溶菌酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

雷春龍，王巧娜，汪群英，趙超，李丁，楊雪*

（1.成都市農(nóng)林科學(xué)院畜牧研究所，四川 成都 611130；2.武漢市動物疫病預(yù)防控制中心，湖北 武漢 430016）

溶菌酶廣泛存在于蛋清、淚液、乳汁、唾液等人和動物的組織及分泌液中，能特異性地溶解微生物的細胞壁，使細菌細胞因內(nèi)外滲透壓失衡而引起細胞破裂、胞質(zhì)外溢，最終導(dǎo)致菌體死亡，而對動物細胞卻無任何影響。溶菌酶被WHO、FAO 等公認為無毒、無害、安全的添加劑而應(yīng)用于食品領(lǐng)域，2010 年我國批準其為食品添加劑。近年來，溶菌酶常作為一種添加劑用于飼料防腐防霉、防治仔豬腹瀉、提高生產(chǎn)性能、治療奶牛子宮內(nèi)膜炎等畜禽生產(chǎn)活動中。然而，溶菌酶存在抗菌譜窄、提取困難、生產(chǎn)成本高等缺陷，使其在畜禽生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用受到了一定限制。

1 溶菌酶的來源

作為生物體內(nèi)重要的非特異性免疫因子之一，溶菌酶廣泛存在于人和動物的許多組織、分泌液和一些植物、微生物、噬菌體的體液中。按來源不同可將其分為動物源溶菌酶、植物源溶菌酶、微生物源溶菌酶、基因工程溶菌酶及噬菌體溶菌酶。雞蛋清中溶菌酶含量高達3.5%，是目前溶菌酶的主要來源［1］。

2 溶菌酶的性質(zhì)

我國目前研究最清楚且已商品化的是動物源的雞蛋清溶菌酶（HEWL），其熱穩(wěn)定性好，耐酸不耐堿，在低溫條件下可長期保存，但反復(fù)凍融對其活性影響較大［2］。溶菌酶在pH 值為4～7 時100 ℃處理1 min仍能保持原酶活性，pH值為3時100 ℃處理45 min仍能保持酶活性；其作用的最適溫度為45～50℃，等電點pH為10.5～11.0［3］。

3 溶菌酶的作用機制

1922 年英國細菌學(xué)家Fleming 發(fā)現(xiàn)人的唾液、眼淚中存在一種能明顯溶解細菌細胞壁的成分，因其具有溶解細菌的作用而將其命名為溶菌酶。后經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶是一種糖苷水解酶，通過催化水解肽聚糖中的N-乙酰氨基葡萄糖（NAM）和N-乙酰胞壁酸（NAG）之間的β-1，4糖苷鍵來破壞細菌的細胞壁，最終導(dǎo)致細菌溶解達到抗菌作用。因革蘭氏陽性菌（G+）的細胞壁主要由肽聚糖組成，而革蘭氏陰性菌（G-）肽聚糖的外面有一層脂蛋白，因此溶菌酶對G+的抑制效果顯著，對G-的抑制效果不明顯［4］。但有研究顯示，溶菌酶與卵運鐵蛋白、乳酸鏈球菌素、葡聚糖、甘氨酸或EDTA等結(jié)合使用，對抑制或殺滅大腸桿菌等G-亦有顯著作用［2］。因人和哺乳動物的細胞無細胞壁結(jié)構(gòu)，故溶菌酶對人和哺乳動物體細胞無毒副作用。

與水解細菌細胞壁類似，真菌細胞壁幾丁質(zhì)的β-1，4 糖苷鍵也是溶菌酶的作用底物，所以溶菌酶可以抗含有幾丁質(zhì)細胞壁的真菌的感染。如微生物溶菌酶中的殼多糖酶可分解霉菌的細胞壁［5］。

4 溶菌酶的制備及研究進展

我國目前研究最清楚且已商品化的是動物源的雞蛋清溶菌酶（HEWL）。HEWL是以雞蛋清或蛋殼中殘留的蛋清為原料，采用分離純化的方法制得，提取成本較高，致其應(yīng)用推廣受到限制。近年來，人們利用基因工程等手段來研究擴大溶菌酶產(chǎn)量的方法，并通過對溶菌酶進行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)改性或蛋白修飾來擴大溶菌酶的抗菌譜，增強其對G-的抑菌能力。宋增健等［6］以甲醇誘導(dǎo)型蛋清溶菌酶基因重組畢赤酵母NCY-2 為研究菌株，通過優(yōu)化發(fā)酵條件來提高溶菌酶的表達量，以期為溶菌酶的工業(yè)化生產(chǎn)做貢獻。

5 溶菌酶在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

5.1 防霉殺菌，防腐保鮮

5.1.1 用作飼料的防霉殺菌 溶菌酶作為一種天然蛋白質(zhì)，無毒、無害、安全性高，能夠特異性水解引起飼料霉變的青霉菌、曲霉菌等真菌細胞的細胞壁而不作用于其他物質(zhì)，與聚合磷酸鹽和甘氨酸等配合使用，具有良好的防腐作用［7］。因此，在飼料中添加溶菌酶能夠防腐殺菌，防止飼料霉變，延長飼料儲存期。此外，溶菌酶耐酸耐熱的理化特性使其在飼料加工過程中及通過畜禽胃內(nèi)酸性環(huán)境時仍能保持較高的酶活力，為其作為飼料添加劑提供了又一有力保障。

5.1.2 用作乳制品的防腐保鮮 溶菌酶具有冷殺菌和耐高溫的特性。在鮮乳或乳粉中添加溶菌酶可以起到防腐保鮮和延長保質(zhì)期的作用，同時可以避免因高溫殺菌而導(dǎo)致食品風(fēng)味被破壞。此外，在牛奶中加入溶菌酶可直接或間接地促使腸道有益菌——雙歧桿菌的增殖［8］。

5.2 防治仔豬腹瀉 溶菌酶能夠提高內(nèi)源性蛋白酶的活性，與葡聚糖等聯(lián)合使用可以對引起仔豬腹瀉的大腸桿菌等有較強的抑制作用［2，5］，因此在飼料中添加溶菌酶能夠顯著降低仔豬因斷奶而引發(fā)的腹瀉比例。沈彥萍等［9］研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬飼料中添加溶菌酶（5 000 IU/mg）可溶性粉劑100 g/t 和50 g/t，與傳統(tǒng)藥物對照組（每噸飼料中添加2 kg 強力霉素和5 kg 土霉素）和空白對照組相比，仔豬的腹瀉率分別下降了93.06%、86.37%和96.85%、93.81%，差異極顯著（P＜0.01）。同時，該研究選用40頭自然發(fā)病的腹瀉仔豬，分別用添加溶菌酶（5 000 IU/mg）可溶性粉劑4 g/L、2 g/L、1 g/L 的生理鹽水和傳統(tǒng)藥物（強力霉素5 mg/kg）進行治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：添加溶菌酶的高、中、低劑量組對仔豬腹瀉的治愈率分別為90%、90%、80%，死亡率為0，而藥物對照組的治愈率為40%，死亡率為10%，差異顯著（P＜0.05）。上述研究以數(shù)據(jù)表明在飼料中添加溶菌酶具有降低仔豬腹瀉發(fā)病率的作用，對治療仔豬腹瀉效果顯著，且療效優(yōu)于傳統(tǒng)抗菌藥。

5.3 提高畜禽生產(chǎn)性能 有研究顯示，在畜禽飼料中添加溶菌酶能夠提高畜禽生產(chǎn)性能，降低料重比，對畜禽抵御疾病有積極的作用。楊榮芳［10］以300 只34 周齡的健康海蘭褐殼蛋雞為試驗對象，研究添加溶菌酶對蛋雞產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與空白對照組相比，在基礎(chǔ)日糧中添加150 g/t 和200 g/t 的溶菌酶，雞只的產(chǎn)蛋率和平均蛋重顯著提高（P＜0.05），料蛋比顯著降低（P＜0.05）。王曉可等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬日糧中添加溶菌酶500 g/t，仔豬日增重比空白對照組提高16.68%，差異顯著（P＜0.05）。盧亞萍等［12］在仔豬日糧中分別添加溶菌酶200 g/t、黃霉素10 g/t、硫酸粘桿菌素10 g/t+桿菌肽鋅40 g/t，比較溶菌酶和抗生素對仔豬生長性能的影響，結(jié)果顯示：添加溶菌酶組的仔豬平均日增重比空白對照組提高16.9%，比兩個抗生素組分別提高10.22%和7.14%，差異顯著（P＜0.05）；料重比比空白對照組降低8.33%，差異顯著（P＜0.05）。

5.4 抗菌消炎，增強免疫力 除了能夠特異性水解目標細菌的細胞壁外，溶菌酶作為生物體內(nèi)重要的非特異性免疫因子之一，還參與機體多種免疫反應(yīng)，激發(fā)產(chǎn)生輔助性T淋巴細胞，促進細胞免疫與體液免疫的增強［13］，同時提高內(nèi)源性蛋白酶的活性，促使抗炎多肽產(chǎn)生，起到抗菌消炎的作用［1］。梁愛華等［14］研究發(fā)現(xiàn)：雞蛋清溶菌酶在保持抗生素殺菌活性的同時，能有效阻止因細菌溶解引起的內(nèi)毒素釋放，并減少細菌降解產(chǎn)物對巨噬細胞的激活及有害炎性因子TNFα和IL-6的產(chǎn)生。姚巍等［15］進行了復(fù)合溶菌酶制劑和抗生素治療奶牛子宮內(nèi)膜炎的對比研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合溶菌酶制劑對奶牛子宮內(nèi)膜炎的治愈率高達90%，較土霉素、恩諾沙星和金霉素分別提高4%、3%和2%，效果顯著。復(fù)合溶菌酶制劑不僅對治療奶牛子宮內(nèi)膜炎效果理想，而且可提高奶牛子宮的自然防御機能，同時避免藥物殘留、牛奶污染、耐藥菌株產(chǎn)生等問題，大大減少了經(jīng)濟損失。

5.5 維持腸道菌群平衡 腸道菌群平衡與動物機體健康息息相關(guān)，溶菌酶能夠選擇性地清除動物體內(nèi)的致病菌，卻對腸道益生菌無害。有研究發(fā)現(xiàn)，在小羊和仔豬飼料中添加溶菌酶，能夠調(diào)節(jié)小羊、仔豬回腸和十二指腸的腸道菌群，減少其中的大腸桿菌數(shù)量。溶菌酶在清除分枝桿菌、鏈球菌等致病菌的同時，能夠促進雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌的生成，從而促進動物機體健康生長［16］。

5.6 其他作用 溶菌酶為堿性蛋白質(zhì)，在中性體液環(huán)境下帶有大量正電荷，可與攜帶負電荷的病毒蛋白直接作用，與DNA、RNA、脫輔基蛋白結(jié)合形成復(fù)鹽，使侵入體內(nèi)的病毒失活。溶菌酶能抑制腺病毒的生長，故可用于雞水痘、流感、腮腺炎等病毒性疾病的治療［17］。

6 應(yīng)用前景展望

溶菌酶作為一種天然蛋白質(zhì)，無毒、無害、安全性高且來源廣泛。在畜禽飼料中添加溶菌酶可防止飼料霉變，提高畜禽生產(chǎn)性能，維持幼齡畜禽腸道菌群平衡，具有防治仔豬腹瀉、治療奶牛子宮內(nèi)膜炎、增強畜禽免疫力等作用，因此溶菌酶作為一種安全高效的綠色添加劑在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用前景廣闊。但由于溶菌酶自身存在抗菌譜窄的缺陷，加之提取困難，生產(chǎn)成本高，限制了其發(fā)展。未來，如何通過現(xiàn)代技術(shù)手段擴大溶菌酶的抗菌譜，提高溶菌酶的產(chǎn)量，探索溶菌酶在不同種類、不同年齡動物中的最佳使用劑量和使用方法將是溶菌酶應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)領(lǐng)域的主要研究方向。