溶菌酶作为抗生素替代品在饲料中的应用
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作者:洪晓丽 陈毓
摘 要 溶菌酶是一种存在于机体中的天然蛋白酶，可以通过分解细菌细胞壁的肽聚糖成分，导致细胞死亡。在限制、禁止使用抗生素的绿色养殖背景下，就溶菌酶作为抗生素替代品在畜禽饲料中的应用进行简要综述。
关键词 畜禽饲料;溶菌酶;抗生素
中图分类号：S828 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.36.068
抗生素是一种抵抗致病微生物的药物，作为饲料添加剂应用于畜牧养殖业中已有几十年的历史，其种类和数量都在增长迅速。饲料中添加低浓度的抗生素可以提高对饲料的利用率，降低畜群对细菌感染的敏感性，提高其免疫力并促进生长，使生产损失最小化，提高经济效益[1-2]。但长期使用抗生素，会导致药物在畜禽体内残留，而肠道细菌的耐药水平也会随之升高，造成抗生素的抗菌活性降低等问题，同时通过食物链威胁人类健康与安全。相关研究报道表明动物肠道内的大肠杆菌极易产生对抗生素的耐药性[3]。近年来，国内外市场要求减少或消除抗生素的使用，这就需要研发安全绿色的新型饲料添加剂。有研究发现在饲料中添加溶菌酶而不加抗生素，可降低饲料消耗，增强营养物质吸收，提高畜产品的品质[4]。
1 溶菌酶的来源和分类
溶菌酶（Lysozyme，LYZ）又称粘肽N-乙酰基胞壁酰水解酶，于1922年由英国细菌学家Fleming在鼻腔分泌物中发现，能够溶解细菌，抑制细菌生长，故命名为溶菌酶[5]。溶菌酶在家禽、鸟类的蛋清中以及哺乳动物的唾液、泪液、乳汁、血浆、体液和组织细胞内均可以被找到，同时在一些植物中也能被分离出来。除了这些天然原材料外，目前还可以通过基因工程手段获得[6]。溶菌酶可分为c型（chicken-type）、g型（goose-type）和p型（phage-type）3种类型[7-9]。
2 溶菌酶的作用机理
溶菌酶是一种的碱性球蛋白，由129个氨基酸组成，可以水解革兰氏阳性菌的细胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺之间的β-1，4糖苷键，破坏肽聚糖支架，由于内部渗透压的作用，使得细胞破裂而使细菌溶解。溶菌酶也能在体内分泌免疫球蛋白A并在补体的参与下溶解大肠杆菌等革兰氏阴性菌[10]。此外，溶菌酶还能改善巨噬细胞的吞噬作用并增强其消化能力[11]，直接作用于带负电荷的病毒蛋白而使病毒失活[12]。
3 溶菌酶在畜禽饲料中的应用
3.1 作为防腐剂和杀菌剂
溶菌酶是一种天然蛋白质，能够有效抑制微生物的生长，可以作为一种安全绿色的饲料添加剂。溶菌酶可以专一地作用于微生物细胞壁，而不作用于其他物质。革兰氏阳性菌细胞壁90%由肽聚糖组成，因此溶菌酶对其作用十分显著[13]。此外，对枯草杆菌、溶壁微球菌和地衣形芽孢杆菌等有强力分解作用[14]。对大肠杆菌等革兰氏阴性菌等也有一定的溶解作用[15]。为了更有效地发挥溶菌酶作为防腐剂的作用，可以与甘氨酸、植酸以及聚合磷酸鹽等配伍使用[14]。在饲料中添加溶菌酶可以有效地杀灭细菌，防止霉变，延长饲料的贮存期。
3.2 提高饲料利用率
在饲料中添加溶菌酶可以提高增重和饲料报酬。Oliver和Wells等人[16-17]证明在猪的饲料中添加溶菌酶可以提高饲料效率，与使用未经处理饲料的猪相比，使用溶菌酶的猪的饲料效率提高了约8%，后者与使用经过抗生素处理的饲料的猪相似。卢亚萍等人[18]的研究表明，在基础日粮中添加100 g·t-1的溶菌酶可以比对照组饲料报酬增长3.93%，增重提高7.79%。邵春荣等人[19]研究发现在不添加任何抗生素的情况下，使用4～100 g·t-1的饲用溶菌酶制剂，试验组饲料消耗比对照组降低2.1%～5.2%，增重提高2.0%～2.8%，存活率提高14%～17%。
3.3 改善肠道形态
肠道是机体吸收营养物质的主要场所。小肠绒毛高度和隐窝深度的改善通常表明肠道健康的改善[20-22]。小肠绒毛可以分泌多种消化酶，绒毛越长表示消化吸收能力越强。隐窝深度代表细胞生成率，而隐窝深度变浅，表示细胞成熟率增大，分泌功能增强。May等人[23]观察到绒毛高度和隐窝深度增加，表明肠道健康得到改善。丁亦男[24]研究发现将人重组溶菌酶应用到日粮中可以使肉鸡空肠和十二指肠的绒毛长度增加。Nyachoti等人[25]观察到喂养断奶仔猪蛋清来源的溶菌酶17 d后回肠绒毛高度增加。综上所述，溶菌酶可以改善小肠的形态，提高小肠的吸收能力，这是溶菌酶提高生长速度的机制[26]。
3.4 增强免疫力
当畜禽处于有菌环境，会激发畜禽体内的免疫反应，降低生长性能。溶菌酶可以作为畜禽自身的非特异性免疫因子，因此可以在饲料中添加溶菌酶对动物先天免疫力进行调控，保证其良好的生长性能[27]。Nyachoti等人[25]的研究表明，溶菌酶能够缓解仔猪对口服大肠杆菌K88的反应，清除体内的病原菌。免疫系统激活，会有促炎细胞因子和急性期蛋白的产生。在一项关于引起低水平免疫应答的研究中发现，仔猪喂养含有溶菌酶的饲料后，其细胞肿瘤因子、结合珠蛋白、C反应蛋白水比喂养不含溶菌酶饲料的仔猪低[17]，表明仔猪食用含有溶菌酶的饲料后可以减少自身免疫应答反应，促进其健康生长。溶酶体还能改善巨噬细胞吞噬作用以及消化能力[11]。在体内环境中，溶菌酶因为有分泌型免疫球蛋白A以及补体的参与，能溶解某些革兰氏阴性菌[6]。此外，丁亦男[24]研究发现通过在日粮中添加人重组溶菌酶，可以促进肉鸡的T淋巴细胞转化，证明人重组溶菌酶对肉鸡特异性免疫功能有增强作用。实验发现在肉鸡日粮中添加0.1%、0.2%、0.3%的人重组溶菌酶能分别提高血清中IgG、IgA、IgM的水平，表明添加人重组溶菌酶可以提高免疫球蛋白的含量。
4 结语
饲养中添加抗生素能降低畜群对细菌感染的敏感性，并广泛用于养殖业。然而，长期使用抗生素会使畜禽体内的菌群对抗生素产生耐药性。在限制抗生素、禁止抗生素绿色养殖的背景下，对可替代抗生素的研究是必要的。溶菌酶是一种天然蛋白质，无毒性，可作为安全绿色的饲料添加剂。在畜禽的饲料中添加溶菌酶可以改善胃肠道健康，提高生长性能和饲料效率。因此，溶菌酶可以作为一种抗生素替代品在畜禽饲料中使用。 [21] Zijlstra R T，Whang K Y， Easter R A，et al.Effect of feeding a milk replacer to early-weaned pigs on growth， body composition， and small intestinal morphology， compared with suckled littermates[J].Journal of Animal Science，1996，74（12）：2948.
[22] Oliver W T，Mathews S A，Phillips O，et al.Efficacy of partially hydrolyzed corn syrup solids as a replacement for lactose in manufactured liquid diets for neonatal pigs[J].Journal of Animal Science，2002，80（1）：143.
[23] May K D，Wells J E，Maxwell C V，et al.Granulated lysozyme as an alternative to antibiotics improves growth performance and small intestinal morphology of 10-day-old pigs[J].Journal of Animal Science，2012，90（4）：1118-1125.
[24] 丁亦男.人重組溶菌酶对肉鸡生产性能及免疫功能的影响[D].长春：吉林农业大学，2008.
[25] Nyachoti C M，Kiarie E，Bhandari S K，et al.Weaned pig responses to Escherichia coli K88 oral challenge when receiving a lysozyme supplement[J].Journal of Animal Science，2011，90（1）：252-260.
[26] Oliver W T，Wells J E.Lysozyme as an alternative to growth promoting antibiotics in swine production[J].Journal of Animal Science and Biotechnology，2015，6（1）：35.
[27] 卢亚萍，潘宏涛.溶菌酶对仔猪生长性能及免疫的影响[J].饲料与畜牧，2008（5）：60-61.
（责任编辑：刘昀）
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