生物兽药之发展及趋势

生物兽药之发展及趋势

生物兽药是一种不产生耐药性、无污染、无残留的安全绿色保健药品，自产生以来，发展迅速，表现出强大的生命力。本文综述了生物兽药的起源、生产菌种、作用机制及应用。

1 生物兽药起源

19世纪初，俄国细菌学家梅奇尼柯夫发现在牛奶中加入乳酸菌制成的酸牛奶对人体有益，能帮助消化，治疗腹泻。这一发现引起众多科学家对有益微生物研究的兴趣。十九世纪50年代以前，由于霍乱、鼠疫、炭疽、鼻疽、牛瘟等烈性传染病流行，迫使人们不得不把注意力集中在对病原微生物的研究。事实上，在人和动物体内以及空气、水、土壤等处存在的大量微生物中，对人和动物有致病性的是极少数，绝大多数为有益微生物。

50年代后由于无菌动物饲养成功，现代科学技术发展，特别是抗生素问世，对有益微生物研究起了重大促进作用。1929年英国FLEMING发现青霉素，1945年在美国投入工业生产，在某些传染病的控制中起了重要的作用。然而抗生素的广泛使用，其副作用越来越突出，如引起菌群失调，出现耐药性，免疫功能下降，致畸、致残，甚至直接引起人和动物死亡。为克服抗生素难以解决的副作用，一类安全、无残留、无毒副作用的防治动物疾病的活菌制剂即微生态制剂或生物兽药问世了。何明清等（1980）率先报道了从猪场分离的安全大肠埃氏菌SY—30株，口服未吃初乳的仔猪，在无抗生素参与情况下防治仔猪黄痢有明显效果。随后许多研究者对病、健动物肠道、生殖道及皮肤正常菌群进行了大量研究。这些研究为防治幼龄畜禽下痢，采用生物兽药，进行菌群调控疗法，即调控微生态菌群失调，为微生态菌群平衡奠定了理论基础。因而在我国陆续开发出治疗不同动物疾病的生物兽药，如促菌生（1984，何明清等）、调痢生（1989，何明清等）、健复生（1989，王世荣等）、白痢净（1991，何维明等）、抗痢灵（1992，文兰军等）、噬菌蛭弧菌制剂（1992，薛恒平等）、菌痢康（1995，蔡一鸣等）、制菌灵KC391（1995，崔保安、卢中华等）、MXY892（1995，马春全等）、NM5（1995，李巧贤等）、宫康素（1997，徐耀荃等），1996年农业部正式批准6种生物兽药投入工厂化生产。

我们相信，生物兽药在微生态平衡理论、微生态失调理论和微生态防治理论指导下，在光辉的抗生素时代之后，必将出现一个微生态制剂的时代。

2 生物兽药生产菌种及生产工艺

2.1 生物兽药生产菌种

生物兽药生产菌种应遵循以下原则：1）最好是来自本动物的正常微生物群，保证生物兽药在动物肠道定植和迅速生长繁殖，形成一定数量；2）具有良好的调整微生物区系的能力，能在体外、体内生物拮抗致病菌；3）安全性好，必须经过严格的急性、慢性毒性试验以及致畸、致残等试验，确保对人和动物无任何副作用；4）有利于工厂化生产，便于储藏、运输；5）对多种抗菌药物敏感。

1989年美国公布了乳酸杆菌、链球菌、拟杆菌、芽胞杆菌、双歧杆菌、曲霉、酵母等10个属的42个菌种是安全的，可直接饲喂动物。我国农业部1996年正式批准蜡样芽胞杆菌、枯草杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母、噬菌蛭弧菌6种生物兽药投入工厂化生产。

2.2 生物兽药生产工艺

发酵培养即微生物的大规模培养，可以采用多种形式，包括固体培养、液体表面培养、液体深层培养、吸附在固体载体表面的膜状培养及其它形式的固定化细胞培养等，生物兽药主要运用固体表面培养法和液体深层发酵法生产。固体表面培养法生产成本高，产量低，不适宜工厂化批量生产。液体深层发酵是现代发酵工业的主要发酵形式，可用机械搅拌发酵罐或气升式发酵罐。细菌经发酵培养大量增殖后，浓缩、干燥得到半成品，然后按一定要求配成成品。

3 生物兽药作用机制

3.1 生物夺氧，使失调的菌群恢复到正常状态

一些需氧微生物特别是芽胞杆菌能消耗肠道内的氧气，造成厌氧环境，降低氧化还原电势，有利于厌氧微生物的生长，从而使失调的菌群恢复到正常状态。HATTORI等（1981）在断奶仔猪日粮中添加芽胞杆菌，结果增加了十二指肠内乳酸杆菌菌数，显著降低大肠杆菌数量。HAN（1984）给生长猪连续使用5周含丁酸梭菌的饲粮，其粪便中的葡萄球菌、大肠杆菌减少，梭菌和乳酸杆菌增加。OZAWA 等（1987）给断奶仔猪饲喂枯草芽胞杆菌，增加了十二指肠和回肠链球菌数量，降低了存在于对照组的乳酸杆菌数量变化差异。陈惠等（1994）给生长育肥猪饲

喂芽胞杆菌后，发现肠道菌群中厌氧菌（双歧杆菌、乳酸杆菌等）增多，而需氧菌及兼性厌氧菌特别是大肠杆菌显著减少。

3.2 生物拮抗致病性微生物

1973年，芬兰科学家NURMI等指出雏鸡容易感染沙门氏菌的原因，是由于肠道正常菌群进入体内太晚而不能及时定植，通过给1日龄的雏鸡喂服成年健康鸡的肠道内容物悬浮液或厌氧培养物，可有效提高雏鸡对沙门氏菌的抵抗力。这一理论及方法随后在许多国家的实验室及现场试验中得到证实和发展，并被称之为NURMI概念或竞争排斥。用于排斥沙门氏菌或其它病原菌的肠道正常菌群或其培养物，称为竞争排斥培养物（简称CE培养物）或NURMI培养物。根据CE培养物中所含的细菌种类是否清楚，可以将其分为两大类：一类是细菌种类不清楚的未定培养物；另一类是细菌种类明确的特定培养物。多年的研究和现场试验证明，这两种培养物均能有效促进雏禽对沙门氏菌的抵抗力。在芬兰、瑞典、荷兰、美国等，通过在初次饮用水中加入CE培养物或将CE培养物喷洒在孵化器和种蛋上，可降低沙门氏菌阳性率及鼠伤寒沙门菌病死亡率，减少了鼠伤寒沙门菌的排出，提高雏鸡盲肠中的挥发性脂肪酸，尤其是丙酸水平；对粪便、皮肤、羽毛、饲养用具进行检查，处理组沙门氏菌检出率明显低于对照组，处理组沙门氏菌在鸡之间的水平传播比对照组低70％以上。同时，也有一些研究者将竞争排斥方法用于控制弯曲杆菌、大肠杆菌及耶新氏菌的感染。一些试验已证明CE培养物对弯曲杆菌、大肠杆菌的抑制消除作用。

一系列研究表明，有益微生物对致病菌的生物拮抗作用是因为各种拮抗物质，包括蛋白多肽、细菌素、有机酸等的产生。JIN（1996）等分离到的12株乳酸杆菌具有抑制五株沙门氏菌和三个血清型大肠杆菌的能力。研究证明乳酸杆菌对致病菌的生物拮抗作用是由于细菌物质的产生，包括细菌素、有机酸和过氧化氢等。

同时，疾病发生需要致病菌对肠道粘膜的附着，正常微生物可通过占位性保护作用即竞争粘附位点来排斥病原微生物。

此外，生物兽药在竞争控制致病菌数量方面发生作用，如聚集作用、竞争营养等。REiD等认为能聚集泌尿道致病菌、产生抑制作用的乳酸杆菌可能构成了抵御感染的重要机制。SPENCER（1994）等报道乳酸菌与肠道致病菌间的聚集作