2020年09月21日
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強化健康飼養 具抗生素替代物發展趨勢

近十幾年,科學家發現了腸道菌相不佳與許多疾病有關,因此如何增加腸道益生菌,成為科學家爭相研究的議題,事實上,腸道健康對於家畜也十分重要,為減少抗生素的使用,近來宜蘭大學生物技術與動物科學系研究團隊,積極研究,發現利用複合型芽孢桿菌發酵代謝物能夠強化豬隻腸道疾病之抵抗力,具有替代腸道抗生素的效果。

消化道疾病是家畜、特別是豬群的高發性疾病,同時是安全養豬的「隱形殺手」。傳統豬農的作法,是讓豬隻施打抗生素,但這種方式卻可能會致使豬隻產生抗藥性。

台灣的養豬事業發達,養豬技術也相當先進,不管在品種改良或疾病抗疫上都有很好的成績。然而受限於土地資源,過度密集的飼養,加上島嶼型濕熱的氣候,擁擠的環境易讓病菌滋生,也容易使生長中的豬隻感染呼吸道及腸道的病菌。

複合型芽孢桿菌發酵代謝物

解決抗藥性問題 具抗生素替代潛力

為了減少抗生素的使用,隨著農業科技的進程,現已有不少增強豬隻抵抗力的方式,特別在動物營養範疇,新型飼料添加物之開發如具有特殊功能性之微生物等乃是目前生物科技研發之主軸。

如同人類的腸道,改善腸道菌相同樣也有助增強豬隻的健康,為因應全球對無抗生素殘留之畜產品需求及減少環保問題,益生菌產品作為飼料添加物藉以穩定動物體之腸道菌相、提升腸道健康以降低消化道疾病或進而增進動物體之免疫能力,好讓動物各項身體機能得到全面性之提升,達到預防保健的效果。

近來,宜蘭大學生物技術與動物科學系研究團隊,在教授鄭永祥的帶領下,2012年開始「利用複合型芽孢桿菌發酵代謝物強化豬隻腸道疾病之抵抗力」研究,2014年申請計畫,希望藉此計畫開發複合桿菌發酵物與代謝物鑑定做為氧化鋅替代物,解決仔豬離乳下痢問題,同時也控制仔豬新型PED疫情,降低封套病毒的感染,並完成取代抗生素以控制仔豬病原腸道下痢症,增加仔豬存活率,也確保畜產品安全。

對此,鄭永祥進一步表示,「許多最近的研究,多半集中在腸道健康和最佳免疫功能。」舉例來說,腸型大腸桿菌(enterotoxigenic E. coli, ETEC)多發生於初生仔豬與離乳仔豬,其主要症狀為下痢、耳翼及四肢發紺、眼窩下陷、食慾減退或不吃、神經症 狀和呼吸促迫。病變也以小腸腸管鬆弛或變薄充滿水樣液體,胃、小腸、大腸充出血, 大腸水腫,淋巴結腫大出血,間質性肺炎及腦膜充血為主,而發病率介於30%~80%,致死率6.6%~100%發生季節則四季皆發。然而卻發現ETEC對藥物感受性試驗Colistin與Gentamicin已產生抗藥性外,由台灣大學獸醫學系分離之ETEC,亦發現具多重抗藥性存在。

此外,離乳豬在國際與國內常規用來降低仔豬離乳後下痢添加之氧化鋅添加量也由原先使用的3000ppm降為130ppm,法令的修改主要針對環境與食品安全為考量,更宣示了這波抗生素與氧化鋅替代物在畜禽養殖應用的趨勢。

為了突破這個問題,宜蘭大學研究團隊無意間發現桿菌發酵代謝物具有氧化鋅替代物的發展潛力,「芽孢桿菌類被分類為公認安全(GRAS)的菌株,因此允許使用在食品工業,有許多商業產品可作為使用在人類的營養添加物和畜禽飼料添加物,透過芽孢桿菌營養細胞和孢子桿菌可在胃腸道刺激免疫系統。」鄭永祥進一步補充,「過去,我們已成功從複合芽孢桿菌中產製脂肽Cyclolipopeptide ,並經由HPLC及LC/MS確認其結構式,了解surfactin能夠替代氧化鋅在腸道收斂與降低發炎之效果後,又再針對脂肽抗PEDV之能力,進行活體外試驗,評估不同劑量之脂肽於不同作用時間對於PEDV感染綠猴細胞能力之影響。同時也進行豬隻試驗,以評估飼料添加此益生菌產製脂肽對豬抗PEDV感染及致害之能力,並進行試驗豬隻病理學檢查,以評估長期實用此益生菌產製脂肽對豬之安全性。」

產官學攜手技轉加速開發應用掌握市場商機

研究成果顯示,桿菌發酵物使用時比對照組顯著改善離乳仔豬四週齡體增重外,PEDV+脂肽組較PEDV組臨床症狀較輕微、每日排毒量輕微減少,IgG及糞便菌相中乳酸桿菌群均以複合桿菌顯著較高量氧化鋅使用組為佳。

儘管在技術上已有突破,鄭永祥表示複合型芽孢桿菌發酵代謝物的開發應用仍有相當大的努力空間,「除了需要更大規模的田間測試外,我們也需要更多經費投入設備,光是發酵儀器,就得投資幾百萬,不過這個市場商機無限,產官學攜手,加速開發進程,也能從家畜擴展到家禽,同時也符合國際趨勢,這種微生物製劑將廣泛應用於畜禽健康養殖,為消費者提供更多安全、放心的畜禽產品。」

相關資訊

想更進一步了解此專案研發成果細節,請逕洽財團法人農業科技研究院張小姐,電話:03-5185048,信箱:[email protected]

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