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家禽业抗生素替代品研究进展论文

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2024-06-06 11:11:39    来源:    作者:xieshijia

摘要:家禽业在过去30年中经历了快速增长,抗生素在生产中长期被作为生长促进剂和治疗剂使用,而耐药菌的出现、药物残留以及消费者对无抗产品需求增加等因素加快寻找能替代抗生素而不造成生产水平和质量降低的替代品。家禽的肠道健康一直是家禽生产中的重点研究领域,胃肠道是接触皮肤附近大多数环境病原体的器官。因此,家禽生产的主要目标是保持良好的肠道健康和功能,如果肠道功能和健康受损,营养素的消化和吸收都会受到影响,进而影响禽类整体健康和生产性能,最终影响家禽生产的经济性。目前,家禽业中此类替代品包括有机酸、益生菌、益生元、合生

  摘要:家禽业在过去30年中经历了快速增长,抗生素在生产中长期被作为生长促进剂和治疗剂使用,而耐药菌的出现、药物残留以及消费者对无抗产品需求增加等因素加快寻找能替代抗生素而不造成生产水平和质量降低的替代品。家禽的肠道健康一直是家禽生产中的重点研究领域,胃肠道是接触皮肤附近大多数环境病原体的器官。因此,家禽生产的主要目标是保持良好的肠道健康和功能,如果肠道功能和健康受损,营养素的消化和吸收都会受到影响,进而影响禽类整体健康和生产性能,最终影响家禽生产的经济性。目前,家禽业中此类替代品包括有机酸、益生菌、益生元、合生元、维生素、矿物质、中药提取物、抗菌肽、生物素。该文将对已开发或正在探索的抗生素替代品进行论述。

  关键词:家禽;抗生素;中药;益生菌

  Research Progress on Antibiotic Alternatives in the Poultry Industry YANG Shengbo1,MO Yubing2,PAN Yong3,XU Jing'e3

  (1.Aquaculture Development Center,Agriculture and Rural Affairs Bureau of Pingtang County,Guizhou Province,Pingtang Guizhou 558300,China;2.Agricultural Comprehensive Service Center of Tongzhou Town,Pingtang County,

  Pingtang Guizhou 558300,China;3.Guizhou Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine,Guiyang Guizhou

  550005,China)

  Abstract:The poultry industry has experienced rapid growth in the past thirty years,with antibiotics being used as growth promoters and therapeutic agents for a long time in production.The emergence of drug-resistant bacteria,drug residues,and increased consumer demand for non antibiotic products have accelerated the search for alternatives to antibiotics without compromising production levels and quality.The intestinal health of poultry has always been a key research area in poultry production,and the gastrointestinal tract is the organ that comes into contact with most environmental pathogens near the skin.

  Therefore,the main goal of poultry production is to maintain good intestinal health and function.If intestinal function and health are compromised,the digestion and absorption of nutrients will be affected,thereby affecting the overall health and production performance of poultry,ultimately affecting the economy of poultry production.At present,such substitutes in the poultry industry include organic acids,probiotics,prebiotics,synbiotics,vitamins,minerals,traditional Chinese medicine extracts,antimicrobial peptides,and biotins.This article will provide a review of antibiotic alternatives that have been developed or are being explored.

  Keywords:poultry,antibiotic,medicinal herb,probiotics

  0引言

  抗生素由于其易得性和低成本在世界范围内广泛用于家禽生产。使用抗生素可改善肠道健康和减少亚临床感染,对密集型饲养的家禽生长、生产和饲料转化效率均有利。尽管抗生素具有诸多有益的用途,但由于长期使用会导致抗生素耐药性增加,一直以来均存在质疑。当抗生素被用来治疗食用动物时,抗生素种群中的耐药性发展机制便会发生,敏感的细菌种群被消除,留下具有耐受甚至抵抗抗生素药物效应的耐药细菌,这些耐药细菌随后繁殖成为优势菌。如此产生的抗性群体通过基因突变或质粒介导的接合转移事件将抗性传递给后代,也传递给其他细菌菌株。细菌感染的有效治疗将面临巨大困难。

  由于在家禽生产中使用抗生素会产生耐药性,人们大力推动为常见家禽细菌性疾病寻找替代治疗方法。而抗生素的替代品需要满足既可控制病原体又能增加营养物的消化和吸收来维持肠道健康和性能。目前家禽生产中的主要替代品包括有机酸、益生菌、益生元、合生元、草药、维生素、矿物质和植物提取物等。益生菌和益生菌联合应用是抗生素替代品较好的策略,相关研究较为丰富,但仍需更多研究去筛选能够在胃肠道有效运行的菌株。本文讨论了家禽生产系统中抗生素有价值的替代品,包括有机酸、益生菌、益生元、合生元、维生素和矿物质、草药、植物提取物、植物生物素和抗菌肽。为减抗、替抗政策下家禽业发展提供参考。

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  1抗生素潜在替代品

  1.1有机酸

  有机酸近年被认为是抗生素的有效替代品之一,因为它们具有抗多种致病细菌的抗菌活性,能诱导肠道pH值降低,并且可提高家禽饮食中的营养利用率[1]。在家禽饲养中,短链有机酸如甲酸(C1)、乙酸(C2)、丙酸(C3)和丁酸(C4)的使用频率更高。使用的其他羧酸包括柠檬酸、乳酸、富马酸、苹果酸和酒石酸。

  有机酸在性质上腐蚀性较小,更易溶于水。可将其通过饮水使用或混入饲料。有机酸的杀菌作用机制:有机酸可以穿透细菌细胞壁,随后穿透细菌细胞内的有机酸解离为共轭碱,导致细胞pH值降低,使细菌处于应激环境,最终导致细菌无法正常生长。有机酸主要在胃肠道近端吸收,被其酸化的肠道环境使肠道蛋白酶活性增加,进而增加营养物的消化率和利用率。这可能是由于酸性消化物在胃肠道中保留的时间增加,为胃肠道中的营养物消化提供了更多的时间。另外,抑制有害微生物的定植,不仅可以防止有毒代谢物的积累,还可以为宿主提供更多的营养,确保更高的饲料利用效率。

  1.2益生菌

  益生菌可促进宿主的肠道健康[2]。其可与有害菌竞争肠道定植受体位点,产生抗菌活性的代谢物,以及参与肠道粘膜免疫。目前用作益生菌的微生物主要包括乳酸杆菌、链球菌、肠球菌、芽孢杆菌、梭菌、双歧杆菌和大肠杆菌。使用益生菌的原因主要是建立正常的肠道菌群,预防或减少肠道病原体引起的肠道屏障功能紊乱。益生菌虽对病情严重的禽类发挥及时治疗效果,但它有助于恢复正常的肠道细菌种群。益生菌的效果取决于禽类的生理状态、益生菌菌株的类型和浓度、在肠道中的持久性、在饲料加工和胃肠道中的存活能力以及与肠道自然微生物的兼容性。理想的益生菌菌株应该对酸、胆盐和消化酶具有抗性,还应具有快速增殖的特性,以便产生所需的微生物种群,以达到期望的效果。此外,所用菌株应无引入抗生素耐药性的能力。

  益生菌产生的物质主要有短链有机酸(乳酸、乙酸、丙酸)、过氧化氢、细菌素,其中包括乳酸链球菌素、酸菌素、乳酸菌素、拉卡胞苷、瑞特瑞纳、安妥卡因、拉克托林。益生菌产生的细菌素对沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆菌和产气荚膜梭菌具有高抗菌活性。饲料中添加益生菌可有效减少针状艾美耳球虫和柔嫩艾美耳杆菌的卵囊数量,是控制坏死性肠炎的潜在策略。益生菌的另一种作用模式是刺激粘膜免疫系统,由于益生菌具备粘附于肠粘膜的能力,这使数量庞大的益生菌在肠道内壁创建了抵御病原体入侵的天然屏障,从而增强免疫力。此外,益生菌对免疫系统的刺激主要表现为诱导产量较高的免疫球蛋白、刺激巨噬细胞和淋巴细胞活性以及促进γ-干扰素的产量[3]。

  1.3益生元

  益生元是为有益的肠道微生物提供的底物,其通过选择性地加速宿主结肠中一种或多种有益菌的生长,从而提高相应细菌种群的数量,将肠道菌群结构向有利于营养物质消化吸收或有效抵御外来病原体的方向改变。益生元相关的主要功能包括:改变胃肠道菌群、刺激免疫、预防结肠癌和减少病原体入侵、降低胆固醇和气味化合物、通过肠道微生物平衡改善肠道健康、促进酶反应、促进肠道健康、改善肠道健康,减少氨和苯酚产品,最终降低生产成本。在家禽上进行过试验的主要益生元有低聚葡萄糖(GOS)、低聚果糖(FOS)、甘露寡糖(MOS)、水苏糖和低聚壳聚糖[4]。

  在家禽日粮中添加益生元可以最大限度地减少抗生素的使用,降低细菌耐药性。在家禽饮食中使用益生元可以减少病原体的定植,如大肠杆菌、霍乱弧菌、鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌。低聚糖的补充减少了肉和盲肠中的总活菌数。益生元还可促进双歧杆菌和乳酸杆菌的生长,并减少有害的肠道病原体。益生元虽具备作为抗生素的替代品的潜力,但需要更多的研究来阐明作为单一成分或组合的确切作用和作用模式。

  1.4合生元

  益生菌和益生元的混合物被称为合生元,低聚果糖和双歧杆菌、乳糖醇和乳杆菌是常见的合生元组合。通过膳食补充对肠道健康的研究发现,以膳食形式补充益生元可促进有益微生物区系的生长,提高家禽的生产性能。益生菌和益生元的补充可提高有益微生物在禽类肠道中的存活率,因为特定底物在发酵后可被有益菌利用。合生元可有效改善鸡日粮中肉鸡的生长。研究发现,在肉鸡日粮中添加合生元对肠道形态和营养吸收产生有利影响。目前为止,尚无研究报告合生元的最佳组合,益生元和益生元的最佳组合是今后的探索方向。

  1.5维生素和矿物质

  使用矿物质和不同维生素可改善家禽的健康状况,改善家禽的免疫状态,提高饲料转化率,改变肠道和肠道中有益的微生物群落。在日粮中加入维生素C可减轻夏季热应激反应,增加饲料摄入量[5]。维生素C在氨基酸代谢中起着重要作用,并通过将矿物质(主要是铁)保持在还原亚铁状态来促进矿物质的吸收。L-精氨酸和维生素C的供应改善了肉鸡的肉质。另一种维生素,即维生素E,也显示了饲料转化率的改善和家禽生长性能的改善。

  铁等矿物质具有促生长和抑制作用,而磷在肉鸡增重中起作用。由于维生素Q在各种系统中的分布,维生素Q通常被称为泛醌。这是内源性产生的脂溶性化合物,在细胞线粒体内的能量转化过程中发挥重要作用。然而,随着年龄的增长,它们的合成将不足。同样,在禽类中,特别是快速生长的品种,其内源产量可能不足以满足各种应激反应。此外,该化合物的摄入增加了它们的抗氧化防御机制,尤其是亲脂性系统。维生素Q的摄入通过提高能量利用率,增强宿主对各种微生物、细菌、病毒和原生动物的防御能力,激活巨噬细胞。

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  2结论

  抗生素作为一种生长促进剂长期存在于家禽业,然而,由于过度使用,细菌对它们产生了耐药性,出现了极为耐药的病原体。必须改变抗生素作为生长促进剂使用情况,寻找可能的替代品。近年,大量研究转向寻找抗生素替代品,益生菌、益生元以及草药等得以被重视。益生菌、益生元、合生元、植物提取物和有机酸的使用具有许多潜在益处,包括改善营养素的消化和吸收,改变禽类的新陈代谢,通过排除和抑制肠道中的病原体来改善肠道的功能和健康,进而提高供人类食用的家禽产品的安全性。然而,还需要进行更多的研究,以探索这些替代品的各种组合和提高产量为具体目标,挖掘这些替代品的最大潜力。

参考文献

  [1]Akhter N,Wu B,Memon A M,et al.Probiotics and prebiotics associated with aquaculture:a review[J].Fish&shellfish immunology,2015,45(2):733-741.

  [2]邱青璐,张妍,张志国,等.抗生素替代物益生菌在家禽养殖中的研究进展[J].今日畜牧兽医,2021,37(6):75-76.

  [3]Kil D Y,Kwon W B,Kim B G.Dietary acidifiers in weanling pig diets:a review[J].Revista Colombiana de Ciencia s Pecuarias,2011,24(3):231-247.

  [4]席丽,秦新喜,韩进诚,等.非抗生素饲料添加剂对家禽生产性能的影响[J].畜牧与饲料科学,2018,39(6):40-44.

  [5]Shubhashini A,Prabha N,Monica P,et al.Short-chainβ-manno-oligo saccharides from copra meal:structural characterization,prebiotic potential and anti-glycation activity[J].Food&Function,2022,13(7):4 086-4 100.