溶菌酶研究进展及在畜牧业中的应用

张莹雪

摘 要：溶菌酶是一种性质稳定、耐酸耐高温、来源于动植物及微生物的球蛋白，具有抑菌、抗病毒等功能。通过对溶菌酶进行物理、化学及配伍改进，能够提高溶菌酶的生物学功能，作为一种对人和动物安全的抗菌剂，溶菌酶能够提高饲料利用率，用作饲料防腐剂和杀菌剂，用于饲料中可替代抗生素，治疗畜禽疾病等，应用前景相当广阔。

关键词：溶菌酶；功能；改进；饲料；畜牧业

1、溶菌酶的结构及性质

溶菌酶是由多种氨基酸残基构成的碱性球蛋白，属于葡萄糖苷酶，其纯品为白色或微黄色结晶体或无定型粉末，无臭、微甜、易溶于水和盐溶液，不溶于丙酮、乙醚，化学性质稳定，干燥室温条件下可长期保存。目前研究比较透彻的是鸡蛋清溶菌酶和牛胃溶菌酶。

2、溶菌酶的分類

（1）动物源溶菌酶：分为C型、G型和I型三种类型。

（2）植物源溶菌酶：目前发现含溶菌酶的植物有近170 种，在木瓜、无花果、胡萝卜、大麦等植物中均能分离出溶菌酶。

（3）微生物源溶菌酶：根据其作用对象主要分为细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。

（4）噬菌体溶菌酶：噬菌体产生的溶菌酶具有特异性，由噬菌体感染、诱导宿主细胞产生，未被感染细胞中不存在。

（5）利用基因工程手段制备的溶菌酶：利用基因重组技术将人溶菌酶基因克隆到原核或者真核生物中进行表达。

3、影响溶菌酶活性的因素

溶菌酶的活性受到温度、pH、化学环境等因素影响较大。

溶菌酶遇热很稳定，pH值4～7、100℃处理1min仍保持原酶活性；pH值5.5、50℃加热4h后，酶活性不受影响；在碱性条件下，溶菌酶的热稳定性较差，易变性。

糖和聚烯烃类能增加溶菌酶的热稳定牲。但是，曾发现具有-COOH和-SH、OH基的多糖对溶菌酶活性有抑制作用。NaCl对溶菌酶也有抗热变性作用，溶菌酶的活性在低盐浓度时和离子强度密切相关的，在高盐浓度时溶菌酶的活性受到抑制。除此之外，溶菌酶可和许多物质形成络合物导致其活性丧失。

4、溶菌酶的改进研究

大部分G-菌对溶菌酶不敏感限制了溶菌酶的广泛使用。近年来研究人员通过大量试验发现，对溶菌酶进行适当改性就可增强其生物学功能。这些研究主要集中于以下方面：

4.1 化学修饰法

在溶菌酶的蛋白分子上结合某些含疏水性基团化学物质，增加溶菌酶的乳化能力，可使溶菌酶对G-菌具有抑菌作用。Hisham等（1992）在溶菌酶的C-端接上了疏水性的五肽（Pentapeptide），发现其对E.coli的杀菌能力显著提高。NaKamura 等（1992）合成了一种溶菌酶葡聚糖聚合物，其乳化能力比天然溶菌酶强30倍。

4.2 热法改性

在80℃、pH7.2时，加热30min，溶菌酶三级构象发生了变化，内部疏水性基团的外露造成其表面疏水性增强，从而使溶菌酶比较容易透过G-菌外围的脂多糖层，进入到其可以作用的肽聚糖层，分解肽聚糖引起细菌的死亡。

4.3 与其他药物配伍使用

为了有效地发挥溶菌酶作用效力，可以考虑与其它物质配伍使用。如将溶菌酶与甘氨酸混合使用，其防腐效果则远远高于单独使用溶菌酶。因为甘氨酸含量达到一定程度时，能抑制微生物细胞壁的合成，这种作用对革兰氏阳性菌和阴性菌均有效，从而增强溶菌酶效力的发挥。也可以考虑与植酸、聚合磷酸盐等配伍使用，以增强溶菌酶革兰氏阴性细菌的抑菌作用。

4.4 物理固化溶菌酶

使用物理吸收法将溶菌酶固定在细菌纤维素纳米纤维（BCNF）上，从而使得溶菌酶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、黑曲霉等抗菌活性增加。

利用超声将溶菌酶固定在海藻酸钙薄膜上形成抗菌膜，提高固化效率，改变溶菌酶的二级和三级结构，提高溶菌酶活性。

5、溶菌酶的制备及应用

目前，溶菌酶的制备方法主要有：亲和层析法、离子交换树脂法、实验直接结晶法、聚丙烯酸沉淀法及非变性凝胶等电聚集（IEF）分离等。通过对溶菌酶基因的分子克隆，也可表达获得溶菌酶。

溶菌酶作为一种对人和动物都安全的抗菌制剂能专一性的作用于目的微生物的细胞壁，而对没有细胞壁的动物体细胞不会产生不利影响，安全性很高。由于近年来在动物饲养过程中因抗生素的滥用导致的食品安全问题越来越突出，溶菌酶逐渐受到人们的重视，并被应用于动物生产。

5.1 提高饲料的功效

5.1.1 提高饲料的利用率

溶菌酶可以促进饲料中营养物质的消化、吸收，提高饲料的利用率。在断奶仔猪的饲料中添加溶菌酶，能够提高饲料利用率，从而促进动物机体生长，猪食用溶菌酶组增长速度约提高了12%。王晓可等发现在饲粮中添加500mg/kg溶菌酶可提高仔猪日增重16.68%，降低料重比12.00%。

5.1.2 用作饲料防腐剂和杀菌剂

溶菌酶对革兰氏阳性菌、枯草杆菌、耐辐射微球菌有强力分解作用，对大肠杆菌、普通变形菌和副溶血弧菌等革兰氏阴性菌等也有一定的溶解作用。与聚合磷酸盐和甘氨酸等配合作用，具有良好的防腐作用，在饲料中添加溶菌酶可防止霉变，延长饲料的贮存期。

5.2 用于防治仔猪腹泻

溶菌酶对引起仔猪腹泻的埃希氏大肠杆菌和轮状病毒具有较强的抑制作用，因此溶菌酶对仔猪腹泻有防治作用。李鑫等发现添加500mg/kg和250mg/kg溶菌酶均显著降低了仔猪腹泻率。而熊华武通过观测并统计出生30天的仔猪腹泻率和生长率发现，溶酶菌添加量越大，仔猪的腹泻率就越低，日增重值就越高，其中，400mg/kg量和200mg//kg量处理，控制仔猪的腹泻效果较好，分别低于5%，同时，日增重值分别提高了23.3%和18.3%。

5.3 用于饲料中可替代抗生素

溶菌酶本身是一种天然抗菌物质，是目前包括人类在内的动物体内普遍存在的非特异性免疫物质之一，因此安全无毒性，可以替代抗生素在饲料中添加来改善动物的健康状况，提高动物的生产性能。实验表明，在肉鸡的日粮中添加蛋源溶菌酶具有替代抗生素的效果，饲用13mg/kg溶菌酶的总体效果优于2.5mg/kg那西肽。

5.4 溶菌酶在家禽饲料中的应用

研究显示，溶菌酶在家禽饲料中使用，可以改善禽类生长性能，降低发病率，提高成活率，同时还能提高血清中的溶菌酶含量和免疫功能，对家禽抵御疾病有着积极的作用效果。

溶菌酶能显著提高肉鸭日增重，显著降低料重比，提高免疫器官指数。溶菌酶可以促进肉鸭生长，提高免疫器官指数，有助于肉鸭健康，可以替代常用抗生素的使用。

5.5 溶菌酶在反刍动物饲料中的应用

溶菌酶在反刍动物饲料中使用，可以有效改善其奶质水平，减少药物使用量，降低奶中的药物残留，减少耐药性的形成，同时溶菌酶还作为一种药治疗奶牛的隐性乳房炎和子宫内膜炎，效果显著。

6、溶菌酶的应用前景

由于饲料工业中长期使用抗生素而导致畜禽细胞免疫及体液免疫功能下降，同时抗生素可在畜禽体内残留而危及人类的健康，而溶菌酶作为畜禽饲料酶类添加剂，在饲料加工及通过胃内酸性环境时仍能保持较高的酶活力，溶菌酶所具有耐热、耐酸、添加量少、易储存运输等特性为其用作饲料添加剂提供了保证，可用于饲料中替代抗生素，应用前景相当广阔。但是，我国现有的溶菌酶的生产及使用现状还存在亟待解决的问题，饲用溶菌酶的生产及应用可以从以下几个方面开展：（1）无毒广谱抗菌株的筛选及基因重组；（2）开发高效节能经济可大规模化生产的溶菌酶生产技术；（3）研发拓宽溶菌酶的品种及应用领域；（4）探究溶菌酶的配伍試剂及投放的剂型剂量，使其在畜牧业生产中发挥最大的功效。

参考文献：

[1]李秋雁.生物溶菌酶的提取应用及发展前景研究[J].现代盐化工，2017，44（02）：9-10.

[2]熊华武.溶菌酶对生猪生长发育的影响[J].畜牧兽医科学（电子版），2017（03）：7-8.

[3]王坛. 饲用溶菌酶在吉富罗非鱼体内吸收利用机制的研究[D].上海海洋大学，2016.