1前言
饲料添加剂分为营养性添加剂和非营养性添加剂两类,其基本功能是维护动物健康,促进动物生长,提高动物的各种生产性能。为追求养殖业的经济回报,以往饲料添加剂促进动物生长的作用被过分强调,而忽视其造成的动物性产品药物残留、病原体耐药性等长期危害。随着欧盟、美国等地区和国家相继禁止使用激素、抗生素作为饲料添加剂,尤其是我国加入WTO以来承受的食品安全和环境保护压力加大,新型安全饲料添加剂的发展日益受到重视。安全的饲料添加剂应具备以下要素[1]:(1) 在动物生产过程中无药物残留,不产生毒副作用,对动物生产不构成危害,其动物产品对人类健康无害;(2)动物排泄物不污染环境。现已开发及正在开发的新型饲料添加剂主要包括微生态制剂、酶制剂、低分子量糖类、中药草制剂等几类。为合理开发、应用这些新型添加剂,有必要对其各自的发展前景和实际应用效果做比较分析。
2添加剂种类及性质
2.1 微生态制剂
微生态制剂(Microecologics)是利用动物体内构成正常菌群的有益菌制成的活菌制剂,称作益生素(Probiotics),具有助消化、合成动物必需维生素、拮抗病原微生物和刺激免疫系统正常发育的作用,从而实现促进动物生长的目的。这些细菌包括乳杆菌属和链球菌属的很多乳酸菌成员、肠球菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、米曲霉、啤酒酵母菌、产朊假丝酵母、沼泽红假单胞菌等[2]。微生态制剂充分利用活菌能在体内粘附与繁殖、纯天然、对环境无任何污染、可提高饲料利用率、利于改善动物性产品品质、降低粪氨含量、可净化水体环境等优点[3],其缺点是活菌制剂多为厌氧菌,发酵难度大;在储运加工过程中氧气、高温等均使其大量失活,不得与抗生素合用,可能被胃酸灭活,亟待统一质量标准等。水产动物微生态制剂则有芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、噬菌蛭弧菌和脆弱拟杆菌等6大类微生物。微生态制剂可以是单一成分或者复合成分。后者如活性菌(effective microbes,EM),是由日本学者最初用乳酸菌、光合菌、放线菌和酵母菌群等10属80多种微生物复合培养而成的有效微生物群。益生菌也可以活性发酵饲料的形式提供给动物[4]。微生态制剂的发展趋势之一是借助现代生物技术生产活性更好、耐酸、耐消化酶的益生素,如甲醇酵母(巴斯德毕赤酵母)表达系统较原核表达系统在开发新型饲料添加剂方面具有更为广阔的应用前景[5]。设法加强益生菌在动物肠道内的定植能力,也是一个重要的研究课题[6]。
2.2酶制剂
酶制剂包括各种水解酶(消化酶),如淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶、果胶酶、半纤维素
酶、纤维素酶、葡萄糖氧化酶、溶菌酶、植酸酶(针对单胃动物)、木聚糖酶和细胞溶解酶以及异构酶等[7]。酶制剂可补充机体内源酶的不足,分解饲料中的抗营养因子,但发挥作用有特异性,通常复合酶的应用效果较单一酶好。由于酶在饲料加工、保存等环节中容易失去活性,因此需要通过定点突变技术或制成特定剂型以便对酶活性特别保护。目前还需对酶活性指标及其测定方法做统一规范。
2.3低分子量糖类
低聚糖用作饲料添加剂的研究很多。按单糖元数量差异,将常用的低聚糖分为双糖(乳果糖与乳糖醇)和寡糖(果寡糖、反式半乳寡糖和大豆寡糖)。它们充当益生元(prebiotics),主要起调节畜禽后肠微生物区系,促进有益菌生长繁殖,抑制病原菌粘附肠道细胞和增殖的作用[8]。此外,某些低聚糖如甘露寡糖能非特异性激活免疫细胞,保护小肠绒毛,调节血脂水平的作用,而硫酸多糖等可通过抑制病毒对细胞的吸附起到抗病毒的作用[9]。
果寡糖(Fructooligosaccharide,FOS)可从菊苣或黑曲霉培养物中提取,在饲料中应用较多。果寡糖不能被动物本身所消化,也不能被病原微生物利用,但可作为有益微生物的底物,促进有益微生物繁殖和抑制有害微生物[10]。
酵母细胞壁活性成分主要由葡聚糖(57.0%)、甘露寡糖(6.6%)、糖蛋白(22.0% )和几丁质组成,可作为一种免疫促进调节剂,通过激发和增强机体免疫力,改善动物健康来提高生产性能[11]。
低聚木糖(Xylo-oligosaccharides)是由2~7个木糖以 β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物,具有耐酸、耐热的特点。低聚木糖可采用定向酶分级降解等现代生物技术,从农林废弃物如玉米芯等中提取。由于低聚木糖能耐受唾液、胃液、胰液和小肠液的消化,进入大肠后可选择性供给双歧杆菌利用,通过其产生有机酸(短脂肪酸)刺激肠道蠕动,发挥整肠通便功能,并能竞争性抑制病原菌对肠道上皮细胞的粘附[12-14]。
菊糖是从天然植物(洋姜)或微生物中提取的一类低聚果糖,耐热性好,但会被胃酸水解成果糖,其作用机理也是促进后肠微生物发酵[15-16]。
大豆低聚糖也可考虑使用。大豆低聚糖含有水苏糖(stachyose)、棉子糖(raffinose)和蔗糖(sucrose)等可溶性寡糖,具有调节肠道菌群平衡、降血脂、抗癌、保护肝脏、润肠通便和增强机体免疫功能等作用[17]。我国盛产大豆,资源丰富,值得大力开发,特别是应将大豆加工过程中产生的乳清水变废为宝。
此外,还有一些天然植物提取精华也可用作饲料添加剂。如“促转素” 是采用甜菊糖提取废弃物进一步提纯而制得,主要含糖甙、生物碱、维生素C、鞣质、活性因子等物质[18]。再如来自百合科的丝兰(Yucca schidige)提取物,由于其特殊的生理结构,对有害气体具有很强的吸附能力,可降低畜舍氨气、硫化氢等有害气体的浓度,改善动物饲养环境,提高健康状况,提高动物生产性能,故被广泛研究并应用于动物生产中[19]。
壳聚糖(Chitosan)又名可溶性甲壳素、甲壳胺,化学名称β-l(1,4)-2脱氧-D-葡萄糖,可吸附脂类,减少胆固醇吸收,降低蛋黄中的胆固醇含量,并借助聚葡糖胺链4价铵离子,交换黏合胆汁酸,阻止胆汁酸循环,降低脂肪吸收[20,21]。壳聚糖还可用作生物医学工程材料,以及作为过瘤胃添加剂的包装材料,对环境也无任何污染。壳聚糖还能以非特异性方式增强免疫力。
糖萜素(Saccharicter—penin) 是从山茶属植物种子饼粕中提取的三萜皂甙类与糖类的混合物,理化性质稳定,商业化产品有效成份≥60% ,常温下保存期为2年。糖萜素通过调节免疫细胞活性和抗应激效应,提高动物的整体免疫和内分泌系统功能,改善动物的健康水平,进而改善动物的生产性能,并且还有抗氧化功能[22-24]。
2.4抗生素
尽管抗生素的安全性受到质疑,抗生素作为抗菌促生长剂,仍然会在畜禽生产中发挥很大的作用。目前国内常用的动物专用抗生素添加剂主要有泰乐菌素(Tylosin)、黄霉素、杆菌肽锌[25]。泰乐菌素化学性质稳定,肠道内难吸收,休药期5d,对支原体有特效,也能抗革兰氏阳性菌。黄霉素化学性质稳定,无配伍禁忌,肠道内不被吸收,在极低浓度就可抑制肠道革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖的合成,在土壤中可被降解。杆菌肽锌由地衣芽孢杆菌发酵生产而来,室温可保存3年,堆肥易降解,对革兰氏阳性菌效果明显,不会诱导细菌产生耐药性,无组织残留,但对肾功能有损害作用。黄霉素和杆菌肽锌都还能使肠壁变薄,促进营养物质的吸收。(查看全部文章请下载)
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