中国替抗产品科技创新及其发展趋势
2020-12-29
饲料禁用抗生素的历程,从1986年瑞典开始实施,到2018年中国实施。如何实现绿色健康养殖可以从五个方面出发:1)优良的畜禽品种。套用中国的一句古话“先天不足,后天难补”,如果我们的品种不好,那在后期会有很多的问题。2)生物安全体系。我们一定要有一个非常良好的生物安全体系,防止病原体的入侵。3)科学全价、营养合理的饲料配方。这也是改善和提高我们健康养殖的关键。4)提高饲养管理水平同样非常重要。5)一定要有一个合理的替抗产品,才能保证替抗,减少抗生素的使用。
替抗产品目前比较热门的有六大类:微生态制剂、中药、噬菌体、天然提取物、抗菌肽以及酶制剂,其中微生态制剂是现在替抗产品中最火热之一,本文就对微生态制剂进行一个详细的阐述。
微生物制剂的筛选与评估
肠道是人体中最大的免疫器官,含有700多种微生物,可以产生20种以上的激素,另外占机体能量消耗20%,所以说肠道在人体器官中有非常重要的意义。
微生态参与肠道黏膜免疫的几大功能,生物屏障、化学屏障、机械屏障、免疫屏障都和微生态益生菌是息息相关的。
1963年在美国做了一个经典的微生物学实验,分为两组,一组正常饲养,另外一组无菌饲养。饲养一个周期之后发现,正常饲养的鸡茁壮成长,而无菌饲养的鸡又瘦弱又小,这充分说明了肠道菌群具有非常重要的意义。
现在国内微生态制剂生产企业非常多,但是都存在以下几个问题:1)菌株功能性的问题。微生态益生菌,最常见的枯草芽孢杆菌,它的基因序列改变会导致它的功能是不一样的。所以说我们一定研究到具体株,不仅仅只看一个活菌数,一个耐热的活性,这并不是完全评价一个产品好坏的重要指标,我们必须看具体的基因序列的功能。2)安全性、毒力基因、溶血性的问题。安全性研究我国非常欠缺,很多菌种在欧盟和中国台湾被禁用,尤其是对毒力基因,我们的研究非常欠缺,所以安全使用益生菌的前提,是一定要保证不含毒力基因,不会导致溶血性。3)乳酸菌稳定性的问题。以上三个问题,是我国微生态行业遇到最重要的问题。
欧洲食品安全局评估上市的流程主要含有八项:第一,最主要的就是菌种没有毒性和病原性;第二,可以准确的分类和鉴定,一定要具体到株;第三,菌株可以在消化道栖息;第四,可以产生抗菌物质;第五,可以调节免疫;第六,遗传基因的定性;第七,至少要有一个科学的依据证明它是有用的;第八就是安全性、稳定性的问题。国际食品与法典委员会也在2002年建立了一套益生菌评估的方法,和欧洲的方法是类似的,包括以下几个方面:不含有抗生素耐药性基因转移的风险,不能有毒性,还必须要知道它特定的代谢活性是什么,另外包括溶血性不可以发生,最后评估产品在动物应用中的毒副作用,这是现在欧洲和国际上比较成熟的一套评价益生菌安全性的体系。
益生菌筛选及运用
我们也建立了自己的益生菌筛选标准:1)菌株的筛选。要进行特异性筛选,想得到什么样的菌株,想要什么功能的菌株,这是我们特异性筛选的第一步,而并不是说随便找个粪便,找个环境的土壤,随便一分,分到哪个是哪个,那么这样的分离是没有意义的,我们要特异性靶向筛选。2)抗菌性实验。也就是说是否可以产生一些抗菌物质,主要是最常见的沙门氏杆菌、大肠杆菌等,进行益菌性的实验。3)抗逆性试验。如何顺利到达肠道发挥作用,评价的方法就是耐酸、耐胆盐。4)安全性实验。第一是不能引起溶血反应,第二是不能含有耐药基因,第三是无细胞毒性,这是必须进行的评价,以保证安全性。5)效果验证。我们在临床中必须有大量的实验数据支撑产品的有效性。
根据以上工作,我们研发了一个微生态复方制剂“益美乐”,主要有以下功能:抑制肠道菌群,提高机体免疫力,促进生长,以及提高饲料的利用率。组成成分中有3个专利植物乳杆菌RP3和1个植物乳杆菌RP5,主要功能是提高免疫力。
健康动物和亚健康动物肠道菌群到底有什么差别?我们研究发现,健康动物和亚健康动物的主要差别在乳酸菌,亚健康动物与健康动物的肠道菌群组成大概差了15倍左右。我们定向筛选了3株乳杆菌,它的主要功能就是提高巨噬细胞的吞噬能力,提高机体的非特异性免疫功能。第二个就是植物乳杆菌RP5,可以显著抑制有害菌的生长;RP21,可以改善应激反应,促成生长。所有的菌株都要保证安全性,不含有耐药基因,包括基因结构和一些代谢产物的关系。
1.植物乳杆菌RP3。我们做了一个巨噬细胞产一氧化碳能力的实验,并且找了一些常见的植物乳杆菌素做了对比,RP3可以显著提高巨噬细胞产一氧化碳能力。一氧化碳是一种非特异性效益因子,可以杀灭很多病原微生物,是免疫调节过程中重要的一个介质,是提高免疫力一个非常重要的菌株。
2.植物乳杆菌RP5。我们也做了很多数据,RP5含有41组编码基因,常规的乳酸菌只有10~25组,植物乳杆菌的益菌能力和编码基因数呈一个正相关的关系。
3.植物乳杆菌RP21。它主要是改善应激和不良情绪,尤其是蛋鸡,经常会受到外界的感染,或者是产蛋后的应激反应,所以我们补充它是有意义和作用的。
4.植物乳杆菌的稳定问题。我们做过耐酸性和耐胆盐能力试验,以保证它可以顺利进入肠道发挥作用,通过这个实验表明,我们的植物乳杆菌在胆盐浓度2‰的时候,还有良好的耐受性,耐胆盐为3‰的时候,4h能有60%,可以保证顺利到达胃肠道发挥作用。
5.包被技术。通过微囊包被,菌株不会显露在外,这样可以提高菌株的稳定、活性。我们也是做了一个稳定性的实验,发现常温放置60d以后,未包被的活性下降了65%,而包被的只下降了16%,所以相对来讲提高了4倍的稳定性。
6.安全性实验。为了保证使用的益生菌不含有耐药基因,我们对常见的7种抗生素进行敏感性实验,证明不含有耐药基因,可以安全使用。
7.细胞毒性实验和溶血性实验。我们采用了脾细胞和菌株进行共培养,同化脓性链球菌进行对照,可以发现化脓性链球菌和脾细胞进行共培养一样,脾细胞大量死亡,而我们的功能性植物乳杆菌它不仅没有减少脾细胞的数量,反而对脾细胞有增殖和促进的作用,所以不含有细胞毒性。通用化脓性链球菌作为对照组,可以发现化脓性链球菌可以发生溶血反应,而我们的植物乳杆菌不会造成溶血现象。
8.丁酸梭菌。它主要有四大营养功能:1)专性厌氧芽孢杆菌,可以提高体内双歧杆菌和乳酸杆菌的数量,抑制有害菌,改善肠道的生态平衡。2)生产丁酸,我们都知道是肠上皮组织细胞再生和修复的主要营养物质。3)抗逆性强,可以保证顺利到达肠道发挥作用。4)提供营养,增强免疫,可以显著提高饲料转化利用率。
9.布拉酵母。它属于酿酒酵母的一个亚种,最早分离自东南亚,虽然和酿酒酵母是同源,但是功能性比常规的酿酒酵母要好出很多,最主要的特点就是可以黏附致病菌,将毒素排出体外,减少对机体的伤害。
我们对“益美乐”做了大量的临床实验,第一个是白羽肉鸡饲养实验,死淘率相对于对照组有非常显著的提高。第二个是在猪上的应用,实验结果表明,“益美乐”显著提高性能,其中高剂量组日增长比对照组提高11.33%,料肉比降低5.56%,同时腹泻率比对照组降低87.24%,死亡率同样降低了76%。所以说在仔猪上的应用效果是非常显著的。
目前肠道菌群的研究,全球包括国内都处于初级阶段,还有很多工作需要开展,在以后的研究中可以运用分子生物学等先进的技术和方法,深入研究肠道微生物与宿主之间代谢、免疫、生长、发育、疾病的关系和作用,微生态运用会有更美好的明天。(本文根据录音整理,未经本人审阅,如有出入,以专家本人意见为准)