抗菌肽及其在饲料中的应用

1 抗菌肽及其在饲料中的应用抗菌肽及其在饲料中的应用 抗菌肽抗菌肽概述概述 1972 年 瑞典科学家 Boman 等首先在果蝇中发现抗菌肽及其免疫功能 随后从 惜古比天蚕蛹诱导分离到并命名为 cecropin 此后人们相继从细菌 真菌 两栖 类 高等植物 哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有类似性质的活性蛋白 抗菌肽又称抗微生物肽 antimicrobial peptide 或肽抗生素 peptide antibiotics 在动植物体内分布广泛 是天然免疫防御系统的一部分 抗菌肽不仅具有广谱抗细菌能力 而且对真菌 病毒 及癌细胞也有作用 其对 畜禽具促生长 保健和治疗疾病的功能 属无毒副作用 无残留 无致细菌耐药 性的一类环保型制剂 具有广阔的应用前景 抗菌肽抗菌肽的分类的分类 抗菌肽按结构 功能大致分为四类 cecropin 天蚕素 类 富含 pro 残基 脯氨 酸 的 magainin 蛙皮素 富含 gly 残基 甘氨酸 的 melittin 蜂毒素 富含 cys 残基 半胱氨酸 的 defensin 防御素 抗菌肽按来源一般分为六类 哺乳动物抗菌肽 两栖动物抗菌肽 昆虫抗菌肽 植物抗菌肽 细菌抗菌肽 病毒抗菌肽 抗菌肽的结构和特性 通常由数十个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽 水溶性好 分子量大约为 4KD 含有 4 个或多于 4 个带正电荷的氨基酸 N 端亲水 C 端硫水具有双亲的性质 具有热稳定性 在 100 加热 10 15 分钟仍能保持其活性 等电点大于 7 表现 出较强的阳离子特性 对较大的离子强度和较高或较低的 pH 值均具有较强的抗性 具备抵抗胰蛋白酶和胃蛋白酶水解的能力 抗菌肽抗菌肽的作用机理的作用机理 抗菌肽是以一端插入细菌细胞膜 通过 打孔 形成一个通道 使细菌细胞膜 破裂 原生质 泄漏 而死亡 对于 G 阴性菌 抗菌肽易与其外膜上的带负电荷脂多糖相互作用 从而破坏 外膜结构以穿越内膜 而 G 阳性菌不具有脂多糖 但其表面由于肽聚糖中的胞壁 2 酸 糖醛酸 磷壁酸和氨基酸羧基的存在而带负电电荷 抗菌肽也能破坏肽聚糖 层而穿透质膜 抗菌肽抗菌肽的作用机理的作用机理 抗菌肽的杀菌机制模拟图 抗菌肽抗菌肽的杀菌机制模拟图的杀菌机制模拟图 蛋白凝聚 细菌细胞膜 内嵌蛋白 细胞膜穿孔 形成离子通道 细胞内容物由 孔道外溢 细菌细胞崩溃 K Na Mg 抗 菌 肽 3 抗菌肽抗菌肽的作用机理特点的作用机理特点 1 作用部位的有效性 传统抗生素作用是通过消除微生物生长或生存必需的功能实现的 如阻扰细菌蛋 白质的合成或者改变酶的活性来达到杀菌目的 而细菌通过改变一种基因就足以 对付抗生素的这种进攻 抗菌肽作用于细菌细胞膜 导致膜的通透性增大 以此穿透 杀灭细菌 即 膜 机制 细菌必须改变膜的结构 即改变相当部分的基因才能防御抗菌肽的进攻 而这几乎是不可能的 因此 抗菌肽极少地减少了产生耐药性的可能 2 作用对象的选择性 抗菌肽只对原核生物细胞和真核生物病变细胞有抗菌作用 对正常的生物细胞不 起作用 原因在于原核生物和正常真核生物的细胞膜结构不同 正常真核细胞膜 中含有大量的胆固醇 而胆固醇的存在使膜结构趋于稳定 此外高等动物存在高 度发达的细胞骨架系统 其存在也抵抗了抗菌肽的作用 癌细胞的细胞骨架系统 与正常细胞相比不发达 这是抗菌肽对其产生抑制作用的原因之一 抗菌肽作用对象的选择性 广谱抗微生物 当前畜禽疾病多为混合感染 传统的抗生素抗菌谱一般都较窄 且 只对细菌有效 而大多数抗菌肽对 G 阴阳性菌均有效 有些还对真菌 病毒 寄生 虫 原生动物有抑制和杀灭作用 作用快速 安全 无残留 由于分子较小 在机体受到侵犯时 几分钟内就能产 生 且扩展扩散速度比体内免疫细胞更快更灵活 抗菌肽独特的抗菌机理更形成 了不耐药的特性 这就超越了抗生素的局限 是新一代的高效抗菌剂 动物食品 安全有赖于生产过程的各个环节 使用无污染 在动物体内无残留 无毒副作用 的添加剂是解决问题的一个关键 刺激免疫反应 抗菌肽可参与宿主天然免疫的其它反应 比如刺激单核细胞和嗜 中性白细胞的趋化作用 促进肥大细胞组织胺的释放 抑制组织蛋白酶以及促进 创伤愈合 与其它抗菌物质的联合作用 抗菌肽与传统抗生素联用 可提高药效并拓宽传统 抗生素的抗菌谱 至今未发现有关抗菌肽与其它药物相拮抗的报道 这就显示出 抗菌肽比微生态制剂等绿色添加剂更有优势 对环境有较强的抗性 适合做添加剂 抗菌肽在 100 加热 10 15 分钟仍能保持 4 其活性 对 PH 值有较强的适应性 水溶性好 具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水 解的能力 进入动物消化道 能很好发挥抗菌功效 这弥补了其它添加剂如酶制 剂 微生态制剂等易受影响的缺陷 更便于在生产中应用 抗菌肽与抗生素杀菌机理对比 抗抗 菌菌 肽肽 在两亲性的 螺旋结构作用下使原核细胞质膜上形成离子通道 这种通道的直 径经推算大约在 4nm 离子通道的形成改变了细胞内外渗透压 使细胞内物质大 量外渗 起到杀菌作用 赐尔健的主要成分赐尔健的主要成分 高浓度的抗菌肽 抗菌肽杀菌活力 8000u g 丰富的生物活性酶 采用和产酶菌协同发酵的技术 产品含有高质量的木聚糖 酶 果胶酶 葡聚糖酶 甘露聚糖酶 淀粉酶 蛋白酶 纤维素酶等 赐尔健中发酵过程中产生多糖 小肽及多种未知的生长因子 赐尔健中酶的种类与活性 u g 木聚糖 酶 葡聚 糖酶 果胶酶 纤维素 酶 甘露聚糖 酶 淀粉酶 酸性蛋白 酶 25000070000120007000800015 万8000 赐尔健的功能 1 抑制和杀灭有害菌 预防动物疾病的发生 2 大幅度提高幼龄动物对蛋白质和淀粉的消化率 3 降解饲料中的抗营养因子 非淀粉多糖 NSP 提高谷物类原料的营养价值 4 赐尔健在发酵过程中产生多糖 小肽以及多种未知生长因子 能有效促进动 物生长 发挥更好的生产性能 赐尔健 抗菌肽 赐尔健 抗菌肽 抗 生 素 1 影响细菌细胞壁的结构或抑制 其合成 如青霉素 2 改变细胞膜的通透性如多粘菌 素 3 影响细菌的细胞蛋白质合成 如氯霉素 四环素类 链霉素 庆 大霉素 卡那霉素等 4 改变细菌的核酸代谢 如灰黄 素 抗 菌 肽 在两亲性的 螺旋结构作 用下使原核细胞质膜上形 成离子通道 这种通道的 直径经推算大约在4nm 离子通道的形成改变了细 胞内外渗透压 使细胞内 物质大量外渗 起到杀菌 作用 5 1 在畜禽 水产上的应用试验 赐尔健治疗鸡大肠杆菌感染的效果 项目 死亡率 治愈率 感染对照 70 30 恩诺沙星 5mg kg 16 84 赐尔健 500g 吨 18 82 赐尔健 800g 吨 12 88 赐尔健 1 5kg 吨 3 97 2 抗菌肽药敏试验 注 抑菌圈直径大于 20mm 为极敏 15 20mm 为高敏 10 15mm 为中敏 小 于 10mm 为低敏 3 赐尔健治疗猪沙门氏菌感染的效果 项目 死亡率 腹泻率 治愈率 感染对照 23 100 77 恩诺沙星 10mg kg 10 16 6 90 赐尔健 1kg 吨 10 16 6 90 赐尔健 1 5kg 吨 6 6 13 3 93 4 致病菌 试验次数 抑菌圈直径 mm 1ppm2 5ppm5ppm10ppm 鸡沙门氏菌 19 20 39111926 鸡沙门氏菌 79 13 310131824 猪大肠杆菌47111218 猪巴氏杆菌 PM 212131519 禽巴氏杆菌 833 314161718 兔巴氏杆菌 898 1 113141923 6 4 赐尔健对鸡白痢预防试验 组别试鸡只数发病数出栏数存活率 500g 吨 赐尔健组 9704未发现955898 5 15 3 对照组150851127283 2 使用 500g 吨赐尔健可有效预防鸡白痢 存活率提高 15 3 差异极显著 5 鸡白痢人工发病对比试验 组别 试鸡数 日龄 鸡白痢菌口 服量 1 100倍 试 验 天 数 成 活 数 死 亡 数 成活率 0 1 赐尔健组 60 5 20 1ml1555591 7 200ppm 痢特灵组 60 5 20 1ml15382263 3 接种 不给药组 60 5 20 1ml15105016 7 不接种 不给药组 60 5 20 01560296 7 6 赐尔健与其它抗菌剂对肉仔鸡应用效果比较 组别鸡数试验天数成活率 平均日增重 克 平均料肉比 500g 吨 赐尔健组 208642 4998 647 81 91 100ppm 土霉素组 10324993 243 62 11 50ppm 洛克沙胂 11494997 342 12 13 60ppm 杆菌肽锌 12364296 845 61 96 5ppm 黄霉素 9864296 645 92 04 赐尔健对肉鸡生长与存活率的影响赐尔健对肉鸡生长与存活率的影响 安徽和威农业开发股份有限公司试验场 7 表表 2 1 1 试验各组肉鸡成活率 成活率成活率 黄霉素黄霉素 5 mg kg 喹乙醇喹乙醇 30mg kg 硫酸抗敌素硫酸抗敌素 15mg kg 杆菌肽锌杆菌肽锌 75 mg kg 赐尔健赐尔健 400mg kg 赐尔健赐尔健 500mg kg 21d 95 45 a97 56 ab99 06 b98 64 b 42d93 26 a95 28 ab97 43 b97 63 b 表表 2 1 2 试验各组平均日增重 料肉比试验各组平均日增重 料肉比 温氏集团营养部科研基肉鸡试验场 试验动物 矮 B 公鸡 测试项目测试项目 黄霉素黄霉素 5 mg kg 喹乙醇喹乙醇 30mg kg 硫酸抗敌素硫酸抗敌素 15mg kg 杆菌肽锌杆菌肽锌 75mg kg 赐尔健赐尔健 400mg kg 赐尔健赐尔健 500mg kg 21 日龄体重 g 586 00 12 31605 00 02 31614 00 11 8 626 00 15 36 42 日龄体重 g 1790 0 081900 00 0 061980 00 0 0 7 2000 00 0 25 1 21 日龄 平均日增重 g 26 00 12 3626 90 10 2527 33 13 5327 90 15 36 22 42 日龄 平均日增重 g 57 33 4 36a61 67 2 69a65 05 3 15b65 43 2 69b 1 42 日龄 平均日增重 g 41 67 5 23a44 29 4 15a46 19 6 32b46 67 4 25b 1 21 日龄 料肉比 1 45 0 361 42 0 251 39 0 561 38 0 25 1 42 日龄 料肉比 2 00 0 891 95 0 591 90 0 251 89 0 69 试验处理 组 别 小鸡中鸡 重复数 重复鸡 数 只 阶段划分 天 第 1 组喹烯酮 50g t 370 第 2 组4 安来霉素 150g t 370 第 3 组4 安来霉素 150 克 吨 10 抗敌素 200 克 吨3 7 0 小鸡 1 25 中鸡 26 45 8 第 4 组15 杆菌肽锌 300 克 吨 10 抗敌素 200 克 吨370 第 5 组10 北里霉素 100 克 吨 10 抗敌素 200 克 吨370 第 6 组0 05 那西肽 400g t370 第 7 组赐尔健 小 400g t 中鸡 300g t 370 组别 试初 数 试 末 数 总耗 料 试初 均重 试末 均重 总增 重 平均日增 重 料肉比 日采食量 成活率 只 只 kg kg 只 kg 只 kg g 只 日 g 只 日 喹烯酮195179 129 75 0 0377 0 4190 70 3615 251 84428 1298 46 安来霉素195179 131 75 0 0377 0 4235 71 0815 431 85328 6097 95 安 抗195183 134 05 0 0377 0 4235 71 8715 431 86528 7898 97 杆 抗195175 128 55 0 0377 0 4166 68 5915 151 87428 4097 95 北 抗195190 138 55 0 0377 0 4221 73 9315 371 87428 81100 00 那西肽195183 133 55 0 0377 0 4208 71 4415 321 86928 6498 97 赐尔健195185134 30 0377 0 4222 72 2715 381 85828 5898 97 组别 试初 数 试末 数 总耗 料 试初 均重 试末 均重 总增 重 平均日 增重 料肉比 日采食 量 成活 率 只 只 kg Kg 只Kg 只kg g 日 g 只日 喹烯酮179177228 35 0 4190 92790 3225 412 52864 2399 44 安来霉素1791782470 4230 97097 327 342 53969 4099 44 安 抗183183256 90 4230 979101 627 762 52970 19100 杆 抗175174238 60 4160 94892 9526 562 56768 1799 43 北 抗190188258 70 4220 963102 1027 062 53468 5798 95 赐尔健185182262 70 4220 990104 3128 372 51871 4499 46 9 赐尔健在蛋鸡生产上的应用赐尔健在蛋鸡生产上的应用 浙江建德蛋鸡场 赐尔健对蛋鸡生产性能的影响 对照组对照组赐尔健 400g t 赐尔健 500g t 采食量 g 118 14 7 4118 23 5 8119 89 8 4120 78 7 6 产蛋率 75 08 4 1075 02 5 6480 36 5 9080 49 5 37 平均蛋重 g 62 69 1 4462 96 1 5163 92 1 5264 40 1 07 料蛋比2 50 1 2 48 12 25 12 23 1 破蛋率 4 95 0 294 87 0 332 46 0 282 31 0 22 异常蛋分率 4 47 0 374 88 0 292 60 0 362 57 0 49 赐尔健对蛋品质的影响 对照组对照组赐尔健 400g t 赐尔健 500g t 蛋型指数 0 75 0 020 78 0 020 77 0 020 70 0 03 蛋比重 g cm3 1 14 0 011 13 0 011 14 0 041 13 0 01 蛋壳相对重 11 06 0 6511 01 1 1312 37 1 0312 26 0 58 蛋壳厚度 mm 0 36 0 030 36 0 04b0 43 0 040 46 0 12 哈夫单位 U 83 68 4 3283 95 6 7785 52 6 6486 20 6 86 蛋黄指数 44 20 2 1645 27 0 2745 64 2 4545 82 2 62 蛋黄相对重 10 19 0 7610 81 0 8211 72 0 5411 71 0 62 赐尔健在生长猪上的应用赐尔健在生长猪上的应用 浙江省农科院海宁试验猪场 日增重与料比 初始重 kg 结束重 kg 平均日增重 g 料比 75mg kg 金霉素40 7568 15685 13 23 300g t 速美肥39 1967 71713 03 09 500g t 赐尔健39 6770 28765 32 94 10 抗菌肽在南美白对虾养殖中的应用抗菌肽在南美白对虾养殖中的应用 中国水产科学研究院珠江水产研究所深圳海水试验基地 安康素对南美白对虾生长的影响 试验结果试验结果 平均初始体长 cm 平均初始体重 g 平均终末体长 cm 平均终末体重 g 对照组 2 87 0 530 168 0 1243 53 0 590 250 0 150 实验组 2 89 0 530 158 0 1383 73 0 690 308 0 182 日生长速度相对增重率 饵料系数成活率 对照组 0 003 0 000761 56 0 061 93 0 2186 55 7 99 实验组0 0047 0 00119 1 85 0 16 1 68 0 42 95 00 1 70 攻毒试验结果攻毒试验结果 试验天数试验天数对照组死亡数对照组死亡数实验组死亡数实验组死亡数 1 10 00 0 2 20 00 0 3 30 00 0 4 40 00 0 5 54 42 2 6 610104 4 7 718188 8 11 抗菌肽在草鱼饲料中的应用效果试验抗菌肽在草鱼饲料中的应用效果试验 苏州大学水产系 生长速度分析各组生长速度 组号初始重 尾数 结束重 增重率 瞬间生长率 d 1 空白对照组 232 545627 3170 181 24 5mg kg 黄霉素组 220 445604 4174 31 26 20mg kg 维吉尼 亚霉素组 222 345625 7181 391 29 400 克 吨赐尔健 225 245633 6181 501 29 500 克 吨赐尔健 232 345660 3183 961 30 饲料利用效率饲料利用效率 表 4 各组的饲料系数 组号饲料系数平均值 空白对照组1 31 黄霉素组1 28 维吉尼亚霉素组 1 21 400 克 吨赐尔健 1 25 500 克 吨赐尔健 1 21 养殖成活率养殖成活率 表 5 各养殖试验组成活率 组号死鱼条数 成活率 空白对照组980 00 黄霉素组882 22 维吉尼亚霉素组882 22 400 克 吨赐尔健588 89 500 克 吨赐尔健588 89 12 转氨酶活力转氨酶活力 表 6 各试验组草鱼血清和肝胰脏转氨酶活力 u ml u g GOTGPT 谷丙转氨酶 组号血清平均值 肝胰脏平 均值 血清平均值肝胰脏平均值 空白对照组74 29186 35363 11741 02 黄霉素组68 90192 92349 98747 07 维吉尼亚霉素组59 49180 96359