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饲用抗生素替代品现状分析


1 瓦特国际传媒(WATT Global Media)2017营养与饲料调查无抗动物饲料生产比重


无论是基于国家政策还是终端消费需求变化及食品安全的需求,饲料无抗大趋势下的影响已经初见端倪。抗生素替代品的研发和应用正被业界和下游用户不断认可和接收。饲用抗生素的替代品也在不断的推陈出新,概述起来,目前市场上的饲用抗生素替代品有以下几种:益生菌、有机酸、酶制剂、益生元、植生素/精油、其它。

1、益生菌(微生态制剂)

益生菌是活的微生态制剂,可以通过改善宿主肠道微生态菌群从而使宿主受益。众多学者认为,益生菌是最有前途的饲用抗生素替代品。中科院院士我国微生态学奠基人魏曦先生就曾预言:抗生素之后将是微生态制剂的时代。美国食品药物管理局认为安全的益生菌有42种,常见的益生菌主要有乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌等几大类,主要包括嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜热链球菌、乳链球菌、粪链球菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和假丝酵母。

益生菌被认为通过以下几种方式促进肠道健康:①参与肠道附着位点和养分的竞争,扶持优势菌群,抑制致病菌定植、繁殖和生长,维持肠道菌群生态平衡;②代谢产生乳酸、乙酸、丁酸等酸性物质,降低肠道pH值,酸化肠道,抑制大肠杆菌等有害菌的生长繁殖,同时据报道,pH值每下降0.1,饲料报酬可提高3%;③改善肠道营养,代谢产生蛋白酶淀粉酶等消化酶、短链脂肪酸、B族维生素等营养物质;④生物拮抗与抗感染,代谢产生细菌素、乳铁蛋白、溶菌酶和过氧化氢等抑菌物质,从而抑制病原菌的生长;⑤促进肠道粘膜免疫,提高动物机体免疫机能;⑥芽孢杆菌能消耗肠道游离氧,降低氧化还原电位,改善乳酸杆菌、双歧杆菌等厌氧菌的生长环境,低氧化还原电位能促进Fe2+Ca2+、维生素D等营养成分的吸取;⑦抑制肠道内氨气、吲哚等毒性物质产生,改善畜禽舍环境。

理想的益生菌应具备以下特点:对宿主有益;为非病原菌;无毒;含有大量的具有代谢活性的细胞;在宿主肠道中可代谢,能存活,如可存活于肠道的酸性环境,在胆汁和胰酶存在的情况下也能存活;可在肠道中附着;具有抑制肠道病原菌活力的能力;在饲料加工和贮存过程中仍能保持稳定和活性;不能成为免疫缺损宿主的病原菌来源。但目前在我国用户对微生态制剂普遍存在信心不足的现象。究其原因,主要是目前市场上流通的低质低效产品太多,大都存在不耐热、易灭活、生物活性低的缺点,而且大部分乳酸菌都存在对不良环境抗性差的特点。另外不同的益生菌以及益生菌在不同畜种上的实际使用效果不同,这是因为:有益菌的数量不够;微生物未能存活于肠道,不能发挥正常的代谢功能,这可能是由于饲料中有抗生素同时存在所致;微生物老化,随着时间的延长,效力衰减;肠道发酵环境不稳定,这可能是由于过度使用益生素所致,所添加的有益菌耗尽了肠道中其他有益菌和病原菌的营养物质。

2、有机酸

   有机酸是一种天然的替代品,可减少细菌产生的毒性物质,引起肠壁的形态改变,从而减少病原菌在肠道中的聚集,因而可防止上皮细胞遭到破坏。通常用于畜禽营养的酸化剂有甲酸、丙酸、丁酸、乳酸、柠檬酸、苯甲酸、苹果酸或延胡索酸。因为主要有害微生物生长的适宜pH环境一般为中性,而乳酸杆菌等则适宜在酸性环境中生长繁殖,所以在控制消化道微生物区系平衡上,消化道酸度起着重要作用。有机酸加入日粮后,饲料和胃肠道内的pH都降低,从而减少饲料霉变并在肠道形成对病原菌生长不利的环境。胃内pH下降也增强了胃蛋白酶的功能,从而提高蛋白质的消化率,因而也降低了大肠中微生物对未消化蛋白质的发酵,减少了氨气和有毒胺(腐胺或尸胺)的产生。有机酸的包被(或微胶囊化)及其缓慢释放有助于其抵达胃肠道远端,从而更好的发挥抗菌作用。此外,不同有机酸间的混合具有更好的效果。

有机酸替代抗生素物存在的问题:①作用效果受日粮的缓冲力影响较大,日粮中蛋白质和矿物质等缓冲力较高的物质含量较多时,效果较差;②有机酸可能会影响日粮适口性和采食量。

3、酶制剂

酶制剂在饲料工业中的应用已经有几十年。在饲料中应用较为广泛的有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、植酸酶、木聚糖酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶、果胶酶和黄曲霉毒素脱毒酶等。

畜禽日粮主要是由植物源性的饲料原料组成。饲料原料中的抗营养因子,如:植酸、非淀粉多糖(NSPs)和蛋白酶抑制剂等都存在于植物性的饲料原料中,会限制动物对营养物质的利用。特别是幼龄动物的消化系统发育不完善,消化酶含量少且活力低,自身免疫系统尚未发育完全,不能有效利用日粮中的植物蛋白和复杂多糖。饲料原料中的NSPs大部分对动物的生长会产生不利影响。酶制剂主要作用是为补充动物内源酶的不足,提供动物自身无法合成的酶,消除抗营养因子,分解非淀粉多糖构成的物质,暴露蛋白质等养分,以促进畜禽对养分的消化吸取,促进畜禽的生长。

正确地使用各种酶制剂并研究它们间的相互作用,同时对饲粮配方加以适当调整(需重新研究和修改饲料配方及动物营养需要量,使酶制剂的营养价值得到量化),特别是仔细选择饲粮的原料成分会有利于提高经济效益,但如果酶制剂在饲料配方中的相对营养价值得不到量化,反而会使得经济效益降低。

饲用酶制剂作为抗生素替代物存在的问题:①为了控制肠道中细菌的生长,酶制剂的作用不如抗生素,因为抗生素是直接攻击肠道细菌,而酶是通过限制细菌可利用生长基质的数量而减少肠道细菌;②酶制剂具有较强的日粮特异性,抗营养因子是酶制剂的靶子,在含抗营养因子少的优质日粮中添加酶制剂不具备抗生素的优势。

4、益生元

益生元最早的定义是食物中一种不易消化的成分,它可刺激宿主结肠中益生菌的生长或活化,从而促进宿主健康。益生元的作用机制与益生菌相似,益生元能选择性地刺激或激活肠道某些有益菌生长和繁殖,提高肠道内有益于健康的优势菌群的构成和数量。此外,益生元经细菌降解产生的主要终产物是短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸),该类酸可以降低肠道pH,从而抑制部分有害微生物的繁殖。市面上作为益生元的低聚糖主要有菊糖、低聚果糖、半乳寡聚糖、甘露寡聚糖、异麦芽三糖、大豆寡聚糖和木寡聚糖等。

与活菌制剂相比,益生元更稳定,对制粒、膨化、氧化和储运等恶劣环境条件都具有很高的耐受性,能抵抗胃酸的灭活作用,克服了活菌制剂在肠道定植难的缺点。但益生元的应用仍存在以下问题:①具有较强的吸湿,在生产上不可直接加入大堆饲料中混合,否则会吸湿结块;②属非消化性寡糖类物质,受日粮中可溶性纤维的含量和性质的影响大,具有较强的日粮特异性,在有些日粮中甚至表现出负面效应;③寡糖本身为易发酵可溶性碳水化合物,添加量过多可导致腹泻;④生产成本较高,生产效率较低。另外,Roberfroid(益生元的发现者)2007年于《营养学期刊》对此发表了一个关于益生元的精确定义,他认为益生元是可以被宿主肠道微生物菌群选择性利用的且能改变肠道微生物菌群的组成和活性,促进宿主健康的一类物质。至今为止,他认为只有2种低聚糖满足益生元的标准,即菊糖和反式半乳寡聚糖。

5、植生素/精油

植生素饲料添加剂(Phytogenic Feed AdditivesPFAs)涵盖范围非常广泛,是一类植物源性饲料添加剂,包括药草、香料和植物精油(挥发性植物化合物蒸馏提取物,主要是含有植物大部分活性物质的烃类)和油性树脂(非水溶剂提取物)PFAs具有明显的芳香特性,能够提高商品饲料的适口性。而且,其次生代谢产物,如苦味性或刺激性物质、皂甙、香精油、生物碱或黄酮类,被认为是植物隐藏的奥妙。在商业性生产条件下,PFAs能够提高动物的采食量、生长率以及饲料转化率2%~6%。植物次生代谢产物具有更多的功效,如刺激唾液和胃液分泌、改善肝脏功能、抗炎症和抗氧化作用。但是大部分植物提取物饲料添加剂的作用模式仍未完全得到掌握。

PFAs的活性成分由于原料和其他影响因素(如气候、地理位置、收割、生长阶段和贮藏条件)的不同而存在一定的变化,从而造成目前市场上销售的PFAs功效差异较大。市场上销售的PFAs在其主要活性成分上并非都进行了标准化,同时/或者并非全是天然的植物源性成分,它们或许还含有性质相同的合成类成分。

即使一个产品据说是纯天然的,它也不一定会比抗生素或其它合成类饲料添加剂更好或更安全。植生素被认为是“天然”产品,但它们种类繁多,活性成分复杂,它们还需要获得详细的评估,以了解其与饲料内其它成分之间潜在的相互作用或其它可能存在的不利影响。


2 瓦特国际传媒(WATT Global Media)2017营养与饲料调查用于替代AGPs添加剂


AGPs替代方面,益生菌是最受欢迎的动物饲料添加剂(46%)。有机酸(43%)和酶制剂(42%)的排名也很高。不过,就功效而言,益生菌和有机酸几乎具有相同的预期效果。这并不是说,受访者知道或已经用过其它类型的添加剂。例如,受访者表示,他们对植物源饲料添加剂(20%)和益生元(17%)的功效了解最少。


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