連玉武，孫梓媛，梁會(huì)欣，王景芳

(1.黑龍江省農(nóng)牧科技開發(fā)有限公司 150025；2.黑龍江省生物科技職業(yè)學(xué)院 150025)

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生物酵素及其替代抗生素的作用機(jī)理

連玉武1，孫梓媛1，梁會(huì)欣1，王景芳2

(1.黑龍江省農(nóng)牧科技開發(fā)有限公司 150025；2.黑龍江省生物科技職業(yè)學(xué)院 150025)

酵素自問世至今已逾百年，截至目前，在世界范圍內(nèi)有十七名科學(xué)家因此而榮獲諾貝爾獎(jiǎng)，1997年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者-美國科學(xué)家波以爾博士說：“酵素好比細(xì)胞的貨幣，沒有酵素就沒有生命”，生物酵素突破了生物學(xué)上難以實(shí)現(xiàn)的多種菌群共生，在生物工程技術(shù)領(lǐng)域上表現(xiàn)出顛覆性，生物酵素又綜合性地改變了畜禽、農(nóng)作物傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式的關(guān)鍵性技術(shù)問題，而表現(xiàn)出革命性。

1 生物酵素的概念

生物酵素是篩選多種天然植物、海藻、食用菌、蔬菜等物料，經(jīng)酵母菌群、乳酸菌、芽孢桿菌、絲狀菌群等多種有益微生物菌群，采用現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行多級(jí)、深度萃取、發(fā)酵而成。生物酵素產(chǎn)品中富含多種有益微生物菌群、多種活性酶、多種維生素、氨基酸、植物蛋白、微量元素、促生長因子以及微生物的次生代謝物質(zhì)等。

生物酵素工程技術(shù)是綜合性最強(qiáng)的綜合性學(xué)科，是以微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)及營養(yǎng)學(xué)等學(xué)科的基本原理作指導(dǎo)。經(jīng)多年大量的科學(xué)探索和長時(shí)間推廣應(yīng)用工作。此項(xiàng)技術(shù)隨著不斷深化和發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已覆蓋了農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、人體健康、環(huán)境保護(hù)等人類生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。

2 生物酵素中微生物菌群及其作用機(jī)理

生物酵素中微生物菌群是由對(duì)人類、動(dòng)植物和環(huán)境保護(hù)有益微生物組成的，這些菌群通過菌株篩選、活化、馴化、優(yōu)化組合，構(gòu)成共生共榮、相互促進(jìn)、多功能、狀態(tài)穩(wěn)定的統(tǒng)一復(fù)合體，即生物酵素核心技術(shù)。

2.1 乳酸菌群

乳酸菌群按乳酸菌代謝途徑有四種類型，常用嗜酸乳桿菌，以攝取光合細(xì)菌、酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的糖，形成乳酸。乳酸有很強(qiáng)的殺菌力，可減輕人體內(nèi)毒素的生成，減少肝臟解毒負(fù)擔(dān)，提高Ca、Fe、P利用率，合成維生素K、維生素B，減少膽固醇的吸收。在發(fā)酵過程中分泌細(xì)菌素，如嗜酸乳菌素、嗜酸桿菌素、乳酸菌素等，維護(hù)腸道微生態(tài)平衡，有效抑制、殺滅病菌和腐敗菌的增殖作用。

乳酸菌能分解木質(zhì)素、纖維素，合成各種氨基酸、維生素、活性酶等，促進(jìn)機(jī)體新陳代謝和生長發(fā)育。

2.2 芽孢桿菌菌群

常用的芽孢桿菌菌群有近十種，以桿菌為主。芽孢桿菌耐受高溫，有氧與無氧條件下能存活，在生物體代謝途徑和調(diào)節(jié)機(jī)制研究較清楚。芽孢桿菌在生物體內(nèi)，能迅速消耗環(huán)境中游離氧，造成低氧，有利厭氧有益菌生長；能產(chǎn)生乳酸，調(diào)節(jié)腸道pH值，間接抑制致病菌生長。

芽孢桿菌發(fā)酵中，產(chǎn)生細(xì)菌素(抗菌肽)，如枯草芽孢桿菌，產(chǎn)生枯草菌素、多黏菌素、短桿菌肽等活性物質(zhì)，對(duì)生物體內(nèi)致病菌(大腸桿菌、沙門氏菌等)和內(nèi)源性感染的病菌，有特異抑制和殺滅作用。

芽孢桿菌刺激機(jī)體免疫器官，激活T、B淋巴細(xì)胞，提高免疫球蛋白和抗體水平，增強(qiáng)免疫細(xì)胞核體液免疫功能，提高機(jī)體免疫力。菌體自身合成α-淀粉酶、蛋白質(zhì)酶、脂肪酶、纖維素酶以及維生素B1、維生素B2、維生素B6、煙酸等多種B族維生素，提高動(dòng)物體內(nèi)干擾素和巨噬細(xì)胞活性。

2.3 酵母菌群

酵母菌群，如產(chǎn)朊假絲酵母，生長速度很快，適宜溫度和營養(yǎng)條件下，世代倍增時(shí)間不超過3h。

酵母菌群發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、糖蜜，能同化尿素、銨鹽和硝酸鹽，抗逆性強(qiáng)，存活率高，能適應(yīng)不同的生活環(huán)境，能在動(dòng)物腸道中存活，排斥病原菌在腸黏膜表面的吸附、定植。菌體蛋白和B族維生素提供豐富的蛋白質(zhì)、核酸、多種活性酶，還發(fā)酵合成甘露寡糖，促進(jìn)機(jī)體免疫功能，提高免疫力。

2.4 革蘭氏陽性放線菌

革蘭氏陽性放線菌一類呈絲狀生長和以孢子繁殖陸生性較強(qiáng)的原核微生物。70%的抗生素種類是各種放線菌所產(chǎn)生的強(qiáng)抑制病菌。其中一些放線菌產(chǎn)生各種酶類，如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶及維生素B12。對(duì)木質(zhì)素、纖維素、甲殼素有降解作用，作為動(dòng)、植物吸收的養(yǎng)分。放線菌也促進(jìn)固氮菌增殖。

3 生物酵素中微生物菌群次生代謝物的作用機(jī)理

生物酵素中的微生物菌群，經(jīng)發(fā)酵后，構(gòu)成復(fù)合共生狀態(tài)，群體數(shù)量巨大，發(fā)揮強(qiáng)大的團(tuán)體優(yōu)勢(shì)作用，有特殊方式抑制、殺滅致病菌的能力。其一方面進(jìn)入畜禽機(jī)體內(nèi)強(qiáng)勢(shì)地占領(lǐng)生存空間，吸取生存物質(zhì)，抑制、清除致病菌；另一方面，分泌合成多種多樣、大劑量的抗菌肽、細(xì)菌素等代謝物，可強(qiáng)效殺滅致病菌，而不會(huì)培養(yǎng)出耐藥性菌株。研究得出，此復(fù)合共生菌群是替代抗生素最理想的生物酵素制劑，其作用機(jī)理如下。

生物酵素中微生物菌群在發(fā)酵過程中迅速增殖，可達(dá)到10×108CFU/mL～20×108CFU/mL，進(jìn)入腸道后，發(fā)揮多方面特殊功能。有益微生物菌群，進(jìn)入腸道后，占領(lǐng)生存空間，優(yōu)先吸取環(huán)境的游離氧和生存物質(zhì)，致使致病菌生存受抑制，而使厭氧有益微生物能迅速增長，有益微生物菌群在腸道中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

3.1 生物酵素微生物的次生代謝物的作用原理

3.2 有益微生物菌的次生代謝

細(xì)菌素是一種高效抗菌活性，對(duì)多種有害病菌均有抑制和滅殺功效，這一類次生代謝物，種類很多，專一性很強(qiáng)，而且半衰期比較短，對(duì)生態(tài)環(huán)境不會(huì)造成壓力，是一種很理想的抗生素替代品。上述細(xì)菌素在消化道中易被一些蛋白酶降解，不會(huì)造成體內(nèi)蓄積，不存在殘留問題。對(duì)機(jī)體無副作用，無抗藥性、無殘留，而且有熱穩(wěn)定性、耐低溫、耐酸等特性，是替代抗生素的理想制劑。生物酵素的問世，表明了抗生素的使用已獲得革命性轉(zhuǎn)折。

4 生物酵素中有效成分的作用機(jī)理

根據(jù)畜禽動(dòng)物不同種類、不同的生長、發(fā)育時(shí)期的生理生化特點(diǎn)，篩選特定植物體有特殊功效的各種活性物質(zhì)，經(jīng)生物技術(shù)科學(xué)配伍，深度萃取、發(fā)酵制備而成。以下是各種不同性質(zhì)的活性物質(zhì)對(duì)畜禽動(dòng)物的作用機(jī)理予以說明。

4.1 含有殺菌、抑菌、抗病毒作用的活性物質(zhì)

大量研究顯示，高海拔天然植物體內(nèi)富含強(qiáng)效的抑菌、抗菌、抗病毒活性物質(zhì)。有些植物體內(nèi)含有廣譜殺菌作用的生化物質(zhì)，如大蒜素、香里酚、百里酚、硫化丙烯辣素、生物堿、有機(jī)酸及次生代謝物質(zhì)等，這類活性物質(zhì)通過激活細(xì)胞分泌功能，大量釋放溶菌酶，水解致病菌細(xì)胞壁中的黏多肽，致使細(xì)胞裂解死亡。有的活性物質(zhì)可透入細(xì)胞器的核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體內(nèi)阻礙致病菌蛋白質(zhì)和毒素的合成與分泌，達(dá)到抑制致病菌生存，導(dǎo)致死亡。植物體中可發(fā)掘多種更有效的活性物質(zhì)，這些物質(zhì)是天然、無毒、無副作用、無殘留，是作為生物酵素重要成分，也是能替代抗生素作用的重要因素。

4.2 含有激發(fā)免疫系統(tǒng)、提高免疫力作用的活性物質(zhì)

許多植物包括香菇、蘑菇等，藻類及部分中藥材中含有香菇多糖、糖苷、多糖體及發(fā)酵合成的低聚糖、甘露寡糖和多種維生素等活性物質(zhì)。據(jù)研究，這些活性因子和功能性寡糖不被單胃動(dòng)物吸收利用，而是進(jìn)入腸道后段可被有益菌群吸收利用，作為有益菌的增殖因子，促使有益菌群大量繁殖，抑制了有害菌的生長，穩(wěn)定腸道環(huán)境，提高腸黏膜免疫細(xì)胞生長、發(fā)育，激活T、B淋巴細(xì)胞，提高免疫球蛋白和抗體水平。

2018年，“天禾加鉀年”為平衡施肥項(xiàng)目掀起了新的高潮，也將成為該項(xiàng)目的一個(gè)新起點(diǎn)。相信“天禾加鉀平衡施肥項(xiàng)目”將會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持如初，將科學(xué)施肥理念深入人心，造福億萬農(nóng)民。

功能性增殖因子可與病原菌外源凝集素結(jié)合，使病原菌不至于吸附在腸壁上，可攜病原菌經(jīng)腸道排出體外，則防止病原菌在腸道內(nèi)繁殖。植物功能性物質(zhì)可當(dāng)免疫刺激輔助因子，調(diào)動(dòng)畜禽動(dòng)物免疫力，或通過調(diào)節(jié)免疫球蛋白量途徑，抑制病毒，起到免疫增強(qiáng)劑、促進(jìn)抗體產(chǎn)生的作用。植物提取物能調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、白細(xì)胞介素活性，調(diào)節(jié)CAMP與CGMP含量和補(bǔ)體的生成，從而增強(qiáng)機(jī)體非特異性免疫反應(yīng)，協(xié)同增強(qiáng)特異性免疫效果。機(jī)體免疫力提高，抗病力增強(qiáng)，畜牧養(yǎng)殖過程不用抗生素和藥物。所以，生物酵素不僅可替代抗生素作用，而且做到不用抗生素之后，機(jī)體生長、發(fā)育會(huì)更好。

4.3 含有抗氧化、抗自由基作用的活性物質(zhì)

自然界中許多天然植物、食用菌類、海洋生物含有豐富的生化活性物質(zhì)。多酚類、黃酮類、花青素、胡蘿卜素、白藜蘆醇、維生素、輔酶類，微量元素Se、Ge、Zn、Cr3+等具有很強(qiáng)的抗氧化、抗自由基、延長細(xì)胞生命作用，能調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體代謝作用，也能促進(jìn)機(jī)體免疫功能，提高動(dòng)物繁殖性能，使畜禽動(dòng)物機(jī)體健康生長。動(dòng)物酵素包含有上述活性物質(zhì)成分，根據(jù)上述活性物質(zhì)和微生物菌群的作用原理，整個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)，全程使用動(dòng)物酵素，養(yǎng)殖全過程不需要使用抗生素，即實(shí)現(xiàn)源頭無抗、過程無抗、結(jié)果無抗。

4.4 含有提高動(dòng)物繁殖性能作用的活性物質(zhì)

許多天然植物提取物含有天然植物激素、助孕素、細(xì)胞分裂素、生長調(diào)節(jié)劑、B族維生素、葉酸、微量元素Se、Zn等多種孕育酵素，能激活種母豬體內(nèi)生殖系統(tǒng)酶活性，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝，促進(jìn)性腺發(fā)育，顯著提高促卵泡激素(FSH)和促黃體激素(LH)含量，增加母體排卵數(shù)量和受精卵形成數(shù)量，提高胚胎早期著床率，保證胚胎的正常發(fā)育，因而可顯著提高種豬的生產(chǎn)性能。

另一方面，動(dòng)物酵素中這些活性物質(zhì)能促進(jìn)母豬泌乳量增多，提高乳汁品質(zhì)，滿足仔豬生長、發(fā)育的營養(yǎng)養(yǎng)分，使仔豬健壯、快速生長?？傊?，使母體健康，繁殖性能提高，仔豬生長健壯、不發(fā)病、少發(fā)病或個(gè)別豬輕微病、很快康復(fù)是生物酵素產(chǎn)品替代抗生素的優(yōu)勢(shì)。

4.5 含有促進(jìn)生長、發(fā)育作用的物質(zhì)成分

動(dòng)物酵素中含有許多從植物體萃取的豐富營養(yǎng)物質(zhì)，如植物中有些種類含有17～19種氨基酸，其中含7～8種是機(jī)體難獲得又要必須的種類，有的植物類含有28種礦質(zhì)元素(如含微量元素Zn、Fe、Cr、Se、Ge)，有的植物種類會(huì)有維生素達(dá)9種以上，如維生素C、維生素E、維生素A、B族維生素。還含有豐富的不飽和脂肪酸、亞麻油酸、核糖體、多肽物質(zhì)、植物蛋白、菌體蛋白、人參皂苷、有機(jī)酸、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)。其中一些氨基酸、微量元素和維生素等稀少成分是動(dòng)物體很難或根本無法從一般飼料中得到的，這些營養(yǎng)是畜禽動(dòng)物構(gòu)建機(jī)體組織器官的重要養(yǎng)分，均衡畜禽機(jī)體營養(yǎng)吸收，提供機(jī)體生命活動(dòng)的正能量，促進(jìn)機(jī)體生長發(fā)育，因而增強(qiáng)動(dòng)物體抗病力和免疫力。

綜上所述，生物酵素中所含有的復(fù)合共生菌群、有效活性成分以及豐富的、多種多樣的營養(yǎng)成分，對(duì)畜牧動(dòng)物整個(gè)生長發(fā)育過程起著調(diào)理、調(diào)節(jié)、保健、促長、治療整個(gè)生命過程。其對(duì)畜禽動(dòng)物機(jī)體起綜合作用的機(jī)理，充分證明了動(dòng)物酵素是養(yǎng)殖過程理想的抗生素替代物。

5 試驗(yàn)實(shí)踐和生產(chǎn)推廣應(yīng)用

動(dòng)物酵素營養(yǎng)液是應(yīng)用高科技生物工程技術(shù)制品，既促進(jìn)動(dòng)物體生長發(fā)育，又能在養(yǎng)殖過程全程替代抗生素類藥物，達(dá)到無抗養(yǎng)殖的科學(xué)技術(shù)，從而達(dá)到提高畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。本產(chǎn)品表現(xiàn)出顯著的功效，如母豬多產(chǎn)仔、仔豬長得快、生豬少生病。

5.1 母豬多產(chǎn)仔

對(duì)3～5胎次母豬配種前12天，飼喂動(dòng)物酵素，母豬窩產(chǎn)仔多。試驗(yàn)顯示，大白母豬對(duì)照組平均窩產(chǎn)仔12只，平均年產(chǎn)2.2窩；試驗(yàn)組為15只，產(chǎn)仔率提高25%，受孕率提高20%～30%，每頭母豬平均年產(chǎn)仔2.4窩；長白母豬對(duì)照組平均窩產(chǎn)仔12.5只，試驗(yàn)組為17只，產(chǎn)仔率提高36%。

5.2 仔豬長得快

繁殖母豬使用動(dòng)物酵素后，仔豬出生后體重明顯較重。試驗(yàn)顯示，大白仔豬對(duì)照組平均體重1.30kg；試驗(yàn)組為1.60kg，比對(duì)照組提高23.1%；長白仔豬對(duì)照組平均體重1.38kg，試驗(yàn)組平均體重1.56kg，比對(duì)照組提高13.0%。

5.3 生豬少生病或不生病

本產(chǎn)品具有很強(qiáng)的抑制和殺滅有害致病菌的功能，能有效地抑制機(jī)體腸道中致病菌的生長與傳播，維持腸道的微生態(tài)平衡，避免消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生。在生豬養(yǎng)殖中可替代抗生素，全程達(dá)到無抗養(yǎng)殖。試驗(yàn)顯示，飼喂動(dòng)物酵素后，仔豬腹瀉與便秘以及母豬便秘和呼吸道綜合癥(PRDC)發(fā)生率明顯減少或患輕微癥狀后，較快恢復(fù)。

以上充分說明，動(dòng)物酵素替代抗生素類藥物，對(duì)生豬呼吸道疾病的防治有效，并能夠在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)體能，促使豬體健康生長。