溶菌酶在动物生产中的应用研究进展

溶菌酶是一种广泛存在于生物体内，专一性地作用于微生物细胞壁的盐基水解蛋白酶，已被广泛应用于医药和生物工程领域，由于其无毒、无害、安全性高等特点，逐渐受到动物食品的上游——畜牧业的重视。论文主要介绍了溶菌酶作为一种新的添加剂在动物生产中的应用概况。

溶菌酶又称细胞壁质酶或 N - 乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种广泛存在于人和动物的多种组织、分泌液和一些植物、微生物中的专一作用于微生物细胞壁的天然抗菌物质。溶菌酶可以选择性地分解微生物 ，但对人和动物的组织和细胞不发生伤害，被 WHO 和许多国家认定为无毒、无害、安全的添加剂应用于食品领域。近年来，由于抗生素的滥用导致的动物食品安全问题迫使人们寻找抗生素的替代品，溶菌酶作为一种安全的抗菌剂逐渐引起人们关注。本文主要对溶菌酶在动物生产中的应用研究进行系统描述。

1 溶菌酶的作用机理

细菌的细胞壁由胞壁质组成，胞壁质是由 N - 乙酰氨基葡萄糖 及 N- 乙酰胞壁酸 交替组成的多聚物，胞壁酸残基上可以连接多肽，称为肽聚糖 。肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分，它是由 NAM、NAG和肽“ 尾 ”（一般是 4 个氨基酸）组成，NAM 与 NAG通过 β -1，4 糖苷键相连，肽“尾”则是通过 D - 乳酰羧基连在 NAM 的第 3 位碳原子上，肽尾之间通过肽“桥”（肽键或少数几个氨基酸）连接，NAM、NAG、肽“尾”与肽“桥”共同组成了肽聚糖的多层网状结构，作为细胞壁的骨架，这一结构中任何化学键断裂皆能导致细菌细胞壁的损伤。溶菌酶能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖，其水解位点是 NAM 的 1 位碳原子和 NAG 的 4 位碳原子间的 β -1，4 糖苷键，降低细菌细胞壁的稳定性，随后细菌因细胞内外渗透压不平衡而引起细胞破裂、细胞质外泄，最终导致菌体细胞死亡。

溶菌酶不仅可以溶解细菌的细胞壁，还可以溶解酵母和霉菌的细胞壁，因此通常根据溶菌酶作用对象的不同，又可将其分为细菌细胞壁溶解酶、酵母细胞壁溶菌酶和霉菌细胞壁溶菌酶等 3 大类。大部分植物溶菌酶属于霉菌细胞壁溶菌酶。

溶菌酶的抗菌谱

溶菌酶对革兰氏阳性菌的抑菌效果最为显著，

1980）。如果将溶菌酶与乳酸链球菌素、卵运铁蛋白、葡聚糖、甘氨酸或 EDTA 等结合使用，则对抑制或杀灭单核细胞增生李氏菌（Listeria monocytogenes）、大肠杆菌（E.coli）、普通变形杆菌（Proteus vulgaris），副溶血孤菌（Vibrio parahaemolyticus）等也有显著作用。

3 目前溶菌酶的主要来源

自然界中溶菌酶存在非常广泛。在人和动物的许多组织和分泌物中包括哺乳动物的乳汁和鸟类的卵中都有溶菌酶的存在，但溶菌酶的含量差异较大，结构也略有差异。

依据溶菌酶来源的不同，溶菌酶通常被分为动物溶菌酶、植物溶菌酶、微生物溶菌酶、噬菌体 T₄ 溶菌酶和基因工程溶菌酶几种类型。

鸡蛋清中溶菌酶的含量可以高达 3.5%，是目前溶菌酶的主要来源。目前已经从无花果、木瓜、大麦等植物中分离出溶菌酶，化学结构和抗菌活性与动物溶菌酶差异较大。

目前人们已有利用基因重组技术将人溶菌酶基因克隆到原核或真核生物中进行表达的报道。今后微生物来源的溶菌酶工业化生产将会是一个趋势。

4 溶菌酶的理化特性

溶菌酶是由多种氨基酸残基构成的碱性球蛋白，属于葡萄糖苷酶，其纯品为白色或微黄色结晶体或无定型粉末，无臭、微甜、易溶于水和盐溶液，不溶于丙酮、乙醚，化学性质稳定，干燥室温条件下可长期保存。

   溶菌酶是目前研究最透彻的溶菌酶之一，是由 129 个 18 种氨基酸残基构成的单一肽链，分子量约为 14.0kDa，等电点约为 10.7 ～ 11.0，抗菌活性最理想的反应条件是 25，pH6.0 ～ 7.0，碱和氧化剂对它起阻遏作用，而食盐则能起活化作用，故而非常适合于各种食品的防腐 。在酸性环境下，溶菌酶对热的稳定性很强，pH4 ～ 7 时，100处理1min 仍能保持其主要生物活性；pH 值低于 4 时，能耐100加热处理 45min。而反复冻融对溶菌酶的活性影响较大，每冻融 1 次，其活性的损失接近 50%。在空气湿度较低时，溶菌酶可以长期在室温下存放，粉状溶菌酶若采用低温干燥贮存，则几乎永不变质。即使在 pH 值为中性的水溶液中，溶菌酶也可维持数天而不损失其活性 。 

5 溶菌酶在动物生产中的应用

由于溶菌酶是一种广泛存在的蛋白质，无毒、无害，能专一性的作用于目的微生物的细胞壁。由于近年来在动物饲养过程中因抗生素的滥用导致的食品安全问题越来越突出，如何既保障动物食品的安全又使动物的生产性能能够正常发挥，作为一种对人和动物都安全的抗菌制剂，溶菌酶逐渐受到人们的重视，并被应用于动物生产。

5.1 用作幼龄动物的肠道保健

通过添加微生态制剂促进或维持幼龄动物肠道微生态的正常已经得到大家的认可，并被逐渐推广。最近的研究发现，动物体内的益生菌对溶菌酶有一定的耐受性，在 25mg/kg 浓度下，溶菌酶不会影响嗜热乳杆菌和链球菌的生长。但如果超过益生菌的耐受浓度范围，溶菌酶对益生菌就会有一定的抑制作用。研究发现，在 50mg/kg 溶菌酶浓度下，溶菌酶作为天然的双歧增长因子，对双歧杆菌的生长具有促进作用，因此在幼龄动物的饲料中添加适量的溶菌酶可以使日粮初乳化从而促进其肠道微生态菌群的形成和稳定。

5.2 在饲料中替代抗生素，预防疾病，促进动物生产

抗生素的滥用一方面造成了细菌耐药性的产生，更为严重的是药物在动物食品中的残留对人类的危害越来越大，因此寻找合适的抗生素替代品变得非常紧迫。溶菌酶本身是一种天然抗菌物质，是目前包括人类在内的动物体内普遍存在的非特异性免疫物质之一，因此安全无毒性，可以替代抗生素在饲料中添加来改善动物的健康状况，提高动物的生产性能。

邵春荣等用自制的溶菌酶粗品添加在饲料中使仔猪腹泻下降了 22%；同年又用自制的溶菌酶粗品添加在饲料中使肉仔鸡的成活率提高 14.3% ～ 17.1%；李晓辉等研究发现，溶菌酶与免疫球蛋白在功能上有着紧密的联系，并能与其他生命活性物质互补增强抗体的活性，从而杀灭细菌。邱伟海在仔猪日粮中添加 500m g / k g 溶菌酶，腹泻率比对照组下降了5% ～ 50%，基本达到控制仔猪腹泻的效果，认为可以完全替代抗生素。

5.3 用于治疗动物疾病

溶菌酶在动物机体中，参与非特异性免疫反应，可提高内源性蛋白酶的活性，促使抗炎多肽的产生，起到抵抗和消除炎症，减少腹泻等消化疾病的作用 , 可以用于治疗一些动物疾病。杨为荣 采用溶菌酶注射治疗奶牛子宫内膜炎，结果表明溶菌酶对子宫内膜炎的总治愈率、治疗后子宫恢复程度均较抗生素治疗的效果好。对子宫内膜炎的总治愈率达 82.35% ～ 88.24％，明显高于金霉素的治愈率（56.25%）。刘纹芳 等用溶菌酶和中草药的复合制剂联用对引起乳房炎的致病菌作抑菌试验，溶菌酶实验组获得了良好的抑菌效果。

 溶菌酶制剂还能有效防止球虫病。饲喂小麦基础日粮的鸡，添加和不添加溶菌酶对球虫病的应激呈现不同的反应，对照组鸡生长被抑制 52.5%，而加酶组为 30.5%，且损伤系数要好得多。

最近的研究表明，溶菌酶不仅对具有细胞壁的微生物有抑菌作用，而且可以与 D N A、R N A、脱辅基蛋白形成复盐，使侵入体内的病毒失活，还可以抑制腺病毒的生长（卢冬梅，王霆）。可用于鸡水痘及流感等病毒性疾患的治疗（Jolles P 等。

5.5 在水产养殖业中的应用

活菌制剂中有益微生物进入水产动物机体后，形成优势菌群，产生溶菌酶、过氧化氢等物质，可杀灭潜在病原菌，并且产生各种消化酶，有利于养分分解，具有高度安全性，不会对水产动物产生任何危害，也不会在水中和鱼体内有残留。郑清梅等 通过基因重组方式获得了重组斑节对虾溶菌酶，检测重组蛋白对几种鱼常见病原菌菌株的溶菌活性，结果表明重组斑节对虾溶菌酶对溶壁微球菌、溶藻弧菌和鳗弧菌有较强的溶菌活力，对爱德华氏菌有一定的溶菌活力，而对嗜水气单胞菌、副溶血弧菌和大肠杆菌 DH5α 溶菌活力较弱。显示了对虾溶菌酶在水产养殖业上的潜在应用前景。

6 溶菌酶的开发和应用前景展望

目前，动物养殖中基本仍采用抗菌素来预防和治疗疾病，但随着抗生素的普遍大剂量使用，产生的耐药性越来越严重，动物食品中的药残问题更加引起了人们对动物食品安全问题的关注，越来越多的国家开始呼吁禁用抗生素，有些发达国家已制定了相关的法令法规限制或禁止抗生素在动物饲料添加剂中的使用。溶菌酶作为自然来源的抗菌剂，具有生物相容性好，对组织无刺激、无毒性等优点，在动物机体中具有抗菌、抗病毒和加快组织恢复，减少腹泻，增加机体非异性免疫力等功能，在动物生产中将会有很广阔的应用前景。

然而由于溶菌酶固有的抗菌谱缺陷和目前生产能力的限制，合理的使用和扩大使用范围将是今后溶菌酶在动物生产方面研究的主要方向：（1）如何扩大溶菌酶的抗菌谱；（2）如何通过提取工艺和方法的改进提高溶菌酶的产量，以满足大范围动物生产的应用需要；（3）溶菌酶在不同动物、不同年龄的确切使用剂量和方法；（4）以现代生物技术，改变产溶菌酶微生物的产酶类型并提高产酶能力；（5）溶菌酶在疫病治疗方面的应用。

杭州善牧溶菌酶