抗生素替代品：減少有機(jī)家禽中食源性致病菌的新策略

張江

本文主要介紹抗生素替代品開發(fā)的迫切要求，使用天然植物成分降低有機(jī)家禽腸道病原菌的研究結(jié)果及未來研究方向。

中圖分類號(hào)：S831.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C

文章編號(hào)：1001-0769（2018）10-0077-03

有機(jī)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)中增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)之一，在過去十年中，消費(fèi)者對(duì)有機(jī)食品的需求每年增長(zhǎng)超過20%。有機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)從少數(shù)消費(fèi)者的生活方式選擇轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽偃种绹?guó)人不時(shí)消費(fèi)的產(chǎn)品。有機(jī)禽肉是緊隨雞蛋之后最常消費(fèi)的有機(jī)肉類產(chǎn)品，超過70%的消費(fèi)者更喜歡選擇有機(jī)禽肉。此外，有機(jī)家禽通常是人們首次采購(gòu)的有機(jī)食品之一。最新的農(nóng)業(yè)普查報(bào)告結(jié)果表明，有機(jī)產(chǎn)業(yè)中銷售額最高的是畜禽，有機(jī)肉雞和雞蛋的銷售額分別達(dá)到3. 72億美元和4.2億美元，預(yù)計(jì)年銷售額將持續(xù)增長(zhǎng)。隨著消費(fèi)者對(duì)有機(jī)家禽和家禽產(chǎn)品需求的增加，生產(chǎn)者面臨著滿足需求不斷增長(zhǎng)的挑戰(zhàn)，需要通過開發(fā)實(shí)用、有效和環(huán)保的方法來改善食品安全和質(zhì)量，從而促進(jìn)有機(jī)家禽業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)。

1 有機(jī)家禽牛產(chǎn)商而臨的挑戰(zhàn)

有機(jī)農(nóng)業(yè)的核心理念是減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)動(dòng)物、人類和環(huán)境的影響，因此有機(jī)農(nóng)業(yè)限制合成化合物（如抗生素、激素、殺蟲劑和除草劑）的使用，因?yàn)檫@些化合物可能會(huì)對(duì)動(dòng)物、環(huán)境和公眾產(chǎn)生不利影響。有機(jī)農(nóng)業(yè)研究基金會(huì)（Organic Farming Research Foundation，OFRF）認(rèn)為遵守有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)是有機(jī)畜禽生產(chǎn)中最迫切的需求之一。沙門氏菌和彎曲桿菌是兩種主要的食源性病原體，在流行病學(xué)上與雞肉和雞蛋的消費(fèi)有關(guān)，也是美國(guó)大多數(shù)細(xì)菌性胃腸炎確診病例的致病原因。雖然傳統(tǒng)的家禽業(yè)有多種控制肉類和蛋類病原體的干預(yù)措施，但有機(jī)家禽生產(chǎn)者只能使用極少數(shù)安全、有效且經(jīng)批準(zhǔn)用于改善禽肉產(chǎn)品和/或雞蛋產(chǎn)品安全性和保質(zhì)期的抗菌藥物。

2 食品安全影響

每年估計(jì)有4 800萬美國(guó)人（每6個(gè)美國(guó)人中有1個(gè)）因食用受污染的食物或飲料而致病。常規(guī)家禽產(chǎn)品和有機(jī)家禽產(chǎn)品都是傳播沙門氏菌和彎曲桿菌這兩種食源性腸胃炎致病菌的重要載體。有機(jī)食品的消費(fèi)者認(rèn)為有機(jī)食品比常規(guī)產(chǎn)品更安全，并更多地為兒童、老人和免疫力低下者選擇有機(jī)食品，因此控制有機(jī)家禽中的食源性病原體尤為重要。有機(jī)生產(chǎn)者應(yīng)關(guān)注這個(gè)問題，因?yàn)橐坏┏鍪奂仪莓a(chǎn)品，他們就無法控制消費(fèi)者是否采取正確烹飪方法和其他食品安全措施。

天然植物成分和提取物已成為大多數(shù)傳統(tǒng)醫(yī)療系統(tǒng)的重要組成部分，并可以為有機(jī)家禽生產(chǎn)相關(guān)的食品安全問題提供有效解決方案。這些植物提取物中活性最高的包括來自肉桂的反式肉桂醛、來自百里香或牛至的百里酚和來自丁香的丁香酚。另一種選擇是天然存在于牛奶和椰子油中的辛酸。這些提取物均表現(xiàn)出針對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、空腸彎曲桿菌、沙門氏菌和梭狀桿菌等致病菌的體外和體內(nèi)功效。研究人員評(píng)估了這些天然、有效和安全的禽類健康問題替代方案以及對(duì)家禽產(chǎn)品相關(guān)的食源性疾病預(yù)防效果。這些具有潛在抗菌功效的化合物通常被認(rèn)為是安全（Generally Recognized as Safe， GRAS）的，并且是美國(guó)有機(jī)計(jì)劃（National Organic Program，NOP）允許使用的。

3 使用天然植物成分降低有機(jī)家禽腸道病原菌的研究結(jié)果

最近完成的OREI項(xiàng)目對(duì)使用多種植物成分促進(jìn)家禽腸道健康、控制壞死性腸炎等腸道疾病以及其他病原體的效果進(jìn)行了研究（表1）。結(jié)果表明，上述天然化合物對(duì)家禽腸道病原體具有顯著的抗菌效果，可為控制出欄前有機(jī)家禽中的病原體提供安全有效的方法，并符合NOP標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)表了十多篇同行評(píng)審的文章，并且組建了在線有機(jī)家禽生產(chǎn)論壇。

下面重點(diǎn)介紹一些研究成果，并探討未來的研究需求和方向。

3.1天然植物提取物百里香酚和香芹酚對(duì)肉雞彎曲桿菌定植的功效

天然植物提取物百里酚和香芹酚體外抗大腸桿菌0157： H7、沙門氏菌、志賀菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌等致病菌的功效已經(jīng)有測(cè)試，但是對(duì)其抗雞彎曲桿菌功效的信息尚未見報(bào)道。因此本研究的目的是確定在肉雞飼料中使用不同濃度的百里草酚和香芹酚及其組合減少?gòu)澢鷹U菌的功效。為了評(píng)估體內(nèi)功效，在研究期間給1日齡肉雛雞（n=10羽/劑量）飼喂含有0（對(duì)照）或特定劑量的百里香酚、香芹酚或其組合的飼料。在試驗(yàn)的第3天和第10天用五個(gè)野生型空腸彎曲桿菌菌株的混合物對(duì)肉雞進(jìn)行口服攻毒，收集盲腸樣品用于空腸彎曲桿菌計(jì)數(shù)。試驗(yàn)共進(jìn)行14 d，其中添加0. 25%百里香酚、1%香芹酚或2%百里香酚，或百里酚與香芹酚各0.5%的試驗(yàn)組中彎曲桿菌數(shù)量下降。這些結(jié)果表明，在飼料中補(bǔ)充這些植物提取物可以控制雞中彎曲桿菌的定植，但是需要進(jìn)一步的研究以開發(fā)確保功效穩(wěn)定的治療方案。

3.2天然成分β -雷瑣酸對(duì)肉雞空腸彎曲桿菌定植的功效

研究的目的是評(píng)估β-雷瑣酸（β-resorcylic，BR）是否可減少禽類腸道彎曲桿菌的定植。在兩個(gè)重復(fù)試驗(yàn)中，給1日齡雛雞（n=10羽/處理）飼喂四種飼料處理中的一種（0、0. 25%、0.5%或1%BR）。在第7天用四種野生空腸彎曲桿菌菌株（約10⁶CFU/mL）攻毒，并在第14天收集盲腸樣品并對(duì)彎曲桿菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行LSMEANS分析（P<0.05）。在家禽飼料中添加0.5%和1%的BR，盲腸內(nèi)容物中的彎曲桿菌群分別減少約2.5 Log CFU/g和1.7 Log CFUlg（P<0.05）。對(duì)照組和飼喂該化合物的處理組之間沒有觀察到采食量和增重的顯著差異（P>0.05）。結(jié)果表明BR可用作飼料添加劑以減少肉雞中彎曲桿菌的定植。

3.3添加反式肉桂醛和丁香酚對(duì)市售肉仔雞腸道沙門氏菌定植的影響

該研究調(diào)查了反式肉桂醛（Trans cinnamaldehyde，TC）和丁香酚（Eugenol， EG）對(duì)減少商品化肉雞中腸道沙門氏菌的功效。結(jié)果表明，通過飼料補(bǔ)充TC和EG可以減少市售肉雞的腸炎沙門氏菌定植。

3.4兩種符合GRAS要求的天然抗菌成分β -雷瑣酸和反式肉桂醛作為飼料添加劑減少肉雞攜帶海德堡沙門氏菌的功效評(píng)估

本研究調(diào)查了兩種符合GRAS要求的天然抗菌藥物β-雷瑣酸（BR）和反式肉桂醛（TC）作為飼料添加劑減少肉雞攜帶海德堡沙門氏菌（Salmonella Heidelberg，SH）的功效。200羽1日齡雛雞隨機(jī)分為10個(gè)處理組（n=20）;（1）陰性對(duì)照（無SH攻毒或補(bǔ)充添加劑），（2）和（3） BR對(duì)照（無SH攻毒，但添加0.75%或1%的BR），（4）和（5） TC對(duì)照（無SH攻毒，但添加0.5%或0. 75%的TC），（6）陽(yáng)性對(duì)照（SH攻毒，但不添加TC或BR），（7）和（8） BR處理（SH攻毒并添加0. 75%或1%BR），（9）和（10） TC處理（SH攻毒并添加0.5%或0.75%的TC）。從第0天開始，在飼料中補(bǔ)充TC和BR 20 d。在第8天，通過嗉囊接種法對(duì)陽(yáng)性對(duì)照組、TC和BR處理組進(jìn)行SH攻毒（8 l09io CFU/羽）。攻毒10 d后，每個(gè)處理組通過CO，窒息處死10羽雞（n=10），并收集每羽雞的盲腸、肝臟和嗉囊，進(jìn)行SH計(jì)數(shù)。在第1天所有TC和BR處理組的海德堡沙門氏菌數(shù)量均下降，與對(duì)照相比，添加0. 75%TC處理組的病原體數(shù)量減少至約2.5 log₁₀CFU/mL（P<0.05）。TC （0. 75%）和BR（1%）可顯著降低盲腸中的SH至約1.5 log₁₀CFU/mL和低于檢測(cè)限的水平。與對(duì)照相比，所有處理組雞的肝臟和嗉囊中海德堡沙門氏菌數(shù)量均明顯減少（P<0.05）。

4 出欄后安全性的初步研究及朱來方向

除了氯和過氧乙酸外，可供有機(jī)家禽加工商選擇的安全、有效且已被批準(zhǔn)用于減少家禽屠體和/或雞蛋上病原體的方法非常有限。

在關(guān)鍵點(diǎn)采用基于科學(xué)驗(yàn)證的整體和系統(tǒng)的自然干預(yù)措施來控制家禽產(chǎn)品加工后/處理鏈中的病原體，不僅可支持有機(jī)生產(chǎn)價(jià)值和理念，還將加強(qiáng)有機(jī)家禽業(yè)的可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)可行性。這將顯著提高有機(jī)生產(chǎn)的禽肉和蛋的安全和品質(zhì)，從而改善公眾健康。實(shí)驗(yàn)室的初步研究表明，使用對(duì)環(huán)境友好的食品級(jí)天然植物化合物有望減少出欄后肉類和蛋類病原體。一些初步研究如下。

4.1 β -雷瑣酸清洗劑降低雞皮和肌肉中空腸彎曲菌的效果評(píng)估

使用42℃Butterfield磷酸鹽緩沖稀釋液制備四種處理溶液（含有0、0.5%、1%和2%BR），對(duì)雞大腿皮膚和肉樣進(jìn)行屠宰后試驗(yàn)（n=10個(gè)皮膚或肉樣品廠劑量）。將樣品解凍至室溫，用50 μL的四種空腸彎曲桿菌野生菌株（約l07 CFU/mL）接種，并使其附著30 min。將樣品浸入處理溶液中30 s，并在處理后2 min測(cè)定彎曲桿菌群數(shù)。使用SAS 9.3對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換和分析（P<0.05）。所有處理組中雞皮和雞肉樣品中的空腸彎曲桿菌均顯著減少。這些結(jié)果表明了B雷瑣酸在肉雞加工廠中的潛在用途。

4.2丁香酚（EG）和香芹酚（CR）清洗劑減少雞蛋沙門氏菌的功效評(píng)估

我們實(shí)驗(yàn)室以前的研究表明，幾種植物化合物可有效快速減少番茄和雞蛋上的大量沙門氏菌。研究表明，用植物化合物進(jìn)行抗菌洗滌可快速滅活雞蛋上的腸炎沙門氏菌，使其低于32℃下檢出限。

5 結(jié)論

我們的研究已經(jīng)開發(fā)出幾種有效且易于實(shí)施的方法，以促進(jìn)腸道健康并抑制家禽疾病/病原體。由于有機(jī)家禽生產(chǎn)商對(duì)于預(yù)防和治療雞群健康問題相關(guān)的措施很有限，因此我們的研究成果可以提供有效的解決方案。結(jié)果表明，植物提取物對(duì)家禽腸道病原體具有抗菌功效。NOP允許使用這些化合物解決有機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)中的食品安全和疾病問題。此外，這些成分也可能應(yīng)用于肉雞屠宰后加工過程，以減少加工禽產(chǎn)品中食源性病原體的數(shù)量。但還需要進(jìn)行更多的研究。