◆作者：謝瑞炎 洪耿輝 李轉(zhuǎn)見(jiàn) 萬(wàn)博 職愛(ài)民 陳丹 左建軍

◆單位：1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院；4.鄭州工程技術(shù)學(xué)院化工食品學(xué)院；5.溫氏食品集團(tuán)股份有限公司

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國(guó)2023 年生豬出欄72662 萬(wàn)頭，同比增長(zhǎng)3.8%。這表明我國(guó)生豬養(yǎng)殖業(yè)正在穩(wěn)定恢復(fù)因非洲豬瘟帶來(lái)的豬肉產(chǎn)能下降的影響。生豬養(yǎng)殖過(guò)程中，有效預(yù)防和治療斷奶仔豬腹瀉是實(shí)現(xiàn)高效養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)鍵之一，研究數(shù)據(jù)表明，我國(guó)仔豬腹瀉發(fā)病率普遍達(dá)30%～50%、死亡率達(dá)10%～15%，仔豬腹瀉造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失（Wu 等, 2015；王磊等，2020）。引起仔豬腹瀉的原因有多種，其中包括病毒和細(xì)菌性感染；營(yíng)養(yǎng)消化不良導(dǎo)致腸腔內(nèi)外體液失衡；應(yīng)激因素，尤其是環(huán)境應(yīng)激致腸道氧化損傷；仔豬斷奶后，母源抗體急劇下降，造成仔豬抵抗力下降；給料量不當(dāng)，如過(guò)度限制仔豬采食或者仔豬過(guò)度采食都會(huì)引起仔豬腹瀉等（Smith 等,2010；姜玲玲等，2014；劉智慧，2020；孫遜，2019）。

1 抗生素及高鋅控制仔豬腹瀉的作用

長(zhǎng)久以來(lái)，控制仔豬腹瀉最為成熟有效且生產(chǎn)上依賴(lài)性比較強(qiáng)的手段是在日糧中添加抗生素（馬有錄，2019）或高劑量氧化鋅（2500～4000 mg/kg）（Hahn等,1993；王磊等，2020）。雖然抗生素的使用很大程度上緩解了仔豬的斷奶應(yīng)激，降低了腹瀉率，提高了仔豬生長(zhǎng)性能并降低了死亡率（Ma 等,2021；張瑩等，2021），但在畜牧生產(chǎn)中抗生素濫用還會(huì)帶來(lái)病原菌耐藥性產(chǎn)生、機(jī)體免疫力和抗病力降低、藥物殘留等弊端，所以早在1986年瑞典就已經(jīng)開(kāi)始禁止使用促生長(zhǎng)型抗生素，歐盟也于2006年禁止飼喂類(lèi)似促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)的相關(guān)抗生素和藥物，2017 年美國(guó)畜牧業(yè)宣布全面禁抗（陳雙明等，2021）。此外，鋅是動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程所必需的一種元素，常以氧化鋅的形式添加到仔豬日糧中。研究表明，機(jī)體內(nèi)多種重要酶在鋅作用下合成，所以添加適量的氧化鋅可以促進(jìn)動(dòng)物體內(nèi)蛋白水解酶的合成，進(jìn)而提高機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收，從而降低仔豬腹瀉率，提高仔豬的生長(zhǎng)性能（宋佳純等，2021）。但是，氧化鋅的過(guò)量添加也會(huì)存在各種弊端，例如在仔豬體內(nèi)殘留大量重金屬，并對(duì)環(huán)境造成污染，所以2017 年歐盟宣布，在2022年前要完成全面禁止高劑量氧化鋅在仔豬養(yǎng)殖上的應(yīng)用（Hedegaard 等,2017）。

近年來(lái)，我國(guó)也出臺(tái)了一系列政策，以規(guī)范畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中抗生素的安全使用，其中農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了第194 號(hào)公告，公告要求自2020 年7 月1 日起，飼料企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長(zhǎng)類(lèi)藥物飼料添加劑（中藥類(lèi)除外）的商品飼料。我國(guó)農(nóng)業(yè)部2625號(hào)公告也明確規(guī)定：基于高氧化鋅條件下，造成的營(yíng)養(yǎng)素互作、重金屬污染、鋅的毒性、鋅和微生物抗性、環(huán)境問(wèn)題等方面因素考慮，仔豬（≤25 kg）配合飼料中鋅元素的最高添加量不能超過(guò)110 mg/kg，除非在仔豬斷奶后前兩周這個(gè)時(shí)間段，才被允許使用氧化鋅或堿式氯化鋅至1600 mg/kg。在此背景下，“替抗減鋅”腹瀉控制的飼料創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)已經(jīng)迫在眉睫。

2 酸化劑控制仔豬腹瀉的作用

按照成分不同可以把酸化劑分為單一型和復(fù)合型，單一型酸化劑又可以分為有機(jī)酸型和無(wú)機(jī)酸型，其中有機(jī)酸化劑能作為飼料添加劑是因?yàn)楹恤然倌軋F(tuán)（-COOH），有機(jī)酸又可以分為簡(jiǎn)單的單羧酸（甲酸、乙酸和丙酸）或帶有羥基的羧酸（乳酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸和酒石酸）或含有雙鍵的短鏈羧酸（延胡索酸和山梨酸）；許多有機(jī)酸往往以鈉、鉀或鈣鹽形式存在，其優(yōu)點(diǎn)是氣味更小，在飼料制造過(guò)程中易于處理，腐蝕性更小，與游離酸相比更易溶于水等。無(wú)機(jī)酸化劑有鹽酸、硫酸和磷酸，無(wú)機(jī)酸成本比有機(jī)酸低，但無(wú)機(jī)酸因其揮發(fā)性和腐蝕性在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性（嚴(yán)欣茹等，2020）。復(fù)合型酸化劑是指將兩種或兩種以上的單一酸化劑或者其鹽類(lèi)按照一定比例組合而成的酸化劑。與單一型酸化劑相比，復(fù)合型酸化劑具有更大的酸度閾值和抑菌系區(qū)，且復(fù)合酸化劑各成分之間的協(xié)同互補(bǔ)效應(yīng)能使酸化劑的作用效果最大化，復(fù)合型酸化劑較單一型酸化劑飼料成本更低，在市場(chǎng)上有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)（陳歷，2019）。

酸化劑在畜禽養(yǎng)殖中應(yīng)用廣泛，包括：①降低畜禽胃腸內(nèi)pH，提高體內(nèi)各種消化酶活性。研究表明，畜禽體內(nèi)存在各種不同的消化酶，而消化酶的活性往往與胃腸道pH 相關(guān)，比如胃蛋白酶適宜pH 為2.0～3.5，酶活性隨pH 升高而降低，而在飼料中添加適量的酸化劑能夠有效提高胃內(nèi)蛋白酶活性，提高機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收，減少日糧中的抗原蛋白引起的仔豬過(guò)敏反應(yīng)，從而降低仔豬腹瀉率（董子誠(chéng)，2019）。②促進(jìn)畜禽腸道內(nèi)有益菌的生長(zhǎng)，抑制致病菌生長(zhǎng)。研究表明，畜禽胃腸道中適宜有益菌生長(zhǎng)的pH 在5 左右，而致病菌生長(zhǎng)的適宜pH 大多在6 以上（Ravindran 等, 1993），所以在飼料中添加適量的酸化劑能夠改善畜禽腸道的菌群結(jié)構(gòu)，促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)繁殖，抑制致病菌的生長(zhǎng)繁殖，從而減少動(dòng)物疾病的發(fā)生。③酸化劑能夠增強(qiáng)畜禽的免疫力和抵抗外來(lái)應(yīng)激的能力。比如檸檬酸、富馬酸能夠直接參與三羧酸循環(huán)，其形成能量的速度比葡萄糖分解快，當(dāng)畜禽發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，可快速在體內(nèi)合成ATP，促進(jìn)機(jī)體新陳代謝，從而增強(qiáng)機(jī)體的抗應(yīng)激能力（羅佳捷等，2011）。

綜合而言，酸化劑作為抗生素的替代品，具有相對(duì)比較穩(wěn)定的替代效果和較低的替代成本等特點(diǎn)。

3 植物精油控制仔豬腹瀉的作用

植物精油（Essential oil，EO）指的是植物在生長(zhǎng)發(fā)育中產(chǎn)生的一種油狀次生代謝產(chǎn)物。按其結(jié)構(gòu)的差異，EO 主要分為脂肪族、芳香族、萜類(lèi)及其含氧衍生物和含硫、氮化合物這幾種類(lèi)型（周選武，2018）。研究表明，EO對(duì)于革蘭氏陰性菌的抑制效果要小于對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑菌效果（Vaara, 1992）。EO 中的香芹酚和百里香酚可使細(xì)菌細(xì)胞壁（包括細(xì)胞膜）致敏，并造成細(xì)胞質(zhì)膜損傷，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)容物泄漏，從而造成細(xì)菌細(xì)胞死亡（Ultee 等,2002）；此外，百里香酚具有使其容易進(jìn)入到脂肪酸鏈里面的細(xì)菌膜上的親脂性結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞膜膨脹而變得更具流動(dòng)性。正是因?yàn)榫哂羞@些特性，香芹酚和百里香酚被認(rèn)為是養(yǎng)殖業(yè)中有前景的替抗產(chǎn)品之一（Omonijo 等,2018）。

以肉桂醛等醛類(lèi)物質(zhì)為主要成分的精油的抗菌能力僅次于酚類(lèi)物質(zhì)。肉桂醛的抗菌活性與膜效應(yīng)和能量產(chǎn)生有關(guān)（Gill等,2004）。據(jù)報(bào)道，肉桂醛的羰基能夠與蛋白質(zhì)結(jié)合，抑制細(xì)菌中氨基酸脫羧酶的活性，從而達(dá)到抑菌殺菌的目的（Wendakoon等,1995）。

EO 除了有比較好的抑菌性能外，還具有提高畜禽生長(zhǎng)性能、抗氧化、抗炎作用、提高飼料適口性以及改善腸道健康等功能（張玥，2021），因此被認(rèn)為是一種理想的替代抗生素的添加劑，成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。

4 單寧酸控制仔豬腹瀉的作用

單寧酸是一種具有較強(qiáng)生物學(xué)特性和藥理活性的多酚類(lèi)天然化合物，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為水解單寧酸、縮合單寧酸和復(fù)合單寧酸，廣泛存在于五倍子、栗木、漆樹(shù)葉、黃櫨、高粱和咖啡等植物的組織器官中（唐青松等，2021）。長(zhǎng)久以來(lái)縮合單寧酸都被認(rèn)為是飼料中的一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，具有降低采食量和適口性等負(fù)面效應(yīng)，但隨著深入研究發(fā)現(xiàn)水解單寧酸具有殺菌、收斂、抗病毒等生物活性（農(nóng)斯偉等，2020），因此水解單寧酸作為一種新型的綠色添加劑應(yīng)用到畜禽飼料中可有效替代飼料中氧化鋅和抗生素的使用。

目前水解單寧酸在畜禽上的作用主要表現(xiàn)為以下幾方面：①抗病毒。單寧可與寄主的細(xì)胞膜或病毒體的蛋白質(zhì)外殼相結(jié)合，阻止病毒附著在寄主細(xì)胞上，從而導(dǎo)致病毒失去侵襲力；或者通過(guò)某些結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)入到病毒里面，抑制病毒的糖蛋白復(fù)制，導(dǎo)致病毒死亡（唐青松等，2021）。②抗氧化。單寧中的多酚羥基結(jié)構(gòu)，能夠提供活性氧，使自由基滅活。通過(guò)絡(luò)合鈣、銅、鐵等多種金屬離子，消除產(chǎn)生自由基的催化劑；或者抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，從而阻止該反應(yīng)產(chǎn)生的脂自由基在體內(nèi)傳播（劉漢鎖等，2019）。③抑菌。單寧酸的多酚羥基結(jié)構(gòu)可與細(xì)菌外膜穩(wěn)定性相關(guān)的二價(jià)陽(yáng)離子相螯合，進(jìn)而破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁與細(xì)胞膜，當(dāng)多酚進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞后，可抑制致病菌遺傳物質(zhì)生物大分子的合成，從而影響細(xì)菌的遺傳表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變（Darvin 等,2017）。④抗腹瀉。由于水解單寧酸具有收斂特性，可以降低食糜在腸道移動(dòng)速度，使水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能夠與腸道絨毛接觸更長(zhǎng)時(shí)間，從而促進(jìn)水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，達(dá)到有效降低斷奶仔豬腹瀉率的作用（李建光等，2021）。

5 葡萄糖氧化酶及其配伍控制仔豬腹瀉的作用

5.1 葡萄糖氧化酶的作用及其機(jī)制

葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GOD）作為一種廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的酶，其應(yīng)用到養(yǎng)殖業(yè)具有能夠替代抗生素的作用，例如能夠改善動(dòng)物生產(chǎn)性能，增強(qiáng)動(dòng)物免疫力和維持腸道穩(wěn)態(tài)等（Tang 等,2016）。

GOD 的作用機(jī)制是：GOD進(jìn)入動(dòng)物腸道后，消耗葡萄糖，反應(yīng)生成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫。首先GOD 反應(yīng)會(huì)消耗氧氣形成厭氧環(huán)境，而厭氧條件不利于有害菌的生長(zhǎng)，反而促進(jìn)有益菌生長(zhǎng)使其成為腸道優(yōu)勢(shì)菌群，從而改善腸道健康（王鑫等，2021）；生成的葡萄糖酸具有類(lèi)似于酸化劑的作用，降低胃腸道pH，促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸（Tsukahara 等,2002）；生成的過(guò)氧化氫同樣具有廣譜殺菌的功效，能夠有效抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌等多種致病菌的生長(zhǎng)繁殖（羅同陽(yáng)等，2021）。此外，GOD 還具有一定的抗氧化能力，研究表明，畜禽受到應(yīng)激會(huì)產(chǎn)生過(guò)量自由基，同時(shí)導(dǎo)致機(jī)體自身的清除自由基能力下降，造成機(jī)體腸道上皮細(xì)胞損傷，而在飼料中添加適量的GOD 能夠有效清除這些自由基，防止腸道上皮細(xì)胞的完整性被破壞，提高機(jī)體免疫水平，進(jìn)而提高畜禽的生長(zhǎng)性能（呂進(jìn)宏等，2004）。

5.2 葡萄糖氧化酶及其配伍的應(yīng)用

陳嘉銘（2019）在無(wú)抗飼料中添加適量的GOD 可有效降低仔豬腸道pH、減少腹瀉，同時(shí)還能增強(qiáng)仔豬的抗氧化能力和免疫力。侯振平等（2017）也報(bào)道了，在基礎(chǔ)日糧中添加0.1%的GOD，顯著提高了仔豬末重和平均日增重，提高程度分別是9.85%和16.25%，同時(shí)也顯著降低了仔豬腹瀉率。Su 等（2018）研究發(fā)現(xiàn)在基礎(chǔ)日糧中添加100mg/kg 的植物精油（主要活性成分是百里香酚和肉桂醛）可以改善斷奶豬的生長(zhǎng)性能、緩解斷奶應(yīng)激等；李建光等（2021）發(fā)現(xiàn)添加800 g/t 的五倍子單寧酸能夠顯著提高仔豬平均日增重，降低料重比，并且因其收斂性能夠明顯降低食糜在腸道蠕動(dòng)的速度和頻率，從而減少糞便的含水量，降低腹瀉率；姚繼明等（2017）研究結(jié)果表明，日糧中添加10 kg/t 檸檬酸后仔豬日增重顯著增加了6.67%，料重比顯著降低了2.74%，腹瀉率也顯著降低了65.87%。以上這些結(jié)果說(shuō)明了GOD、百里香酚、五倍子單寧酸和檸檬酸均具有改善仔豬生長(zhǎng)性能，降低仔豬腹瀉的作用。但是單一的抗生素替代品往往不能等效代替飼料中的抗生素，而且有研究表明，與單一抗生素替代品相比，使用不同的抗生素替代品組合對(duì)斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能和腸道健康有更好的促進(jìn)作用（陳一中等，2019）。

但是，目前GOD 和其他替抗產(chǎn)品的配伍研究較少。謝瑞炎（2022）發(fā)現(xiàn)，葡萄糖氧化酶和百里香酚聯(lián)合使用對(duì)金黃色葡萄球菌有協(xié)同抑菌作用；葡萄糖氧化酶和五倍子單寧酸、葡萄糖氧化酶和檸檬酸聯(lián)合使用對(duì)金黃色葡萄球菌和腸炎沙門(mén)氏菌有相加抑菌作用。仔豬感染模型的飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與產(chǎn)腸毒素大腸桿菌（ETEC）感染仔豬模型組相比，抗生素處理組和其他添加劑處理組ADG 均有提高的趨勢(shì)，提高的幅度分別是20.15%、17.10%、21.61%、7.32%、29.51%，其中GOD 和檸檬酸配伍協(xié)同效果最為顯著；能夠反映仔豬腹瀉程度的糞便評(píng)分也均有不同程度的降低、其中40 g/t 硫酸粘桿菌素、2000U/t GOD 和2000U/t GOD +1000 g/t 五倍子單寧酸組達(dá)到顯著水平；并且，通過(guò)腸道形態(tài)與物理結(jié)構(gòu)、炎性因子、盲腸微生物等分析，充分說(shuō)明GOD和檸檬酸、百里香酚、五倍子單寧酸在提高仔豬免疫功能、改善腸道健康、控制腹瀉方面具有很好的配伍使用的組合效應(yīng)。

6 小結(jié)

目前，“替抗減鋅”產(chǎn)品主要集中在單一成分的應(yīng)用上，但是單一添加劑往往存在功效單一、成本高等問(wèn)題，無(wú)法等效替代抗生素或高鋅，研究不同抗生素替代品的組合效益對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。立足于生產(chǎn)，通過(guò)體外法評(píng)估各添加劑協(xié)同殺菌抑菌效果，并建立感染仔豬模型以分析“抗菌酶”配伍植物精油、酸化劑、益生菌等的協(xié)同增效作用、篩選配伍方案，可為飼料“替抗減鋅”方案的探討提供新思路和研究方法。