禁抗形势下的替抗产品分析与选择

2021-07-09 21:47:45      点击:
  长期以来,饲用抗生素对养殖生产效益的贡献匪浅,在饲料中添加抗生素可在某种程度上抑制微生物的生长繁殖、调节免疫、改善消化道的组织结构以促进营养物质的消化吸收和动物生长(郭福有等,2007)。但与此同时耐药性等风险俨然存在,此前,农业农村部发布第 194 号文明确规定 2020 年 12 月 31 日后流通使用的饲料不得含有促生长类药物饲料添加剂,禁抗靴子已然落地。养殖场要维持生产效益就要制定对应的替抗方案,替抗方案的选择既要对标抗生素的功能作用,也要对标抗生素的低成本优势。本文就发酵饲料、酶制剂、抗菌肽、酸化剂、微生态制剂、中草药及植物提取物这六类主流替抗产品进行分析,并提出对替抗方案选择的一些思考,以供行业从业者参考。

  1 替抗产品作用思想统览抗生素之所以受青睐是因为它具有抑制微生物的增殖、调节免疫力和促进营养物质吸收等作用,大量研究表明发酵饲料、酶制剂、抗菌肽、酸化剂、微生态制剂、中草药及植物提取物这六类产品亦具有同等或部分作用,《动物饲料中替抗技术的研究进展》(郭振等,2019)、《发酵饲料在猪生产上的替抗研究进展》(吕航等,2019)及《酶制剂在饲料养殖中发挥替代抗生素作用的领域及其机理》(冯定远,2020) 等报道均做了相关描述。

  发酵饲料主要从源头减少和避免问题,进行体外预消化,消除抗营养因子,将大分子分解为小分子,从而利于动物机体对饲料的消化、吸收与利用;酶制剂则主要促进反应进行,进而使消化率提高和免疫增强;抗菌肽的作用更多体现为杀菌抑菌,破坏菌膜、抑制酶活性和生物大分子的合成;酸化剂通过其所含酸性物质,降低肠道 pH 和参与物质合成,营造适合有益菌生长的条件;微生态制剂致力于构建肠道生态,扶持有益菌成为优势菌群,从而抑制不良菌群的生长;中草药及植物提取物作用体现为中和调节,清热解毒、调节机体免疫力。

  2 各类替抗产品作用及机制2.1 发酵饲料①提高采食量和日均增重,发酵饲料通过发酵使成分的纤维硬度得以软化,产生酸香味,从而改善其适口性和提高诱食性。中国农业大学烟台研究院吕雨轩等(2020)用发酵饲料(以豆粕、次粉、菠萝芯为原料经过高温高压熟化后,混合菠萝汁加入发酵液中接种乳酸菌发酵)饲喂200 头约 12.5kg 体重保育猪和200 头约 30kg 体重生长猪,同时进行保育阶段试验和育肥阶段试验,结果表明,添加发酵饲料可显着提高猪个体日均增重和采食量:保育阶段试验组个体平均日增重比空白组高 15%(P<0.01),实验组平均日采食量比空白组高 7.96%(P<0.01);育肥阶段:试验组平均日增重和日粮采食量比空白组分别提高 11.77%(P<0.01) 和 3.87%(P< 0.05),料肉比也显着降低。

  ②发酵可消除饲料原料中如棉酚等抗营养因子、降解部分有毒物质(王长彦,2008),产生促生长因子(韩奇鹏等,2016)。

  邓奕妮等(2020)在对乳仔猪功能性生物发酵饲料的营养价值及应用研究中显示,饲料经发酵后大豆球蛋白、β- 伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制因子含量分别下降了 70.2%、76.9%和79.9%,改善了饲料的营养价值(邓奕妮等,2020)。

  ③提高营养物质的消化率及利用率,其主要机制是将大分子物质降解为小分子,如蛋白质降解为多肽类(高妍,2013),从而促进机体的消化吸收。华南农业大学陈婷等(2019)探讨复合益生菌发酵饲料对鸡的日粮养分表观消化率影响的研究表明,相比对照组,1/4、1/2、3/4 及全量添加试验组的 CP 和 EE 表观消化率均得以上升,其中 1/4、1/2组表现为显着上升,这说明添加适当比例的发酵饲料可改善饲料中粗蛋白和粗脂肪的表观消化率。

  ④有益于肠道健康及增强机体免疫力,发酵繁殖出数量庞大的益生菌甚至产生乳酸,使得饲料的 pH 降低,抑制有害菌生长的同时调节肠道菌群。研究发现,饲喂发酵饲料后在粪便中检测到更多的益生菌如乳酸菌等,而沙门氏菌等害菌大大减少。这主要是发酵饲料中的益生菌进入动物肠道后与有害菌群形成竞争,从而抑制害菌的黏附与繁殖,促进有益微生物的繁殖,使得肠道微生物达到良性平衡(章红兵等,2020)。

  2.2 酶制剂①促进消化。酶制剂能补充内源酶,增强消化酶活性,Eng?berg 等(2004)将木聚糖酶添加到大麦饲粮后,发现肉鸡小肠糜蛋白酶活性及脂肪酶活性得以增强;同时可以促进消化反应,提高消化率和提高生产性能;添加复合酶后,饲料中能量、粗蛋白质、钙磷矿物质等营养成分的表观消化率显着提升,促进了其吸收利用;在一定程度内随着甘露聚糖酶和植酸酶等的添加增多,生长猪的饲料转化效率和日增重呈提高趋势(王苑等,2014)。

  ②维护肠道健康。发酵能使大豆蛋白等免疫原性应激降低,减少肠道坏死;直接杀灭或抑制微生物,消除病原菌危害,调节肠道菌群;利用物理特性,降低日粮黏性,维护肠道健康;水解产生功能性寡糖和寡肽作为益生元,促进肠胃正常蠕动,控制有害微生物;脱毒解毒,减少外源性的应激(冯定远,2018),促进毒素分解(冯定远,2018)。

  ③增强免疫力与抗应激能力。高峰等(2004)在非淀粉多糖酶制剂对雏鸡影响的相关研究中发现,相关酶制剂可调动免疫T 细胞和 NK 细胞,进而提高机体免疫力;增强抗氧化功能,利于机体患病时的调节与恢复,孙秋娟等(2019)在肉仔鸡上的实验证实,在日粮中添加复合酶制剂 CSM可提高鸡的抗炎能力及抗氧化力,从而加快患病机体的痊愈速度。

  2.3 抗菌肽①抗菌肽主要通过破坏细胞膜起作用,主要有以下四种模型:桶 - 板模型,抗菌肽的疏水侧与细胞膜结合、亲水侧成孔以此形成物质交换通道,从而使细胞膜瓦解及细胞死亡 (尹昆仑等,2015)。毯式模型,抗菌肽通过静电作用附着在细胞膜表面,然后以类似于清洗剂的方式使膜瓦解而并非插到膜内(单安山等,2012)。环形孔模型,抗菌肽与菌膜结合后,其疏水基极性头部会发生移位从而使菌膜形成裂口,继而破坏菌膜使得细菌死亡(刘世财等,2016)。凝集模型,抗菌肽插到菌膜上后改变其自身结构并与膜上脂分子形成复合物,这些复合物共同形成动态的跨膜孔道(卢俊鑫等,2014)。

  ②抑制生物大分子(DNA、RNA 等)的合成,抗菌肽可以作用于菌内分子及其形成过程,抑制生物大分子的合成和表达,例如会抑制 DNA 的复制与转录翻译,会抑制蛋白的折叠,会抑制酶的糖基化修饰,会抑制细菌结构组分如细胞壁的形成(尹昆仑等,2015)。

  ③抑制胞内酶活性,提高机体免疫力,促进动物生长。卢俊鑫等(2014)研究表明,将 PR39和天蚕素添加到饲粮中可使得血清 IgG 含量上升、减少腹泻,进而改善断奶仔猪生产性能。

  2.4 酸化剂①提高适口性和消化率。酸化剂可以利用其物理酸味掩盖一些不利于进食的气味,提高饲料适口性,同时可作用于味蕾以促使猪分泌更多的消化液,提高消化率和采食量 (奚玉莲等,2020)。还可降低肠道 pH,提高酶的活性,从而提高消化吸收效率,郭鹏等(2011)实验结果表明,复合酸化剂的使用可降低前消化道酸碱度,同时增强十二指肠中的蛋白及淀粉酶活性。

  ②增强抗病力。酸化剂通过营造酸性环境抑制致病菌的生长繁殖,改善胃肠道菌群结构,从而提高畜禽的抗应激能力,例如陈代文等(2006)的试验显示,添加酸化剂可提高仔猪血清中的 Ig(A、G、M)水平,表明仔猪的体 液 免疫得 以增强 。周岭 等(2016)实验表明,在蛋鸡上复合酸化剂对沙门氏菌有显着的抑制作用。

  ③参与物质合成。酸化剂可参与物质合成与代谢,促进矿物质等营养物质的吸收和减少环境污染,如延胡索酸作为 TAC 的中间物质参与许多重要反应,如应激等突发不良情况下可紧急合成 ATP 以供使用,以增强对不良环境的抵抗能力,减少发病率和死亡率(奚玉莲等,2020)。

  2.5 微生态制剂微生态制剂致力构建肠道微生态平衡,营造适宜的条件及扶持正常或有益微生物的生长繁殖,利用有益菌的规模优势及其产物,实现对致病菌的抑制,其应用领域广泛。

  ①奶牛方面:可辅助奶牛幼期建立有益的优势菌群,初生奶牛的消化道菌群极少,酸碱度偏中性,病菌容易在采食时进入消化道从而侵害机体。而在幼期饲粮中添加相关的微生态制剂可将消化道酸碱度调至酸性,抑制有害菌的生长并扶持益生菌成为优势菌群(龚龑等,2014)。

  ②母猪方面:促进养分在母猪体内的消化及吸收利用,增加产奶量和促进产后恢复。在哺乳母猪日粮中添加以乳酸菌为基础的复合微生态制剂后,乳酸菌与肠道中的有害菌形成竞争并产生乳酸等 抑 制 后 者的 增殖,与此同时酵母菌等能通过生物耗氧发挥协同作用,微生态制剂在生长代谢过程中还能够产生氨基酸、未知生长因子等养分和消化酶,提高饲料消化利用率,促进养分吸收从而提高产奶量和促进母猪产后恢复(刘爱君等,2014)。

  ③育肥猪方面:改善育肥猪生长性能,增强免疫力和减少菌群混乱所带来的腹泻等,屈圣富等(2020)在生长猪上的实验充分证明了这一点,以 200mg/kg的量将微生态制剂添加到饲粮后, 育肥猪生长及免疫性能得到不同程度的提高,与此同时腹泻率也下降。

  ④蛋鸡方面:戴维等(2020)在实验中添加 3%复合微生态制剂后,发现其降低了蛋鸡全期的平均日采食量及料蛋比,提高蛋壳厚度。

  ⑤ 仔 猪 方 面 :谢 全 喜 等(2017) 实验证明益生菌能促进仔猪肠道内益生菌生长从而抑制害菌,减少断奶应激的影响。

  2.6 中草药及植物提取物①中草药及植物提取物具有一定的营养作用,其中的营养成分能在某种程度上弥补日粮养分的不足,提高消化率和提升肉质风味,陈国顺等(2011)在香猪饲料中添加 0.4%的中草药,发现其肉质中主要的氨基酸风味物质增加了 28.37%(P<0.05)。

  ②抗菌、抗病毒作用,如单宁能直接或协同杀死细菌,其机制可能与抑制酶活有关,Makkar等(1988)研究发现,单宁能降低反刍瘤胃中的如蛋白酶等多种酶活,主要是因为其改变了酶结构,此外,单宁对 β- 半乳糖酶等也有一定的抑制作用。

  ③提高机体免疫力,像植物多糖等成分能激活免疫细胞。中草药中含有多糖和生物碱等生物活性成分,有利于免疫器官的发育从而增强抗病抗应激能力,有育肥猪相关实验证明添加中草药能使血清中免疫球蛋白水平显着上升(边琳鹤等,2019)。

  3 替抗产品对比分析3.1 发酵饲料优势:①符合畜牧业发展需要,作为饲料重要组成部分的大豆高度依赖进口,成为威胁中国人饭碗的潜在隐患,而发酵饲料可以通过发酵手段开发非常规饲料,解决饲料原料供给问题,如卢慧等(2017)在奶牛上的实验发现,分别采用 2kg 和 1kg(50%) 微生物发酵饲料代替同等质量的基础饲料, 其产奶量相比对照组分别高出 3.41%(P<0.05)和 4.41%(P<0.05)。这表明发酵饲料能在某种程度上代替全混合饲料,化解人畜争粮的隐患,具有较好的前景。②原料成本低,通过发酵能将酒糟、凉茶渣等废弃物利用起来,原料低廉甚至免费,伴随生产线不断成熟,饲料成品将达到一个可观的价格。

  存在问题:①物流与配送,发酵原料通常为就近取材,一旦远距离运输,高昂的运输成本将大幅提升饲料成本,从而削弱产品竞争力;②工艺流程与质量控制,发酵菌群的有效控制与产品安全性存在一定的技术门槛,尤其是发酵后的储存与运输,存在二次发酵风险,正如孙玉梅等(2014) 所总结,一旦密封性不好,饲料与空气发生接触,酵母菌和霉菌会大量繁殖从而导致青贮料腐败变坏。

  3.2 酶制剂优势:针对关键性问题消化率,提高消化率可节约饲料成本、提高生产成绩、减少粪污氨氮排放,对实际生产的几个重要问题均有一定作用。窦勇等(2014)在仔猪上做过 相关研究 , 添加0.4%专用复合酶制剂后,料重比相比对照组降低 4.62%,CP 表观消化率显着提高 30.61%,粪尿氮排放量显着降低 62.88%。

  存在问题:①酶活的稳定性,不同的条件下的酶活差异较大,如何使其稳定发挥作用值得探索;②制剂的抗逆性,尤其是添加到配合饲料中时,如何避免酶结构在制粒过程不受损坏。

  3.3 抗菌肽优势:针对性强,直接作用于细菌病毒,抑制细菌病毒生长繁殖,如阳离子抗菌肽直接与带负电的细菌细胞膜结合, 使其细胞膜通透性增加从而导致细菌死亡(Wang G S.2014)。

  存在问题:目前抗菌肽毒理性方面的研究还不够深入,其安全性与稳定性有待考究(董世雷等,2011),同时生产工艺多为生物提取,生产成本及应用成本高。

  3.4 酸化剂优势:产品稳定性高,主要利用其物理特性和物质成分,储存运输对产品品质影响较小。

  存在问题:剂量与范围有待确定,不同剂量的作用效果差别较大(亢涛等,2019)。如郭鹏等(2011) 进行的肉仔鸡饲喂试验显示,在试验第 42 天时添加0.3%复合酸化剂时可有效降低空肠 pH,但添加 0.2%并不能很好地降低。

  3.5 微生态制剂优势:构建起肠道生态,利于机体良性发展,扶持优势菌群实现自发式防御 (张楠楠等,2014)。王杰等(2016)在探究复合益生菌对断奶仔猪粪便微生物的影响时发现,添加微生态制剂后芽孢杆菌数相比对照组有提高,而大肠杆菌数降低。

  存在问题:构建周期长,影响因素多,效益难以追踪。

  3.6 中草药及植物提取物优势:产品与作用绿色生态,同时可改善肉质风味,如陈国顺等(2011)将一定比例的中草药加到饲料后发现其肉中的鲜味氨基酸水平较对照组显着提高,利于特色品牌建设。

  存在问题:有效成分及作用机理不明确,需明确不同动物的适宜剂量,同时成本较高。

  4 替抗产品选择由上述总结来看,对于应用而言,替抗产品没有最好,只有最适合。养殖企业及养殖场在制定替抗方案时,要根据本场实际情况选针对性的产品,理想做到“一场一方案”。不同地区、不同养殖场的免疫方案不同、管理方式不同、气候条件不同、饲料质量不同、活跃病原不同、流行病例也不同。因此要对症下药,找准影响本场生产成绩的关键要素,特异性地选择适宜的替抗产。
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