抗生素替代品：减少有机家禽中食源性致病菌的新策略

张江

本文主要介绍抗生素替代品开发的迫切要求，使用天然植物成分降低有机家禽肠道病原菌的研究结果及未来研究方向。

中图分类号：S831.5

文献标志码：C

文章编号：1001-0769（2018）10-0077-03

有机农业是农业中增长最快的产业之一，在过去十年中，消费者对有机食品的需求每年增长超过20%。有机产品已经从少数消费者的生活方式选择转变为至少三分之二美国人不时消费的产品。有机禽肉是紧随鸡蛋之后最常消费的有机肉类产品，超过70%的消费者更喜欢选择有机禽肉。此外，有机家禽通常是人们首次采购的有机食品之一。最新的农业普查报告结果表明，有机产业中销售额最高的是畜禽，有机肉鸡和鸡蛋的销售额分别达到3. 72亿美元和4.2亿美元，预计年销售额将持续增长。随着消费者对有机家禽和家禽产品需求的增加，生产者面临着满足需求不断增长的挑战，需要通过开发实用、有效和环保的方法来改善食品安全和质量，从而促进有机家禽业的持续增长。

1 有机家禽牛产商而临的挑战

有机农业的核心理念是减少农业生产对动物、人类和环境的影响，因此有机农业限制合成化合物（如抗生素、激素、杀虫剂和除草剂）的使用，因为这些化合物可能会对动物、环境和公众产生不利影响。有机农业研究基金会（Organic Farming Research Foundation，OFRF）认为遵守有机标准是有机畜禽生产中最迫切的需求之一。沙门氏菌和弯曲杆菌是两种主要的食源性病原体，在流行病学上与鸡肉和鸡蛋的消费有关，也是美国大多数细菌性胃肠炎确诊病例的致病原因。虽然传统的家禽业有多种控制肉类和蛋类病原体的干预措施，但有机家禽生产者只能使用极少数安全、有效且经批准用于改善禽肉产品和/或鸡蛋产品安全性和保质期的抗菌药物。

2 食品安全影响

每年估计有4 800万美国人（每6个美国人中有1个）因食用受污染的食物或饮料而致病。常规家禽产品和有机家禽产品都是传播沙门氏菌和弯曲杆菌这两种食源性肠胃炎致病菌的重要载体。有机食品的消费者认为有机食品比常规产品更安全，并更多地为儿童、老人和免疫力低下者选择有机食品，因此控制有机家禽中的食源性病原体尤为重要。有机生产者应关注这个问题，因为一旦出售家禽产品，他们就无法控制消费者是否采取正确烹饪方法和其他食品安全措施。

天然植物成分和提取物已成为大多数传统医疗系统的重要组成部分，并可以为有机家禽生产相关的食品安全问题提供有效解决方案。这些植物提取物中活性最高的包括来自肉桂的反式肉桂醛、来自百里香或牛至的百里酚和来自丁香的丁香酚。另一种选择是天然存在于牛奶和椰子油中的辛酸。这些提取物均表现出针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、空肠弯曲杆菌、沙门氏菌和梭状杆菌等致病菌的体外和体内功效。研究人员评估了这些天然、有效和安全的禽类健康问题替代方案以及对家禽产品相关的食源性疾病预防效果。这些具有潜在抗菌功效的化合物通常被认为是安全（Generally Recognized as Safe， GRAS）的，并且是美国有机计划（National Organic Program，NOP）允许使用的。

3 使用天然植物成分降低有机家禽肠道病原菌的研究结果

最近完成的OREI项目对使用多种植物成分促进家禽肠道健康、控制坏死性肠炎等肠道疾病以及其他病原体的效果进行了研究（表1）。结果表明，上述天然化合物对家禽肠道病原体具有显著的抗菌效果，可为控制出栏前有机家禽中的病原体提供安全有效的方法，并符合NOP标准。该项目已经发表了十多篇同行评审的文章，并且组建了在线有机家禽生产论坛。

下面重点介绍一些研究成果，并探讨未来的研究需求和方向。

3.1天然植物提取物百里香酚和香芹酚对肉鸡弯曲杆菌定植的功效

天然植物提取物百里酚和香芹酚体外抗大肠杆菌0157： H7、沙门氏菌、志贺菌和单核细胞增生李斯特菌等致病菌的功效已经有测试，但是对其抗鸡弯曲杆菌功效的信息尚未见报道。因此本研究的目的是确定在肉鸡饲料中使用不同浓度的百里草酚和香芹酚及其组合减少弯曲杆菌的功效。为了评估体内功效，在研究期间给1日龄肉雏鸡（n=10羽/剂量）饲喂含有0（对照）或特定剂量的百里香酚、香芹酚或其组合的饲料。在试验的第3天和第10天用五个野生型空肠弯曲杆菌菌株的混合物对肉鸡进行口服攻毒，收集盲肠样品用于空肠弯曲杆菌计数。试验共进行14 d，其中添加0. 25%百里香酚、1%香芹酚或2%百里香酚，或百里酚与香芹酚各0.5%的试验组中弯曲杆菌数量下降。这些结果表明，在饲料中补充这些植物提取物可以控制鸡中弯曲杆菌的定植，但是需要进一步的研究以开发确保功效稳定的治疗方案。

3.2天然成分β -雷琐酸对肉鸡空肠弯曲杆菌定植的功效

研究的目的是评估β-雷琐酸（β-resorcylic，BR）是否可减少禽类肠道弯曲杆菌的定植。在两个重复试验中，给1日龄雏鸡（n=10羽/處理）饲喂四种饲料处理中的一种（0、0. 25%、0.5%或1%BR）。在第7天用四种野生空肠弯曲杆菌菌株（约10⁶CFU/mL）攻毒，并在第14天收集盲肠样品并对弯曲杆菌进行计数。对数据进行对数转换，并进行LSMEANS分析（P<0.05）。在家禽饲料中添加0.5%和1%的BR，盲肠内容物中的弯曲杆菌群分别减少约2.5 Log CFU/g和1.7 Log CFUlg（P<0.05）。对照组和饲喂该化合物的处理组之间没有观察到采食量和增重的显著差异（P>0.05）。结果表明BR可用作饲料添加剂以减少肉鸡中弯曲杆菌的定植。

3.3添加反式肉桂醛和丁香酚对市售肉仔鸡肠道沙门氏菌定植的影响

该研究调查了反式肉桂醛（Trans cinnamaldehyde，TC）和丁香酚（Eugenol， EG）对减少商品化肉鸡中肠道沙门氏菌的功效。结果表明，通过饲料补充TC和EG可以减少市售肉鸡的肠炎沙门氏菌定植。

3.4两种符合GRAS要求的天然抗菌成分β -雷琐酸和反式肉桂醛作为饲料添加剂减少肉鸡携带海德堡沙门氏菌的功效评估

本研究调查了两种符合GRAS要求的天然抗菌药物β-雷琐酸（BR）和反式肉桂醛（TC）作为饲料添加剂减少肉鸡携带海德堡沙門氏菌（Salmonella Heidelberg，SH）的功效。200羽1日龄雏鸡随机分为10个处理组（n=20）;（1）阴性对照（无SH攻毒或补充添加剂），（2）和（3） BR对照（无SH攻毒，但添加0.75%或1%的BR），（4）和（5） TC对照（无SH攻毒，但添加0.5%或0. 75%的TC），（6）阳性对照（SH攻毒，但不添加TC或BR），（7）和（8） BR处理（SH攻毒并添加0. 75%或1%BR），（9）和（10） TC处理（SH攻毒并添加0.5%或0.75%的TC）。从第0天开始，在饲料中补充TC和BR 20 d。在第8天，通过嗉囊接种法对阳性对照组、TC和BR处理组进行SH攻毒（8 l09io CFU/羽）。攻毒10 d后，每个处理组通过CO，窒息处死10羽鸡（n=10），并收集每羽鸡的盲肠、肝脏和嗉囊，进行SH计数。在第1天所有TC和BR处理组的海德堡沙门氏菌数量均下降，与对照相比，添加0. 75%TC处理组的病原体数量减少至约2.5 log₁₀CFU/mL（P<0.05）。TC （0. 75%）和BR（1%）可显著降低盲肠中的SH至约1.5 log₁₀CFU/mL和低于检测限的水平。与对照相比，所有处理组鸡的肝脏和嗉囊中海德堡沙门氏菌数量均明显减少（P<0.05）。

4 出栏后安全性的初步研究及朱来方向

除了氯和过氧乙酸外，可供有机家禽加工商选择的安全、有效且已被批准用于减少家禽屠体和/或鸡蛋上病原体的方法非常有限。

在关键点采用基于科学验证的整体和系统的自然干预措施来控制家禽产品加工后/处理链中的病原体，不仅可支持有机生产价值和理念，还将加强有机家禽业的可持续性和经济可行性。这将显著提高有机生产的禽肉和蛋的安全和品质，从而改善公众健康。实验室的初步研究表明，使用对环境友好的食品级天然植物化合物有望减少出栏后肉类和蛋类病原体。一些初步研究如下。

4.1 β -雷琐酸清洗剂降低鸡皮和肌肉中空肠弯曲菌的效果评估

使用42℃Butterfield磷酸盐缓冲稀释液制备四种处理溶液（含有0、0.5%、1%和2%BR），对鸡大腿皮肤和肉样进行屠宰后试验（n=10个皮肤或肉样品厂剂量）。将样品解冻至室温，用50 μL的四种空肠弯曲杆菌野生菌株（约l07 CFU/mL）接种，并使其附着30 min。将样品浸入处理溶液中30 s，并在处理后2 min测定弯曲杆菌群数。使用SAS 9.3对数据进行对数转换和分析（P<0.05）。所有处理组中鸡皮和鸡肉样品中的空肠弯曲杆菌均显著减少。这些结果表明了B雷琐酸在肉鸡加工厂中的潜在用途。

4.2丁香酚（EG）和香芹酚（CR）清洗剂减少鸡蛋沙门氏菌的功效评估

我们实验室以前的研究表明，几种植物化合物可有效快速减少番茄和鸡蛋上的大量沙门氏菌。研究表明，用植物化合物进行抗菌洗涤可快速灭活鸡蛋上的肠炎沙门氏菌，使其低于32℃下检出限。

5 结论

我们的研究已经开发出几种有效且易于实施的方法，以促进肠道健康并抑制家禽疾病/病原体。由于有机家禽生产商对于预防和治疗鸡群健康问题相关的措施很有限，因此我们的研究成果可以提供有效的解决方案。结果表明，植物提取物对家禽肠道病原体具有抗菌功效。NOP允许使用这些化合物解决有机生产系统中的食品安全和疾病问题。此外，这些成分也可能应用于肉鸡屠宰后加工过程，以减少加工禽产品中食源性病原体的数量。但还需要进行更多的研究。