抗生素替代物在水產(chǎn)飼料中的選擇與應(yīng)用

      近年來(lái)，一些具有抗病促生長(zhǎng)作用的抗生素替代品應(yīng)運(yùn)而生，并且在水產(chǎn)養(yǎng)殖中取得了良好的效果，它們包括微生態(tài)制劑、寡糖、抗菌肽、酶制劑、中草藥飼料添加劑、酸化劑等。

1、微生態(tài)制劑

      微生態(tài)制劑也叫活菌制劑或益生素，是指在微生態(tài)學(xué)理論指導(dǎo)下，利用從動(dòng)物體內(nèi)分離得到的有益微生物通過(guò)特殊工藝制成的含活菌或含菌體及其代謝產(chǎn)物的制劑。目前已確認(rèn)適宜作微生態(tài)制劑的菌種主要有乳酸桿菌、鏈球菌、芽胞桿菌、雙歧桿菌以及酵母菌等。微生態(tài)制劑產(chǎn)品一般是由多種菌種組成的復(fù)合制劑。大致可分為乳酸菌制劑、芽孢桿菌制劑和酵母類等真菌制劑幾種類型。

1.1 微生態(tài)制劑的作用機(jī)理
      （1）微生態(tài)制劑中有益微生物進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體后，形成優(yōu)勢(shì)菌群，與有害菌爭(zhēng)奪氧、附著位點(diǎn)和營(yíng)養(yǎng)素，競(jìng)爭(zhēng)性的抑制有害菌的生長(zhǎng)，從而調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡;（2）通過(guò)微生物代謝產(chǎn)生有機(jī)酸，降低動(dòng)物腸道內(nèi)pH值，殺滅耐酸的有害菌;（3）產(chǎn)生溶菌酶、過(guò)氧化氫等物質(zhì)，可殺滅潛在的病原菌;（4）產(chǎn)生代謝物抑制腸內(nèi)胺和氨的產(chǎn)生；（5）產(chǎn)生各種消化酶，有利于養(yǎng)分分解;（6）合成B族維生素、氨基酸、未知促生長(zhǎng)因子等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，直接刺激腸道免疫細(xì)胞而增加局部免疫抗體，增強(qiáng)機(jī)體抗病力。

1.2 應(yīng)用微生態(tài)制劑存在的問(wèn)題
      （1）活菌制劑在飼料加工、運(yùn)輸中易失活；（2）活菌進(jìn)入消化道后，大多難以經(jīng)受鹽酸、膽汁酸、低pH值的作用，難有足夠的數(shù)量達(dá)到腸道或定居腸道而發(fā)揮作用;（3）生長(zhǎng)速度慢，難以在與微生物問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位;（4）微生態(tài)制劑在防病促生長(zhǎng)方面雖有一定效果，但在抗病上尚難與現(xiàn)在用的抗生素相抗衡，而且對(duì)于病毒性疾病更無(wú)能為力。

1.3 微生態(tài)制劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢(shì)
      （1）提高益生菌在胃腸道酸性環(huán)境內(nèi)的活性及其對(duì)飼料加工過(guò)程中的高壓和高溫的耐受能力。確保從活菌生產(chǎn)到進(jìn)人動(dòng)物腸道內(nèi)的活性。研究生產(chǎn)高效穩(wěn)定的微生態(tài)制劑及生產(chǎn)工藝;（2）篩選更多的供各種特殊日糧用的新菌株，通過(guò)分子生物技術(shù),導(dǎo)人有用目的基因;（3）綜合腸道微生物的最佳作用條件，從環(huán)境溫度、配合飼料組成、水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)階段、健康狀況等方面綜合研究，生產(chǎn)針對(duì)性強(qiáng)的專用微生態(tài)制劑；（4）微生態(tài)制劑與其他添加劑合理配伍使用的研究。

2、寡糖

      寡糖又稱低聚糖,是指2~10個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵聚合而成的一類低分子糖，包括普通寡糖和功能性寡糖，以功能性寡糖為主。與活菌制劑相比，寡糖更穩(wěn)定，對(duì)制粒、膨化、氧化和儲(chǔ)運(yùn)等惡劣環(huán)境條件都具有很高的耐受性，能抵抗胃酸的滅活作用，克服了活菌制劑在腸道定植難的缺點(diǎn)。

2.1 功能性寡糖的作用機(jī)理
      功能性寡糖可選擇性地促進(jìn)有益菌（主要是雙歧桿菌）增殖，主要有甘露寡糖、果寡糖、寡木糖、寡葡萄糖、寡乳糖等。（1）它能被胃腸道內(nèi)有益微生物尤其是雙歧桿菌所利用作為營(yíng)養(yǎng)，而不能被有害微生物所利用，從而可促進(jìn)胃腸道有益微生物大量生長(zhǎng)繁殖，抑制有害微生物的生長(zhǎng)繁殖；（2）維持胃腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡；（3）增強(qiáng)機(jī)體免疫力，提高機(jī)體抗病力，還可以結(jié)合病原細(xì)胞的外源凝集素，降低病菌吸附到腸壁上的機(jī)率，防止疾病發(fā)生。因此，添加一定劑量的功能性低聚糖可有效防止水產(chǎn)動(dòng)物疾病。

2.2 應(yīng)用功能性寡糖存在的問(wèn)題
      （1）具有較強(qiáng)的吸濕，在生產(chǎn)上不可直接加入大堆飼料中混合，否則會(huì)吸濕結(jié)塊；（2）屬非消化性寡糖類物質(zhì)，受日糧中可溶性纖維的含量和性質(zhì)的影響大，具有較強(qiáng)的日糧特異性，在有些日糧中甚至表現(xiàn)出負(fù)面效應(yīng)；（3）寡糖本身為易發(fā)酵可溶性碳水化合物，添加量過(guò)多可導(dǎo)致腹瀉；（4）生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率較低。

2.3 功能性寡糖研究的今后發(fā)展方向與趨勢(shì)
（1）在測(cè)定飼料原料中天然寡糖含量的基礎(chǔ)上，對(duì)功能性寡糖的使用效果和作用機(jī)理，各種果寡之間的互作和組合效應(yīng)等作進(jìn)一步研究；（2）不但要考慮飼料原料中天然寡糖的化學(xué)來(lái)源和含量，還要考慮飼糧纖維的組成與含量，研究功能性寡糖發(fā)酵特性及其對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡的影響。

3、酶制劑

      酶制劑是一類從動(dòng)物、植物和微生物中提取的具有生物催化能力的蛋白質(zhì)。飼用酶制劑是一種以酶為主要功能因子并通過(guò)特定生產(chǎn)工藝加工而成的飼料添加劑。飼用酶制劑在改善水產(chǎn)動(dòng)物胃腸道內(nèi)的微生物菌落、提高水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)性能、改善飼料的利用效率和減少環(huán)境污染方面發(fā)揮著重要作用。

3.1 酶制劑的作用機(jī)理
      使用酶制劑引起的飼料消化率的提高可以縮短養(yǎng)分在胃腸道內(nèi)存留的時(shí)間，可減少致病菌生長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，也提高了細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，如導(dǎo)致疾病或腸道紊亂。但是酶制劑不能對(duì)微生物菌落產(chǎn)生很大的影響。

3.2 應(yīng)用飼用酶制劑存在的問(wèn)題
      （1）為了控制腸道中細(xì)菌的生長(zhǎng)，酶制劑的作用不如抗生素，因?yàn)榭股厥侵苯庸裟c道細(xì)菌，而酶是通過(guò)限制細(xì)菌可利用生長(zhǎng)基質(zhì)的數(shù)量而減少腸道細(xì)菌；（2）酶制劑具有較強(qiáng)的日糧特異性，抗?fàn)I養(yǎng)因子是酶制劑的靶子，在含抗?fàn)I養(yǎng)因子少的優(yōu)質(zhì)日糧中添加酶制劑不具備抗生素的優(yōu)勢(shì)。

3.3 飼用酶制劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢(shì)
      （1）利用高新技術(shù)生產(chǎn)活力強(qiáng)、成本低的新型酶制劑；（2）多酶系列及飼用酶配方的研究，即研制用于不同飼喂對(duì)象及年齡、不同日糧配方的專一性強(qiáng)的復(fù)合酶；（3）研究在酶的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、貯存及進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體后，如何保持其穩(wěn)定性和飼用效果的技術(shù)，如包被技術(shù)或制粒后用液體酶進(jìn)行噴涂；（4）酶制劑與其它物質(zhì)（如有機(jī)酸）結(jié)合使用，發(fā)揮協(xié)同作用，效果將更加理想。

4、中草藥飼料添加劑

      所謂的中草藥飼料添加劑，是指以無(wú)力、化學(xué)和生物學(xué)手段，從中草藥的種子、根、莖、葉等部位分離、純化的某一種或多種有效成分為主體的產(chǎn)品。作為飼料添加劑早有記載，但研究則從20世紀(jì)80年代開(kāi)始。它由不同功能的中草藥依據(jù)中獸醫(yī)理論和動(dòng)物不同生理需要配制而成。

4.1 中草藥飼料添加劑的作用機(jī)理
      中草藥飼料添加劑的有效成分主要有多糖、生物堿、甙類、脂類、植物色素等生物活性物質(zhì)和蛋白質(zhì)、氨基酸、脂類、礦物質(zhì)元素、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。中草藥成分復(fù)雜，往往是各種成分綜合起作用。實(shí)踐證明，中草藥作為飼料添加劑具有促進(jìn)食欲、增強(qiáng)抵抗力、防病治病等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 應(yīng)用中草藥飼料添加劑存在的問(wèn)題
      （1）在中藥采收和原料使用上，因受不同季節(jié)、地區(qū)的限制，中藥本身的基原和有效成分相差很大；（2）制成的產(chǎn)品（粗放型），難以進(jìn)行準(zhǔn)確的藥效評(píng)定和有效的質(zhì)量控制，致使推廣應(yīng)用易出現(xiàn)偏差；（3）大部分中草藥作用較慢，且劑量較大；（4）某些中草藥類似抗生素，對(duì)體內(nèi)有益菌及病原菌均有殺滅作用；（5）另外，適口性以及價(jià)格問(wèn)題也是中草藥在飼料中應(yīng)用需要解決的主要問(wèn)題。

4.3 中草藥飼料添加劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢(shì)
藥物含量標(biāo)準(zhǔn)化、加工工藝精細(xì)化、配制微量化、配方精?；⒁庵形麽t(yī)結(jié)合，且需要作長(zhǎng)期、大量的實(shí)踐驗(yàn)證工作。

5、有機(jī)酸化劑

      酸化是人為地將有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸，單獨(dú)或以混合物的形式添加到飼糧中，以降低其pH的過(guò)程。研究表明，在飼糧中添加有機(jī)酸化劑不僅可以維持機(jī)體健康，還可以提高水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)性能和飼料利用率等。通過(guò)有機(jī)酸來(lái)抑制飼料原料或成品飼料中的沙門氏菌等病原菌，在歐洲得到廣泛應(yīng)用。

5.1 有機(jī)酸化劑作用機(jī)理
      非離解態(tài)的有機(jī)酸能夠穿過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞膜，有機(jī)酸一旦進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，就會(huì)發(fā)生離解而產(chǎn)生氫離子從而降低細(xì)胞內(nèi)的pH值，導(dǎo)致細(xì)菌消耗能量來(lái)恢復(fù)其正常的平衡，而該酸產(chǎn)生的酸根負(fù)離子R-COO-就會(huì)破壞DNA和蛋白質(zhì)的合成，使細(xì)菌處于應(yīng)激之中，從而無(wú)法增殖或者無(wú)法快速增殖?？梢?jiàn)，低pH值就能保護(hù)動(dòng)物免受感染，尤其可免于在幼年受到感染。

5.2 應(yīng)用有機(jī)酸化劑存在的問(wèn)題
（1）作用效果受日糧的緩沖力影響較大。日糧中蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等緩沖力較高的物質(zhì)含量較多時(shí)，效果較差；（2）有機(jī)酸可能會(huì)影響日糧適口性和采食量。

5.3 有機(jī)酸化劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢(shì)
（1）開(kāi)發(fā)生產(chǎn)微膠囊式制劑或脂質(zhì)保護(hù)外膜酸化劑。保持酸化劑飼用效果的穩(wěn)定性及持久性；（2）酸化劑的選用應(yīng)與飼糧類型、動(dòng)物種類及消化生理特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，確定最佳添加量；（3）開(kāi)發(fā)無(wú)機(jī)酸化劑與復(fù)合酸化劑；（4）酸化劑與酶制劑等其他抗生素替代物的相互協(xié)同作用及配伍關(guān)系的研究。

6、抗菌肽

      抗菌肽也稱肽類抗生素或天然抗生素，是一類廣泛存在于細(xì)菌、植物、脊椎和無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)，具廣譜抗微生物活性的小分子短肽，是生物體天然免疫的重要效應(yīng)因子，是構(gòu)成宿主防御病原微生物等入侵的重要分子屏障。目前已經(jīng)有 500多種抗菌肽被分離、鑒定。其共同特點(diǎn)為:分子量小（12~100個(gè)氨基酸殘基）、多聚陽(yáng)離子型、兩親結(jié)構(gòu)。

6.1抗菌肽的作用機(jī)理
      有關(guān)抗菌肽的確切作用機(jī)制還不清楚，目前認(rèn)為可能是肽脂相互作用導(dǎo)致細(xì)胞膜的通透性變化，而非受體介導(dǎo)的識(shí)別過(guò)程。細(xì)胞膜是其靶目標(biāo)，抗菌肽的陽(yáng)離子特性有助于和細(xì)胞膜表面的帶負(fù)電的磷脂進(jìn)行靜電作用。螺旋或口折疊結(jié)構(gòu)的兩親性肽的膜滲透作用是通過(guò)以下兩種機(jī)制進(jìn)行的:形成跨膜孔道的桶－桶板機(jī)制和導(dǎo)致細(xì)胞膜的破裂和溶解的毯式機(jī)制。在桶－桶板模型中，抗菌肽形成束狀穿透細(xì)胞膜，形成電勢(shì)依賴通道，肽的疏水面和靶細(xì)胞膜的脂質(zhì)核心作用，親水的一面位于里面；在毯式模型中，疏水的一面朝向細(xì)胞膜并與之結(jié)合，親水的一面朝向溶劑。肽的單體一旦達(dá)到臨界濃度，細(xì)胞膜溶解成碎片，瞬間孔道形成，這些孔道與桶－桶板模型不同在于它是靠脂質(zhì)雙層向后卷曲形成的。線性螺旋結(jié)構(gòu)的抗菌肽可能通過(guò)地毯式機(jī)制實(shí)現(xiàn)，而有著β折疊結(jié)構(gòu)的環(huán)肽也許是通過(guò)桶－桶板機(jī)制起作用。

6.2 抗菌肽的應(yīng)用前景
      水產(chǎn)養(yǎng)殖品種生活于富含各種微生物的水環(huán)境中，抗菌肽被認(rèn)為是魚(yú)、蝦、貝等免疫防御系統(tǒng)的主要成分之一。高等動(dòng)物腸道微生物菌群發(fā)達(dá)。不同動(dòng)物的腸道內(nèi)源性抗菌肽能抑制其相應(yīng)的外源性病原菌，而對(duì)動(dòng)物腸道中共生生態(tài)系統(tǒng)中的微生物和動(dòng)物細(xì)胞無(wú)殺傷作用，即高等動(dòng)物腸道抗菌肽具有“種”特異性。盡管高等動(dòng)物腸道抗菌肽具有此優(yōu)點(diǎn)，但他們?cè)趧?dòng)物體內(nèi)表達(dá)分泌量有限，加上現(xiàn)代水產(chǎn)飼養(yǎng)業(yè)日益呈集約化，病原傳播和入侵及各種應(yīng)激作用日益強(qiáng)化，使得水產(chǎn)動(dòng)物腸道自身表達(dá)的抗菌肽不足以對(duì)動(dòng)物自身的保健起很大作用。如能應(yīng)用對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物專一性的內(nèi)源性抗菌肽作飼料添加劑，則可使飼養(yǎng)動(dòng)物受到外源病原菌入侵或應(yīng)激時(shí)能特異性地維持其健康和生長(zhǎng)。

      隨著對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種抗菌肽的分離、結(jié)構(gòu)與功能的研究，改造并合成既具有穩(wěn)定高效抗菌活性又具有特異抗菌能力且對(duì)宿主無(wú)害的抗菌肽基因，并通過(guò)基因工程在原核細(xì)胞、真核細(xì)胞或某些藻類中進(jìn)行表達(dá)，以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，有希望成為殺滅水產(chǎn)養(yǎng)殖品種病原體，特別是耐藥菌的新型藥物，這無(wú)疑將是“后抗生素時(shí)代”的一條出路。

隨著人們對(duì)食品安全意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)對(duì)抗生素使用監(jiān)管力度的加強(qiáng)，安全、高效的抗生素替代物的研制與開(kāi)發(fā)是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。雖然眾多研究報(bào)道微生態(tài)制劑、功能性寡糖、抗菌肽、飼用酶制劑、中草藥飼料添加劑和有機(jī)酸化劑等可替代抗生素。但目前還沒(méi)有任何一種替代物可在實(shí)際生產(chǎn)中完全取代水產(chǎn)動(dòng)物飼料中的促生長(zhǎng)抗生素。水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、飼料加工學(xué)、微生物學(xué)、藥理學(xué)、分子生物學(xué)與生物技術(shù)等多種學(xué)科的交叉與運(yùn)用，將為抗生素替代物最終完全取代飼用抗生素提供有力的支持。