酸化劑對(duì)抗生素的替代作用
抗生素的抗菌機(jī)理：

抗生素等抗菌劑的抑菌或殺菌作用，主要是針對(duì)“細(xì)菌有而人（或其它高等動(dòng)植物）沒(méi)有的機(jī)制進(jìn)行殺傷，有4大類(lèi)作用機(jī)理：

1）阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁的合成，導(dǎo)致細(xì)菌在低滲透壓環(huán)境下溶脹破裂死亡，以這種方式作用的抗生素主要是β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素。

2）與細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用，增強(qiáng)細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性、打開(kāi)膜上的離子通道，讓細(xì)菌內(nèi)部的有用物質(zhì)漏出菌體或電解質(zhì)平衡失調(diào)而死。以這種方式作用的抗生素有多粘菌素和短桿菌肽等。

3）與細(xì)菌核糖體或其反應(yīng)底物（如tRNA、mRNA）相互所用，抑制蛋白質(zhì)的合成。以這種方式作用的抗生素包括四環(huán)素類(lèi)抗生素、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素、氨基糖苷類(lèi)抗生素、氯霉素等。

4）阻礙細(xì)菌脫氧核糖核酸的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，阻礙DNA復(fù)制將導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞分裂繁殖受阻，阻礙DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA則導(dǎo)致后續(xù)的mRNA翻譯合成蛋白的過(guò)程。以這種方式作用的主要是人工合成的抗菌劑喹諾酮類(lèi)（如氧氟沙星）。

抗生素耐藥性的產(chǎn)生：

與細(xì)胞壁或細(xì)胞膜作用的兩類(lèi)抗生素，是以破壞菌體完整性的方式殺死細(xì)菌，故可稱(chēng)為殺菌劑，另外兩類(lèi)抗生素則是靠抑制細(xì)菌大分子合成的方式，阻斷其繁殖，故又可稱(chēng)之為抑菌劑。

伴隨著抗生素的長(zhǎng)期使用，尤其是畜牧業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)低劑量、長(zhǎng)時(shí)間使用，細(xì)菌在抗生素生存壓力下，逐漸產(chǎn)生了對(duì)耐藥性。

1、產(chǎn)生滅活酶

β-內(nèi)酰胺酶：對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素耐藥，使β-內(nèi)酰胺環(huán)裂解而使該抗生素喪失抗菌作用。

氨基苷類(lèi)抗生素鈍化酶：鈍化酶使后者失去抗菌作用，常見(jiàn)的氨基苷類(lèi)鈍化酶有乙?；?、腺苷化酶和磷酸化酶。

其他酶類(lèi)：氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶——滅活氯霉素；酯酶——滅活大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素；核苷轉(zhuǎn)移酶——滅活林可霉素。

2、抗菌藥物作用靶位改變：由于改變了細(xì)胞內(nèi)膜上與抗生素結(jié)合部位的靶蛋白，降低與抗生素的親和力，使抗生素不能與其結(jié)合，導(dǎo)致抗菌的失敗。

3、改變細(xì)菌外膜通透性：通過(guò)改變通道蛋白性質(zhì)和數(shù)量來(lái)降低細(xì)菌的膜通透性而產(chǎn)生獲得性耐藥性。

4、影響主動(dòng)流出系統(tǒng)：某些細(xì)菌能將進(jìn)入菌體的藥物泵出體外，這種泵因需能量，故稱(chēng)主動(dòng)流出系統(tǒng)。

5、細(xì)菌生物被膜的形成：細(xì)菌生物被膜是指細(xì)菌粘附于固體或有機(jī)腔道表面,形成微菌落俗稱(chēng)：生物膜。細(xì)菌分泌細(xì)胞外多糖蛋白復(fù)合物將自身包裹其中而形成的膜狀物。

6、交叉耐藥性：指致病微生物對(duì)某一種抗菌藥產(chǎn)生耐藥性后，對(duì)其他作用機(jī)制相似的抗菌藥也產(chǎn)生耐藥性。
酸化劑抗菌機(jī)理:

1滲透殺菌

酸化劑多為弱酸，弱酸在水中存在存在解離和未解離兩種形式，且處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，即[HA]?[H]++[A]-。其中未解離的酸化劑分子可以自由擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。分子態(tài)酸化劑進(jìn)入細(xì)菌主要與酸化劑分子的大小以及揮發(fā)性有關(guān)。分子量越小、揮發(fā)性的分子越容易進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)pH值為中性，進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的酸化劑分子在此解離產(chǎn)生氫陽(yáng)離子和羧根負(fù)離子。H +會(huì)降低細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)pH值，而細(xì)菌要維持正常的生命就必須將細(xì)胞內(nèi)pH值保持在7.0左右，因此細(xì)菌細(xì)胞要通過(guò)H+-ATP泵將氫陽(yáng)離子排到細(xì)胞外，這個(gè)過(guò)程消耗大量的能量（ATP），從而使得細(xì)菌失去活力。另一方面，羧根負(fù)離子可以抑制細(xì)菌細(xì)胞核內(nèi)的DNA和蛋白質(zhì)的合成過(guò)程使得細(xì)菌不能繁殖。 

2透化細(xì)胞膜

未解離的酸化劑具有不同程度的脂溶性，可與細(xì)胞膜和細(xì)胞壁中的磷脂分子和脂多糖等成分或作，破壞膜的穩(wěn)定性。例如Alakomi等用乳酸處理鼠傷寒沙門(mén)氏菌，經(jīng)過(guò)電泳檢測(cè)發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)細(xì)胞的上清液中脂多糖含量與對(duì)照比大幅增加，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)乳酸導(dǎo)致細(xì)菌脂多糖和甘油酰磷脂大量釋放。細(xì)菌外膜中的脂多糖可以阻止大分子酶類(lèi)和抗生素進(jìn)入細(xì)胞，小分子酸化劑通過(guò)外?？諐u蛋白緊促周質(zhì)空間，降低脂多糖和磷酸基團(tuán)質(zhì)子化，減弱外模間各組分的互作。脂多糖和外膜蛋白組分的解離破壞了外膜的完整性，導(dǎo)致內(nèi)容物外協(xié)，同時(shí)促進(jìn)抗生素類(lèi)大分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮抗菌作用。 

3降低環(huán)境PH

未解離的酸化劑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部發(fā)揮作用，而已經(jīng)解離的酸化劑則在通過(guò)降低細(xì)菌外部的PH值來(lái)發(fā)揮間接的抑制作用。不同的細(xì)菌有不同的適宜其生長(zhǎng)的環(huán)境。微生物有其適合生長(zhǎng)的PH也有其PH耐受范圍，在適合生長(zhǎng)的PH范圍內(nèi)細(xì)菌大量繁殖，超出耐受范圍細(xì)菌則開(kāi)始大量死亡。大部分腸道有益菌因?yàn)槠浔旧砜梢援a(chǎn)酸，故其對(duì)環(huán)境酸度的耐受更強(qiáng)。

 

動(dòng)物胃腸道的PH并不是統(tǒng)一的，在胃部因?yàn)槲杆岬姆置谖覆康腜H較低約在2.0～3.5這個(gè)范圍之間，而到了腸道腸道本身分泌的大量的富含碳酸氫根的粘液，胃酸被大量中和，腸道的PH一般在6.5～8.0之間。

產(chǎn)道病菌對(duì)腸道產(chǎn)生危害主要因?yàn)榧?xì)菌在腸道的數(shù)量或比例高了，因此抑菌的終目的是降低腸道中的病原菌的數(shù)量或比例。然而從動(dòng)物消化道病原菌數(shù)量的分布來(lái)看，大腸的病原菌多、小腸次之，而胃中少。從預(yù)防角度考慮，抗菌劑、抑菌劑在胃中發(fā)揮抑菌作用的效率高的，可以有效的降低腸道的病原菌。酸化劑通過(guò)對(duì)胃部PH的調(diào)節(jié)，達(dá)到減少細(xì)菌尤其是以大腸桿菌、沙門(mén)氏菌為代表的腸桿菌科細(xì)菌，雖然也會(huì)對(duì)腸道益生菌去如乳酸桿菌起到，但是作用較弱。這樣酸化劑就在胃部對(duì)進(jìn)入腸道的菌群的組成進(jìn)行了調(diào)節(jié)。

4不同酸化劑對(duì)部分病原菌的特異性作用

不同的酸化劑因?yàn)槠浠瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致其對(duì)不同種類(lèi)的細(xì)菌擁有不同殺菌抑菌活性。例如丙酸、山梨酸對(duì)霉菌的殺滅作用要其他酸化劑而乙酸、乳酸則對(duì)霉菌幾乎沒(méi)有殺滅作用。并且不同的酸化劑之間還有協(xié)同作用，例如甲酸和丙酸、乳酸混合使用的時(shí)候其殺菌能力是單獨(dú)的甲酸或者丙酸、乳酸的殺菌能力提高3倍以上。
5腸道優(yōu)勢(shì)菌群的間接作用

通過(guò)在胃部調(diào)節(jié)胃部PH，酸化劑可以調(diào)節(jié)進(jìn)入腸道內(nèi)的細(xì)菌的組成，減少可以導(dǎo)致腸道內(nèi)有害菌，尤其是以耐藥性以及廣泛存在的特點(diǎn)困擾養(yǎng)殖業(yè)的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌的含量，優(yōu)化腸道菌群，使腸道內(nèi)的優(yōu)勢(shì)菌群例如乳酸菌、丁酸酪菌等益生菌的數(shù)量。并且因?yàn)樗峄瘎┎?電離的特性，在腸道后端依然有部分酸化劑以分子的形式來(lái)對(duì)腸道菌群組成進(jìn)行調(diào)節(jié)。

腸道益生菌群在腸道主要起以下作用：

1、生物占位作用  益生菌通過(guò)在腸道的定植和腸道致病菌競(jìng)爭(zhēng)腸道粘膜上的結(jié)合位點(diǎn)，減少致病菌在腸道的定植。

2、 生物屏障作用  益生菌在腸道占位成功后，除了會(huì)在腸道表面繁殖，并且形成一層保護(hù)膜，進(jìn)一步減少致病菌在腸道的存留以及繁殖。

3、 類(lèi)抗生素作用  益生菌在繁殖的過(guò)程中，會(huì)分泌一些生物活性物質(zhì)，其中一些有效成分可以對(duì)致病菌產(chǎn)生類(lèi)似于抗生素的殺滅作用。

4、 刺激免疫作用  益生菌可以刺激腸道的免疫系統(tǒng)，促進(jìn)非特異性的抗體蛋白的分泌，同時(shí)刺激腸道內(nèi)免疫細(xì)胞的繁殖以及對(duì)細(xì)菌的敏感性。并且因?yàn)榧?xì)菌抗原物質(zhì)的同源性，益生菌通過(guò)對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使得免疫系統(tǒng)的非特異性抗體對(duì)細(xì)菌的殺菌的殺滅效果更強(qiáng)。

抗生素和酸化劑抗菌原理的比較

抗生素不管是生物發(fā)酵還是化學(xué)合成都是屬于有機(jī)大分子，而他們殺菌、抑菌的機(jī)理都是通過(guò)對(duì)生物大分子來(lái)起到作用。細(xì)菌在抗生素造成的生存壓力下，耐藥性也是通過(guò)對(duì)自身生物大分子的改變來(lái)或形成產(chǎn)生的。例如為阻止抗生素進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，細(xì)菌改變了膜蛋白的組成、形成外膜組織抗生素的進(jìn)入，產(chǎn)生各種酶類(lèi)來(lái)對(duì)抗生素進(jìn)行滅活，使之喪失抗菌活性。

酸化劑尤其是小分子酸化劑，其在電離時(shí)酸根離子帶有電荷，此時(shí)是不容易進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的都是以分子狀態(tài)的酸化劑分子通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，分子態(tài)酸化劑分子不帶電荷并且其分子量較小，相較于抗生素等大分子物質(zhì)更加容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部。細(xì)菌是無(wú)法通過(guò)變異來(lái)阻止這個(gè)過(guò)程的發(fā)生的。

酸化劑分子在進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部后，酸化劑分子開(kāi)始進(jìn)行電離，產(chǎn)生一系列對(duì)細(xì)菌的毒害作用。電離過(guò)程細(xì)菌無(wú)法阻止，只能通過(guò)變異來(lái)形成耐受，例如很多自身可以產(chǎn)酸的細(xì)菌，相對(duì)于不產(chǎn)酸的細(xì)菌對(duì)酸化劑有更強(qiáng)的耐受性。

結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)抗生素是畜牧養(yǎng)殖乃至人類(lèi)應(yīng)對(duì)細(xì)菌感染的有效手段，但是細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥性越來(lái)越強(qiáng)，使用效果越來(lái)越差。同時(shí)隨著生活水品的提高消費(fèi)者對(duì)食品安全、食品抗生素殘留的要求越來(lái)越高?？股卦谛竽列袠I(yè)的使用限制越來(lái)越大。

酸化劑與抗生素的殺菌機(jī)理有根本上的不同，對(duì)細(xì)菌依然擁有良好的殺菌效果，也不易使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。同時(shí)酸化劑本身是體內(nèi)生化反應(yīng)的代謝產(chǎn)物，可以被機(jī)體*吸收利用，也不會(huì)產(chǎn)生殘留以及副作用。酸化劑作為一種綠色的抗菌劑正在被越來(lái)越多的有前瞻性以及社會(huì)責(zé)任感的畜牧行業(yè)有識(shí)之士所關(guān)注和使用。