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饲用抗生素的促生长作用机制及其替代技术研究

    摘 要 饲用抗生素是一种畜禽促生长剂，在畜牧生产上的应用已有50多年的历史。改革开放以来，我国一直重视饲用抗生素的研究，特别是近十年来，在国家“八五”和“九五”科技攻关项目支持下，我国在对饲用抗生素基础研究和产品生产方面都取得了显著成绩。在产品上，从原来全部依赖进口转变为今天的100%自主研制和生产，并有批量出口。在促生长机制等基础研究方面，研究提出了饲用抗生素的免疫屏障促生长作用机制，建立了饲用抗生素、免疫系统和肠道微生物三元平衡关系；揭示了饲用抗生素与免疫增强剂在促生长效果上的辩证关系，初步建立了多靶点筛选研究模型，为今后研究新的畜禽促生长剂以及饲用抗生素替代技术奠定了基础。饲用抗生素是一种药，目前关于对其合理使用和替代技术研究已引起科学界的广泛关注。另外，由于其关系到食品安全和人体健康，因此，饲用抗生素问题也已成为社会广泛关注的热点。欧盟已首先公布了禁止饲用抗生素的法令，世界其它国家政府也在研究对策。植物提取物和有益微生物是研究替代饲用抗生素的重要途径，目前在实验室内已获得成功。今后应加强对饲用抗生素安全性方面的研究，从系统科学出发，以提高畜产品质量为目的，研究开发行之有效的饲用抗生素的安全技术和替代技术，兴利除弊，促进畜牧经济发展。
    关键词 饲用抗生素；促生长机制；替代技术
    中图分类号 S859.79+6
    近年来由于饲料安全问题引发的食品安全问题屡屡发生，使众多消费者在购买畜产品时总是心有余悸。造成饲料不安全的因素很多，其中饲用抗生素是目前众所关注的重要因素之一。目前在饲料中广泛使用的抗生素产品主要来源于人医淘汰品种，或与人医抗生素具有交叉抗药性的产品。这些抗生素在饲料中的大量使用会造成药物残留和抗药性，进而对人类传染病的医治和微生态环境构成潜在威胁。近年来，世界各国纷纷采取多种形式解决饲用抗生素问题，然而，总体来讲收效不大。作者分析其主要原因在于两个方面：①缺乏对饲用抗生素促生长作用机制的科学解释；②没有成熟的替代技术。下面就国内外对饲用抗生素的促生长作用机制的研究结果进行综述，并简要介绍一下我们在替代技术方面所做的一些阶段性研究工作，供大家参考。
1 饲用抗生素促生长机制研究
1.1 饲用抗生素对肠道微生物的影响
    长期以来，人们一直认为饲用抗生素的促生长作用是源于其对肠道微生物的抑制作用。然而，通过对大量的研究结果进行分析，结论并非如此。分析结果表明，饲用抗生素使大肠杆菌上升78%，下降和无效的分别为17%和5%；乳酸杆菌上升29%，下降和无效的分别为53%和18%；需氧菌总数上升45%，下降和无效分别为45%和10%；厌氧菌总数上升百分比为18%，下降和无效分别为73%和9%（佟建明 1999 ）。Lev等（1959）分别用产气荚膜杆菌、大肠杆菌、乳酸菌、葡萄球菌进行无菌鸡单独感染，发现只有产气荚膜杆菌具有降低鸡的生长速度的作用，而且通过在饲料中添加青霉素可以消除该菌对生长的抑制作用，建议以此菌作为检测饲用抗生素是否具有促生长作用的标准菌。Stutz（1983、1984）研究了产气荚膜杆菌对几种抗生素的敏感性和该菌与肉仔鸡生长之间的关系，发现该菌在肠道中的数量变化与肉仔鸡的生长存在负相关，具有促生长作用的抗生素对该菌都有抑制作用。Dafwang（1985）又对自然环境中和肠道内的产气荚膜杆菌数量、毒素的产生和与肉仔鸡生长之间的关系进行了系统研究，他发现肠道中的细菌和单纯培养出来的细菌，在形态学上存在相当大的差异，并认为仅以某一种菌为标准可能会得出错误的结论。由于饲用抗生素对肠道微生物影响的研究结果很不一致，至今尚不能从抗生素的抑菌作用方面明确解释其促生长机制。
    大量的有关饲用抗生素影响肠道微生物的研究报告中，在取样方法上一般只在实验期间取一次样，而且大多数在实验的后期,普遍存在取样次数偏少的现象。作者认为这种现象的出现是由于人们缺乏对饲用抗生素与医用抗生素之间差别的认识，从而在研究手段上缺乏针对性。可能正是这个原因，导致以前对饲用抗生素影响肠道微生物的研究结果的差异，以至于至今对此没有明确的结论。针对这个问题，佟建明等（1998）采用多次屠宰连续采样的方法，对金霉素影响肠道微生物的结果以及在动物不同生长阶段时的变化情况进行了研究。研究结果表明，金霉素对大肠杆菌、乳酸菌和双歧杆菌可以产生明显的抑制作用，但是,抑制作用并不是永久性的。另外，金霉素对不同细菌的抑制作用效果不同，对双歧杆菌和乳酸菌的抑制作用较弱，持续时间较短；对大肠杆菌的抑制作用较强，持续时间也较长。通过分析肠道中大肠杆菌的变化规律与肉仔鸡生长的关系，我们发现肠道中大肠杆菌数量的高低变化与金霉素促生长作用的变化呈高度负相关。当金霉素对肠道中的大肠杆菌产生明显抑制时，肉鸡的生长速度明显增加；当金霉素对大肠杆菌的抑制作用消失后，肉仔鸡的生长速度也恢复正常水平。由此说明，金霉素对肉仔鸡生长前期的促生长作用比后期明显的原因与其抑制肠道中大肠杆菌有关。但是金霉素只对肉仔鸡0～4周肠道中大肠杆菌产生明显抑制的原因还不清楚，有待进一步研究。姚浪群（2000）在研究安普霉素持续喂猪效果时，发现安普霉素对仔猪具有促生长作用，同时发现对肠道中大肠杆菌具有抑制作用，但对乳酸菌和双歧杆菌没有显著抑制作用。说明安普霉素的促生长作用与其抑制大肠杆菌有关。
1.2 饲用抗生素的免疫调节作用
    20世纪90年代以前，关于饲用抗生素对畜禽免疫机能的影响效果与其促生长作用的关系研究较少，结果也很不一致。Glick(1968)研究认为，抗生素可以降低切除法氏囊鸡的死亡率。Dafwang(1985)研究发现，抗生素可以促进法氏囊的发育。Naqi(1984)的研究认为，抗生素的促生长结果与免疫系统无关。Roura（1992）等在用青霉素、链霉素和土霉素研究抗生素对肉仔鸡的促生长机制的试验中发现，青霉素和链霉素可以明显降低血浆中白细胞介素-1的水平，并同时观测到肉仔鸡的体增重和饲料转化率明显提高，结果表明抗生素对肉仔鸡的促生长效果与血浆中白细胞介素的水平呈负相关关系。另外，当给肉仔鸡注射沙门氏杆菌脂多糖后，肉仔鸡生长明显受到抑制；相应地，肝脏、脾脏和小肠指数（相对体重的重量）明显增加。当饲料中含有100mg/kg土霉素时，上述症状得到明显改善。Roura首次提出了抗生素的促生长作用可能与其抑制免疫反应有关。
    Roura（1992）等的研究工作使抗生素影响免疫机能的研究取得了突破性进展。Abd等（1996）用阿伏霉素和维吉尼亚霉素作为促生长剂，研究了抗生素的促生长作用与免疫系统的关系。结果发现两种抗生素可以明显提高肉仔鸡的生长速度，同时还观测到处理组鸡的法氏囊重量显著降低，另外，血清中羊红细胞（SRBC）特异性抗体，γ-球蛋白浓度、皮试验反应、嗜异性和嗜伊红性粒细胞计数都显著降低，再次说明饲用抗生素的促生长作用与其抑制免疫反应有关。McCutcheon（1989）、Heugten（1996）等研究者认为，抗生素的促生长作用的机制可能是抗生素改善了饲料的适口性或对动物机体的免疫系统产生影响，从而对机体的整体代谢产生促进作用。佟建明（2001）研究发现，金霉素对肉仔鸡的体液免疫和细胞免疫都产生明显的抑制作用，同时还发现随肉仔鸡免疫水平的降低，其血氨浓度、血液尿酸浓度相应降低，日采食量和生长速度显著增加。因此，金霉素的促生长作用与其降低免疫反应水平有关。潘淑媛（1999）研究发现，安普霉素对肉仔鸡的免疫机能有一定抑制作用，同时具有促生长作用。张日俊等（2000）研究发现，卑霉素和那西肽等对肉仔鸡的免疫系统发育都有不同程度的抑制作用，但同时也发现它们的促生长作用。
1.3 饲用抗生素与动物免疫系统和肠道微生物的三元平衡关系及其作用
    研究表明，饲用抗生素以小剂量、长时间添加于饲料中，与大剂量治疗用抗生素有很大差别，对微生物的数量可能只起调节作用。另外，Porter（1989）研究发现，无菌条件下，5周龄的猪肠壁组织中几乎没有淋巴组织发现；当单独用大肠杆菌进行攻毒，10d内肠壁组织结构就与常规猪的相同。由此说明，动物肠道中的微生物与宿主之间有相互适应的过程。自然条件下，动物可以依靠免疫系统的保护，使自身不受微生物的侵害。因此，微生物与宿主的适应过程实际上是与宿主免疫系统产生平衡的过程。佟建明等（1995）研究发现，相同剂量的抗生素在不同饲养环境中，促生长作用效果不同，这说明动物机体内部环境可能因外界条件的差异而发生变化，从而抗生素的促生长效果随之发生改变。
    分析国内外过去及最新的研究结果，我们认为饲用抗生素、免疫系统和微生物（以及其它抗原物质）通过一定时间的相互影响会逐渐建立一个三元平衡，而且这个三元平衡影响着抗生素是否具有促生长作用。三者之间建立平衡的过程可以分为两个时期：一是反应期。在这个时期，新生的畜禽受环境中微生物以及饲料中抗原物质的刺激，机体的免疫系统开始产生免疫反应，饲用抗生素对微生物产生一定的抑制作用，同时有的抗生素还可以对免疫系统起直接的抑制作用，两种作用之合形成免疫屏障作用，对动物机体的免疫反应产生减缓和降低的作用效果。饲用抗生素在此期间以此对动物产生相对明显的促生长作用。二是平衡期。这个时期，肠道微生物的数量增加到正常情况下的最高水平，抗生素与免疫系统联合作用使微生物的数量和免疫反应水平不再增加，三者的正反作用在此时形成相对平衡，饲用抗生素对动物不产生相对明显的促生长作用。三元平衡的存在和维持有利于畜禽保持最佳生长状态，而且对畜禽后期生长具有重要意义。饲用抗生素与医用抗生素的最大区别在于前者的低剂量和持续使用，在这种情况下，二者是否具有相同的作用特点，目前尚缺乏定论。
2 饲用抗生素替代技术研究
2.1 天然植物抗菌活性成分研究现状
    天然药物添加剂是我国饲料添加剂研究中的一个薄弱环节，20世纪80年代以来虽然做了大量的工作，但多限于对以往中兽药单方及复方的临床总结验证，很少有突破。应用上多数是将药材直接粉碎后添加进饲料中，从原料药到制成产品均缺少严格的质量标准。1990年版兽药典收载的81种复方制剂中，97.5%为散剂，均无含量测定项。由于严重缺乏在植物化学、药理及药代动力学方面的研究，目前中药有效成分还很难确定，对其质量无法进行科学控制或精确控制，实际应用中，明显存在添加量大、吸收差、药效不稳定的问题，因此，目前中药容易被非专业人员误认为“玄医”和“江湖医术”。在社会上，更有一些不法分子利用中药的这一弱点，借机制造假冒伪劣产品，坑害用户，不仅给用户造成直接经济损失，而且严重损害了我国中药的形象。要改变中药现状，努力实现其标准化是关键技术之一。另外，中医“症”的概念与现代医学疾病的概念差异甚大，如果完全按照中医传统理论进行中药研究，必须首先建立符合有关“症”的动物模型，目前医药研究领域已建立许多疾病的动物模型，然而尚没有建立“症”的动物模型，中医研究任重道远。
    “九五”期间，我们参加了“植物提取添加剂研究与开发”和“植物来源免疫增强剂研究与开发”国家科技攻关专题。我们根据前期研究结果和现代医学理论，首先通过研究明确某些细菌、病毒和免疫技能与动物生长之间的关系，确立作用靶位，并以此为基础建立筛选模型，对有效成分、提取工艺和实用产品进行了系统研究。筛选出具有抗菌、抗病毒活性成分11种，具有免疫活性成分4种，提取工艺2套。为今后植物药研究和产业化奠定了基础。
2.2 微生物饲料添加剂现状
    饲用微生物添加剂的应用在我国具有悠久的历史，近年来又得到了多方面开发和广泛应用。我国最新公布允许在饲料中作为添加剂使用的微生物有15种，这标志着我国对微生物饲料添加剂产品开始了规范化管理。目前我国微生物饲料添加剂的主要产品形式包括活菌液和干活菌，所用微生物种类主要有乳酸杆菌、芽孢杆菌、复合菌等。据不完全统计，生产厂家已有100多个，产量逐年增加，生产规模已初步形成。然而，由于多方面的原因，在实际生产和应用中存在着许多突出问题，例如生产技术不规范、产品质量参差不齐、效果不确切等，这些问题严重制约着微生物饲料添加剂的发展。另外，由于没有明确的评定规程、产品标准和规范的检测技术，对微生物饲料添加剂产品缺乏必要的监督制约，致使一些质量低劣的产品流入市场，盲目滥用，甚至有害病原菌也搀杂其中。这不仅危害牲畜健康，而且造成环境污染，以至于威胁人类健康。
    目前，我国的微生物饲料添加剂生产和应用在管理、质量监督、标准、检测技术等方面都还不完善，国外的一些微生物饲料添加剂产品有许多未经批准就在国内生产推广销售。有些产品自称包含几十种微生物，有的还宣传具有多种神奇功能，等等。由于目前国内相应的产品标准和检测手段尚不完善，因此，对进口产品的管理及监督都缺乏有效的科学手段，从而造成极大的安全隐患。
2.3 饲用抗生素及其替代技术的发展趋势
    我国是一个畜牧生产大国，随着人民生活水平的不断提高，畜产品质量已成为消费者购买时的关键性指标。随着市场经济的发展，今后畜牧生产也将主要取决于消费者的消费需求。近几年来，抗药菌株的比率不断增加，人类医治细菌传染性疾病的难度越来越大，人们对饲用抗生素的反对意识日趋强烈，因此，饲用抗生素在我国的应用将受到限制。另外，改革开放以来，我国一直重视对饲用抗生素的研究，特别是通过“八五”和“九五”国家科技攻关，使我国饲用抗生素的研究与生产发生了翻天覆地的变化，由原来百分之百依赖进口，发展成为完全自行研制生产，并有批量出口。今后，应加强对饲用抗生素安全方面的研究，特别是对那些对动物和人体毒副作用尚不明显的抗生素更应从环境生态毒性、分子生态毒性加强安全性研究，以兴利除弊。
    目前，国内外正在研究开发饲用抗生素的替代技术。我们应充分认识到，饲用抗生素对动物、环境、食品等多方面的不良作用是客观存在的，我们除了尽快研究开发替代技术和产品的同时，应该树立健康养殖的概念，自觉克服对饲用抗生素的依赖性。
参考文献
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5 张日俊，黄成宇，萨仁娜，等.安普霉素对肉仔鸡生产性能、免疫系统发育及其免疫功能的影响.饲用抗生素研究与应用.中国农业大学出版社，2000.34～38
6 张日俊，萨仁娜，张丽，等.卑霉素对肉仔鸡生产性能、免疫系统发育及其免疫功能作用效应的研究.饲用抗生素研究与应用.中国农业大学出版社，2000.43～47
7 张日俊，潘淑瑗，萨仁娜，等.那西肽对家禽免疫系统发育及其免疫功能作用效应的研究.饲用抗生素研究与应用.中国农业大学出版社，2000.146～150
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（编辑：高 雁，snowyan78@tom.com） 佟建明，中国农业科学院畜牧研究所，研究员，博士生导师，动物营养与饲料研究室副主任，全国饲料评审委员会委员，全国饲料标准化委员会委员，中国畜牧兽医学会动物营养学分会副秘书长，中国动物营养科学发展基金会秘书长。曾荣获中央国家机关首届青年实用成果“十佳”成果奖1项，中国农科院科技进步一等奖成果1项，国家重点科技攻关计划优秀科技成果奖1项，国家“八五”科技攻关先进个人。
主要从事营养免疫学基础研究，针对饲料安全问题，研究开发了实用的饲料生物技术。曾主持完成国家“八五”和“九五”重点科技攻关专题 3项；参加完成国家“九五”重点科技攻关专题 3项；正在主持国家“十五”重大科技攻关课题1项，国家“863”子课题1项，国家基础性研究课题2项。累计发表论文30余篇。其中，在国内外核心刊物上发表论文19篇。主编著作有《饲用抗生素研究与应用》、《饲料检测手册》、《饲料配方手册》、《饲料添加剂手册》、《蛋鸡无公害综合饲养技术》等；副主编著作有《饲料安全工作手册》、《饲料添加剂使用规范》等。

居心良苦

畜禽产品,农产品,蔬菜哪个更安全,是否主要看他们的药物残留,我估计:畜禽产品中10%,粮食中5%,蔬菜中30%含有药物残留!

jane

什么都不安全，不吃饿死算了

饲料小字辈

吃肉还是好于水果和蔬菜的，肉是动物已经用他们的身体经过了一次吸收了，但水果和菜呢，洗不掉直接被人吸收了。但不提倡多吃动物内脏。

无名氏

什么都不安全，不吃饿死算了

不要悲观，现在不仅畜禽产品,农产品,蔬菜有药残，连水和空气都有污染，但人均寿命增加了，锻炼身体，加强抗毒力。

无名氏

猪肉(包括其他畜禽产品)的残毒主要来源是养户乱用药物引起的,其次才是饲料(瘦肉精除外),这方面国外争论也很大,我们能做到的只是不用违禁药品,再说饲料使用的药品远没有达到治疗量,连预防量也达不到,跟饲料的关系不大吧.

居心良苦

据说，女孩小时候，要少吃肉，这样性格就会变好。再者，吃肉的动物，性格暴躁，寿命大都比较短，不过它们吃的肉没有药残的！

yumianfeilong

仔细想想,我们还有什么可以放心使用的东西?

yuebao101

推广无公害饲料。

无名氏

完全赞同，请楼上单发一贴供同行们讨论，怎样才是无公害饲料（绿色饲料）？这个话题早晚是要被重视的。