抗菌肽作为饲料添加剂的研究
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Vol.5 No.2Apr. 2019生物化工Biological Chemical Engineering第 5 卷 第 2 期2019 年 4 月
抗菌肽作为饲料添加剂的研究
檀磊
(三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000)
摘 要:当前阶段,抗生素污染已成为影响我国畜牧和水产养殖业持续健康发展的主要科技问题之一,此种情况会使得我国养殖产品因抗生素残留问题无法出口创汇,也制约了我国畜牧行业的可持续发展。综合来看,引发此种情况的主要原因是饲料中有大量抗生素的添加。我国畜牧和水产养殖业想要达成健康发展的目的,首先需要解决的问题是研发出能够对抗生素进行替代的环保型饲料添加剂,进而研制出不添加抗生素的新型饲料,进一步推动我国畜牧和水产养殖业的可持续发展。
关键词:抗菌肽;饲料添加剂;研究进展中图分类号:S816.7 文献标志码:AResearch Progress of Antibacterial Peptide as Feed Additive
Tan Lei
(Sanmenxia Vocational and Technical College, Sanmenxia, Henan, 472000)
Summary: at the present stage, antibiotic pollution has become one of the major scientific and technological problems affecting the sustainable and healthy development of our country's livestock and aquaculture industry, and this situation will make it impossible for our country's aquaculture products to export and earn foreign exchange due to the problem of antibiotic residues. It also restricts the sustainable development of animal husbandry industry in China. Overall, the main cause of this situation is the addition of a large amount of antibiotics in the feed. In order to achieve the goal of healthy development of animal husbandry and aquaculture industry in China, the first problem to be solved is to develop environmentally friendly feed additives that can replace antibiotics, and then develop new feed without adding antibiotics. Further promote our country Sustainable development of livestock and aquaculture.Key words: antibacterial peptides; Feed Additives; Research Progress
滥用抗生素以及耐药性问题在近些年来呈现日益
加剧的趋势,所以有效防治细菌性疾病是当前畜牧和
水产行业发展过程中的首要难题。近些年来,我国公
共卫生隐患不断加剧,其根本原因是动物源性食品药
物残留问题,由此可见研发高效且安全的新型饲料对
传统添加抗生素进行替代具有重要意义。广谱抗菌性
较高、种类较多、抗菌活性较高、无污染及无使用残留
是抗菌肽的显著优势,与现阶段社会发展中畜禽食品
质量安全的要求相符,是当前阶段对抗生素进行替代
的新型绿色饲料添加剂。抗菌肽因其众多优势成为现
阶段专家学者研究的重要课题和方向,已经被应用于畜牧业的生产领域,下面本文展开详细论述。1 抗菌肽的分类和功能
1.1 分类
抗菌肽分类的方法相对较多,本文通过结构特
征、氨基酸组成和抗菌肽来源进行的两种分类。按
照结构特征可以具体分为伸展性螺旋结构类抗菌
肽、含有α-螺旋结构的抗菌肽、β-折叠型抗菌
肽、具有环链结构的抗菌肽四个种类;氨基酸组成和
抗菌肽来源进行划分主要包含细菌抗菌肽、植物抗
菌肽、两栖动物抗菌肽、昆虫抗菌肽以及哺乳动物抗
菌肽等。
作者简介:檀磊(1985—),男,河南三门峡人,讲师,主要从事生物和畜牧相关内容教学与科研。文章编号:2096-0387(2019)02-0163-04·164·生物化工2019年
1.2 功能
有众多因素都会直接影响抗菌肽的活性,比如电
荷量、序列数、疏水程度、双亲性、分子大小、结构及
构象等。将其生物功能简单整理如下:
第一,杀伤细菌。众多研究已经证实了抗菌肽的
抗菌活性,其具有杀菌速度快、抗菌广谱等特点。国
内外相关报道内容显示抗菌肽可至少杀灭113种不
同类型的细菌。
第二,杀伤真菌。将采用分离手段从蛙皮肤中获
取的一种小分子肽称之为蛙皮素,其在预防和治疗革
兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌方面具有显著优势。有
实践表明应用于真菌治疗中可发挥较强的作用[1]。
蛙皮素属于细胞内源性杀菌多肽种类范围内,分离动
物体内的吞噬细胞可对其进行获取,其延续所有抗菌
肽抗菌性广谱的特征,应用于革兰氏阳性菌的治疗中
也显著杀伤作用,因此可广泛应用部分真核细胞和真
菌的治疗中。
第三,杀伤原虫与寄生虫。原虫蛙皮素具有非常
强的杀伤作用,可将变形虫、四膜虫以及草履虫直接
杀死。
第四,杀伤病毒。处于亚毒性浓度环境下时,风
毒素与天蚕素可通过对病毒基因的有效遏制,达成良
好抑制HIV-1病毒的增殖的目的。应用于疱疹病毒
HSV-1和HSV-2的预防和治疗中,在爪蟾中提取的
抗菌肽与它类抗菌肽相比作用更加显著,并且可直接
作用至病毒被膜。
第五,杀伤癌细胞。有众多医学研究结果证实,
抗菌肽在对癌症细胞株进行杀灭的过程中具有选择
性,不仅可达成有效杀伤癌细胞的目的,而且不会影
响正常哺乳动物细胞或者昆虫细胞。有专家认为,其
此种选择性特征受细胞骨架的直接影响。目前有研
究结果证实抗菌肽杀伤癌细胞的作用和使用剂量存
在直接关系[2]。2 抗菌肽作用机理
目前抗菌肽的研究已经趋于成熟,众多研究结果
都表明因抗菌肽种类的不同其抑菌机制存在一定差
异,当前阶段尚不具有可对抗菌肽作用机理进行完整
解释的理论。但是绝大部分专家学者都认为质膜发生作用和物理方式是抗菌肽发挥作用的核心。2.1 细胞膜电势依赖性通道的形成
研究结果显示[2]两亲性α-螺旋结构是大部分
抗菌肽分子的结构共性,而且会携带一定量的正电荷,
进而有效保障抗菌肽抑菌、杀菌作用。抗菌肽分子结构
中的正电荷可利用静电吸引,并通过静电吸引使细菌质
膜磷脂分子上的负电荷越发接近,膜内分子会随着两亲
α-螺旋的插入进行位移,离子通道由此形成,严重影
响细菌渗透压的平衡环境,造成细菌的死亡。2.2 抑制细胞壁的形成
Sarcotoxin对细菌细胞壁的形成有积极的抑制作
用,并且由姚朔影与刘先凯等人的研究结果进行证
实。在抗菌肽的作用下细菌的正常形态无法维持,其
生长也会受到较大阻碍,但是其无法作用已经形成的
细胞壁。2.3 对细胞呼吸的抑制作用
开展40μmol/L的Thanatin进行细菌处理的实
验,抗菌肽作用短时间可降低细菌的呼吸作用,抗菌
肽作用发挥超过6h后会细菌呼吸作用完全停止[3]。
实验结果证实Thanatin有效抑制、有效杀菌的目的通
过对细菌细胞呼吸作用的抑制达成。2.4 分析抑制细胞外膜蛋白合成的作用
现阶段已经有研究对Attacins可有效干扰大
肠杆菌细胞外模蛋白基因转路的理论进行证实,在
Attacins的作用下有效降低了蛋白合成量并切实提高
了细胞膜的通透率,以此发挥其对细菌生长的有效抑
制作用。2.5 影响病原体与肿瘤细胞染色体
研究表明,抗菌肽于肿瘤细胞染色体DNA和病
原体都有断裂作用。抗菌其作用于体外培养的癌细
胞时,可使其细胞膜上形成空洞,其内容物会发生外
渗的情况,线粒体空泡化的现象发生[4]。此外,抗菌
肽还具有对机体免疫机能有效调节的作用,由体液免
疫方面对机体抵御疾病的能力进行提升。3 抗菌肽在畜禽养殖产业的具体应用
3.1 应用于动物疾病预防
抗菌肽因自身特性和众多优势成为现阶段临床
中代替抗生素使用的一种新型物质,可有效降低抗生檀磊:抗菌肽作为饲料添加剂的研究第2期·165·
素在临床中的使用率。马卫明等[5]人的研究结果表
明猪小肠抗菌肽可抑制多种致病菌,但是其抑制作
用存在一定差异。鸭盲肠微生物菌落数受到蚕抗菌
肽-AD制剂的各类影响由陈晓生等人[6]进行了系统
对比和分析,分析结果证实抗菌作用单一是金霉素的
一大弊端,只能相对显著的抑制乳酸菌;对于抗菌肽
而言而可显著抑制两种菌,所以,雏鸭肠道微生物菌
群可利用抗菌肽达成平衡能力有效调节的目的。3.2 提升动物生产性能
抗菌肽是一种新型高效的绿色饲料添加剂,当前
阶段应用在畜牧生产业领域得到相对广泛的应用[7]。
大量实践数据表明,饲料中添加抗菌肽,可在发挥抗
菌作用的同时不对细菌的耐药性产生影响。此外,动
物服用添加抗菌肽的饲料并不会产生残留,对畜禽身
生产性能和畜禽产品品质的有效提升有十分积极的
意义。温刘发[8]等人就粤黄鸡进行了相应的饲养实
验,将抗菌肽添加在小鸡的饮用水中,不仅有利于推
进小鸡的生长,而且可达成有效降低排泄物中氮含量
的目的。汪以真等[9]研究证实(猪乳铁蛋白)抗菌肽
可在调节微生态平衡的基础上推进有益菌的生长于
动物的健康生长有十分积极的作用。此外,将抗菌肽
对比抗生素,对比结果显示抗菌肽不仅可使得生产成
本较大程度降低,而且于动物的生长有十分积极的意
义,推动经济效益和社会效益的提升,我国畜牧和水
产行业得以进一步发展。4 抗菌肽作为添加剂的使用前景
畜牧业领域和水产业领域内疾病种类的增多,一
定程度提升了抗生素滥用的概率,多种治病细菌耐药
性增加的情况由此发生,甚至存在部分超级细菌抗生
素治疗无效的现象。畜禽饲养过程中病原体变异情况
存在一定的可能性,一旦病原体发生变异,会使得原
本十分典型的临床症状变得不明显、不突出,原本已
经得到良好控制的疾病在此大范围流行起来,新的病
源也持续出现,会对经济发展造成非常严重的影响。
良好的抑菌和杀菌作用是抗菌肽的显著优势,将
其作为饲料添加剂使用还可有效抑制饲料霉变的情
况。畜禽对含有抗菌肽的饲料采食之后,不仅可调节
其体内微生态的平衡状态,还可做到对其肠道内病菌的有效抑制,并且残留情况基本可以忽略不计,细菌
的耐药性也不会因此增加。实践证实将抗菌肽添加
在动物日粮中,不仅有利于动物生长性能的提升,而
且可对其肠道功能进行改善,大幅度提升动物的抵抗
能力,所以可将抗菌肽称之为目前可添加于饲料中的
一种高效、优质抗生素替代品。抗菌肽饲料添加剂已
经被国内外众多企业研发成功,并在畜牧生产行业进
行实践应用,由此可见抗菌肽是具有较大应用潜能的