，雏鸡使用干酪乳杆菌也可维护肠道健康，减轻沙门菌对雏鸡黏膜的损害，调节炎性因子表达，从而加强肠道的免疫功能（王秋珍，2021）。Geng等（2021）在仔猪断奶时饲喂复合益生菌鼠李糖乳杆菌GGATCC53103和植物乳杆菌JL01添加剂，结果表明，盲肠瘤胃球菌-1（Ruminococcus-1）和瘤胃球菌-UCG-005（Ruminococcae-UCG-005）的相对丰度显著降低，减少了琥珀酸和棕榈酸的积累；回肠和盲肠中普雷沃菌-9（Prevotella-9）和肠球菌的相对丰度显著提高，增加了门静脉中二十二碳六烯酸（DHA）和牛磺酸脱氧胆酸（TCDA）的积累，调节了抗炎细胞因子IL-10和TGF-β1的转录，减少促炎细胞因子IL-1β、IFNγ和TNF-α等的分泌，从而提高生长性能、改善菌群平衡和免疫力、减少肠道感染和炎症。García-Galán等（2020）研究发现，牛分枝杆菌增殖会引起生殖疾病（如输卵管炎），当奶牛宫颈阴道中乳酸杆菌浓度超过108CFU/mL该病原体会受到抑制。表明该菌作为反刍动物有益菌添加剂有增强疾病抵抗力的作用。刘玉辉（2020）以米糠为主麸皮为辅和复合菌（酵母菌、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌）进行固态发酵，菌酶协同发酵缓解了斑马鱼对偶氮二异丁脒盐酸盐（AAPH）诱导的氧化应激，提高了抗氧化能力，并释放出更多活性成分（黄酮、多酚、蛋白）。

1.2 抗菌肽 抗菌肽又称“宿主防御多肽”，分为植物抗菌肽（硫堇）、昆虫抗菌肽（天蚕素）、哺乳动物抗菌肽（防御素）、微生物抗菌肽（乳链菌肽）等（Konno，2007；吴金梅，2005）。自1972年发现到现在种类已超过七千多种，广泛分布于细菌、病毒和动植物内的一种小分子多肽，在热稳定性、水溶性、分子质量、酸碱适应性等方面胜似抗生素，也是宿主先天防御的第一道防线（冯露雅，2022；徐博成，2017）。抗菌肽通过破坏细胞膜完整性，抑制蛋白质、DNA和RNA的合成，与某些细胞内靶点相互作用来裂解病原微生物，进而提高动物的抗病性（Lai等，2021；Bahar等，2013）。如，Buforin II抗菌肽可以扩散到细胞内，与DNA和RNA结合使细胞枯萎（Park等，1998）。研究表明，抗菌肽结构复杂，很难产生耐药性，G+菌和G-菌均能杀灭，提高机体免疫能力和抗病能力，还具有改善肠道健康和促生长等积极作用（孙建祥，2022；Xiao等，2015）。

Wang等（2020）在雄性Arbor Acres肉鸡日粮中添加0.5 mg/kg和1 mg/kg抗菌肽microcin J25，结果表明，其可影响微生物菌群组成（抑制大肠杆菌和沙门氏菌，增加双歧杆菌和乳酸菌），提高十二指肠和空肠的绒毛高度，降低促炎因子TNFα、IL-1β和IL-6表达，改善机体生长性能和肠道形态及减少炎症；同时，抗菌肽-p5提高了断奶仔猪生长性能、营养保有率，降低了肠道和粪便的大肠杆菌群（Yoon等，2013）。孙建祥等（2022）以奶牛为研究对象，在基础饲粮中添加8 g抗菌肽，与对照组相比终末体重和平均日增重分别提高了11.63%和22.11%，并改善屠宰性能和胴体性状，提高产肉性能，但对初始体重、干物质采食量和料重比没有显著影响。抗菌肽在公牛中也有很好的应用效果，公牛中添加则可提高产肉性能，改善屠宰性能，改善肌肉脂肪和嫩度（孙建祥等，2022）。宇晓军等（2022）在育成期母貂饲粮中添加100、200 mg/kg天蚕素活性多肽（ABP），结果表明提高了末重、平均日增重等和粗蛋白质、粗脂肪表观消化率；提高了厚壁菌门，降低了变形菌门相对丰度等。Chen等（2020）研究发现，在顶嘴鲟日粮添加抗菌肽可显著提高氨苄西林对体内嗜水杆菌的治疗效果，显著减轻耐氨苄青霉素的嗜水A.体内感染。

1.3 低聚糖 低聚糖是由2～10个单糖通过糖苷键聚合而成的寡糖，可分为普通低聚糖和功能性低聚糖（张桂生等，2004）。普通低聚糖如麦芽三糖、麦芽四糖、蔗糖等，直接被机体消化、吸收，提供能量，不是有益菌的增殖因子。功能性低聚糖如低聚木糖、低聚龙胆糖、异麦芽低聚糖等，它们本身不能被动物胃和肠的消化酶所吸收，而是直接作用乳酸杆菌、双歧杆菌等肠道有益菌，优先被双枝杆菌所利用，是双枝杆菌的增殖因子，可产生短链脂肪酸（SCFAs）刺激肠道蠕动，改善便秘，同时抑制病原微生物繁殖，降低有害菌在肠黏膜附着力，改善肠道功能（Pan等，2018；Anderson等，2009；詹永，2006）。寡糖具有稳定性、低甜度、耐酸和耐热性等优良特性，因此在饲料高温加工过程中可保持其结构和功能的完整性（李甜甜，2020；周岩民，2012）。

Chang等（2020）研究表明，壳寡糖在鸡热应激时起至关重要作用，热应激时饲喂可降低血清中皮质酮（Cort）并增加生长激素（GH）浓度，降低肝脏中血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）浓度，增加肌肉中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化酶并降低丙二醛（MDA）含量，从而改善生长性能、肝功能、肉质和肌肉氧化状态，同时降低十二指肠和空肠黏膜IL-1β减轻炎症反应，减少热应激带来的负面影响及经济损失。李晓晶等（2007）在肉仔鸡饲粮中添加150、100 mg/kg壳寡糖，与对照组金霉素相比，日增重、日采量和饲料利用率分别提高12.5%和12.5%、4.3%和6.83%、9.4%和6.1%，刺激外周血淋巴细胞增殖，提高脾脏、胸腺等免疫器官指数，其促生长性能和免疫功能与金霉素效果相似，但在饲粮中过多添加则会影响生长性能。Zheng等（2021）在羊饲粮中添加甘露寡糖，与对照组相比添加1.6%时提高了干物质 （DM）、有机质（OM）、粗蛋白质（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和灰分表观消化率并降低瘤胃氨浓度，但对采食量、体重、平均日增重和瘤胃短链脂肪酸（SCFAs）等浓度无显著影响，改善了对营养物质的利用率和瘤胃中氮代谢，但不会影响绵羊的基础代谢。另外，甘露寡糖在鱼类中，具有改善鱼类生存环境和免疫调节作用。如，Kishawy等（2020）以甘露聚糖作为碳源添加在罗非鱼生物絮团中发现，不仅可调节水质还可改善微生物群，微生物群与病原体竞争增加了水气单胞菌的抗病性。

1.4 酸化剂 酸化剂按成分分为无机酸和有机酸，生产应用中又分为单一酸化剂和复合酸化剂两类（周家兴，2015）。常用无机酸包括：H2CO3、HCI、H2SO4等，有机酸包括：RCOSH、RSOOH、苹果酸、山梨酸等；复合酸化剂作用效果胜于单一酸化剂，常用复合酸化剂包括：全酸复合型酸化剂和酸盐复合型酸化剂。目前应用较多的是柠檬酸型、乳酸型和磷酸型复合酸化剂（徐青青，2020；周学光等，2011）。酸化剂能够保护肠道化学屏障，调节消化道pH，促进肠道黏膜修复，调节胃肠道微生物区系，提高消化酶活性，提高营养物质的消化和吸收，减慢胃排空速度，增加胃内食糜停留时间，从而提高生长性能和免疫防御能力（崔伟等，2021；Kluge等，2006；冷向军等，2002）。酸化剂杀菌抑菌作用机制是通过降低有害菌细胞间质的pH，破坏细胞内外渗透压平衡阻止病原菌的繁殖和生长（李祥等，2006）。

Gao等（2021）研究发现，给1日龄雄性Arbor Acres肉鸡日粮添加磷酸0.1 g/kg或者0.2 g/kg可降低F：G，提高胸部、大腿肉质及剪切力，降低大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌丰度，改善肠道菌群，其促生长性能效果优于抗生素。严欣茹等（2020）在断奶仔猪饲粮加入复合酸化剂，与抗生素相比，其可提高平均日增重和日采食量，提高乳酸菌有益菌和降低大肠杆菌、沙门氏菌有害菌数量，影响血清TP、ALB和GL含量和提高IgM含量，从而促进仔猪生长、降低腹泻率、调整菌群比例、增加免疫力和经济效益，复合酸化剂饲喂效果优于抗生素，能够“替代’抗生素应用于仔猪饲粮中。陈海军等（2021）发现，在保育猪饮水中添加0.2%的酸化剂，可提高日增重、日采食量和降低料重比，减少大肠杆菌、菌落总数和降低粪便pH，表明酸化剂对保育猪有促生长、调整菌群比例作用，可考虑作为抗生素替代品。

1.5 溶菌酶 溶菌酶分为植物溶菌酶、蛋清溶菌酶、动物溶菌酶等（Audy等，2009），其是动物自身重要的一种非特异性免疫因子，具有调控免疫、炎症、抗氧化的作用（程赛赛等，2021），能够裂解革兰氏阳性菌（G+）细胞壁肽聚糖（PG）的N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰氨基葡萄糖（NAG）之间的β-1，4糖苷键，从而破坏细胞膜完整性导致细胞死亡（邹仕庚等，2007；Coppa等，2006），但无法穿过外膜上的保护性脂多糖层，因此对于G－菌抑制较弱（Ferraboschi等，2021）。

Zhou等（2018）在母猪饲粮中添加1.0 kg/t溶菌酶提高了母猪肠道菌群有益菌丰度，减少了有害菌丰度，提高了血清中天冬氨酸转氨酶（AST）和IgM免疫球蛋白含量，减少了过敏风险，上调了母乳中有益代谢物包括L-谷氨酰胺（L-glutamine），增强了肠道上皮细胞紧密连接的完整性，改善了黏膜应激能力并增强肠道功能等，证明了溶菌酶可以改善母猪肠道菌群、血清免疫和母乳成分，有利于后代生长发育。Xiong等（2019）在仔猪饲粮中添加1.0 g/kg溶菌酶，与对照组相比，增加了空肠绒毛高度和回肠淋巴细胞，有益菌变形杆菌门（Proteobacteria）、纤维杆菌门（Fibrobacteres）和拟杆菌门（Bacteroidetes）富集，啮齿幽门螺杆菌、大肠杆菌和梭状芽孢杆菌有害菌下降，改善了结肠黏膜抗炎细胞因子、抗氧化因子、过氧化氢酶、丙二醛，说明可以改善菌群平衡，增强黏膜免疫、抗氧化能力，减少炎症和仔猪腹泻，从而提高平均断奶体重和肠道功能。肖再利等（2020）研究显示，蛋鸡饲粮中补充200、350 mg/kg和500 mg/kg溶菌酶都可降低蛋鸡平均日采食量，并且添加200 mg/kg效果较好，料蛋比降低3.4%，对产蛋率、平均日产蛋量和平均蛋重均无明显影响。El-Deep等（2021）将鸡蛋溶菌酶加入家兔日粮中，与对照组杆菌肽锌抗生素相比（ZnB），更能提高末重和体增加（BWG）；减少有害菌梭状芽孢杆菌和大肠埃希菌定植，增加盲肠中有益菌乳酸杆菌和细菌总数；提高血液总蛋白和球蛋白并降低血肌酐；提高了肝脏中超氧化物歧化酶（SOD1）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）抗氧化基因表达量，从而增强抗氧化和免疫能力；还可提高血液代谢物（蛋白质和脂质）并调节肝功能（ALT和AST）和肾功能（尿素和肌酐）相关代谢物，表明可以代替抗生素在家兔生产中使用。

1.6 噬菌体 噬菌体是广泛存在于地球生物系统中一种以细菌、放线菌、螺旋体和其他生物体为食的病毒。分为温和噬菌体和毒性噬菌体两类。温和型噬菌体通常不用作潜在抗生素替代品，其原因是温和性噬菌体入侵细菌细胞后，跟随宿主复制而复制，不会大量增殖裂解细菌（朱育玮等，2015）。毒性噬菌体识别宿主菌后，会利用宿主菌营养快速增殖从而裂解细菌（张娜等，（2011）。由于宿主细菌表面受体的特异性（脂多糖、磷壁酸、蛋白质和鞭毛），所以噬菌体颗粒能浸染特定的细菌种类（Rakhuba等，2010）。此外，噬菌体不能独立完成DNA复制和蛋白质合成，必需寄生在宿主菌中完成并实现繁衍后代（Davidson等，2012）。

Zeng等（2021）以断奶仔猪为研究对象，400mg/kg噬菌体作为抗生素替代物与对照组相比，增加了体重（BW）、平均日增重（ADG）和平均日采食量（ADFI），并降低了腹泻发生率和料重比（F/G），肠道微生物菌群多样性、十二指肠、空肠和回肠绒毛高度上升，血清中抗炎因子（IL-10）增加，促炎因子（IL-1β）和TNF-α含量降低，回肠黏膜中sIgA、TGF-α和ITF增加，空肠紧密连接蛋白（ZO-1、Claudin-1和Occludin）上调，D-乳酸浓度和二胺氧化酶（DAO）活性降低，说明对肠道炎症、肠道屏障和微生物群有积极作用，可作为抗生素替代物用于仔猪饲料中。葛龙等（2020）以肉鸡为研究对象，与对组相比添加200 g/t噬菌体较为合适，可以降低料肉比、腹泻率和死淘率，并可降低肠道大肠杆菌和沙门氏菌数量，提高免疫器官指数，增强肉鸡免疫功能。同时，大肠杆菌噬菌体BP16对大肠杆菌病有防治效果，且治疗效果优于氟苯尼考（李敏等，2022）。李陇平（2011）用噬菌体治疗奶牛隐性乳房炎，与对照组相比头发病率和发病率分别降低3.33%和1.97%，表明噬菌体对奶牛乳房炎有一定预防和治疗效果。

2 小结

综上所述，这些新型天然绿色饲料添加剂具有无抗药性、无残留、不良反应较小等优良特性，并具有调节微生物区系、减少有害气体排放、防御疾病、改善肉质等积极作用，已成为部分抗生素替代品。然而，并不能完全替代，尚有些难题未攻克：如益生菌的活性易受外界环境因素（如温度、湿度、压力等）影响，作用机理尚不明确等（李鑫，2011）；来振衡等（2022）报道，抗菌肽存在种类繁多，使用效果存在差异，活性较弱，蛋白酶易降解等问题。虽然潜在抗生素替代物存在不足之处，但为无抗养殖提供了一个新的途径和思路，将来有必要对其进行很好的开发和利用。