抗生素添加剂替代品的开发及研究

  改革开放以来,我国畜禽产品生产取得了世人瞩目的成就,尤其是肉类产品,多年来保持世界第一的地位。据世界贸易组织统计,2002年(2003年度未出版)世界肉类产量24504.7万吨,我国为6784.9万吨,占世界总产量的27.7%,我国出口仅为92.58万吨,仅占世界出口的3.53%,我国的生产与出口之比仅为1.36%,这与我国为世界畜禽生产大国的地位极不相称。造成这一的原因何在?本文就造就这一贸易壁垒的主要原因之一:抗生素添加剂的阴影和抗生素添加剂的替代品进行综述。 
  1.抗生素饲料添加剂辉煌之下的阴影 
  1929年,英国科学家Fleming发现抗生素以来,1943年,抗生素在美国逐步形成大批量的工业化生产以后,抗生素对疫病的防治起到了不可抹灭的重要作用。与此同时,一些养殖业主把生产抗生素的发酵废渣加到饲料中饲喂猪,发现加了这种废渣的饲料养猪比普通饲料喂猪生长更快,效果更好。Moor(1946)、Cunda和Stokstad(1949)、Brude等(1953)确证了抗生素具有促进动物生长发育和育肥的作用,从此以后,抗生素被大量地应用于畜禽疫病的预防、治疗和促进畜禽生长的饲料添加剂。实验证明抗生素添加剂在促进畜禽生长,提高饲料转化率,预防畜禽疾病,增进动物健康状态等方面,是其他任何饲料添加剂无法比拟的。Krijider 指出,抗生素添加剂可获得5-8倍的赢利。因此,抗生素在上个世纪对提高畜禽产品生产总量起到了辉煌的成就。然而,长期大量在饲料中使用抗生素也确实产生令人担忧的问题:随着抗生素的大量使用及滥用,将导致诸如破坏动物体正常微生物群,引起微生态平衡失调;促进耐药菌株增加,使治疗用药增加困难;增加易感生境的敏感性,促进机体的外源性感染和内源性感染;影响动物的免疫功能,使机体抗病减弱;抗生素等药物在畜产品(肉、蛋、奶)中的残留,威胁人类的身体健康;对人和动物致畸、致残,甚至导致人畜中毒死亡。 
  随着人民生活水平的提高,畜禽产品需求从量到质转变,实现了从吃饱到吃好,吃健康,吃风味的转变。这种消费需求的转变使绿色产品、有机食品有了发展空间。要生产绿色产品必然要实现产品有机轮回的转变,返回到前古的自然生产状态,这使抗生素添加剂在饲料中应用必然受到限制。 
  正因为以上原因,2002年3月底,欧盟决定禁止使用抗生素作为饲料生长添加剂。目前仍被批准使用的4类饲用抗生素添加剂如莫能菌素(钠)、盐霉素(钠)、阿维菌素和黄霉素将于2006年元月前退出饲料添加剂行列。 
  2.绿色饲料添加剂 
  假设抗生素被禁用,那谁来替代它为畜牧业的发展作保障?为了解决抗生素添加剂应用中存在的问题,克服抗生素作为饲料添加剂带来的弊端,世界一些科学家在极力寻求和开发一种无毒副作用、无残留,既能促进动物生长,又能防治人畜疾病的、取代抗生素的新型添加剂或“药物”的绿色饲料添加剂。目前国际公认的促进动物生长的绿色饲料添加剂主要有微生态制剂、中草药、酶制剂、化学益生素(寡糖类)等。 
  酶制剂仅有促生长没有抗病性。因此不具备抗生素添加剂替代品的双重作用。 
  中草药虽说取之于自然,具有促生长和预防动物疾病,但“是药三分毒”之说是无不道理的,长期使用同样会对一些病原菌产生耐药性。我们在选育食品级基因工程时,常用中草药作为抗性标记,因此,若长期应用中草药作为饲料添加剂,将会出现象抗生素添加剂一样的后果。 
  化学益生素是在动物胃肠道中添加的能促进有益菌繁殖的东西,它归类为微生态调节剂范畴,现在应用较多的是低聚糖类即所谓的寡糖。已研究证明它能促进机体肠道内有益菌的增殖,吸附外源性病原菌,调节机体免疫系统,提高动物免疫力,但作用极为缓慢。虽然寡聚糖无毒无副作用,对制粒、膨化、氧化和储运等恶劣环境条件都具有较高的耐受性,但是寡聚糖的生产效率低,成本高。又因寡聚糖属于非消化性物质,容易吸湿,是动物对营养物质消化吸收抑制因子,在动物生产中添加过量时和含非淀粉多糖高的饲料中添加会引起腹泻。所以化学益生素的应用很大的极限性。 
  微生态制剂是目前研究和应用热点和焦点。微生态制剂也叫活菌制剂、益生素,它是可以直接饲喂的有益活体微生物制剂。它通过维持肠道内微生态平衡而发挥作用,具有防治疾病,增强机体免疫力,促进生长,增加体重等多种功能,且无污染、无残留、不产生抗药性,可作为抗生素的替代品应用于饲料添加剂中。 
  3.微生态制剂的崛起 
  20世纪初,俄国细菌学家Metchnicoff发现在牛奶中加入乳酸菌制成的酸牛奶对人有益,能帮助消化、治疗腹泻,这一发现引起众多的科学家对有益微生物研究的极大兴趣。 
  1977年德国人鲁西(Volkoer Rusch)博士首先在黑博恩(Herborn)建立起第一个微生态学研究所,主要从事双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌等活菌制剂(生理性细菌)作生态调整疗法的研究与应用。我国微生物添加剂的研究和开发起始于70年代,当时何明清等(1980)主要致力于畜禽下痢的研究,针对服用抗生素导致的二重感染,耐药菌增多等弊端,率先筛选到无病原性大肠杆菌SY-30菌株,制成大肠杆菌活菌制剂,预防仔猪黄痢收到良好效果。1983年,何明清等首先报道了1月龄内的健康仔猪和下痢仔猪肠内的正常菌群变化,在正常时,厌氧菌群占优势,总菌数占99%以上,而需氧菌群的总菌数占1%以下,改变了仔猪肠内大肠杆菌占绝对优势的传统结论;同时提出仔猪下痢的原因主要是肠内优势菌群发生更替,出现菌群比例失调。1986年,对病、健鸡肠道菌群的研究得到同样的结果。随后,我国许多学者进行不同动物正常菌群的研究都支持了这一观点,为研制和应用微生物兽药和微生物添加剂奠定了理论基础。 
  随着微生物兽药的研究和应用,研究者们发现,微生物兽药不但具有治病防病的效果,而且还具有增加动物的采食量和促进生长,提高增重作用。1984年,何明清等应用促菌生防治雏鸡白痢中,除了观察到治疗效果达92.84%外,同时观察到促菌生具有明显促进雏鸡的采食量和提高增重。这一试验结果启发研究者开发研究微生物添加剂的观念,并于1987年首先研制成功8701、8801、8901等畜禽鱼微生物添加剂,在国内开创了微生物添加剂研究先河。何明清教授等并于1995年顺利完成主持的“八五”国家科技攻关项目《饲用微生物添加剂的研究》。在此以后,有大量的、新的微生物添加剂的临床推广应用,如HB-增菌素(北京营养源研究所,1991)、XAL503菌粉(李健强等,1992)、复康生(薛恒平等,1992)、僵鳗微生态制剂(王经帮等,1993)、Jx复合菌剂(桂明远等,1993)、SL-益生素(马桂荣等,1994)增重灵(卢中华等,1995)、MXY892菌剂(马春全等,1995)、NM5菌剂(李巧贤等,1995)、促畜壮(李心坦,1997)、活性乳酸菌制剂L(王良娟等,1997)、磊宝菌(陶德录等,1997)、益菌多S-586(聂实践等,1999)、益乐宝(尹崇山等,1999)、宝肠安和宝禽安(枯草芽孢杆菌制剂,无锡阿尔宝尔生物工程有限公司,1999)。
  4.微生态制剂菌种 
  目前使用微生物制剂,多是由各种有益微生物组成的复合制剂,按微生物的菌种类型,可以分为:乳酸菌制剂、粪肠球菌制剂、芽孢杆菌制剂和酵母菌制剂等。美国食品与药物管理局(FDA)已批准43种微生物可直接用于饲喂。我国农业部于1996年底批准腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪肠球菌、酵母、噬菌蛭弧菌6个菌种生产微生物兽药;1999年6月公布干酪乳杆菌、植物乳杆菌、粪链球菌、屎链球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、啤酒酵母、产朊假丝酵母、沼泽红假单胞菌等12种可直接饲喂动物,允许使用的饲料级微生物添加剂菌种。此外,在国内外还陆续有新的应用菌种的报道,如环状芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、丁酸梭菌、芽孢乳杆菌等。 
  5.微生态制剂在应用和推广上存在的问题 
  微生态制剂作为绿色添加剂的预防效果很好,但促进生长效果总体而言与抗生素添加剂略差,生物统计差异不显著(P>0.05),微生态制剂的作用较抗生素添加剂略为

相关文章