抗生素在生猪规模化生产中应用较为普遍，在提高生长速度、饲料利用效率和减少死亡率方面起到重要作用。然而，抗生素的使用造成的微生物耐药性和残留，威胁到了食品安全，许多国家已经或正在禁止在猪饲粮中添加抗生素。过去20年间，已开展了大量关于抗生素替代品的研究。研究最广泛包括有益菌种、益生元、酸化剂、中链脂肪酸、植物提取物及铜、锌等营养辅助品[1-5]。关于这些替代品有研究者已进行综述，本文主要关注其它一些替代品包括抗菌肽、黏土矿、卵黄抗体、芳香油类、稀土元素、重组酶的研究利用情况。

     1.1抗菌肽

     抗菌肽是具有抗微生物特性的肽类。从原核生物到人，所有存活的有机体中都有抗菌肽。它们是宿主防御体系的重要组成，是天然免疫的效应分子。大多数抗菌肽是包含30～60个氨基酸的极性分子，具有抗革兰氏阳性菌/阴性菌、真菌和有包膜病毒的活性。抗菌肽的抗菌活性有多种机理，多数情况下，它们的灭活性被认为是肽和靶细菌表面膜之间相互作用的结果。这些相互作用被认为导致包括膜电位失衡、代谢物和离子渗漏在内的膜动能缺失以及膜通透性的变化，从而导致溶菌，或形成暂时性的针孔将肽转运到细胞内与胞内目标接触。其余的机理包括抑制蛋白质和RNA的合成。

     目前已知有700余种抗菌肽。生物筛分、克隆和数据库技术已用于鉴定可能用作抗生素替代品的抗菌肽。一旦确定后，就有可能通过化学合成多数的抗菌肽，但该过程的成本高，阻碍了抗菌肽生产用于饲料添加剂。

     由细菌产生的抗菌肽蛋白称为细菌素，它们具有多种可替代一般抗生素的特性。首先，细菌难以形成对细菌素的耐受性。其次，细菌素活性范围窄，可用于特异目标致病菌，而不影响生物体内天然菌群。再次，细菌素在动物体内会被降解，不会以完整形态被吸收，没有肉中残留的危险，且可耐受的pH和温度范围大，可用于生猪生产中。

     抗菌肽使用最普遍的是食品保存，很少用于猪。在猪上应用前景较好的是抗菌肽大肠杆菌素的应用。大肠杆菌素是由大肠杆菌产生的，与其种类相近，可抑制大肠杆菌的细菌素，能抑制多数致病性大肠杆菌菌株，包括引起仔猪断奶后腹泻和水肿的菌株[6-7]。

     有研究发现，一种化学合成的抗菌肽A3可改善断奶仔猪生长、食物可消化性、肠道形态以及肠道和粪便微生物菌群[8]。此外，从荣昌猪肠道分离出来的一种抗菌肽可改善断奶仔猪生长性能，但对腹泻率没有影响[9]。然而，抗菌肽似乎与锌有协同作用，二者共同添加的效果优于单独添加。

     Wu等从惜古比天蚕分离出一种抗菌肽—天蚕抗菌肽，饲喂被肠产毒性大肠杆菌K88攻毒的断奶仔猪，其效果与抗生素相近[10]。仔猪生长性能的改善似乎与营养物质可消化性和肠道形态有关。与对照组比较，天蚕抗菌肽处理组回肠需氧菌总量降低，但厌氧菌总量增加，还使盲肠有益乳酸菌数量增加。此外还发现血清免疫球蛋白IgA、IgG、炎症性细胞因子白介素-1β和白介素-6含量增加，表明天蚕抗菌肽可激活全身和局部免疫系统应对大肠杆菌的入侵。目前，天蚕抗菌肽在市场已有售。

     1.2黏土矿

     黏土矿是具层状结构的四面体和八面体，包含硅、铝、氧分子。自然黏土（皂黏土、沸石、高岭土）是多种不同化学成分黏土的混合物，最有名的有蒙脱土、蒙脱石、伊利石、高岭石、斜发沸石。黏土矿加入到饲粮中可吸附动物胃肠道内有毒物质如黄曲霉毒素、植物次生物质、重金属，降低它们的生物学活性和毒性。其吸附能力由黏土矿的化学性质、可交换离子、表面特性和细微结构决定，pH、剂量和暴露时间对吸附效果有影响。因此，黏土矿已被广泛用于猪饲粮中，去除饲料中真菌毒素。此外，黏土矿还可预防断奶仔猪腹泻[11]。目前，部分试验非结论性结果表明，黏土矿对猪生长性能有正效应，特别是对仔猪而言[11]，但多数试验并未发现有效果[12-14]。这表明黏土矿可能不适合作为生长促进剂替代抗生素。

     1.3卵黄抗体

     卵黄抗体通常称为IgY，是用抗原免疫蛋鸡后产生的抗体由血液转入卵黄中形成的，其化学性质稳定、特异性强、产量高、成本低且可规模化生产，无副作用、疾病抗性或毒性残留物，是较为理想的抗生素替代产品。饲料中加入卵黄抗体有全蛋粉、全蛋黄粉、水溶性粉或纯化的IgY。目前，已测试了IgY抗体对许多猪肠源性病原包括大肠杆菌、沙门氏菌、轮状病毒的抗性，获得不同程度的成功[15-17]。Owusu-Asiedu等将饲喂卵黄抗体的猪与饲喂氧化锌、延胡索酸或抗生素的猪比较，与对照组相比，4种饲粮都能改善猪生长性能，显著降低仔猪死亡率，且IgY与抗生素在改善猪生长性能方面效果一致[15]。也有报道发现卵黄抗体不能改善猪生长性能[16]。分析其原因，由于IgY分子量较大，β-片结构比例较低，适应性偏差，没有IgG分子

稳定，很可能在通过胃肠道时未能存活下来[18]。据报道，在pH为3.5或更低时IgY活性降低，pH为3时其活性几乎不可逆的完全丧失[19]。此外，IgY对胃蛋白酶消化相当敏感，采用微囊化技术可保护IgY不在胃部失活。对于IgY抵抗病原活性的机理，Xu等提出几种方案，包括细菌凝集反应、附着力抑制、毒素中和反应，但其促进生长的确切机理尚不清楚[20]。

     1.4芳香油类

     芳香油类是从植物原料提取的芳香油状液，常有植物来源的特异气味或香味，是典型的植物次生代谢产物合剂，可能含有紫锥菊多酚（如麝香草酚、香芹酚、丁香酚），萜类（柠檬和菠萝浸膏剂），生物碱（辣椒素），外源凝集素，醛类（肉桂醛），多或多炔。目前已知大概有3000种芳香油类，在猪生产上应用的有肉桂醛、香芹酚、丁香酚、麝香草酚。体外研究发现，芳香油类有抗猪肠内微生物菌落的活性，其确切的作用模式还不清楚，可能与细菌表面脂溶性的变化相关。芳香油类的憎水组分使其可通过分解外膜灭活大肠杆菌和沙门氏菌。含酚化合物的芳香油类抗菌活性强于含其它化合物的芳香油类[21]。基于芳香油类能控制病原菌的性质，研究者尝试弄清楚猪饲粮中添加芳香油类的包裹体能否改善猪生产性能。部分试验得出非结论性正向结果[22-23]，而其它则报道没有改善的效果[24-25]。Li等比较饲喂不添加添加剂与添加抗生素或混合添加麝香草酚和肉桂醛饲粮的猪生长性能。添加芳香油类试验猪的日增重、饲料转化率和粪便稠度与添加抗生素的一致。生长性能的改善似乎源自于肠道形态改善带来的干物质和蛋白质消化率的提高。此外，总抗氧化能力和细胞因子白介素-6、肿瘤坏死因子α水平受芳香油类包裹被改变[23]。

     饲粮中添加芳香油类结果的差异可能与使用的芳香油类类型和提供的剂量相关[23]。如前面所提到的，含酚类化合物的芳香油类抗菌活性强于含其它化合物的芳香油类。此外，使用剂量过高，强烈的气味会降低采食量，限制猪的生长。另一个重要的因素是制粒过程中的芳香油类的稳定性。Maenner等报道制粒温度在58℃时，芳香油类大部分失活[22]。

     1.5稀土元素

     稀土元素包含钪、钇、镧和化学元素周期表中镧后面的14种镧系元素。稀土元素作为猪饲料添加剂在中国已有几十年。有许多文章报道在饲粮中加入稀土元素可提高猪的生长性能，日增重提高5%~23%，饲料转化率改善4%～19%[26-29]。Han等报道断奶饲喂添加镧-酵母粉合剂饲粮的仔猪生长性能与饲喂添加抗生素或氧化锌饲粮的相似[30]。稀土元素通常以合剂形式作为猪饲料添加剂，主要包括镧、铈、镨，其中有机稀土元素效果优于无机稀土元素[26]。目前已提出多种稀土元素促进生长的机理。有研究者认为稀土元素可能通过影响胃肠道有害菌种生长来促进生长。例如，镧可结合到细菌表面，降低表面电荷，减缓电泳迁移，当表面电荷被彻底中和时发生结絮。此外还发现镧能极大抑制细菌的呼吸[29]。另一种解释是营养物质的消化率和利用率得到改善[30]，该理论认为稀土元素可能影响肠道渗透性从而提高各种养分的吸收率。消化液分泌及胃肠活动增强也被认为是稀土元素提高饲粮消化率的一种原因[26]。通常情况下，口服稀土元素吸收率很低，95%以上通过动物粪便排出，因而在肉中残留可能性低，有研究报道其在肉中残留不比饲喂普通饲粮的高，试验猪也未发现产生细菌抵抗力[26]。

     1.6重组酶

     酶是破坏特殊化学键，释放营养素以进一步消化吸收的生物活性蛋白。饲料工业中酶通常由细菌（如枯草芽孢杆菌）、真菌（如里氏木霉、黑曲霉）、酵母（如酿酒酵母菌）产生。猪饲粮中加入外源性酶提高生产性能的研究可追溯到20世纪50年代。酶制剂主要用于降解食物中抗内源性酶成分（如β-葡聚糖酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶和半乳糖苷酶），使抗营养因子（如植酸酶）失活，以及补充数量不足的内源性酶（如朊酶类、脂肪酶、淀粉酶类）。本文主要关注降解抗内源性酶食物成分酶的使用。谷粒外壳、豆类和油料种子包含被称为非淀粉多糖（NSPs）的复合糖。NSPs包括纤维素、半纤维、果胶、β-葡聚糖、α-半乳糖苷（棉子糖、水苏糖、毛蕊糖）和木聚糖在内的多种聚合物，它们以多种方式降低饲料成分的营养价值。首先，它们不能被动物源性酶消化，从而降低饲料中能量和营养成分。其次，NSPs呈现“笼效应”，使通常易消化的营养成分如淀粉、脂肪和蛋白质被NSPs包被，阻止内源性酶与这些底物接触[31]。再次，某些NSPs可能增加肠黏性。还有研究者认为，NSPs使菌群能吸收更多饲料中营养成分，降低了这些营养成分的利用率[32]。

     糖酶包括所有将多糖降解成较小分子的酶，全球糖酶市场80%以上都被木聚糖酶和β-葡聚糖酶占据，其余的商业用糖酶包括α-淀粉酶、β-甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶和果胶酶。这些糖酶在家禽业中应用广泛，但在猪饲料中应用较少。

     糖酶添加剂对猪生产性能的效果不一致。有报道称其具有正效应[33-34]，也有报道发现糖酶对猪增重没有改善[35]。在观察到糖酶对生长有正效应时，通常与营养物质可消化性提高相关，这可能是“笼效应”被抑制，NSPs水解或部分水解，从而增加内源性酶与营养成分的接触引起的[31]。NSPs的水解增加大、小肠内糖的释放，刺激乳酸杆菌的生长，进而增加乳酸产生量，抑制大肠杆菌，促进肠道健康。

     综上，猪对添加糖酶的反应没有与在家禽上观察结果一致。究其原因，可能是猪和鸡生理上的不同导致的，最明显的是肠道pH的差异。饲料在猪体内处于低pH时间显著长于鸡[36]。因此，可能糖酶处于猪胃中低pH环境使其部分或全部变性，致使添加糖酶时反应强度低于家禽。

     过去使用的多数酶制剂不适于猪胃肠道苛刻的环境。猪胃pH通常在2～3.5之间，用10种市场上有售的酶制剂在体外放置于pH2.5或3.5环境中30min后，其中β-葡聚糖酶和木聚糖酶活性大幅降低[36-37]。

     基因工程技术使开发特异酶类成为可能。最近，研究者通过分子定向进化生产了多种具有相当潜力用于动物饲料的糖酶[38-39]，且已开发出适应广泛pH范围的酶，具有热稳定性，能抵抗胃蛋白酶和胰蛋白酶，在模拟胃环境中能生存。饲喂添加重组β-甘露聚糖酶的谷物-豆粕饲粮的猪增重比不加添加剂饲粮的增加16.4%，饲料转化率提高17.7%[38]，改善的量值显著大于使用发酵技术生产的β-甘露聚糖酶。如Petty等报道饲喂添加β-甘露聚糖酶饲粮的生长肥育猪增重只提高3.4%，饲料转化率提高3.9%[40]。

     加入到饲料中的酶与其它蛋白质一样在消化道中会降解，酶的用量相当小。因此，不会在肌肉有残留，饲料中添加酶制剂的猪在屠宰前也不用休药期观察。

     被研究作为生长促进剂替代抗生素在猪生产中应用的替代品很多，除了文中所提到的以外，其它一些在研究的还有喷雾干燥血浆蛋白粉、酵母培养物、细菌噬菌体、溶菌酶、牛初乳、乳铁蛋白、共轭脂肪酸、壳聚寡糖和海藻提取物等。在这里不能一一阐述。尽管开展的研究很多，但大多数潜在替代品的试验结果不一致，很多还停留在试验阶段，距生产实际应用还有一段距离，还没有一种替代品可全替代抗生素，仍需继续在此领域开展研究，开发出无抗饲料，实现生猪生产的安全高效，满足人们日益提高的消费需求。

（1．四川省畜牧科学研究院，张万明，陶璇，顾以韧，杨雪梅，梁艳，吕学斌；2．泸州市畜牧局，张万明）