单胃动物饲养业中饲用抗生素的替代物


作者:Mingan Choct(澳大利亚新英格兰大学乡村科学和自然资源学院)

前  言

    畜禽饲养业中应用着许多种抗生素,尤其在集约化饲养业中。尽管有些抗生素是用于治疗目的以便改善动物的健康和福利,但很大一部分是用于预防目的(促进生长)。在家禽业,生长率和饲料利用率的改善中有3~5%通常是由于饲料中添加了抗生素的结果。人们对抗药性“超级细菌”的出现及其与饲料业中抗生素预防性应用之间的关联表现出来的关注,导致了许多欧洲国家对抗生素实行部分禁用或完全禁用。许多其它国家以欧洲为榜样,对于抗生素在饲料中的应用实施了管制或是减少了抗生素的总用量。然而,问题比只是简单地在一夜之间停用抗生素要复杂得多,因为这不仅仅降低了饲料利用率,而且还增高了动物的发病率和死亡率。当代的畜禽品种都是在饲喂含抗生素饲料的条件下培育出来的,这一事实使问题更为恶化。当前,世界上许多地方都在对替代性饲料添加剂进行实验,以便将其用于缓解因在饲料中停用抗生素而出现的问题。斯堪的那维亚国家正通过应用有机酸、生菌剂、前生素(prebiotlcs)和饲用酶保持了畜牧生产良好的生产率和动物健康。

停用抗生素的理由

    对畜禽常规饲喂低剂量抗生素时,细菌会产生对该抗生素的抗药性。这对于采用高剂量抗生素治疗疾病的人来说,是肯定会发生的事。那么,如果抗药菌存留在畜产食品中,比如留在了肉、蛋和奶中,而这些食品又未经正确的处理和烹制就被人吃下,人就会因这些细菌而得病。由于这些细菌对当前的抗生素具有抵抗力,所以为治疗这些疾病而作出的努力就会失效。另一方面,也有许多学者相信,畜禽饲料中添加低剂量抗生素不会对人类健康构成威胁。数年以前,美国国家科学院(National Acadeny of Sciences)受命对这一课题进行研究。他们未能解决这个问题。他们争辩说,所用的剂量不足以产生抗药菌。然而,当前的一致看法是,为预防目的在畜禽饲料中连续、无节制地过度应用抗生素,能导致抗抗生素“超级细菌”的出现(JE-TACAR,1999)。1999年,欧盟禁用了四种抗生素类生长促进剂:弗及尼霉素、螺旋霉素、泰乐菌素和杆菌肽锌,这些都是世界各地常用于饲料中的抗生素。澳大利亚出现抗万古霉素的肠球菌,就被认为与应用糖肽类抗生素阿佛帕星有关(Collignon,1999),结果阿佛帕星和其它糖肽类抗生素在澳大利亚作为饲用生长促进剂的应用就终止了。这是畜禽饲料业中每一个人都看得见的趋势,因而必须搜寻和试验用于畜禽饲料中的抗生素替代物,以便高效的畜禽生产能在新千年中仍然得以为继。

禁用抗生素的代价

    欧洲刚开始禁用抗生素时,集约化饲养业受到了严重影响,畜禽的生产率大大下降,发病率和死亡率也大大增高。在家禽业,最大的威胁就是坏死性肠炎的散发性爆发,此病在亚临床病例造成生长率和饲料利用率下降,在严重病例则造成大量死亡。当前对坏死性肠炎的防制方法就是使用若干种抗生素。据欧盟估计,由于禁止在饲料中应用抗生素,养猪生产的成本已经增加了8~15%,每吨饲料成本上升了9.5~12.5美元。完全禁止预防性和治疗性应用抗生素,将会使美国消费者每年增加支出12~25亿美元(NRC委员会,Gill和Best引述,1998)。亚洲完全禁用抗生素会比任何其它地区都更困难,因为亚洲的人口密度和畜禽密度都很高。

饲用抗生素的替代物

    已有报告表明家禽的日粮和坏死性肠炎之间有联系(Hofshagen和Kaldhusdal,1992; Kaldhusdal和Hcf-shagen,1992)。瑞典自1986年以来对饲用抗生素类生长促进剂的禁用,成了世界其它地区的一个巨大的试验场。Inborr(2000)报告,多种替代物,包括有机酸、前生素(主要是寡糖类制品)、生菌剂和饲用酶等的应用,不但使瑞典家禽的一般健康状况得到了保持,而且还使其生长率和饲料利用率得到了明显改善。这些成就的取得,是因为实行了严格的卫生措施并改进了饲料配合。在澳大利亚,猪痢疾被认为是具有最重要经济意义的猪病,受害猪群中每头母猪每年因此损失100美元以上。完全依靠抗生素来防制此病,导致了猪痢疾抗药菌株的出现。澳大利亚的研究表明,可通过日粮调控而对诸痢疾进行防制。因此,Pluske等(1996)确定,生长猪(25~40千克体重)在实验感染了猪痢疾菌(S.hyodysenteriae)后饲喂可快速发酵日粮纤维(即可溶性非淀粉多糖、寡糖、和/或抗性淀粉)含量很低的日粮,临床表现得到了减轻。例如,用糊化稻米控制猪痢疾是100%有效(Siva等,1996)。通过日粮干预,也有可能控制其它疾病。本文将对饲用酶、前生素、生菌剂和有机酸进简述。

    饲用酶

    抗生素的作用和疾病的后果都与肠道菌群有关,因而,研究由日粮诱导的肠道生态系统变化,就是寻找合适的抗生素替代物的始发点。例如,突然启用或突然改变一种日粮,就会干扰肠道菌群的建立诺启用一种具有高含量非淀粉多糖的日粮(比如小麦日粮或大麦日粮),这样的变化有利于厌氧菌(比如梭菌)的增殖。这一证据来自Choct等(1996)的研究:具有高含量可溶性非淀粉多糖的日粮加强了鸡肠道中的发酵作用,导致了鸡的生产性能低下。该研究以及他们后来的研究(Choct等,1999)表明,酶对非淀粉多糖的分解基本上排除了小肠中的发酵,这与鸡生产性能的改善是一致的。当前进行于新英格兰大学的研究(Sinlae和Choct,2000)证明,可通过日粮或应用饲用酶而调控产气荚膜梭状芽孢杆菌(Clostridium perfringens)的数量。

    有机酸

    欧洲广泛应用有机酸来抑制饲料原料或成品饲料中的沙门氏菌等病原菌(Radcliffe,2000)。非离解态的有机酸能够穿过细菌的细胞膜。有机酸一旦进入细胞内,就会发生离解而产生红离子从而降低细胞内的pH值,导致细菌消耗能量来恢复其正常的平衡,而该酸产生的酸根负离子RCOO-就会破坏DNA和蛋白质的合成,使细菌处于应激之中从而无法增殖或者无法快速增殖(Nurny,1997)。可见,低pH值就能保护动物免受感染,尤其可免于在幼年受到感染。近年来,人们越来越有兴趣于有机酸对饲料利用率和家禽生产性能的作用。但是,有机酸在家禽的促性能作用看来并不象在猪那么突出(Pattern和Waldroup,1988 ;Thompson和Hinton,1997;Huyghbaert等,1999)。有机酸对家禽的效力还取决于日粮的成分及其缓冲能力。

    前生素

    另一种可用以调控肠道生态系统的方法就是在日粮中添加一些小分子碳水化合物。这样的碳水化合物可选择性地刺激肠道中某些或全部有益微生物,改变肠道中的微生物平衡,从而对宿主产生有益作用。在饲料业或食品业中,这些碳水化合物就叫做前生素(prebiotics),其对宿主健康和福利的净效力类似于生菌剂。有可能存在着数百种不同的前生素,有天然的,也可由多糖制成。商品前生素主要是半乳寡糖、果寡糖或甘露寡糖等寡糖。例如,大豆含3~5%天然半乳寡糖,而狭叶羽扇豆(Aogustifolilus lupin)则含高达9%的寡糖。有证据表明,大多数这些前生素都通过选择性促进有益菌而不利于有害菌的方式而对宿主产生有益作用。然而,据称,由酵母细胞壁制取的甘露聚寡糖。其作用机理是为肠道病原菌提供特异性结合点(D-甘露精)从而减少病原菌附着手肠壁的机会(Finu-cane等,1999)。甘露聚寡精不能被鸡的内源酶消化,病原菌会在附着于其上一起通肠而过。它们还可起一种清洗作用,即可将已经附着于肠壁上的病原菌“冲洗”下来(Newman,1994)。

    生菌剂
    平衡的肠道微生物群体产生的有益作用包括:抑制病原菌、调节免疫系统、合成维生素、改善粘膜的通透性、抵抗病原菌定居、为肠细胞产生代谢性“燃料”、促进消化作用。另一方面,许多胃肠道疾患,比如腹泻和感染,也可由肠道菌群引起。生菌剂的概念就是用活的微生物培养物来取代肠道中的有害细菌从而建立起一个健康的肠道菌群(Conway和Wang,1997)。在人和畜禽,都已进行了很多试验来研究生菌剂改变肠道菌类型和数量的能力(Endo等,1999;Netherwood等,1999)。对家禽性能的研究数据很有限,但Cavaz-zoni等(1998)报告,一种基于凝固芽孢杆菌(Bacillus  coagulans)的生菌剂促进了肉鸡的生长率;Jin等(1998)也报告,日粮中添加一种基于乳杆菌的生菌剂显著改善了肉鸡42天试验期间的饲料利用率。专门研究用生菌剂取代产气荚膜梭状芽抱杆菌的试验也产生了很有希望的结果(Hofacre等,1998)。生菌剂对家禽的效力取决于饲养场的卫生条件和场内原来的一般健康状况。

             结  语

    无论畜禽饲养业是否被指责要为抗抗生素细菌的出现负责,事实仍然是:从长远来看,这些“超级细菌”的确是对人类健康的一大威胁。无论是依靠政府法规还是出于自愿,世界都将追随欧洲的先例而减少或终止抗生素在畜禽饲料中出于预防目的的应用。现在已有许多种抗生素替代物可供有计划地加以应用,如防。前生素、生菌剂和有机酸。现已证明,采用这些替代物,配合以对畜舍实行优良的卫生管理,使欧洲畜禽饲养场的生产率得到了保持,并使常见疾病得到了控制。

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