苏良科 金立志 袁 磊 程学慧
摘 要 饲料安全是保证畜禽类食品安全的基本条件，发展无公害的绿色饲料添加剂，是养殖业的当务之急。植物提取物饲料添加剂具有促进动物生长、提高饲料转化效率、降低疾病发生率等优点，而且无抗药性、无毒副作用及残留，有益于动物和人类健康，在饲料工业中日益受到重视。文中综述了植物提取物饲料添加剂对猪肠道微生物、肠道免疫和猪生产性能的影响，并对植物提取物饲料添加剂的发展前景及研发进行了探讨。
关键词 植物提取物；饲料添加剂；止痢草；肠道菌群；肠道免疫；生产性能
中图分类号 S816.7
我国饲料工业30年来的快速发展，为养殖业发展提供了充足的生产资料，大大推动了养殖业的生产水平。在饲料工业的发展过程中，大量的化学合成饲料添加剂，如抗生素、促生长素等在饲料中普遍使用，它们对预防畜禽疾病、提高生产性能和增加经济效益方面起到了巨大的推动作用，但同时也造成了严重的负面效应，比如在饲料中长期使用抗生素，使病原微生物产生抗药性，使动物自身免疫力降低，药物残留引起人体健康危害以及排泄物污染环境等，已经引起了人们对饲料安全和食品安全问题的关注和忧虑[1-4]。当前，中国的养猪生产已由原来的数量效益型向质量、健康、环保效益型方向转变。因此，开发高效、无药物残留、无公害的安全绿色新型饲料添加剂是社会发展的要求和必然结果。
近年来，许多学者已经把目光转到天然植物提取物饲料添加剂上，它以独特的作用方式、良好的效果以及“安全、高效、稳定、可控”等特点在饲料工业中日益受到重视[5-6]。本文主要综述了植物提取物饲料添加剂对猪肠道微生物、肠道免疫和猪生产性能的影响，并探讨了植物提取物饲料添加剂的发展前景。
1 植物提取物添加剂对猪肠道微生物的影响
肠道是猪营养物质消化和吸收的重要场所，生存着大量的微生物菌群。在正常状态下，肠道菌群间处于动态平衡状态，与肠粘膜共同构成一道保护屏障，维持猪群的健康。肠道菌群间的平衡很容易受天气、机体炎症、饲料中霉菌毒素等因素的影响而破坏，从而导致肠道致病菌大量繁殖，引起猪群腹泻[7]。饲料中添加的天然植物提取物往往具有非特异性抗菌作用，不但能直接抑菌杀菌，还不产生抗药性，从而维持猪肠道健康[8]。
很多植物品种，例如蔬菜、水果、绿茶、洋葱、大蒜、丁香、槐树叶、刺柏、麦芽、万寿菊、黄连、鼠尾草、肉豆寇、月桂、止痢草、蘑菇及其它种类植物的提取物的生物活性都得到研究[9]。在抗菌杀菌方面，止痢草、芥菜和大蒜的提取物作用最强，但大蒜的提取物大蒜素性能不稳定并且有很强烈的刺激味道，添加在饲料中会降低猪群的采食量[5]。止痢草的天然提取物含有香芹酚和百里香酚等30多种活性成分，其非专利产品有效成分含量低，成本高；而专利的止痢草提取物（注：商品名为好力高■）中有效成分的浓度高，性质稳定且容易使用，对革兰氏阴性致病菌中的大肠杆菌、沙门氏菌、巴氏杆菌、嗜水气单胞菌等有更强的抑制或杀灭效果，尤其难得的是它对一些耐药菌株也有很好的杀灭作用（见图1），从而有效保障猪群肠道健康和防止下痢。图1a显示所用的大肠杆菌菌株对抗生素（四环素、氟哌酸、阿莫西林、恩诺沙星、氧氟沙星和卡那霉素）全部耐药，而对好力高有较高的敏感性；图1b显示沙门氏菌菌株对所用药物（多粘菌素B、卡那霉素、链霉素和庆大霉素）有一定的敏感，而好力高（添加20粒）也有较好的抑菌效果；图1c显示好力高对水气单胞菌有很好的抑菌效果，壮观霉素、卡那霉素和多粘菌素（硫酸抗敌素）次之，阿莫西林表现耐药。图1a还显示出好力高的抑菌能力很强，只要少量（10粒）就能起到抑菌作用，用量越高（20粒、30粒）的抑菌效果就越显著。
在植物提取物饲料添加剂对动物肠道微生物菌群影响的研究中,有关止痢草的报道较多,它的提取物可以促进动物对有机物的消化。止痢草中的香芹酚和百里香酚可以加速肠绒毛表面成熟肠上皮细胞的更新速率,同时对消化道内皮层的成熟有促进作用,从而减少病原菌在消化道内皮上的殖附,提高营养成分的吸收[10]。一般将乳酸酐菌和肠内细菌的数量及关系作为对猪只是否有益的指标[11]。英国阿伯丁大学研究了止痢草提取物对断奶仔猪肠道微生物的影响,结果显示止痢草提取物能有效抑制肠道致病性大肠杆菌的生长(处理组的大肠杆菌数量比对照组显著降低,P=0.022),而且总需氧菌的浓度较低(P=0.051)；有趣的是,止痢草提取物对肠道中总乳酸杆菌的影响不大(对照组107.76 CFU/g,试验组107.28 CFU/g,P=0.189)。这说明了植物提取物添加剂在有效杀灭肠道致病菌的同时,可以相对地保护有益菌群,进而保证动物肠道健康[12]。
2 植物提取物添加剂对猪免疫能力的影响
植物提取物饲料添加剂具有多种营养成分和生物活性物质，包含氨基酸、维生素、生物碱、多糖、甙类、黄酮类、挥发油、微量元素等，兼有营养和药效双重作用。它们在改善动物肠道菌群平衡、促进动物生长外，还能提高动物的免疫力。天然植物及其提取物对猪体免疫功能的调节是多方面的，它的作用不仅与各种免疫细胞有关，而且与细胞因子的产生和活性，免疫球蛋白的分泌和分化，淋巴细胞增殖等有关，进而起到免疫调控作用[13]。例如刺五加、黄芪、常参、灵芝、茯苓等含有丰富的多糖，能刺激网状内皮系统，提高淋巴细胞转化率和增强单核细胞系吞噬功能；鱼腥草、金银花、丹皮、野菊花、穿心莲、大青叶等能促进白细胞吞噬功能[14]。张荣庆等(1995)报道，妊期母猪日粮中添加5 mg/kg大豆黄酮，母猪血液和初乳中猪瘟抗体水平分别提高41%和44%，同时显著提高血清和初乳中的生长激素浓度[15]。
止痢草提取物所含的主要成分是香芹酚和百里香酚，属于生物类黄酮化合物，可以增强机体的体液免疫和细胞免疫功能。美国明尼苏达州大学Ariza-Nieto等研究了专利的止痢草提取物对母猪和仔猪免疫系统的影响，试验组母猪在配种后24 h至哺乳期(19 d)结束的日粮中添加专利的止痢草提取物250 g/t料，在哺乳的第7和14 d分别采集仔猪的血液、母猪血液、奶和初乳进行免疫指标的检测。研究发现，母猪在饲粮中添加止痢草提取物可以提高初乳中26%的胰岛素样生长因子(IGF-1)和10%的γ，δ-T淋巴细胞水平；在14 d时奶水中的IGF-1的水平要高于对照组8.57%，T-淋巴细胞数要高111.4%（见表1）。胰岛素样生长因子(IGF-1)的主要功能是促进乳腺分泌乳汁和促进新生动物肠道的发育；而γ，δ-T淋巴细胞可以产生生长因子和其它细胞因子，具有上皮修复和生长及调节炎症的功能,是细菌病原体感染的屏障。由此可见，专利的止痢草提取物可以显著提高母猪的免疫能力。专利的止痢草提取物也可以提高哺乳仔猪的自身免疫能力。在对哺乳仔猪的试验发现，哺乳母猪饲粮中添加止痢草提取物可以显著(P<0.01)提高仔猪吃奶前的γ，δ-T淋巴细胞水平和仔猪哺乳前及整个哺乳期自然杀伤细胞数量[16]。
3 植物提取物添加剂对猪生产性能的影响
3.1 对断奶仔猪的生长发育和肠道健康的作用
腹泻是仔猪断奶后最常见的一种临床症状,往往导致猪的生长抑制甚至死亡,给养猪生产造成严重的经济损失。目前治疗猪腹泻的主要手段是应用抗生素,然而因为细菌不断产生的耐药性使得抗生素疗效甚微。因此,许多研究者将目光转移到天然植物提取物上,而且已经有很多文章报道了植物提取物对断奶仔猪生长发育和肠道健康的有益影响[17]。魏郑谊等(2009)报道了苍术、石菖蒲等植物提取物可提高断奶仔猪的饲料转化率，平均日增重比抗生素组提高3％，显示了植物提取物的实际应用价值[18]。张孝清等（2006）报道了由党参、黄芪、枸杞、杜仲叶、神曲、山楂等植物组成的饲料添加剂，可显著增加40日龄断奶仔猪肠道中的乳酸菌和双歧杆菌数量，而大肠埃希氏菌指数以及腹泻发生率则明显降低，并且能提高日增重5.5%～13.22%,料重比降低6.64％～15.03%，结果表明植物添加剂能促进断奶仔猪肠道中有益菌的增殖,促进仔猪的生长发育[19]。陈汉忠等(2005)给断奶仔猪饲料中添加2％植物添加剂，增重率提高16.6%~41.1%,饲料转化率提高17.4%~25.6%，并有良好的防病保健作用[20]。
在美国明尼苏达大学进行的研究表明，母猪饲粮中或断奶仔猪饲粮中添加专利的止痢草提取物250 g/t，均可显著提高第1～5 d、第9～12 d、第16～19 d仔猪的绝对生长速率分别达15.9%、12.0%和9.7%（见表2）[16]。
3.2 对种猪和母猪的影响
当前，我国规模化猪场疫病复杂，特别是猪蓝耳病和圆环病毒2型的双重感染在我国猪场普遍存在，这两种疫病主要侵害猪的免疫器官和免疫细胞，造成猪的细胞免疫和体液免疫的抑制，增加对细菌性疾病的易感性。它们在种猪群中主要表现为母猪的繁殖障碍（流产、死胎或产弱仔)、返情，种公猪的性欲降低、精子活力下降、呼吸道疾病增加等，使母猪因为泌尿生殖道系统感染和公猪无使用价值而导致淘汰率和死亡率大量增加。所以，在做好疫苗防疫的前提下，在饲料中添加植物提取物添加剂也是预防当前复杂猪病的一种方法。在猪场生产中，通常选择那些能提高猪的免疫功能，增加抗病能力的植物添加剂：如人参、黄芪、香菇、灵芝、茯苓、枸杞、淫羊藿等富含植物多糖，具有增强免疫功能的作用；板蓝根、金银花、大青叶、野菊花等具有抗菌抗病毒作用；石膏、知母、紫花地丁、连翘等不仅能在体外抑制大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、多杀性巴氏杆菌的生长，并且可促进机体的细胞免疫和非特异性免疫[21]。有些植物提取物能够诱导母猪发情,增加泌乳量,提高产仔数。李杰生等(2000)在乏情后备母猪饲料中添加植物提取物，并配合氯前列烯醇治疗，使配种后46 d不返情率为97.56%,平均产仔数和产活仔数都增加[22]。有些植物提取物添加剂中含有与公猪激素合成和分泌相关的成分，可改善公猪繁殖性能，提高公猪性欲和配种能力。刘瑞生等(2007)在种公猪日粮中加入植物提取物添加剂，可以增加公猪的采精量、提高精子活力和精子密度[23]。龙翔等(1998)给种公猪饲喂植物添加剂后10～18 d、19～30 d内精液量、精子密度、精子存活率与对照组差异极显著，精子顶体异常率、精子畸形率显著降低[24]。
止痢草提取物不仅可以提高仔猪的采食量和增重，也显著增加泌乳母猪的日采食量和泌乳量，从而提高母猪的生产性能。Mauch等（2004）使用4 408头遗传背景相同的母猪，研究了母猪从分娩至哺乳和从断奶至配种期饲粮中添加止痢草提取物对母猪繁殖性能的实际应用效果，对照组母猪2 291头，试验组母猪2 117头，试验组母猪在分娩至配种期饲粮中添加止痢草提取物500 g/t。试验结果表明，添加专利止痢草提取物的经产母猪的年死亡率比对照组减少43.79%(P=0.02)，泌乳期的母猪淘汰率显著降低，同时分娩率增加8.84%，窝产活仔数增加1.4头/窝，产死胎数降低22.22%（见表3）。试验组和对照组母猪淘汰和死亡的主要原因为：乏情、猪泌尿生殖道疾病(SUGD)，围产期疾病（如乳房炎-子宫炎-无乳综合征(MMA)和胃肠道问题等。止痢草提取物对母猪产仔数增加的影响机制尚不完全明了，可能与它抗菌消炎和抗氧化剂的作用降低MMA和SUGD的发生率有关，同时由于减少母猪延迟免疫反应和产后子宫白细胞活性降低的不利影响，利于母猪产后的免疫系统激活和子宫复原，可能加快提高下一胎的分娩率[25]。Kis等研究发现，在初产母猪和经产母猪泌乳期及发情前日粮中添加止痢草可以有效缩短母猪断奶后发情间隔，初产母猪止痢草组的发情间隔是（5.1±0.3） d，对照组是（6.2±0.7） d；经产母猪止痢草组的发情间隔是（4.5±0.4） d，对照组是（5.5±0.6） d；而且添加止痢草母猪分娩率高于对照组母猪[26]。止痢草作为一种天然的植物性饲料添加剂，由于不仅具有抗生素的功能，又能提高母猪的生长和繁殖能力，且不对环境造成污染，它将会受到更多的重视。
3.3 对肥育猪的影响
植物提取物饲料添加剂富含多种营养元素和有效活性成分，能够增进猪的食欲，增加采食量；兴奋动物胃肠道，促进消化腺分泌，提高消化吸收功能；稳定消化道内微生态环境的平衡，促进猪生长发育，提高饲料利用率[6]。曾代勤等(2003)将3种植物添加剂按一定比例混合给生长猪饲喂，发现与抗生素组相比，猪的日增重、饲料报酬、经济效益都得到提高[27]。刘家国等选择75~80日龄体重相近仔猪150头，随机分为3组，每组5个重复，每个重复10只样本，以植物添加剂(1％)和金霉素(25 mg/kg)分别添加饲喂猪群，结果显示，植物添加剂组肉猪在净增重、日增重和增重率及料肉比方面都显著优于金霉素组和对照组猪群[28]。陈小波(2002)在饲粮中添加300 mg/kg植物提取物明显加速了肥育猪生长，并显著提高了肥育猪血清内源性GH和IGF-1水平。结果还显示，添加提取的中草药有效成分，对生长育肥猪的促生长效果与添加抗生素和(或)化学合成药物的相当，经济效益明显。添加中草药添加剂能明显改善生长育肥猪的生长性能和饲料利用率[29]。
植物提取物饲料添加剂还能够提高育肥猪胴体瘦肉率，降低胴体脂肪，改善胴体品质和肉质特性。田允波等(1999)从中药麻黄、枇杷叶、防风、细辛等提取的有效成分作猪用添加剂，对于改善猪肌肉组织沉积，减少脂肪合成有显著功效，可提高生长速度10％以上，降低耗料8％~10％，提高猪瘦肉率8％~10％，背膘厚度下降30％以上[30]。张先勤等将天然植物中的有效成分进行抽提后，按1：1的量加入到生长育肥猪的日粮中。观察其对生长育肥猪胴体品质和肉品质的影响，与对照组相比，植物添加剂组猪的胴体瘦肉率、肌间脂肪含量都有显著提高，脂肪率、板油重、平均背膘厚有显著下降，眼肌面积增加11.92％；并且肉品风味改善，具有肉质细嫩、郁香、汤味鲜浓的特点[31]。丹麦养猪生产协会（Danish Pig Production）利用生长肥育猪（31~53 kg）进行了试验，结果表明添加植物提取物可以提高采食量和日增重，并且可以改善饲料报酬。美国明尼苏达大学研究了从断奶到上市期间猪使用植物提取物的效果，饲粮中添加植物提取物的猪平均每头日增重全期提高30 g，采食量提高近5%，具有良好的经济效益[16]。
4 植物提取物类饲料添加剂的发展前景及研发思考
植物提取物饲料添加剂通过维持肠道微生物菌群健康、提高动物免疫力而起到促生长作用，而且在机体内无残留无毒副作用、可生产出安全的动物源食品，有广泛的实用价值和市场前景。我国是一个植物资源非常丰富的国家，利用植物提取物作为新型饲料添加剂，有着无可比拟的优势。但发展植物提取物饲料添加剂，要注意确定植物提取物中的有效成分及其含量，因为即便是相同的植物提取物，它的活性组成、组分、浓度及比例差异较大。例如，麝香草属挥发油两个主要成分百里香酚和香芹酚浓度变化从占整个植物提取物饲料添加剂最低比例的3%到最高的60％。专利的止痢草提取物饲料添加剂的活性成分是普通植物的20倍以上。活性成分组成和比例上的巨大差异，会直接导致植物提取物饲料添加剂的生物学作用存在差异。所以在商品化的植物提取物饲料添加剂中，它所含的活性组分和含量应该非常明确，其活性成分含量及比例应该稳定一致，并且易于营养师和配方师的检验、检测和监控，从而保证稳定一致的提高动物生产性能的效果[6]。
植物提取物添加剂的研究开发被世界各国重视，欧洲及美国、日本等发达国家对植物提取物进行大量基础和应用研究，我国在这方面多数还停留在简单的“复方制剂”概念上,需要利用现代植物化学和仪器分析手段,对植物提取物中的有效成分(如多糖、甙类、生物碱等)进行分离鉴定和中试开发，达到“微量、高效”的应用原则，并对植物进行遗传育种改造，培育出活性成分含量高的植物株。植物提取物有效活性成分的作用机理复杂，需要结合消化生理学、物质的代谢利用途径、免疫调节机理和激素的分泌调控等去探讨它们是如何调理猪体内平衡，改善肠道微循环和微生物区系，以及免疫反应性和体内其它生理生化反应。只有那些效果显著、机理科学、成分明确可控的植物提取物及其相关产品才能有广阔的开发前景。
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（编辑：刘敏跃，）
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金立志（通讯作者）、袁磊、程学慧，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-08-27 |
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