促生长剂在食品动物生产中的应用

梁 超 张金凤

(武汉多宝微生物技术有限公司，湖北武汉 430312)

在过去的几十年里，促生长剂（添加剂）在食品动物的生产过程中既有贡献也有争议。一方面，它们的使用节约了大量的粮食（如按中国1.6亿吨的饲料产量，一年能节省4 800～8 000万吨，相当于2.5～4.0亿人1年的口粮）。另一方面，随着科学的发展和人们生活水平的提高，学术观点、商业背景、环保意识、政策法规等因素，使人们在使用促生长剂的必要性、安全性、选择性问题上有不同的看法。

目前，动物生产过程中所使用的促生长剂，根据其来源大致分为植物源性、矿物源性、动物源性和微生物源性4种。本文在参考国内外现有文献的基础上，对其做一综述，供有关人士参考。

1 植物源

1.1 糖萜素

糖萜素是由浙江大学研究人员从山茶科植物籽实中提取的三萜类和寡聚糖复合物，于1998年5月由农业部批准[农牧函(1998)6号]为新饲料添加剂，是我国自行研究开发获农业部批准的第一个饲料添加剂创新产品。糖萜素的作用机理是通过提高动物的机体免疫功能和内分泌系统功能，提高动物的健康水平，进而改善动物的生产性能。李定梅等（2000）[1]分别在仔猪、肉鸡饲料中添加500 mg/kg和500～750 mg/kg的糖萜素，提高了仔猪和肉鸡的日增重，降低料肉比。此外，糖萜素的清除自由基和抗氧化功能，对饲料中的粗脂肪具有很好的保护作用。

1.2 牛至油

牛至油是从唇形科多年生草本植物牛至中提取的富含香芹酚、百里酚、麝香草酚等多种有效成分的挥发油类，是农业部[农牧发(2001)20号]批准使用的一种饲料添加剂。牛至油具有良好的抗菌、杀菌及抗氧化作用，能够抑制大肠杆菌、沙门氏杆菌等有害菌，对预防和治疗动物消化道细菌性疾病效果显著。此外，由于牛至油的活性成分还可改变内源酶的活性，促进营养物质的消化吸收，进而提高动物生产性能和饲料利用率，因此可作为畜禽生长促进剂[2]。

1.3 大蒜素

大蒜素是百合科多年生宿根草本蒜中所含的主要生物活性有效成分物质。研究表明，大蒜素对葡萄球菌、脑膜炎、肺炎双球菌、链球菌、白喉、痢疾、伤寒、副伤寒、大肠杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌等有明显的抑制或杀灭作用。因此，可代替某些抗生素用于动物疾病的防治，提高动物成活率[3]。对饲养动物，特别是鱼类和肉禽大蒜素具有很强的诱食效果，可明显提高动物的采食量和日增重，具有很好的促生长作用。

1.4 丝兰属植物提取物

丝兰属(Yuccaschidigera)植物属于百合科(Liliaceae)，主要分布于美国西南部及墨西哥沙漠地区，含有甾类皂甙(sasponins)、多糖(glycolcomponents)及多酚等多种活性成分。由于其特殊的生理结构，对有害气体具有一定的吸附能力，可降低畜舍氨气、硫化氢等有害气体的浓度，改善畜禽的饲养环境，增强机体免疫力，提高动物的生产性能；还可调节肠道微环境、促进营养物质吸收，进而提高饲料利用率。故丝兰属植物提取物被广泛研究和开发，其中包括作为动物饲料添加剂[4]。

1.5 菊粉（inulin）

菊粉是指不同成分的果糖聚合体，广泛存在于洋葱、大蒜、芦笋、韭葱、菊苣等植物中，其中在菊苣、菊芋中的含量最高，鲜重可高达20%（干重80%）。菊粉已成为国际上热门的功能性食品之一。菊粉不能被动物自身分泌的消化酶所消化，但菊粉可显著促进大肠中双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的繁殖，同时抑制梭菌、拟杆菌、大肠杆菌等有害菌的生长，进而促进动物肠道健康和增强免疫功能。顾宪红等（2005）[5]试验表明，1%菊粉能显著降低断奶仔猪回肠后段、盲肠和直肠后段内容物pH值（P＜0.05），增加断奶仔猪回肠后段、盲肠和直肠后段双歧杆菌数量（P＜0.05），促进断奶仔猪盲肠内乳酸杆菌生长（P＜0.05）。

1.6 中草药

许多学者和企业家都对开发中草药促生长剂给予了很高的期望，因为它们的确是一个巨大的宝藏。但是，目前中草药产品面临如何精化、量化和标准化等诸多障碍[6]。另外，虽然许多中草药都被列入《中国兽药典》，但如果将它们用作饲料原料或饲料添加剂还需要进行更多的研究和向农业部有关部门申报批准。

1.7 植物源促生长剂小结

植物源产品的质量和产量受到诸多因素的影响，如植物品种、土壤、气候、季节、生产设备和生产工艺等。另外，个别产品中的“掺假现象”也造成了一些负面影响。植物的大面积栽培也有可能产生农药残留问题及植物源物质本身的毒副作用也不容忽视[7]。

2 动物源

2.1 血浆蛋白粉

血浆蛋白粉是将占动物全血55%的血浆分离、提纯、喷雾干燥而制成的乳白色粉末状产品，其主要营养成分是蛋白质、脂肪、碳水化合物、钙、磷及动物必需的常量和微量矿物元素，蛋白质含量在70%以上。由于特殊的生产工艺，血浆蛋白粉具有适口性好和高消化率的特点，其蛋白质消化率可达93%以上[8]，是仔猪早期断奶料中的优质蛋白原料。刘喜良（2003）[9]试验表明，在断奶仔猪日粮中添加血浆蛋白粉，仔猪的采食量提高了36.23%。胡奇伟（2005）[10]在仔猪日粮中添加了2.5%的血浆蛋白粉，饲养21 d后，仔猪血液中尿素氮的含量降低了15.79%，意味着仔猪日粮氮沉积和体蛋白质的合成加强。此外，血浆蛋白粉中含有丰富的免疫物质，其免疫球蛋白含量占血浆蛋白粉的16%以上，而一般动物初乳中免疫球蛋白含量也只有12%，血浆蛋白粉中还含有大量的生长因子、干扰素、溶菌酶等物质，这些对于免疫系统、消化系统尚未发育完善、受环境变化等多种应激影响的早期断奶仔猪而言是极好的补充。何俊（2006）[11]在断奶仔猪日粮中添加6%血浆蛋白粉，仔猪的腹泻率降低了22%，料重比降低了8.7%。

有试验表明，在液体血浆中加入有活性的伪狂犬病毒（PRV）、猪繁殖呼吸综合征（PRRS）和细小病毒，经喷雾干燥后，检测血浆蛋白粉中各种病毒均不存在活性。但是，由于一些血浆蛋白粉生产厂家设备简陋、工艺粗糙，且对血液来源缺乏必要的监测和控制，致使血浆蛋白粉的潜在安全性问题仍然存在[8]。

2.2 卵黄抗体（IgY）

蛋内的抗体主要存在于蛋黄内以IgG占优势，IgA和IgM的含量极低。利用经过特异性免疫的母鸡来生产卵黄抗体比从哺乳动物血液中获得的抗体具有：①易于生产；②产量高，成本低；③卵黄抗体稳定性好，有利于运输和贮藏等突出的优越性[12]。近年来，卵黄抗体作为潜在的饲料添加剂发展较为迅速，目前已经有相关产品问世。研究表明，饲喂含有抗犬细小病毒、狂犬病、传染性肝炎、犬副流感、犬冠状病毒的卵黄抗体的饲料，可以有效降低断奶幼犬腹泻、血便和呼吸道等疾病，提高幼犬的成活率。但卵黄抗体作为添加剂进行大规模的应用还存在一定的问题，如特异性菌株的选择问题，卵黄抗体的稳定性保护和贮存、污染防治和相应的法规等问题[13]。

2.3 动物源抗菌肽

抗菌肽（antibacterial peptides）是生物体产生的一种具有抗菌作用的阳离子多肽，是生物先天免疫的重要组成成分。迄今为止，大约有2 000多种抗菌肽被分离出来，各种脊椎动物中已发现100多种。在猪体内已经发现了12种以上的抗菌肽，绵羊体内至少已发现10种抗菌肽基因，牛体内至少已发现30种抗菌肽，牛奶中也分离出3种抗菌肽[14]。马卫明等(2005)[15]试验表明，猪小肠抗菌肽对鸡大肠杆菌（O1）C83845株、鸡白痢沙门氏菌C79-13株、大肠杆菌（O2）、大肠杆菌（O78）、猪致病性大肠杆菌自然分离株、鸡致病性大肠杆菌自然分离株、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌ATCC25923株、猪致病性沙门氏菌自然分离株、绿脓杆菌ATCC27853株、鱼致病性嗜水气单胞菌等11株细菌的作用均有不同程度的抑制作用。王广军等(2005)[16]研究了抗菌蛋白在南美白对虾养殖中的应用效果，结果表明，在饲料中添加抗菌蛋白，无论是在日生长速度、相对增重率、饲料系数、成活率，还是抗病力方面均有显著提高。但是，由于动物体内的抗菌肽含量很低，天然资源缺乏，而且其具有广谱抗菌性，难以利用微生物进行生产，化学合成成本又高；而且，抗菌肽在体内易被蛋白酶水解等问题，真正大规模应用于动物生产中还需要很长一段时间。此外，从理论上讲，长期使用抗菌肽物质，也有可能使微生物产生“耐药性”。

2.4 肠膜蛋白

猪肠膜蛋白即猪肠黏膜水解蛋白是利用猪小肠黏膜或萃取肝素过程的副产物，经过特定的酶处理、浓缩、再以黄豆皮或小麦麸皮为赋形剂，最后经高温灭菌干燥等过程制造而成。试验结果表明，在断奶仔猪、母猪、种鸡、虾饲料中添加猪肠膜蛋白都有明显的促生长效果[17]。

2.5 动物源促生长剂小结

动物源性产品具有较高的生物学效价，但是受到资源限制。也许使用微生物来生产动物产品中的有效成分时，可能突破这种资源限制。动物源促生长剂的最大隐患仍是传播疾病的风险。

3 矿物源

3.1 砷

砷是动物必需的一种微量元素[18]，具有抑制肠道有害菌、寄生虫和促生长及改善毛色的作用。但是，由于砷可在动物产品中蓄积，被人类摄入后可引起慢性神经中毒等病变。绝大多数饲料中的有机砷以原形被排泄出来，导致环境污染，而且有机砷在环境中可被转化为毒性更强的无机砷。砷及其化合物已被国际癌症研究机构（IARC）确认为致癌物，其对人的半数致死量为1～2.5 mg。若每日摄入3 mg无机砷经2～3周即可导致成年人中毒[19]。含砷添加剂产品(洛克沙砷和氨苯胂酸)虽有明显的促生长效果，美国食品与药物管理局(FDA)也终因它的潜在毒性和对环境的污染问题，于2011年将其全面禁止。国内学者也在呼吁应尽早全面禁止使用砷制剂作为饲料添加剂[20]。

3.2 铜和锌

在饲料中添加高剂量的铜和锌对许多动物如猪和禽具有明显的促生长作用。自从1945年英国的Braude首次发现高剂量铜对猪的促生长作用至今，人们就一直热衷于在畜禽饲料中使用高铜。但随着人们对动物产品和生存环境的重视，高铜、高锌所带来的负面作用越来越不容忽视。由于无机铜的生物效价低，当铜和锌的浓度超过动物的生理需求(铜：5～10 mg/kg，锌：20～100 mg/kg)时，约有90%以上以氧化铜、硫化铜（在自然界极难降解）等形式被排泄到体外，污染环境。此外，高铜可导致肝脏蓄积中毒，肌肉脂质过氧化，产品品质下降。粪便中的高浓度重金属会破坏自然界的物质循环过程和造成土壤板结。铜和锌对环境的污染问题受到许多学者的关心[21-23]。农业部的有关法规规定，在成年动物中铜离子含量不得超过35 mg/kg，锌离子含量不得超过150 mg/kg。而在环保意识较先进的地区，则是通过限制动物粪便的铜离子和锌离子的浓度来控制重金属在饲料中的过度使用的（如欧洲和台湾地区则规定对动物粪便中的铜排放量须小于100mg/kg）。

3.3 矿物源促生长剂小结

矿物源产品在畜牧生产中的过量使用会造成严重的环境污染。因此，该类产品被其他产品所取代的可能性是不可避免的。

4 微生物源

4.1 抗菌素

目前，农业部第168号公告被允许作为饲料添加剂使用的抗菌素有14种。金霉素作为饲料添加剂在国内外的使用已分别超过了26年和63年[24]。杆菌肽的使用也超过了50多年[25]。大量的研究结果表明，如果抗菌素的使用者遵守“停药期”的话，这些抗菌素是不会造成药物残留问题的（FAO/WHO，2002）。抗药性是指针对某一个特定的药物所产生的获得性耐药，它们是一些菌株在特定的抗菌素的选择压(selection pressure)下所产生的。如果停止了这些特定的抗菌素的应用，可使这些耐药菌逆转为敏感菌[26]。研究和生产实践证明，采取轮换、联合和脉冲方式能解决和减少耐药性问题。许多人都希望“不在健康动物上使用抗菌素”，但在大规模饲养条件下，很难区分“健康”和“不健康”的动物，因而在短时期内很难实现这一目标。至今为止，被各国政府部门所批准的抗菌素促生长剂仍然被证明是比较安全、可靠和有效的产品。尽管如此，抗生素在使用过程中所带来的种种负面影响也越来越受到许多学者的关注，开发无药物残留、无抗药性、不污染环境的抗生素替代品将是大势所趋。

4.2 微生物活菌制剂

微生物活菌制剂也被称为益生素。在我国最早开发该类产品的是苏北农学院方定一教授(1970年)。美国食品与药物管理局 (FDA)和美国饲料公定协会(AAFCO)公布了41种菌可作为动物添加剂使用[27]。目前，中国所批准的可作为饲料添加剂的活菌有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、产朊假丝酵母、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌等15个菌种。微生物活菌制剂主要通过增加动物肠道有益菌、抑制有害菌，调整和维持肠道菌群平衡，提高动物免疫，进而提高动物生产性能。陈旭东等（2003）[28]研究发现，蜡样芽孢杆菌能产生细菌素拮抗致病菌；在35日龄仔猪日粮中添加0.2%的芽孢杆菌，日增重显著提高，料重比和腹泻率显著降低。潘康成等（2004）[29]在肉鸡日粮中添加0.1%的枯草芽孢杆菌制剂，肉鸡的日增重和饲料转化率均高于对照组。谢红兵等(2008)[30]在仔猪料中添加不同比例（0.1%、0.2%）的乳酸菌制剂（颗粒状、保加利亚乳杆菌），结果表明，断奶仔猪的日增重、饲料转化率显著提高，腹泻率显著降低，此外，仔猪成活率也均有不同程度的提高。李洪龙等（2008）[31]研究发现，来自鸡盲肠的乳酸菌能够显著提高肉鸡增重，其中添加卷曲乳杆菌对增重效果最好，可达6.4%。研究和实践经验表明，真菌类益生素在反刍动物上使用效果较佳，双歧杆菌对促进仔猪的效果较佳，乳酸菌和芽孢杆菌在鱼类中的应用效果较明显，光合细菌和硝化细菌则被用于改善水产养殖生态环境[32]。

微生物活菌制剂的积极作用已被公认，但也存在诸多亟待解决的问题：①在饲料加工、运输、贮存过程中容易失去活性；②进入动物消化道后受低pH值盐酸、胆汁酸等的作用，难以保证有效的活菌数量到达肠道或在肠道定植；③进入肠道后生长速度慢，难以在微生物竞争中处于优势地位，形成优势菌群。而且，到目前为止，世界各国尚无统一的质量标准来评估饲用微生物活菌制剂的质量，其安全性问题也不容忽视。随着国内微生物活菌制剂产业化不断加快，其安全性问题也日益突出。所以，规范微生物活菌制剂的相关措施已成为当务之急[33]。

4.3 初级代谢产物

初级代谢产物是生物在正常生长过程中所产生的氨基酸、核苷酸、丙酮酸、乳酸、乙醇、柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、富马酸、苹果酸、草酰乙酸以及其相关的衍生产物。近年来，已有许多学者开始重视把微生物初级代谢产物用于动物生长的促生长剂。

丙酮酸是糖分解代谢过程中的一个中间产物，被认为是在所有能量代谢中最具有“影响作用”的化合物。研究表明，在生长肥育猪日粮中添加1%的丙酮酸连续饲喂，可降低生长肥育猪的背膘厚和提高胴体瘦肉率[34]。陈秀霞等（2006）[35]将试验剂量每天每千克体重0.05 g的丙酮酸钙添加到山羊基础日粮中，结果显示该剂量不影响山羊瘤胃内环境pH值，可明显提高山羊瘤胃内乙酸含量，降低瘤胃液中NH3-N浓度，促进瘤胃微生物蛋白质的合成。王曼等（2011）[36]在肉鸡日粮中分别添加1%、5%和10%丙酮酸肌酸，结果表明各添加组肉鸡的腹脂率显著降低，胸肌率和腿肌蛋白质含量明显高于对照组。

试验表明，在饲料中添加0.2%柠檬酸能显著提高异育银鲫和罗非鱼的生长性能[37-38]，在对虾饲料中添加柠檬酸也有一定的促生长作用[39]。在家禽饲料中添加柠檬酸，不仅能够提高家禽生长性能，还能防止动物的应激反应[40]。

苹果酸很早就被用于单胃动物，后来在反刍动物上用于预防高精料日粮引起的亚临床瘤胃酸中毒（Subacuteruminal acidosi，SARA）和促生长剂使用。苹果酸不仅可以改善前胃和肠道内微生物区系，抑杀有害菌生长，促进有益菌增殖；调节瘤胃pH值，增加瘤胃内乳酸的利用和糖类及蛋白质的合成量；作为电子受体，与甲烷产生菌竞争H2，减少甲烷的产生，从而减低饲料能量的浪费。此外，苹果酸还可增加VFA(挥发性脂肪酸)的总量，提高能量利用率，进而改善饲料利用率和提高反刍动物生产性能[41]。由于欧盟对抗生素的禁用，研究人员还利用苹果酸并结合酵母培养物作为绵羊羔的促生长剂，结果表明，0.2%的苹果酸-酵母培养物添加剂组羊羔的饲料与增重之比和精料摄入量分别降低7.1%和 10.8%[42]。

断奶仔猪日粮中添加1%的α-酮戊二酸，可改善仔猪小肠黏膜形态，增强黏膜的吸收和屏障功能，并且能提高断奶仔猪的日增重[43-44]。

核苷酸是生物体内的一种极其重要的化合物，正常情况下动物机体能合成核苷酸，但是一个非常耗能的过程。近年的研究表明，哺乳动物的肠、淋巴、骨髓细胞合成核苷酸的能力缺乏或有限。在玉米、豆粕、鱼粉日粮中补充核苷酸的试验结果表明，核苷酸可显著提高仔猪生长速度和饲料转化率，并降低了仔猪腹泻率[45]。此外，核苷酸还能明显增强断奶仔猪的免疫能力[46]。在肉仔鸡纯合日粮中添加0.2%核苷酸，结果表明，肉仔鸡肠道黏膜核酸、蛋白质含量及肝脏的核酸含量比对照组都有显著的增加，并能促进肠绒毛的生长及提高肠壁厚度[47]。核苷酸还能显著提高凡纳滨对虾幼虾的增重率、摄食量、蛋白沉积率，同时提高了对虾的非特异性免疫功能[48]。

4.4 微生物源促生长剂小结

在作为可被开发成促生长剂的四大资源中，微生物是远远未得到充分利用的宝库。有数据显示，目前被人类利用的微生物资源不到1%[49]。虽然已经被开发出的产品都还有各自的缺点，但从安全性和可持续性的角度来看，微生物源促生长剂的开发和利用将越来越受到重视。特别是初级代谢产物类产品的开发，是一个崭新和充满机会的领域。

5 结论

综上所述，每类产品都有各自的优点和缺点。伴随社会的进步，人们的要求已不仅限于安全和低成本的动物产品，对可持续性发展的需要变得越来越重要。这就要求我们更加努力地研究和开发符合“安全、高效、绿色”的添加剂产品。

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