抗生素替代物在水產(chǎn)飼料中的選擇與應(yīng)用

近年來，一些具有抗病促生長作用的抗生素替代品應(yīng)運而生，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，利用從動物體內(nèi)分離得到的有益微生物通過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)制劑的作用機理
（1）微生態(tài)制劑中有益微生物進入動物機體后，形成優(yōu)勢菌群，與有害菌爭奪氧、附著位點和營養(yǎng)素，競爭性的抑制有害菌的生長，從而調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡;（2）通過微生物代謝產(chǎn)生有機酸，降低動物腸道內(nèi)pH值，殺滅耐酸的有害菌;（3）產(chǎn)生溶菌酶、過氧化氫等物質(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、未知促生長因子等營養(yǎng)物質(zhì)，直接刺激腸道免疫細胞而增加局部免疫抗體，增強機體抗病力。

1.2 應(yīng)用微生態(tài)制劑存在的問題
（1）活菌制劑在飼料加工、運輸中易失活；（2）活菌進入消化道后，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)量達到腸道或定居腸道而發(fā)揮作用;（3）生長速度慢，難以在與微生物問競爭中處于優(yōu)勢地位;（4）微生態(tài)制劑在防病促生長方面雖有一定效果，但在抗病上尚難與現(xiàn)在用的抗生素相抗衡，而且對于病毒性疾病更無能為力。

1.3 微生態(tài)制劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢
（1）提高益生菌在胃腸道酸性環(huán)境內(nèi)的活性及其對飼料加工過程中的高壓和高溫的耐受能力。確保從活菌生產(chǎn)到進人動物腸道內(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)動物生長階段、健康狀況等方面綜合研究，生產(chǎn)針對性強的專用微生態(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個單糖通過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，對制粒、膨化、氧化和儲運等惡劣環(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。

2.1 功能性寡糖的作用機理
功能性寡糖可選擇性地促進有益菌（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養(yǎng)，而不能被有害微生物所利用，從而可促進胃腸道有益微生物大量生長繁殖，抑制有害微生物的生長繁殖；（2）維持胃腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡；（3）增強機體免疫力，提高機體抗病力，還可以結(jié)合病原細胞的外源凝集素，降低病菌吸附到腸壁上的機率，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)動物疾病。

2.2 應(yīng)用功能性寡糖存在的問題
（1）具有較強的吸濕，在生產(chǎn)上不可直接加入大堆飼料中混合，否則會吸濕結(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，具有較強的日糧特異性，在有些日糧中甚至表現(xiàn)出負面效應(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
（1）在測定飼料原料中天然寡糖含量的基礎(chǔ)上，對功能性寡糖的使用效果和作用機理，各種果寡之間的互作和組合效應(yīng)等作進一步研究；（2）不但要考慮飼料原料中天然寡糖的化學(xué)來源和含量，還要考慮飼糧纖維的組成與含量，研究功能性寡糖發(fā)酵特性及其對動物腸道微生態(tài)平衡的影響。

3、酶制劑

酶制劑是一類從動物、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)動物胃腸道內(nèi)的微生物菌落、提高水產(chǎn)動物生產(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)存留的時間，可減少致病菌生長的機會，也提高了細菌過度生長所帶來的風(fēng)險，如導(dǎo)致疾病或腸道紊亂。但是酶制劑不能對微生物菌落產(chǎn)生很大的影響。

3.2 應(yīng)用飼用酶制劑存在的問題
（1）為了控制腸道中細菌的生長，酶制劑的作用不如抗生素，因為抗生素是直接攻擊腸道細菌，而酶是通過限制細菌可利用生長基質(zhì)的數(shù)量而減少腸道細菌；（2）酶制劑具有較強的日糧特異性，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。

3.3 飼用酶制劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢
（1）利用高新技術(shù)生產(chǎn)活力強、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象及年齡、不同日糧配方的專一性強的復(fù)合酶；（3）研究在酶的生產(chǎn)、運輸、使用、貯存及進入動物機體后，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行噴涂；（4）酶制劑與其它物質(zhì)（如有機酸）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年代開始。它由不同功能的中草藥依據(jù)中獸醫(yī)理論和動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。實踐證明，中草藥作為飼料添加劑具有促進食欲、增強抵抗力、防病治病等優(yōu)點。

4.2 應(yīng)用中草藥飼料添加劑存在的問題
（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），難以進行準(zhǔn)確的藥效評定和有效的質(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，適口性以及價格問題也是中草藥在飼料中應(yīng)用需要解決的主要問題。

4.3 中草藥飼料添加劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢
藥物含量標(biāo)準(zhǔn)化、加工工藝精細化、配制微量化、配方精專化，注意中西醫(yī)結(jié)合，且需要作長期、大量的實踐驗證工作。

5、有機酸化劑

酸化是人為地將有機酸或無機酸，單獨或以混合物的形式添加到飼糧中，以降低其pH的過程。研究表明，在飼糧中添加有機酸化劑不僅可以維持機體健康，還可以提高水產(chǎn)動物生產(chǎn)性能和飼料利用率等。通過有機酸來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 有機酸化劑作用機理
非離解態(tài)的有機酸能夠穿過細菌的細胞膜，有機酸一旦進入細胞內(nèi)，就會發(fā)生離解而產(chǎn)生氫離子從而降低細胞內(nèi)的pH值，導(dǎo)致細菌消耗能量來恢復(fù)其正常的平衡，而該酸產(chǎn)生的酸根負離子R-COO-就會破壞DNA和蛋白質(zhì)的合成，使細菌處于應(yīng)激之中，從而無法增殖或者無法快速增殖?？梢?，低pH值就能保護動物免受感染，尤其可免于在幼年受到感染。

5.2 應(yīng)用有機酸化劑存在的問題
（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，效果較差；（2）有機酸可能會影響日糧適口性和采食量。

5.3 有機酸化劑研究的今后發(fā)展方向與趨勢
（1）開發(fā)生產(chǎn)微膠囊式制劑或脂質(zhì)保護外膜酸化劑。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、動物種類及消化生理特點結(jié)合起來，確定最佳添加量；（3）開發(fā)無機酸化劑與復(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菌、植物、脊椎和無脊椎動物體內(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。其共同特點為:分子量?。?2~100個氨基酸殘基）、多聚陽離子型、兩親結(jié)構(gòu)。

6.1抗菌肽的作用機理
有關(guān)抗菌肽的確切作用機制還不清楚，目前認(rèn)為可能是肽脂相互作用導(dǎo)致細胞膜的通透性變化，而非受體介導(dǎo)的識別過程。細胞膜是其靶目標(biāo)，抗菌肽的陽離子特性有助于和細胞膜表面的帶負電的磷脂進行靜電作用。螺旋或口折疊結(jié)構(gòu)的兩親性肽的膜滲透作用是通過以下兩種機制進行的:形成跨膜孔道的桶－桶板機制和導(dǎo)致細胞膜的破裂和溶解的毯式機制。在桶－桶板模型中，抗菌肽形成束狀穿透細胞膜，形成電勢依賴通道，肽的疏水面和靶細胞膜的脂質(zhì)核心作用，親水的一面位于里面；在毯式模型中，疏水的一面朝向細胞膜并與之結(jié)合，親水的一面朝向溶劑。肽的單體一旦達到臨界濃度，細胞膜溶解成碎片，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)的抗菌肽可能通過地毯式機制實現(xiàn)，而有著β折疊結(jié)構(gòu)的環(huán)肽也許是通過桶－桶板機制起作用。

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、蝦、貝等免疫防御系統(tǒng)的主要成分之一。高等動物腸道微生物菌群發(fā)達。不同動物的腸道內(nèi)源性抗菌肽能抑制其相應(yīng)的外源性病原菌，而對動物腸道中共生生態(tài)系統(tǒng)中的微生物和動物細胞無殺傷作用，即高等動物腸道抗菌肽具有“種”特異性。盡管高等動物腸道抗菌肽具有此優(yōu)點，但他們在動物體內(nèi)表達分泌量有限，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)激作用日益強化，使得水產(chǎn)動物腸道自身表達的抗菌肽不足以對動物自身的保健起很大作用。如能應(yīng)用對水產(chǎn)動物專一性的內(nèi)源性抗菌肽作飼料添加劑，則可使飼養(yǎng)動物受到外源病原菌入侵或應(yīng)激時能特異性地維持其健康和生長。

隨著對水產(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宿主無害的抗菌肽基因，并通過基因工程在原核細胞、真核細胞或某些藻類中進行表達，以實現(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，這無疑將是“后抗生素時代”的一條出路。

隨著人們對食品安全意識的增強，各國對抗生素使用監(jiān)管力度的加強，安全、高效的抗生素替代物的研制與開發(fā)是當(dāng)前迫切需要解決的問題。雖然眾多研究報道微生態(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酸化劑等可替代抗生素。但目前還沒有任何一種替代物可在實際生產(chǎn)中完全取代水產(chǎn)動物飼料中的促生長抗生素。水產(chǎn)動物營養(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。