饲用抗生素替代品在畜禽养殖中的技术研究与应用
2022-11-19崔立娇
崔立娇
(德州市畜牧兽医事业发展中心,山东 德州 253012)
饲用抗生素的使用为饲料工业及畜牧业发展带来了巨大经济效益,但过度使用导致细菌耐药性的产生和抗生素残留,“禁抗、减抗、限抗”已成畜牧业高质量发展的必然趋势,也是推动健康养殖、保障食品安全的必由之路,饲用抗生素研发替代方案迫在眉睫。
目前,无抗饲料中应用最广泛的替代品主要有微生态制剂、酸化剂、复方中草药等。微生态制剂有助于改善肠道平衡和肉品质;酸化剂可以调节消化酶活性,抑制有害菌增殖,增强机体免疫力;植物提取物有较强的抗菌和抗氧化特性,中草药具有低毒、功能多样性、无抗药性等优点。各种添加剂的作用机理虽然不同,但都能发挥抗生素促生长剂的作用效果,即促进畜禽生长、维持肠道菌群平衡,防止疾病,从而提高饲料转化率和养殖效益。本研究着重探讨几种绿色替抗产品的生物学功能、作用机理及其在畜禽养殖中的最新应用效果,以期为后续深层次试验研究和新产品应用提供方向和参考,从而促进畜牧业健康可持续发展。
1 微生态制剂
微生态制剂按照物质组成主要分为3类,包括益生菌、益生元和合生元。益生菌通过动物消化道发挥其生物的竞争性排斥作用,建立有利于宿主的肠道微生物区系。益生元指不被宿主消化吸收但能选择性地促进动物体内有益菌繁殖的低聚糖类等有机物质。合生元是同时发挥益生菌和益生元作用的生物制剂。
1.1 促进生长和提高免疫力
微生态制剂的作用机理主要是通过肠道微生物调控,改变肌纤维类型的相关基因、生肌因子和脂质代谢相关因子的基因表达量,提高消化酶的活性,改善肠道形态并降低腹泻率。试验结果表明,益生菌、益生元和合生元等微生态制剂可以改善母体胃肠道菌群的结构和功能,促进胃肠道的发育和成熟,增强免疫功能和消化吸收能力,同时可以治疗动物腹泻并提高生产性能。断奶仔猪日粮中添加酵母菌、丁酸梭菌或粪肠球菌等益生菌可提高饲料转化效率,促进血液中促生长激素分泌,并且通过增加小肠绒毛高度扩大吸收面积来促进仔猪生长。韩佳临[1]对本地种猪的肠道微生物进行分析,筛选出益生性菌群,豆粕经过益生菌发酵后含有较多活性的益生菌、小肽和有机酸,降低了抗营养因子含量,提升了营养价值。因此,可以通过高通量组合筛选出典型的合生元组合,科学配伍动物肠道产品中的益生菌与益生元。
益生菌发酵饲料是在饲料发酵过程中接种益生菌,利用益生菌的繁殖代谢降解饲料中的抗营养因子、产生微量高活性物质,从而提高饲料的营养价值和利用率,增强机体免疫力,提高动物生长性能,是一种能有效替代抗生素的绿色、高效的生物饲料。其具有抑制病菌生长,维持动物肠道的菌群平衡,减少肠道病原微生物数量,减少臭气排放的优点。研究益生菌发酵饲料对妊娠母猪生产性能的影响,结果显示,益生菌发酵饲料能显著改善饲料适口性,提高母猪采食量和初乳中IgG和IgM的含量,提高仔猪免疫力,增加母猪窝产仔数和产活仔数,显著提高断奶窝重,有效改善了母猪的生产性能。这与Ricke[2]的研究结果一致。
1.2 改善肉的品质
杜瑞等[3]研究发现,苏尼特羊饲粮中添加益生菌能调整肉羊胃肠道菌群的结构,改变代谢物和血脂指标,从而改善羊肉品质。在育肥猪上的研究[4]也发现,日粮中添加嗜酸片球菌能提高猪肉系水力、pH和多汁性。有关猪饲料上的发明显示,中草药与益生菌复配饲料添加剂由益生菌、中草药、精氨酸、酶和月桂酸组成,益生菌促进中草药发酵释放,中草药复配物能有效缓解猪的运输和宰前应激,精氨酸缓解应激并改善肉品质。
因此,生猪养殖中在妊娠期和母猪饲粮添加合生元,通过改善机体脂代谢和氮代谢,提高糖脂和蛋白质的利用,降低应激水平,从而促进胎猪和哺乳仔猪的生长发育,代谢产物作为生物活性物质可改善肉色、嫩度和持水性,影响肌肉氨基酸和脂肪酸组成,从而改善猪肉品质和营养价值。
2 酸化剂
酸化剂分为有机、无机和复合酸化剂。酸化剂的作用机制主要包括降低胃肠道的pH值,改善消化道内酶活性和营养物质的消化吸收,增加采食量,调节胃肠道微生物菌群平衡,抑制病原菌繁殖。
2.1 中短链脂肪酸及其衍生物
中短链脂肪酸及其衍生物由于其抗菌抗病毒及提供能量的特性,可作为无抗饲料解决方案之一。如,丁酸甘油酯和月桂酸单甘酯复合使用,能取得很好的替抗效果。张文馨[5]通过优化三丁酸甘油酯与不同精油的配伍试验,指出在断奶仔猪日粮中添加三丁酸甘油酯配伍牛至油或水杨酸甲酯可以改善仔猪的肠道形态结构,调整肠道菌群比例及差异代谢产物,从而促进仔猪的健康生长。朱荣生等[6]研究断奶仔猪饲粮中添加不同水平三丁酸甘油酯对其生长性能、血清生化指标、肠组织形态和养分消化率的影响,结果显示,添加2000~2500mg·kg-1的三丁酸甘油酯能够替代药物添加剂,并显著改善仔猪肠道组织形态和生长性能,提高免疫力和饲料消化率。
2.2 提高油脂消化利用率
中链脂肪酸衍生物中的月桂酸单甘酯广泛应用于饲料助乳剂,具有乳化和抑菌功能,能提高油脂消化率和饲料利用率。由于幼禽消化道发育不完整、分泌胆汁不足;肉禽消化道较短,油脂消化不完全,导致成本浪费和肠道健康问题,需要乳化或预消化,而体外进行预消化油脂的生产性能优于体内乳化油脂,油脂预消化技术可有效降本增效。
隋雁南等[7]认为,将有机酸化剂、抗氧化剂和防霉剂配合使用对油脂含量为8%的猪浓缩料的保护效果最好。王正等[8]研究了在肉鸭基础日粮中添加不同类型乳化剂对其生长和屠宰性能的影响,结果表明,肉鸭日粮添加乳化剂处理组能显著降低料肉比和腹脂沉积。由此推测,对于油脂预消化技术可以在以下几方面进行深入探讨:研究油脂预消化对饲粮能量、脂肪、蛋白和氨基酸利用率的影响,尤其是对饱和脂肪酸利用率的影响;研究油脂预消化后对鸭肉品质及皮脂质量的影响;研究油脂预消化后对肉鸭内源性脂肪酸和脂肪酶分泌的影响。
3 植物及其提取物
植物提取物作为替代抗生素促生长剂在动物饲料与养殖中被广泛应用,按照成分不同形成的化合物主要为含硫含氮类、萜烯类、多元酚类、芳香族、脂肪族等。植物提取物的促生长机制包含改善饲料适口性增加采食量;促进消化道内源酶分泌和活性,改善肠道菌群平衡,提高免疫力和饲料养分利用率;调控生长激素分泌,提高生长性能。植物提取物中的抗氧化物质主要通过以下几种方式发挥抗氧化作用:清除活性氧,中断氧化过程中的链式反应;与细胞表面受体结合,通过信号传递,再通过转录和蛋白质表达2个水平使抗氧化酶基因表达量增加;抑制氧化酶的活性,螯合起催化作用的金属离子,阻断氧化反应进行;防止脂质过氧化损害,降低胴体肌肉中丙二醛的含量,提升肉的品质。
3.1 水解单宁酸
水解单宁酸是没食子酸和葡萄糖氧化反应的产物,具有收敛、止泻、抗炎杀菌、抗寄生虫、抗氧化等特性,可以延长食物在小肠的滞留时间并改善动物肠道微生态环境,促进动物生长,提高营养物质的利用率。于志鹏[9]在生长肉兔无抗养殖中应用水解单宁酸,试验发现,水解单宁酸对家兔肠道3种致病菌均有较强抑制效果,饲料中添加不同浓度水解单宁酸处理组与2种抗生素组在屠宰性能和胃肠道发育指标上均无显著差异,单宁酸与牛至精油配伍可显著降低腹泻率与死亡率,提高生长性能、屠宰性能和饲料报酬。陈啟康等[10]在凡纳滨对虾无抗养殖上的研究得出相似结果,在饵料中添加栗木单宁,不仅可以提高对虾的生长性能和抗病力,还能改善对虾体质和养殖水环境,构建“无抗”绿色养殖环境。
3.2 植物提取物
姜黄素是通过植物提取的营养色素,具有抗氧化、抗炎、清除自由基等作用。李伟等[11]探索了影响肉鸡生产性能的五种植物精油替抗方案,结论是植物精油单独添加与酸化剂混合的替抗效果均很好,且组合使用效果要优于植物精油单独添加组。樊祥宇等[12]研究表明,姜黄素可以作为功能性添加剂用于改善黄羽肉鸡腹脂沉积,100mg·kg-1和200mg·kg-1姜黄素均能显著降低采食量,通过提高十二指肠的绒毛长度和绒隐比来提高肉鸡能量利用率。曾代勤等[13]以育肥猪为研究对象,结果显示,混合植物添加剂组与抗生素组相比,猪的日增重和饲料报酬都显著提高。在仔猪上的研究也表明,植物提取物取代抗生素,仔猪腹泻控制和生长性能不会受到影响。
3.3 复方中草药
复方中草药主要包括黄芪、山楂、山药、马齿苋、葛根、枸杞子、陈皮、桑叶、止痢草、白术以及甘草;微生物发酵中草药使中草药释放有效成分,促进动物对中草药成分的吸收利用,发挥抗炎抑菌、调节免疫、抗氧化、缓解应激等作用,广泛应用于肉鸡、蛋鸡和肉鸭生产[14]。骆雪等[15]研究发现,断奶仔猪饲粮中添加复方中草药有助于改善机体抗氧化能力和免疫力,提高其生长性能和经济效益。与在断奶仔猪上的研究结果一致,肉鸭日粮中添加复方中草药[16]亦能显著提高肉鸭的生长性能和免疫功能。
4 展望
本文介绍的几种替抗产品具有促进生长、增强免疫和改善肠道健康等功能,作为强有力的饲用抗生素替代品在畜禽养殖中具有广阔的应用前景。然而,目前饲用抗生素替代品仍存在以下问题。一些植物提取物中天然生物活性成分的结构和功能尚不清晰,有效剂量还不明确;部分替抗品活性低、抗逆性弱,使用阶段和使用方法需要更好规范;替抗品间的相互关系及互作机制仍需进一步研究。未来应着重通过功能性添加剂组合利用,研发出专一、高效、作用效果稳定的绿色产品来代替抗生素以改善畜禽的生长效率和健康状况,进而通过营养调控、肠道调控、饲养环境优化、消除毒素及发酵料配套等方式构建无抗技术体系,更好助力替抗行情下的增效降本。