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細菌素在飼料中的應用及展望

——訪內蒙古畜牧科學院研究員李巧賢女士

李巧賢，內蒙古畜牧科學院研究員，北京好友巡天生物技術有限公司總工程師，研究方向：微生態制劑。

21世紀，隨著人類生活水平和健康水平的提高，綠色食品（肉、蛋、奶）的需求越來越大，消費者更關心食品的安全性。世界各國，尤其是歐洲、日本等發達國家，在大力開展研究藥物飼料添加劑的代用品，積極鼓勵和倡導綠色安全飼料添加劑的研究和推廣，微生態制劑受到世人的矚目。但是，科學家們仍需進一步探討該類產品的穩定性和連續性與生理、生化、營養各方面的關系。國內外的學者正在致力于細菌素（抗菌肽 antibacterid peptides=peptide antibiotics多肽抗生素）的研究。隨著國內外研究的進展和深入，人們相繼發現這類多肽不但具有抗細菌、抗真菌的作用，還具有抗寄生蟲、病毒、癌細胞等功能，在醫藥學上和食品保鮮技術上，成為研究的熱點。為此，《新飼料》雜志記者采訪了微生態研究領域知名專家李巧賢研究員，請她介紹細菌素在飼料中的應用狀況和前景，以期在食品安全的今天，細菌素作為一種高效安全的飼料添加劑成為可能，并加大力度進行研究和開發，使細菌素的基因工程、蛋白質工程及分子篩選法得以突破，最終真正能夠在飼料中替代抗生素，為人類生產綠色食品做出貢獻。

記者：李老師，您好，自1993年始，您主要從事微生態制劑的研究，并取得了可喜的進展。近幾年，人們普遍認識到了抗生素在飼料中應用的危害，并積極尋求微生態制劑替代抗生素，其中細菌素是提到比較多的一個名詞，那么細菌素的基本研究怎樣？

李老師：細菌素是20世紀中期Gratia（1946）對大腸桿菌V菌株抑制φ菌株現象進行研究時發現的，以后Gratia和Frederieq對V菌株產生的抑制物質進行分離，發現這種物質類似于噬菌體，但不能夠自主復制，Frederieq（1957）將其稱為大腸桿菌素。由于許多細菌能夠產生類似的物質，Jacob（1953）將這類物質稱為細菌素。

細菌素一般定義為：由細菌產生的通常只作用于與產生菌同種的其它菌株或親緣關系很近的種的一種蛋白類抗菌物質。它是一種多肽或多肽與糖和脂的復合物，但許多廣譜細菌素的發現，使得細菌素的概念得到了擴大。

Klaenammer把細菌素分為兩類，一類是僅對相關的菌有抑制作用的窄抗菌譜的細菌素；第二類是具有廣譜抗菌活性的細菌素，它們對致病菌，如肉毒梭菌、利斯特菌等有抑制作用，由嗜酸乳桿菌產生的一種廣譜的蛋白質細菌素，對沙門氏菌、志賀氏菌和假單孢菌有抑菌作用。

目前，國內外對細菌素的研究較深入，已經發現了幾十種細菌素，已被鑒定的細菌素有Nisin、Laetacin、Laeloein、Helvetiein、Fermentiein、Sakeein、Laetiein、Plantaein、Subtiein（楊潔彬等，1996）等，其中已被廣泛應用的是Nisin，也稱尼生素。

對細菌素產生菌的研究，目前主要集中在乳酸菌、乳酸菌幾乎每個屬中的每個種，甚至每一株菌都能產生幾種細菌素。乳酸乳球菌產生的Nisin對鏈球菌、葡萄球菌、芽孢桿菌中的一些種、梭菌及其它乳酸菌有抑制作用；嗜酸乳桿菌和發酵乳桿菌產生的細菌素對乳桿菌、片球菌、明串球菌、乳球菌和嗜熱鏈球菌有抑制作用；Honso（1977）報道了嗜酸乳桿菌產生的細菌素能抑制大腸桿菌的DNA合成；從枯草芽孢桿菌中提取出了枯草菌素（subticin），它是一種環多肽，能抑制真菌但對細菌作用很小；Torri等分離的糞腸球菌（E•faecium）和糞腸球菌（E•faecium）產生的細菌素能抑制單孢增生利斯特菌（L.monocytogenes）和酪丁酸梭菌（Clostridium tyroburicum）等病原菌和污染菌，在飼料中也具有一定的應用前景。

細菌素除含一些拮抗物質外，也包含一些有益的物質，但目前對這些并不是十分清楚，應當對細菌素產生的機理、影響因素等方面進行深入研究。

記者：細菌素與抗生素的區別在哪里？

李老師：細菌素與抗生素都由微生物產生，用量都很小，都具有一定的抗菌譜，能較強地抑制甚至殺死其它微生物。如在食品中加入十萬分之幾到萬分之幾的Nisin，就足以抑制許多革蘭氏陽性菌的生長和繁殖。因為細菌素具有與抗生素相似的一些性質和作用，因此細菌素最初甚至被認為就是抗生素。

但是細菌素和抗生素是有區別的。抗生素是某些微生物通過酶促反應將初級代謝物轉變為結構性的次級代謝物，諸如短桿菌肽S等，通過酶促反應把氨基酸轉變為結構復雜的化合物，而Nisin等細菌素則需要通過核糖體來合成，從而是真正的蛋白類物質。細菌素與抗生素的根本差別是：大部分細菌素只對近緣關系的細菌有損害作用，且具有無毒、無副作用、無殘留、無抗藥性、同時也不污染環境等優點。因此，細菌素的使用可以在部分情況下減少甚至取代抗生素的使用。

記者：李老師，聽了您的介紹，對細菌素有了初步的了解，但讀者更關心的是細菌素在飼料中的應用情況，請您簡單介紹一下它的作用和應用機理。

李老師：細菌素目前廣泛使用于食品中，飼料中應用較少。細菌素在飼料中要廣泛使用，首先要具有安全性和有效性。Bhunia等（1991）人用細菌素Pe-diocin AcH對小鼠和兔子分別進行皮下注射、靜脈注射和腹腔注射進行免疫研究時發現，Pe-diocin AcH沒有產生任何不良反應和致死作用。細菌素在食品上的直接使用，也說明了細菌素對動物和人類是安全的。

細菌素作為飼料添加劑可以有兩個方面的作用：一是防止飼料本身被沙門氏菌等致病菌污染。隨著我國飼料工業的迅猛發展，畜禽生產越來越多地依賴于飼料，因此，有效防止了飼料被致病菌污染，在很大程度上就切斷了致病菌對動物的危害；二是防治致病菌對動物腸道的影響。由于細菌素大多抗菌譜比較窄，選擇適當的細菌素，就可以有效防治動物受某些腸道致病菌的影響，而不至于影響動物腸道的其它有益微生物；而且許多種細菌素易被消化道中的一些蛋白酶（如胰蛋白酶）所降解，沒有殘留；這些都是細菌素的優點所在。細菌素在腸道中的直接作用，還有待進一步探討。

決定腸道優勢菌的因素不僅取決于菌種的產酸能力，而且還與菌種是否產生細菌素等因素有關，尤其與菌種的宿主專一性有很大關系。研究腸道微生物類群與細菌素的關系，可以更好地選擇益生菌菌種，使它們能更好地定植于腸道系統中，發揮出更好的功效。產生細菌素的乳酸菌，尤其乳桿菌是動物腸道中的優勢菌，因而可以利用它們研制益生菌，進行宿主動物胃腸的生態調節。隨著益生菌在動物諸如豬、狗、牛胃腸疾病防治方面研究的深入，益生菌的作用已被越來越多的人所接受。美國飼料益生菌銷售額已超過3000萬美元，主要菌種為嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌。我國于1994年批準使用的益生菌有6種：芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、酵母菌、黑曲霉菌、米曲霉菌。其中，乳酸桿菌和糞鏈球菌為腸道正常微生物、芽孢桿菌具有較高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性，可明顯提高動物生長速度和飼料利用率。目前一些生產廠家對菌種的作用機理不太清楚，在選擇菌種方面存在一定的盲目性，簡單地將這些菌配合起來進行使用，但是配合以后菌體活性是否受影響卻并沒有作深入研究，結果產品的作用效果并不是預期的那樣理想。據報道（Rogers，1928），乳酸乳球菌產生的細菌素Nisin的抗菌譜中就包括鏈球菌和芽孢桿菌中的一些種，特別是它抑制芽孢的形成。因此，在乳酸球菌與一些鏈球菌和芽孢桿菌聯合使用時，非常有可能產生拮抗作用。由此可見，研究細菌素對研究益生菌之間的關系也很有幫助。

記者：您對細菌素在飼料工業中的發展前景怎樣看？

李老師：由于細菌素不僅具有與抗生素飼料添加劑相似的有益作用，而且本身具有許多優良性質，例如：具有較好的選擇性殺菌效果，不會在動物體內蓄積而引起不良反應，無副作用、無殘留、無抗藥性，不污染環境；同時由于其具有熱穩定性，耐酸，耐低溫貯藏等特性，它的使用可以降低飼料的殺菌溫度，從而較好的保持飼料的營養價值和風味，因此不僅適用于一般性飼料，也可適用于特種飼料。總之細菌素必將進一步發展，并在飼料中得到廣泛的應用。

來源：《新飼料》2006年