抗生素替代品在养猪生产中的应用研究进展

张 莹，董晓雪，田 勇，贾铁斌，张鹤亮

（1.河北北方学院动物科技学院，河北 张家口 075000；2.张家口弘基牧业开发有限公司，河北 赤城 075500）

20 世纪以来，在畜禽高密度规模化养殖中抗生素作为促生长添加剂起到了积极作用。 抗生素是高效可靠的添加剂，不仅能提高动物生产水平、降低发病率，而且可以抑制或杀灭病原微生物、维持肠道微生物平衡、减少腹泻、促进生长。然而，长期大量使用抗生素导致了病原微生物产生耐药性及药物残留，对畜产品质量和公众健康造成威胁。据世卫组织统计，全球每年约有70 万人死于“超级细菌”等耐药菌感染，夭折的新生儿约23 万人，如不采取有效措施，预计到2050 年死亡人数可能超千万［1］。 这些问题迫使许多国家逐渐限制或禁止抗生素在饲料中使用。 2006 年欧盟全面禁止畜禽生产中使用抗生素作为饲料添加剂，2008 年日本、2011 年韩国禁止在动物饲料中添加抗生素作为促生长剂。2018 年泰国实现饲料全面无抗。《中华人民共和国农业农村部公告 第194 号》 要求2020 年7 月1 日起禁止在饲粮中添加药物饲料添加剂（中草药除外）。在饲料禁抗的大背景下，抗生素替代品研发是畜禽养殖发展的首要任务。 抗生素替代品种类较多，包括酸化剂、酶制剂、微生态制剂、中草药、抗菌肽等一系列产品，具有安全、环保和效果显著等特点，新产品不断涌现。该文重点对酸化剂、γ-氨基丁酸、水解单宁酸、植物提取物、抗菌肽、酶制剂、益生菌、中草药等进行综述。

1 酸化剂

能调节饲料酸度的物质称为饲料酸化剂。 饲料中添加一定的酸化剂具有改善动物肠道内环境、提高物质转化率、抑制肠道有害菌群繁殖、促进动物生长的作用［2］。 目前生产上用作饲料酸化剂的物质有3 类：有机酸、无机酸和复合酸。 有机酸根据碳原子数量分为短链脂肪酸、 中链脂肪酸和长链脂肪酸。 短链脂肪酸的碳原子数量少于6个，主要是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等。中链脂肪酸含碳原子6～12 个， 包括辛酸 （C8）、 癸酸（C10）和月桂酸（C12）。 长链脂肪酸碳原子数量大于12 个，包括肉豆蔻酸（C14）、软脂酸（C16）、硬脂酸油和亚麻油酸（C18）［3］。 有抗菌作用的有机酸主要是短链脂肪酸和中链脂肪酸。

1.1 有机酸

有机酸具有良好的风味， 有的还可直接参与体内三羧酸循环，广泛应用于畜牧生产中。王丽娟等［4］研究发现，不同剂量有机酸型酸化剂（甲酸、乳酸、柠檬酸和富马酸复合）添加到断奶仔猪日粮中替代抗生素，能改善生长性能，高剂量（0.7%）有机酸型酸化剂可达到替代金霉素和喹烯酮组合使用的效果。

丁酸作为有机酸化剂之一，可以进入盲肠和结肠继续发挥调控胃肠道发育的作用。 丁酸盐是结肠上皮细胞最重要的能量来源， 可以促进小肠绒毛发育，增加动物的吸收功能［5］。 钟翔等［6］研究发现，与对照组相比饲粮中添加0.1 g/kg 和2 g/kg 丁酸钠的断奶仔猪， 十二指肠绒毛高度分别提高15.5%（P>0.05）和23.9%（P<0.05）；空肠绒毛高度分别提高14%（P<0.01）和6%（P<0.05）；回肠绒毛高度分别提高22%（P<0.01）和36%（P<0.01）。 丁酸具有挥发性，为减少挥发，克服奶酪酸败气味并保障有效成分进入后肠道， 饲料生产中常将丁酸制成相对稳定的丁酸钠［7］。 目前新型丁酸钠产品通过乳化包合工艺与骨架材料充分嵌合。 新型丁酸钠进入体内后分解为丁酸根离子和钠离子，其活性成分丁酸可转运到肠道，抑制小肠病原菌，平衡小肠微生物区系， 而传统酸化剂的功能仅限于动物胃和嗉囊水平。 钟翔等［8］研究发现日粮中添加1 g/kg 的丁酸钠可以提高断奶仔猪生长性能以及肠道消化酶活性。 钮海华等［9］研究发现在日粮中添加包膜丁酸钠可促进肠道乳酸杆菌的增殖，降低大肠埃希菌的数量， 改善断奶仔猪肠道微生态平衡。 丁酸钠的奶酪酸败气味具有一定的诱食效应，可提高仔猪采食量、改善饲料报酬，促进增重，但对育肥猪的生产性能没有明显效果［10］。寇莎莎等［11］报道，断奶仔猪日粮中添加丁酸钠可提高日增重和采食量， 降低料重比、 腹泻率和腹泻指数， 增加血清中的总胆固醇、 高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、白蛋白含量，血清中甘油三酯及磷含量显著提高，尿素氮含量降低。张瑞阳等［12］研究表明在饲料中添加1 000 g/t 包被丁酸钠提高了断奶仔猪的末重、平均日增重；降低仔猪血清中尿素氮含量，提高了血清中总蛋白含量、仔猪的体液免疫能力； 提高仔猪粗蛋白质和粗脂肪表观消化率，对钙、磷表观消化率无显著影响；提高仔猪粪便中乳酸杆菌和双歧杆菌的数量， 显著降低仔猪粪便中大肠杆菌的数量。 钮海华等［13］研究表明，饲料中添加微囊丁酸钠、金霉素或氧化锌可提高仔猪生长性能，降低腹泻率，并在一定程度上提高了血清中免疫球蛋白、葡萄糖、甘油三酯、游离脂肪酸、胰岛素、免疫器官指数和肠道黏膜中浆细胞的含量，降低了乳酸、二胺氧化酶、皮质醇和血清尿素氮的水平， 使得粗蛋白和粗脂肪的表观消化率上升，胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性增强。 孟玲［14］研究发现在仔猪日粮中添加1 000 g/t和1 500 g/t 的包膜丁酸钠可明显提高日增重，降低料重比， 明显提高血清中的总蛋白和葡萄糖的含量，显著降低尿素氮的含量；提高仔猪饲料粗蛋白、粗脂肪的表观消化率；提高仔猪体内乳酸杆菌和双歧杆菌的数量； 综合来讲推荐断奶仔猪饲粮中包被丁酸钠适宜添加水平为1 000 g/t。

月桂酸（C12∶0）属于中链脂肪酸，具有较强的抗菌活性，是中链脂肪酸中来源最丰富的一种。由于月桂酸水溶性差，具有较强的刺激性酸味，不适宜直接用作饲料添加剂， 所以畜禽饲料中常使用月桂酸单甘油酯（GML），GML 存在于母乳、椰子油和美洲蒲葵中，由月桂酸和甘油酯也可合成，合成方法有直接酯化法、酶催化法、微波合成法等［15］。GML 具有良好的乳化和防腐性能，因此，在食品、化妆品、医药行业广泛应用。 GML 具有较强的抗菌和抗病毒功能，是天然的抗菌和抗病毒物质，具有抗菌谱广、 不易产生药物残留和细菌耐药性等优点， 广泛应用于日常生活、 工业生产和畜牧养殖。 GML 影响细菌营养体细胞的细胞壁、细胞膜、代谢酶和蛋白质合成系统发挥抑菌作用［3，16］。李涛等［17］研究发现，日粮中添加0.4%GML，断奶仔猪生产性能显著提高，肠道有害细菌得到抑制，血清碱性磷酸酶的活性显著提高， 粪便中总菌落数极显著降低。蒋增良［18］研究发现，在断奶仔猪日粮中添加150 mg/kg GML 可显著提高采食量和日增重，缓解断奶应激，调节肠道菌群多样性。此外，育肥猪饲料中添加150 mg/kg GML，体增重和平均日采食量显著提高，肌肉红色色度、肌间脂肪含量、血清中甘油三酯和低密度脂蛋白含量显著增加，肌肉内抗生素和重金属含量显著降低， 对肉质的改善发挥重要作用。

GML 利用亲脂性作用进入病毒囊膜，削弱或抑制病毒的复制能力，激发动物产生相应的抗体，因此，对囊膜病毒有较好的抑制作用，而对无囊膜病毒起不到抑制作用［19］。 郭锡钦［20］发现月桂酸甘油酯能降低仔猪血清中猪繁殖与呼吸综合征病毒（PPRSV）抗体水平和血清中部分致炎因子的水平。GML 改善机体的炎症反应是通过对炎症相关因子的调控、降低T 细胞增殖能力、改变炎症相关酶活性等途径， 对机体免疫功能的改善有积极作用［15］，蓝俊虹等［21］研究发现饲粮中添加1 000 mg/kg α-GML，仔猪平均日增重和饲料效率显著增加，粪样大肠杆菌和沙门菌的数量减少， 血清中炎症因子TNF-α 和IL-6 的含量降低。

1.2 无机酸

无机酸包括硫酸、磷酸、盐酸等，磷酸使用较多，可降低饲料pH 值，对饲料起到酸化作用。 无机酸虽价格低、酸性强，但在使用中要注意添加量，添加量小了没有效果， 添加量大了会导致胃黏膜受损，抑制胃酸分泌，影响仔猪胃功能。

1.3 复合酸化剂

复合酸化剂是利用各种有机酸和无机酸按一定比例配合而成，具有协同作用，能有效克服单一酸化剂的缺陷。 严欣茹等［22］研究表明复合酸化剂能够改善日粮适口性，增加仔猪采食量，提高仔猪生长性能；降低胃肠道的酸度，利于肠道有益菌繁殖；能替代复合抗生素在仔猪日粮中添加，提高仔猪免疫能力。

2 γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸 （γ-aminobutyric acid，GABA）属于非蛋白质天然氨基酸，广泛分布于动植物体内，又称氨酪酸、哌啶酸等。 GABA 是动物中枢神经系统一种重要的神经递质抑制剂， 有提高畜禽采食量、抗应激和增强机体抵抗力的作用［23］。在仔猪断奶、 转群等阶段的应激是导致动物发病的重要诱因，饲料中添加GABA 可降低动物发病率，提高生产性能，可缓解饲料无抗对动物生产性能的影响。GABA 生产方法主要有化学合成法、植物富集法、微生物发酵法。

动物的采食是受中枢神经控制的复杂的行为过程［24］。 GABA 提高动物采食量是通过促进动物胃酸分泌，抑制胆囊收缩素的分泌，抑制饱中枢系统的兴奋。 此外，GABA 提高动物生长性能还通过提高消化酶活性提高胃肠道对蛋白质等营养物质的消化吸收能力［25］。 陈强等［26］研究γ-氨基丁酸对断奶仔猪生产性能、 血清蛋白水平和酶活性的影响，结果表明，试验猪平均日增重和平均日采食量15 mg/kg 添加组显著高于对照组， 料重比和血清尿素氮水平显著低于对照组。

GABA 通过促进免疫球蛋白A 的分泌、 促进生长激素（GH）及促甲状腺激素（TSH）的分泌、促进营养物质的吸收3 种途径增强猪免疫力， 减轻应激危害［27］。丁亚南等［28］研究γ-氨基丁酸对妊娠母猪繁殖性能、 氧化状态和免疫水平的影响， 结果表明，妊娠前期饲粮中添加GABA 对改善妊娠母猪的繁殖性能具有一定的效果， 还可增强妊娠母猪抗氧化力和改善机体氧化还原状态。 王中华等［29］研究表明，在饲料里添加30 mg/kg 的GABA 对提高育肥猪的生长性能、屠宰性能和抗氧化能力效果最佳。

3 水解单宁酸

单宁酸又被称为鞣酸，是在植物的根、茎、叶和果皮中广泛存在的一种多酚类化合物，分为水解单宁和缩合单宁，缩合单宁被定义为饲料中的抗营养因子，水解单宁可溶于水，在五倍子、石榴、漆树等植物的树皮与果实中大量存在［30-31］。 水解单宁酸具有抑制病原微生物、防止腹泻的作用，增强动物机体抗氧化能力，适合用作饲料添加剂［32］。

水解单宁酸有防腹泻的作用，可凝固蛋白，在肠黏膜表面形成保护膜，减轻肠内容物的刺激，减少渗出，为消化道的发育提供良好环境［33］。孙展英等［34］在断奶仔猪饲料中添加0.05%和0.10%单宁酸替代抗生素， 结果表明在断奶仔猪日粮中添加0.10%单宁酸可改善生产性能， 增加消化酶的活性，提高粗蛋白质和粗脂肪表观消化率，同时降低腹泻率，提高经济效益。 胡成等［30］研究发现，在保育猪饲粮中添加1 000 mg/kg 的水解单宁酸，能够改善保育猪生长性能，降低腹泻率。

水解单宁酸是一种天然的抗氧化剂。 水解单宁酸依靠分子中的多元酚羟基提供的氢离子，有效地清除自由基［33］。 水解单宁酸可部分代替抗生素在饲料中的添加，隋慧等［35］研究表明在断奶仔猪基础日粮中添加0.07%的水解单宁酸 （有效成分80%）在日增重、料肉比和腹泻率等方面均优于0.04%的有效含量为15%的金霉素预混剂，说明单宁酸作为饲料添加剂能够提高仔猪生长性能，减少仔猪腹泻。 代珍青等［31］研究发现在2 kg/t 氧化锌基础上，添加1 kg/t 水解单宁酸，可促进断奶仔猪的采食，加快增重速度；如果用1 kg/t 水解单宁酸替代1 kg/t 氧化锌，同样可促进断奶仔猪的采食，提高体重，改善饲料转化率，降低仔猪腹泻率。

4 植物提取物

植物提取物是从植物的种子、根、茎、叶等部位以物理、化学和生物学手段分离、纯化的某一种或多种有效成分为主体的产品，具有抗菌抑菌、抗氧化、双向调节机体免疫功能等生物活性。目前研究报道较多的天然植物提取物主要有植物精油、皂苷、多糖、生物碱、黄酮类等。

4.1 植物精油

目前研究报道较多的天然植物提取物——植物精油，具有特殊的香气或辛辣味，有改善动物肠道形态、调节肠道微生物菌群、提高动物免疫力和生产性能、 提高抗氧化能力及改善肉质等多种功能，牛至油、大蒜素、茶树油等是目前养殖生产应用较多的产品［36］。 吕继蓉等［37］研究复合植物精油对断奶仔猪生长性能及经济效益的影响试验结果表明，与对照组相比抗生素（金霉素、吉他霉素、亚甲基水杨酸杆菌肽）和复合植物精油（主要成分为百里香酚、香芹酚、肉桂醛、丁香酚）能提高仔猪日采食量和日增重，抗生素组能显著降低仔猪的料肉比；添加抗生素和复合精油能显著降低断奶仔猪腹泻率，添加抗生素和植物精油提高了仔猪的经济效益。

4.1.1 牛至油牛至油是从牛至中提取的具有特殊芳香气味和挥发性的植物精油， 主要成分是具有高抗菌活性的香芹酚， 对革兰阳性菌的抑菌效果较好［38］。 饲料中添加一定量的牛至油能减少仔猪腹泻， 促进动物肠道菌落平衡和营养物质的吸收，增强机体的抗应激能力和机体免疫力，提高消化酶活性，改善饲料转化效率，促进动物生长等，是一种有较高应用价值的饲料添加剂［39］。 由于牛至油的挥发性和易氧化性，在动物养殖中应用时，常采用微胶囊包被工艺生产包被牛至油。 以二氧化硅、氢化脂肪为主要辅料，可以显著降低其成分的挥发性和易氧化性，提高适口性。

牛至油在仔猪生产中主要有缓解仔猪断奶应激、提高生长性能、减少腹泻的作用。Xu 等［40］研究表明植物精油可提高胰蛋白酶、糜蛋白酶活性，提高十二指肠绒毛高度、营养物质消化率、粪便乳酸杆菌数量和抗氧化能力。 马玉芳等［41］研究牛至油对断奶仔猪生长性能、 血清激素指标及小肠组织胰岛素样生长因子IGF-Ⅰ含量的影响，对照组饲喂基础日粮，3 个试验组在基础日粮中添加300、500、800 mg/kg 牛至油，结果表明试验组极显著提高仔猪的日采食量， 不同程度地提高仔猪平均日增重，极显著降低腹泻率；3 个试验组断奶仔猪第15 天的血清IGF-Ⅰ含量显著提高， 第30 天的血清IGF-Ⅰ含量极显著提高。 黄国清等［42］研究牛至油替代抗生素在仔猪日粮中的应用效果， 结果表明，牛至油能明显提高仔猪日增重和饲料转化率，降低仔猪腹泻率，完全能在日粮中替代抗生素。

在育肥猪方面， 牛至油可提高育肥猪生产性能、增强机体免疫、缓解运输应激，可替代饲用抗生素。 于向春等［43］研究表明日粮中添加500 mg/kg牛至油对增加猪的日采食量、日增重，降低猪腹泻率、发病率和死淘率的效果较好。肖正中等［44］研究小肽、 牛至油及其相互作用对生长肥育猪抗病效果的影响，结果表明在小猪阶段以小肽+牛至油联合使用效果较好， 在中猪和大猪阶段却分别以小肽、牛至油效果较好，可以达到最大的生产性能和抗病效果。

4.1.2 茶树油茶树油（tea tree oil，TTO）是以蒸馏的方式从桃金娘科互叶白千层叶中提取的无色或淡黄色液体，具有芳香气味，是一种纯天然植物精油。茶树油的主要成分是具有抗炎、抗菌和提高免疫力功能的松油醇-4 和α-松油醇［45］。茶树油有广谱抗微生物、缓解腹泻和促进生长等作用，作为植物源性饲料添加剂，可起到替代抗生素的作用。

茶树油的芳香气味使饲粮具有良好的适口性，可提高畜禽采食量，促进饲粮中营养物质的消化吸收，提高畜禽生产性能。茶树油具有良好的抗菌和杀菌活性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌具有极强的杀灭作用。封飞飞等［46］研究表明，在饲粮中添加不同剂量的茶树油对育肥猪生长性能、器官指数、胴体性状和肉品质的影响不同，饲粮中添加200 mg/kg 茶树油对育肥猪生长性能和肉品质改善效果较好。 王淑楠等［47］研究在断奶仔猪日粮中添加100 mg/kg 茶树油对促进断奶仔猪生长、降低腹泻率，促进肝脏和胸腺的发育效果较好，可一定程度替代抗生素使用。

茶树油的抗氧化能力主要源于茶树油所含的α-松油醇等成分对自由基有较好的清除作用，是天然抗氧化剂。董丽等［48］研究表明，茶树油可提高断奶仔猪血清、肝脏和肠黏膜抗氧化酶活性，减少血清、空肠黏膜H2O2的含量，提高断奶仔猪的机体抗氧化功能，总体效果优于抗生素，建议添加量为100 mg/kg。

4.2 皂苷

皂苷是由皂苷元、 糖和糖醛酸等物质组成的结构复杂的化合物，又称碱皂体、皂素、皂角苷或皂草苷。 皂苷类具有抗微生物、调节脂质代谢、提高动物机体免疫力等作用。 王成章等［49］研究苜蓿皂苷对断奶仔猪脂质代谢、抗氧化和免疫的影响，试验发现随着皂苷添加量增加仔猪抗氧化性能不断提高，结果表明苜蓿皂苷有利于降低血清、肝脏和肌肉中的胆固醇含量，调节仔猪的血脂代谢，并能提高免疫机能。

4.3 多糖

多糖是由醛糖和（或）酮糖通过糖苷键连接，聚合度超过10 的多聚糖，种类繁多、结构复杂，普遍存在于植物体内。 目前已经提取的多糖有黄芪多糖、枸杞多糖、茯苓多糖、党参多糖、淫羊藿多糖、刺王加多糖、甘草多搪、茶叶多糖和红花多糖等，大都具有双向调节动物免疫、抗菌、抗病毒、抗肿瘤及改善动物生产性能等功效。 蒙洪娇等［50］研究黄芪多糖对断奶仔猪生长性能、 营养物质消化率和免疫功能的影响时发现， 添加黄芪多糖能提高仔猪的生长性能、降低腹泻率，α-干扰素含量提高，对免疫功能有增强的效果。

4.4 生物碱

生物碱存在于植物体的叶、树皮、花朵、茎、种子和果实中。双子叶植物中所含的生物碱种类多、含量高，如茄科、豆科、毛茛科、罂粟科、夹竹桃科等。目前在养殖业中应用较多的为甜菜碱（三甲基甘氨酸），是一种季胺型生物碱。 甜菜碱可以提供甲基给氨基乙醇生成胆碱降低其他甲基供体的需求量，不仅可以起到节约胆碱和蛋氨酸的作用，而且维护维生素预混料的稳定性，促进动物生长，改善饲料的适口性，增加胴体的瘦肉率。董冠等［51］研究表明在断奶仔猪饲粮中添加甜菜碱可以提高仔猪的生长性能、促进蛋白质的沉积和脂肪代谢。

4.5 黄酮类

黄酮类主要分布于银杏科、豆科、芸香科、菊科等植物体的根、茎、叶、花和果中，是具有相同或相似化学结构的多酚类化合物， 具有雌激素样作用、抗菌、抗氧化作用及调节机体的免疫力等多种功能。 林厦菁等［52］在断奶仔猪日粮中分别添加0、10、20、40、80 mg/kg 大豆异黄酮，研究对断奶仔猪的影响， 结果表明饲粮中添加大豆异黄酮使断奶仔猪的生长性能和抗应激能力提高， 起到保护肠道屏障的效果，适宜添加量为40 mg/kg。

5 抗菌肽

抗菌肽是能够抵抗外界病原体感染的小分子多肽，由宿主产生，广泛分布于自然界，可分为动物源抗菌肽、植物源抗菌肽和微生物抗菌肽等。抗菌肽有广谱抗细菌、真菌、病毒且不易产生耐药性的优点，在畜牧生产中有较好的应用前景［1］。 覃小荣等［53］研究抗菌肽对保育猪生产性能与健康水平的影响时， 结果表明在保育猪基础日粮中添加0.5%抗菌肽的使用效果最好， 而在饲料中添加0.1%抗菌肽与添加0.3%阿莫西林有相同的饲喂效果，证明抗菌肽可替代抗生素在饲料中使用。

6 酶制剂

酶制剂是从动物、 植物和微生物中提取的具有生物催化能力的蛋白质。 酶制剂分为单一酶制剂和复合酶制剂两大类， 目前饲用酶制剂种类有植酸酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、脂肪酶、溶菌酶等。饲料中添加酶制剂可以消除抗营养因子，补充动物机体内的消化酶，提高消化率。 周华杰［54］研究表明在日粮中添加复合酶制剂可提高仔猪的生长性能、免疫功能和代谢水平，抑制大肠杆菌的增殖，促进有益菌在肠道内增殖。

7 益生菌

益生菌又称活菌制剂或微生态制剂， 是通过特殊工艺将动物体内分离得到的有益微生物制成含活菌或包含菌体及其代谢产物的制剂， 包括双歧杆菌、乳酸杆菌、肠球菌、芽孢杆菌和酵母菌等。益生菌在猪生产方面主要用于改善肠道菌群平衡、促进消化吸收、增强免疫功能、提高动物健康水平。杜秋明等［55］研究表明，微生态制剂能降低仔猪腹泻率和促进增重。

8 中草药及发酵中药

中草药不仅用于人类， 还广泛应用于畜牧养殖业。 中草药是安全可靠的天然物质， 具有无残留、不良反应小、不易产生耐药性等特点。 近年来，研究者分析中草药的有效成分发现， 直接将中药投放到饲料中可能使动物产生不良反应， 但将中药发酵后，生物碱类、苷类、内酯类、重金属等毒性成分易被微生物降解转化，可降低或消除毒性。 因此，中药经发酵，能明显提高促进生长发育、抗腹泻、增强免疫力的效果，具有无残留、绿色、无抗性等优点。

综上所述，在猪饲粮中添加酸化剂、γ-氨基丁酸、水解单宁酸、植物提取物、抗菌肽、酶制剂、益生菌、 中草药等替代抗生素有较好的效果和应用前景， 建议在现有研究的基础上进一步探究其作用机理，完善加工工艺，拓展应用领域，在畜牧业生产和饲料替抗方面发挥更大的作用。