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植物飼料添加劑生物學功能與安全性探討

  作者: 來源: 日期:2011-08-30  
     近年來,由于化學合成和生物制品添加劑(包括藥物)的超量使用與違禁藥物的非法使用,造成了養殖動物死亡事故頻發,以及肉畜禽產品毒副殘留問題所造成的重大中毒事件也時有發生,已引起全世界人們對動物產品安全問題的擔憂,也是我國飼料與動物養殖行業能否健康發展的關鍵所在。天然植物飼料添加劑因其綠色、無公害與環保等特點被國內外企業所關注,并成為發展綠色飼料添加劑的主要趨勢之一。尤其是隨著歐盟及一些國家限用或禁用抗生素法規的出臺,天然植物飼料添加劑已作為飼料中抗菌抑菌物的首選替代品,并成為人們重點開發研究的飼料添加劑之一。

    天然植物飼料添加劑是指應用我國傳統的中獸醫理淪,以一種或多種天然植物全株或其部分為原料,經物理提取或生物發酵法加工,具有營養、促生長、提高飼料利用率和改善動物產品品質等功效的飼料添加劑川,包括常說的植物提取物(P1ant ex—tract)、天然藥物(Nutraceuticals)、陽生素(Phytobi一otics)、植物精油(Essential oil)、藥用植物/植物性藥物(Phytoceuticles)、草藥(Herbs)與中草藥(ChineseTraditional Medicine)等。據報道,我國天然植物總數已達1.28萬種,是世界上天然植物資源最豐富的國家,應用天然植物的歷史達5 000多年,是最早在飼料中應用天然植物添加劑的同家。我國政府先后把天然植物飼料添加劑與天然植物提取液研究作為“九五”與“十五”攻關項目”。可見,應用天然植物飼料添加劑是今后動物養殖健康持續發展的重要內容。在研究與應用過程中也存在許多亟待解決的問題。本文主要就天然植物飼料添加劑的種類、生物學功能與安全性問題進行初步探討,為其在動物生產中的推廣應用提供科學參考。

    1 天然植物飼料添加劑的種類

    根據2003年發布的GB/T19424—2003《天然植物飼料添加劑通則》,天然植物飼料添加劑可分為營養強化劑、調味劑、免疫增強劑、促生長劑、防腐劑、抗氧化劑和動物產品改良劑7類。

    1.1促生長刑

    能促進和改善動物生長或性能的天然植物飼料添加劑。促進消化吸收的主要天然植物有:山楂、砂仁、麥芽、枳殼、神曲、接骨木、肉桂、厚樸等;促進合成代謝常用的植物是:刺五加、人參、麻黃、白術、黃芪、枸杞子、補骨脂等。

    1.2營養強化刑

    能提供動物生長生產必需的,而在飼料加工儲存中易于損失或在動物生長及生產中需要強化補充的營養物質的天然植物飼料添加劑。眾所周知,天然植物不僅含有醇類、生物堿、揮發性精油、多糖、酶類、生物堿等功能活性物質,也含有多種營養成分,諸如蛋白質、氨基酸、脂肪、淀粉、纖維素、維生素與微量元素等,在一定程度上可彌補日糧中某些營養成分的不足,從而有利于動物機體的生長發育,提高生產性能。

    1.3免疫增強刑

    具有增強動物免疫功能或適應性的天然植物飼料添加劑。諸如:黃芪、刺五加、黨參、商陸、當歸、淫羊藿、穿心蓮、大蒜、豬苓、甘草、杜仲葉、枸杞、水楊梅、魚腥草與野菊花等等植物及其提取物。

    1.4調味劑

    用于改善飼料適口性,增進飼養動物食欲的添加劑,能提高飼料消化利用率以及動物產品質量。諸如海藻提取物、甜菜堿、辣素、龍膽提取物、蘋果酸、柚苷、當歸根、刺山柑、大蒜、肉桂、大茴香、姜、花椒、薄荷、牛至、茵陳蒿與百里香等,以及甜味類(甘草甜素、甜葉菊粉)等天然植物及其提取物。

    1.5抗氧化劑

    能延緩和防止飼料中營養成分被氧化變質的天然植物飼料添加劑。如:紅辣椒、植酸、甘草抗氧化物、橘皮素,以及楊梅、水芹、越橘葉、桉樹葉、龍膽根、鼠尾草等植物提取物均可抗氧化,以延長飼料保質期,使其在貯存期內不易氧化變質。

    1.6防腐劑

    能防止飼料變質腐敗,延長保鮮時間的天然植物飼料添加劑。如:土槿皮、白鮮皮、黃姜、花椒、桂皮、芥菜籽、稻殼與毛蒿等植物提取物,可防止飼料腐敗變質,能延長存放時間,使其貯存期內不腐敗。

    1.7動物產品品質改良劑

    能改善動物性產品色澤、風味,或提高胴體品質、延長產品貨架壽命的天然植物飼料添加劑.如:黃芪、當歸、丁香與半夏等配制成生長育肥豬添加劑,能明顯改善生長育肥豬的胴體品質和肉質。

    2天然植物飼料添加劑的功能

    2.1增進食欲、提高飼料轉化與促進動物生長

    眾多研究表明,天然植物飼料添加劑富含營養物質,能在一定程度l:促進動物生長;并且含有特殊的成分,能在增進食欲、提高動物消化性能、改善代謝功能、促進生長激素分泌等方面發揮作用,進而提高飼料轉化與促進動物生長。

    在養豬生產中,陳立偉等將苜草素添加到早期斷奶仔豬的基礎口糧十,500mg/kg與600mg/kg處理組比添加150mg/kg金霉素對照組在平均增重、日增重、增重比和飼料轉化率方面均有顯著提高。艾伯丁大學的研究表明,飼料中添加植物提取物能有效促進斷奶仔豬的生長和提高日增重,與對照組相比,添加組斷奶仔豬增重提高12%,采食量提高4%,飼料報酬改善6.7%。

    Amrik等試驗表明,在斷奶后仔豬日糧中添加1000mg/kg的止痢草/牛至的天然提取物能顯著

    提高體增重和改善豬的健康。此外,Ariza—Nieto等研究發現,添加止痢草提取物可提高斷奶仔豬的采食量和日增重,生產性能與飼喂抗生素(卡巴多)組相似。

    在反芻動物養殖中,liwi n ski等研究了絲蘭屬植物提取物(內含皂苷及撒爾沙提取物)及歐洲栗提取物(包含丹寧酸)對反芻動物瘤胃發酵的作用,結果表明,富含皂苷及丹寧的處理降低了瘤胃中氨水平的21.0%,富含次級化合物的天然植物提取物可以改變瘤胃的發酵,這直接降低了氮素作為尿態氮及氣態氮的散失,降低了動物對可吸收蛋白的需求.Laurent研究了]3種富含類黃酮的植物提取物對瘤胃微生物代謝的影響。結果表明,植物提取物極大提高了淀粉的代謝,平均達到81.9%,對多糖的代謝也具有明顯的促進作用,有效提高了飼料利用率,促進反芻動物的生長。

    在促進禽類生產方面,黃…帆等用黃芪、何首烏、神曲、麥芽、酸棗仁等組成的植物添加劑進行了試驗,結果表明,添加1%的該添加劑,肉雞日增重和飼料轉化率均得到了提高。其機理是:神曲、麥芽不僅含有維生素C及B組,還含有多種淀粉酶,可以健脾行氣、開胃助消化;酸棗仁亦含有粗蛋白質、多種維生素,能養心安神,對雞有抗應激作用,并且有一種固有的香甜味,這些因素均有利于增進食欲、提高營養物質的利用促進動物生長。利用芪歡散提取物飼喂永安麻雞,可明顯提高血清中谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶、堿性磷酸酶活性和總蛋白含量,降低尿素氮含量,并顯著提高白蛋白含量,同時對麻雞平均日增重和平均日采食量也有促進作用,并降低飼料轉化率。王尚榮等以肉桂、于姜、茴香、甘草與熟黃豆等植物原料按一定比例組成植物源性飼料復合添加劑,對肉仔雞采用不同劑量進行飼喂試驗,結果發現試驗組氮沉積率和干物質消化率、血液中的生長激素、三碘甲狀腺原氨酸、甲狀腺素水平亦顯著高于對照組,尿酸、尿素氮水平顯著低于對照組,且顯著提高肉仔雞的生長性能。毛紅霞等發現,飼糧中添加植物提取精油混合物,可刺激愛拔益加雄性肉仔雞腸道有益菌生長、降低有害菌增殖及改善腸道功能,肉雞生長性能提高。

    在水產養殖中也有研究與應用,飼料中添加0.5%大蒜莖粉可以有效提高鏡鯉生長性能。胡先勤等在鯉魚、羅非魚餌料中分別添加2%由蒲公英、蒼術、茴香等配伍的復方植物提取物添加劑,發現試驗組鯉魚的產量較對照組高7.0%,羅非魚高5.6%;而黨參、黃芩、小茴香等8種植物提取物的復方添加劑極顯著促進鯽龜的增重,1%復方組比對照組增重率高21.5%,比黃霉素組高14.31%。低比例中藥復方制劑對墨龍睛魚也有顯著的促生長作用,與對照組相比,增重率提高9.4%,餌料系數降低0.79且差異顯著。

    2.2清除自由基、抗氧化與提高機體免疫力

    天然植物飼料添加劑中有多種抗氧化、清除自由基與提高免疫力的功能物質。研究發現,日糧中添加適量的茶多酚可以有效提高肉雞抗氧化性能,同時具有提高肉雞免疫器官指數的趨勢,要達到顯著效果,茶多酚的添加量以不少于O.04%為宜。日糧中添加黃芪多糖也可明顯提高7和14日齡肉仔雞血清和肝臟的抗氧化酶活性,降低丙二醛含量。何首首烏十二苯乙烯苷(TSG)對αβ-1-42誘導損傷的PC12細胞生長、分化的保護作用,可能與抗氧化、抗白由基和脂質過氧化有關。

    提高動物機體免疫力的天然植物飼料添加劑主要是多糖類。如黃芪多糖能顯著提高仔豬外周血嗜中性白細胞百分數和淋巴細胞轉化率。將水溶性苜蓿多糖添加到肉仔雞早期生長階段,能促進巨嗜細胞吞噬能力和T細胞轉化能力。茶多糖也具有提高雞免疫能力的作用。胡忠澤等研究發現,茶多糖能顯著促進肉仔雞胸腺的生長發育,明顯升高血清中免疫球蛋白G(IgG)的含量,提高T淋巴細胞數和淋巴細胞轉化率,增強白細胞吞噬功能,提高肉仔雞血清十超氧化物歧化酶(SOD)活力、谷胱甘肽過氧物酶(CSH—Px)及過氧化物氫(CAT)活力,并能明顯降低血清中戊二醛(MDA)含量。金光明等在中藥四黃提取物影響肉仔雞小腸黏膜免疫的試驗中發現,試驗組雞十二指腸黏膜內淋巴細胞分布比對照組明顯增多,空腸黏膜內淋巴細胞分布比對照組更加密集,回腸黏膜和黏膜下層中淋巴細胞有明顯聚集現象,且淋巴細胞數量比對照組顯著增多,提示中藥四黃提取物作為飼料添加劑對肉仔雞小腸黏膜免疫具有明顯的促進作用。

    2.3抑菌、防病與抗病毒

    天然植物飼料添加劑抗菌防病的生物學功能主要由直接抑殺與間接抑殺病原菌兩條途徑實現的。直接抑殺病原菌主要是因為天然植物中含有某些特異性生理功能物質。如大蒜素、苦味素、苦參堿、香芹酚、姜黃素與穿心蓮內酯等,它們對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、傷寒桿菌、青霉菌等多種病原菌具有一定的抑制作用。Hammer等比較了茶樹、芫妥、綠原酸、馬郁蘭、生姜、三葉草與止痢草等10種植物提取物對大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果,結果表明:茶樹、芫妥、馬郁蘭和止痢草的提取物對3種致病性細菌表現出較強的抑菌能力,其中止痢草提取物的抑菌性最強。羅慶華等研究了綠原酸與大蒜素對魚類常見病原菌的抑制作用,發現兩者均對魚害粘球菌、腸型點狀氣單胞菌和熒光假單胞菌有一定抑制作用。間接抑殺病原菌機制主要包括:①通過有機酸類調節飼料及動物消化道pH值,改變了病原菌的適生環境,從而抑制病原細菌的繁殖;②富含特異免疫活性物質,通過提高動物機體免疫力促進抑菌抗病,如植物多糖類等;③本身含有解毒成分,可促進細菌毒素的降解,減少對動物機體的損害,如甘草提取物等。

    天然植物飼料添加劑的抗病毒作用也主要是直接抑殺與間接抑殺兩個方面。直接抑殺主要是通過天然植物特異活性成分直接作用于病毒,抑制病毒的生物合成,阻止病毒穿入寄主細胞或抑制病毒釋放。間接抑殺主要是通過增加和調節機體免疫力而發揮作用。目前已發現具有抗病毒作用的天然植物飼料添加劑較多,如連翹、黃柏、板藍根、柴胡、防風、魚腥草等。如邵紅等報道,黃芪、龜腥草、連翹、黃芩、金銀花提取物叮阻止雞新城疫病毒對細胞的吸附作剛,并能抑制其增殖。如王學林等研究發現山茶葉、輪葉黨參、卵葉芍藥、苦味葫蘆、狼毒大戟5種植物提取物對雞新城疫病毒有抑制作用,作用效果為山茶葉>狼毒大戟>輪葉黨參>苦味西葫蘆>卵葉芍藥,其中山茶葉提取物的作用較高。

    天然植物飼料添加劑的抗菌作用,少數是含有抗菌有效成分直接作用于菌體,如黃連的小蘗堿、黃芩的黃芩醛等。而大多數抗菌作用機理是激發調動動物體內存在的抗菌因子,如細胞吞噬、屏障、非特異性的血清殺菌素、溶酶素、補體、干擾素等的功能活動,消除細菌對組織、細胞的破壞作用,促進機體康復,增強非特異性免疫功能等,故天然植物飼料添加劑不會使細菌產生抗藥性。

    2.4防治寄生蟲感染

    天然植物飼料添加劑主要是通過直接抑殺作用和提高機體免疫力實現寄生蟲病防治的,其主要功能成分為植物揮發性油,已知活性物質有:酚類、醛類、萜類和一些氧化物,這些物質具有直接的抗寄生蟲效力。研究證實,某些植物提取物對球蟲卵囊的孢子化有抑制作用,如白頭翁、秦皮、青萬與常山等提取物。郭莉等報道,黃芪、黨參與刺五加組成的復方植物提取物能有效提高雞體T淋巴細胞介導的細胞免疫,抗雞堆型艾美耳球蟲指數高。

    天然植物飼料添加劑對水產寄生蟲也有一的防治作用。姚嘉贊等發現,不同極性的重樓提取物對羅氏沼蝦上的纖毛蟲均有一定的殺滅作用,其中重樓甲醇提取物對纖毛蟲的殺滅作用最強。王高學等報道,22種植物中蛇床提取物殺滅金魚鰓指環蟲的效果最好,而生姜、辣椒、仙茅、大風子、澤漆、相思子和雷丸沒有明顯殺蟲活性;植物化合物川I棟素的殺滅指環蟲活性最高,其次是鬼臼毒素、炯堿和檳榔堿。

    2.5促進動物繁殖性能

    研究發現,天然植物飼料添加劑促進動物繁殖性能的機制主要有以下5個方面:①促進排卵及排卵數量,具有該功能的有丹參、貫眾、淫羊藿、蛇床子、菟絲子、補骨脂與仙茅等植物提取物;②促進發情,有淫羊藿、葫蘆巴等植物提取物;③性激素樣作用,有丹參、杜仲、紅花、王不留行與覆盆子等植物提取物;④補.腎壯精,如杜仲、肉蓯蓉、巴戟天、鎖陽、菟絲子與補骨脂等植物提取物;⑤調理氣血,具有陔功能的有黃芪、黃精、黨參、枸杞、當歸、熟地、女貞于與甘草等植物提取物。

    侯曉礁等在妊娠后期母豬飼料中添加300g/t黃芪多糖粉,能有效提高妊娠后期母豬的生產性能和出生仔豬的健康水平,對妊娠母豬的各種繁殖障礙和疾病有很好的預防作用,窩均產仔數、窩均活仔數和窩均活仔重均高于對照組;弱仔率、死胎率、木乃伊率和畸形率也有明顯降低。張鶴亮等用黃芪、白術、當歸、王不留行、木通等中草藥與維生素組成的添加劑,以2.5%的比例添加,飼喂產后母豬,可極顯著提高仔豬20日齡窩重和30日齡斷奶窩重,以及仔豬斷奶個體重與哺乳期仔豬成活率;在母豬哺乳期的飼糧中添加o.5%的植物提取物飼料添加劑,顯著提高哺乳母豬0-20日齡及全期的泌乳量,縮短哺乳母豬斷奶后發情間隔,提高下一胎窩產仔數。

    茍清碧等選用陳皮、黨參、黃芪、當歸、淫羊藿、補骨脂、益母草、山楂、麥芽等十五味中藥組成添加劑飼喂羅曼蛋雞,發現實驗組產蛋率顯著提高,料蛋比顯著降低。Berry等報道,給1日齡小母雞皮下注射o.5mg/d和3mg/d的染料木素,持續14d,結果發現3mR/d的染料木素顯著增加母雞相對輸卵管重,發揮了雌激素樣作用,并影響禽類的繁殖功能。此外,Rochester等還證實,以添加紅色三葉草日糧飼喂日本鵪鶉,可促進輸卵管生長,而對卵巢和睪丸生長發育有抑制作用。

    2.6緩解機體應激

    在動物生產中常用的抗應激添加劑包括糖類、維生素、氨基酸、電解質礦物元素、有機酸、抗生素、化學藥物、中草藥等。其中天然植物飼料添加劑倍受研究者們的重視。天然植物飼料添加劑提高動物抗應激能力的機理包括:①調節動物體溫中樞、祛熱解暑降溫及促進發汗,如茵陳、柴胡、麻黃、桂枝、馬兜玲、馬鞭草、車前草與薄荷等;②抗驚厥,如天麻、白芍、蜈蚣、地松、石菖蒲與鉤藤等;③鎮靜催眠,如酸棗仁、朱砂、五味子、合歡皮、遠志、刺五加與柏子仁等;④調節基礎代謝及血糖水平,如茶葉、五味子、紫蘇與麥冬等;⑤調整中樞神經功能,如刺五加與五味子等;⑥調節及增強免疫功能,如黨參、沙參、黃芪、丹參等;⑦適應原及激素樣作用,如淫羊藿、人參、首烏與白芍等。

    馬得瑩等研究發現,女貞子、五味子和四君子湯能通過增強熱應激下蛋雞脂質穩定性、調節內分泌以及提高肝臟熱休克蛋白70表達等途徑改善熱應激下蛋雞的生產性能,減輕熱應激對蛋雞的危害。運用復方巾草藥(附子、黃芪、五味子)可緩解雛雞慢性冷應激,其機理可能是中草藥通過降低一氧化氮(No)含量,增強谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活力,并提高白細胞的數量實現抗冷應激作用的。

    林登峰等報道,斷奶應激仔豬飼喂以酸棗仁苷為主的植物提取物,可提高日增重,增加采食量,改善飼料轉化率,腹瀉率明顯降低,具有良好的抗應激效果。劉波等將大黃蒽醌提取物添加到建鯉的基礎口糧中進行高密度應激試驗,結果顯示,與對照組相比,大黃葸醌提取物提高了建鯉增重率與特定生長率,促進了魚體豐滿度與血液溶菌酶活性,并降低了魚死廣率與餌料系數。

    2.7改善動物產品質量

    隨著生活水平的提高和保健意識的增加,人們對動物產品的質量要求趨于更高和多樣化,各國科技工作者從改善動物產品質量方向也篩選出大量的天然植物飼料添加劑。如將0.02%的10%牛至油添加到肉鴨基礎日糧中,不僅可使雌雄肉鴨的平均日增重與飼料轉化率提高,還可改善肉鴨胴體品質,分別提高屠宰率2.45%、全凈堂率1.49%、胸肌率2.88%;和腿肌率4.05%,并使腹脂率降低7.96%。尹靖東等發現,海賽克斯褐殼雞蛋膽固醇隨著日糧中大豆黃酮添加量的增加呈二次線性下降,當日糧添加40mg/kg大豆黃酮,雞蛋膽固醇含量降低19.0%,蛋黃膽固醇濃度降低11.4%;大豆黃酮還能顯著抑制氧化膽固醇形成,降低7一keto。氧化膽固醇和總氧化膽圖醇含量。在辣椒紅色素對雞蛋蛋黃著色試驗巾發現,隨著添加水平的提高,羅氏比色扇值極顯著提高,最高添加量組(o.8%)在21天得到的RCF值為9.9.

    薛紅楓研究天然植物提取物對育肥豬的屠宰效果,結果表明試驗組的屠宰率、后腿比例、瘦肉率、眼肌面積與熟肉率分別比對照組提高了0.94%、4.44%、7.67%、13.81%、o.63%;試驗組的平均膘厚、脂肪比例、板油比例、平均皮厚、失水率分別比對照組降低了1.31%、20.20%、11.13%、19.35%、6.55%,,且試驗組的豬肉大理石花紋明顯,肌間脂肪豐富,肉質嫩度良好。

    2.8減少畜牧業環境污染

    我國的畜牧業正以超過世界平均水乎的速度迅速發展,畜禽飼養及活體加工過程中產生大量的廢氣、廢水和廢渣等,給生態環境帶來的污染問題也日益突出。

    人工制造的化學有毒物質造成了對環境的污染,其中化學合成藥和添加劑污染占相當大的比例,而天然植物飼料添加劑由于無毒副作用,對環境無污染作用。研究還證實,在動物日糧中應用天然植物飼料添加劑可減少畜牧業廢棄物的排放量,有利于生態環境的保護。在仔豬飼糧中添加絲蘭屬植物提取物,試驗組舍內各時期氨氣濃度與對照組相比都有不同程度下降,且愈到后期效果愈明顯。在生長豬日糧中應用絲蘭屈植物提取物也能達到減少氨氣排放的效果。其作用機理可能與它所含有效成分可與腸道內氨和其他有害氣體相結合,或者可抑制尿酶和尿素代謝酶的活性,以減少氨氣的排放量有關。潘倩等報道,在斷奶仔豬日糧中添加樟科植物提取物,能促進仔豬生長,降低料肉比,增強營養物質的生物轉化,抑制糞中脲酶活性,并減少糞尿氮的排泄量。隨后研究發現,飼料中添加樟科植物提取物(CFPE)和絲蘭植物提取物(YE)還可通過減緩尿素氮分解和可溶性硫化物的產生,從而減少氨和硫化氫的散發,其中CFPE效果優于YE。

    此外,在糞尿中添加適當的植物提取物(如丁香油酚、香芹酚與麝香草酚混合物)也能有效減少廢氣的排放,并有效消除大腸桿菌與其他病原微生物。植物提取物不僅能依靠抗菌與抗氧化特性有效抑制畜禽糞尿中微生物的繁殖以達到減少廢氣排放的目的,且能促進糞尿中乳酸含量的增加,促使pH值降低,進一步抑制微生物的活性,減緩畜牧業廢棄物造成的環境污染.

    2.9其他功能

    然植物飼料添加劑小每一種植物均含有數十種,甚至上百種有機成分,按照化學藥物的“構效學說”,每一種成分結構起一種功效作用,即“一構一效”。天然植物飼料添加劑有多種成分結構,故具有多種功效。因此,天然植物飼料添加劑除了具有上述重要功能外,還具有改善飼料儲藏性能,調節反芻動物瘤胃發酵,減少能量與氨基酸氮的損失,以及抗腫瘤、抗衰老、降血糖、抗炎癥與防治心血管疾病等生物學功能。作者:唐勝球等 文章來源:廣東飼料

 
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