无抗时代动物营养问题概述

2019-09-28 17:10:28      点击:

1   “无抗时代”抗生素替代物问题

自从抗生素运用于畜禽生产以来,抗生素在畜禽疾病防治、改善生长性能等方面发挥了重要作用。但随着抗生素的滥用导致了一系列的问题,如严重的细菌耐药性及药物残留,从而引发了食品安全、环境污染等诸多问题,严重威胁了人类的安全。抗生素的合理使用在世界各国已受到高度重视,一大批抗生素已被禁止用于食用畜禽的生产。因此,“安全、绿色、新型和高效”的抗生素替代物产品的开发与利用已成为研究热点,其中研究较多的有微生态制剂、抗菌肽和植物提取物等。

1.1   微生态制剂

微生态制剂是一种安全绿色环保饲料添加剂,能发挥提高畜禽生长性能,调节动物肠道微生态平衡改善机体免疫能力、提高饲料转化率、增加经济效益和保护生态环境等作用,常见的微生态制剂有乳酸杆菌、链球菌、双歧杆菌、芽孢杆菌和酵母菌等。

1.1.1   微生态制剂的作用及其机理

微生态制剂是由多种益生菌复合配制而成,益生菌可产生蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等,在这些酶的作用下,饲料中的蛋白质、淀粉等大分子物质分解成易被动物消化吸收的小分子营养物质,提高了饲料的消化率,降低粪便中氨氮物质的含量,进而减少了排泄物对环境的污染;同时,微生态制剂会使饲料富含酸香味,提高饲料的适口性,进而促进畜禽的采食;此外,益生菌能在肠道内生长繁殖,消耗肠道内的养分及氧气,使肠道形成局部厌氧环境,而且益生菌群能在消化道内产生的乳酸、乙酸等有机酸,降低了消化道的pH值,抑制肠道内有害菌群的生长繁殖,维持肠道微生态稳态。微生态制剂可通过使机体产生大量的免疫球蛋白来增强动物体的免疫功能。

1.1.2   微生态制剂在畜牧业生产中存在的主要问题

首先,微生态制剂中复合益生菌的对不同动物不同阶段的最佳配制还有待阐明;然后,微生态制剂中发挥主要作用的物质有效及其作用机理还不清楚;此外,缺乏优良生产菌种,产品不稳定以及热稳定性不够,易失活;而且,发酵工艺的不成熟也导致微生态制剂难以大规模推广。

1.2    抗菌肽

抗菌肽是自然界所有生物体都能分泌的一类具有抗菌活性的20~50个氨基酸残基组成的小肽。在细菌核糖体中合成抗菌肽也称为细菌素,通常对亲缘关系较近的菌株具有抗菌活性,但也有报道称一些细菌素具有广泛的抗菌活性。此外,抗菌肽还具有热稳定性、抗菌机制独特和不易产生耐药性等特点,且不会造成环境污染问题。

1.2.1   抗菌肽的作用及其机理

抗菌肽具有其独特的抗菌机制,主要通过以下3个方面发挥抗菌作用:

①抗菌肽使细胞壁激活了细菌的自溶酶,阻碍细胞壁的生长,导致细胞壁的通透性增加,造成细菌渗透压失衡,最后导致细胞破裂、细菌死亡。

②大多数的抗菌肽具有阳离子特性,其正电荷残基与细菌细胞膜上的负电荷相互作用,然后抗菌肽的疏水性残基会形成一定的二级结构,亲水部分则与胞膜脂质结合构成通道周壁形成跨膜离子通道,改变了细胞膜的通透性,导致细胞内物质外泄,导致细菌死亡。

③抗菌肽可与细胞内的靶分子如核酸、蛋白质等特异性结合,阻断DNA复制、RNA合成和翻译以及抑制蛋白质的活性,导致细胞代谢异常,发挥其抗菌作用。

1.2.2   抗菌肽在畜牧业生产中存在的主要问题

首先,抗菌肽是在细菌核糖体内合成的一类小肽,分离纯化难度大,而化学合成成本较高,用于生产实践会导致饲养成本的升高;其次,抗菌肽易被内源性蛋白酶水解,从而失去抗菌活性;最重要的是,抗菌肽的安全性和效价评估方面的研究还很少,需大量的研究来阐述。

1.3   饲用植物提取物

天然植物提取物添加剂是以一种或多种天然植物全株或其部分为原料,经物理提取或生物发酵法加工而成,具有营养、促生长、提高饲料利用率和改善动物产品品质等功效的饲料添加剂。植物提取物中的酚类化合物为主要的抗菌活性分子,如香芹酚、百里香酚、丁子香酚等。它具有天然、毒副作用小、不易残留、基本无耐药性、资源丰富等特点。

1.3.1    植物提取物的作用及其机理

植物提取物能够清除机体自由基,起到抗氧化的作用,使动物免受因氧化应激导致的损伤。植物提取物可通过与细胞膜上的磷脂脂肪酸链结合,导致细胞膜的通透性改变,引起胞内物质外泄,导致细胞死亡。同时,还可与细菌中的蛋白及酶作用,破坏菌体细胞的形态,导致胞膜通透性、完整性受到破坏,影响细胞的正常代谢活动从而抑制细菌生长。此外,植物提取物还可通过促进免疫球蛋白的分泌、增强免疫细胞的活性,以发挥免疫增强的作用。

1.3.2   植物提取物在畜牧业生产中存在的主要问题

植物中有效成分的提取工艺复杂,成本较高,和抗菌肽一样,用于生产实践会大大提升生产成本;同时,其产品质量的稳定性、使用效果的不确定性以及没有统一的质量标准。

2    肠道健康问题

动物体肠道中生活着数以万计的共生菌群,它们的种类繁多,可达上千种,数量也很惊人,是动物细胞总量的10倍以上,迄今为止,仍有80%以上的微生物不为人知。这些肠道微生物和动物体存在着互利共生的关系,对于维持动物的健康发挥着重要的作用。当肠道内平衡因某些因素被打破致使肠道菌群发生紊乱时,动物就可能患病。肠道是最大的疾病防御堡垒。肠道可以看做是由口到肛门的一条管子。这个管道是对外界环境开放的,外界的细菌、病毒和毒素,很容易入侵肠道。为了抵御经口进入的大量致病菌的侵袭,70%以上的免疫细胞都位于肠黏膜内,其所含的淋巴细胞数量远高于其他淋巴组织。70%一80%的免疫球蛋白合成细胞在胃肠道。所以,在我们考虑动物营养的同时,还需要考虑肠道健康。肠道健康的标志包括肠道结构和功能的完整性及肠道微生物平衡。肠道微生物平衡可以从以下几个方面考虑:(1)饲养环境,保证动物的环境干净卫生、无异味以及温湿度适宜;(2)饲料品质:饲料原料中不能含有霉菌毒素等有害物质;(3)病原微生物:做好消毒工作,减少动物与病原微生物接触的几率。(4)合理使用饲料添加剂:如微生态制剂等可以维持肠道微生物的平衡与稳定,日粮中添加腐植酸可以减少粪便中氨氮的排出,改善饲养环境等。对于幼畜雏禽来说,肠道健康至关重要,就拿仔猪来说,肠道屏障功能障碍导致仔猪腹泻进而造成仔猪存活率低、生长缓慢等问题。

3    动物营养与环境

畜牧业是人类赖以生存和发展的基础产业,但畜牧业对环境造成污染却不容忽视。随着抗生素的药物残留问题及过量的氮、磷通过畜禽粪便排泄到有限的土地,这些超负荷的污染物造成环境的严重污染,人类的自身安全问题也日趋恶化。党的十八大把生态文明建设列入全面建设小康社会的目标之一,所以我们在设计饲料配方的时候不但要考虑满足动物生长发育的需要,还要考虑氨基酸是否平衡,营养是否过量等问题。一方面可以节约饲养成本,另一方面可以减少畜禽排泄物造成的污物处理难度。

4    分子营养问题

分子营养学主要是研究营养素与基因之间的相互作用(包括营养素与营养素之间、营养素与基因之间和基因与基因之间的相互作用)及其对机体健康影响的规律和机制,并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。动物分子营养学一方面研究营养素对基因表达的调控作用,以及对基因组结构和稳定性的影响,进而对动物健康产生的影响(营养基因组学);另一方面研究遗传因素对营养素消化、吸收、分布、代谢、排泄及生理功能的决定作用。动物分子营养学作为动物营养科学的组成部分,它是从分子水平上探索动物营养现象的分子机制。那么是否能够在基因水平通过基因敲除或者过表达等在基因水平上干预的方式来提高动物的抗菌抗病能力,进而取得更好的经济效益呢?这还需要大量的实验来验证并评估其安全性。

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