天然植物飼料的生物學(xué)功能與應(yīng)用研究

■張 博 盧麗枝 谷 旭 李 俊*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081；2.廣西壯族自治區(qū)畜牧站，廣西南寧 530022）

20 世紀(jì)50 年代起，抗生素在飼料工業(yè)和畜牧業(yè) 中發(fā)揮著舉足輕重的作用，可抗病、促生長，而且價格低廉，為養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展節(jié)本增效。但越來越多的研究表明，抗生素持續(xù)、大量的使用給動物性產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)環(huán)境乃至人類健康造成隱患?！帮暳腺|(zhì)量安全—動物健康—環(huán)境友好—動物性產(chǎn)品質(zhì)量安全—食品安全—人類健康”是一個完整生態(tài)鏈，也是一種大食品觀，所以需要從源頭——飼料質(zhì)量安全抓起，杜絕抗生素可能會給食品和環(huán)境帶來的風(fēng)險，保障人類健康。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布第194號公告，“飼料無抗”在政策上得到保障。飼料“無抗”后可能會出現(xiàn)動物生長減緩、死淘率上升等問題，加之消費者對動物性產(chǎn)品質(zhì)量安全和食品安全的新要求，促使積極研究與開發(fā)綠色、環(huán)保、安全、高效的抗生素替代品成為飼料端和養(yǎng)殖端的重要工作。我國幅員遼闊，天然植物資源豐富且綠色安全無殘留，是替抗的理想產(chǎn)品之一。文章就天然植物飼料的定義、分類、生物學(xué)功能及應(yīng)用等方面進行綜述，并對天然植物飼料在實際應(yīng)用中存在的問題進行梳理，以期為天然植物飼料原料的研究和應(yīng)用提供參考。

1 天然植物飼料的定義與分類

1.1 定義

天然植物飼料分為二部分，一是指來自《飼料原料目錄》的117 種藥食同源天然植物，即植物或植物的特定部位經(jīng)干燥或粗提或粉碎獲得的產(chǎn)品；二是指以植物提取物為有效成分的植物飼料添加劑，包括來自《飼料添加劑品種目錄》和暫未列入《飼料添加劑品種目錄》（已過監(jiān)測期和在監(jiān)測期內(nèi)）的飼料添加劑。需要注意的是，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部194 號公告發(fā)布后，一些可以在飼料中長期添加使用的具有促生長功能的中藥類（如博落回散、山花黃芩提取物散、裸花紫珠末、女貞子提取物散等）不再歸為藥物飼料添加劑，而是作為中獸藥使用。一些天然植物具有一定的生物學(xué)功能，其中的活性物質(zhì)可提升動物腸道健康指數(shù)，促進生長、消除炎癥、抗病，是綠色、安全、環(huán)保、高效的抗生素替代品。

1.2 分類

我國天然植物資源豐富、來源廣泛、組成成分復(fù)雜。按照其來源不同，分為農(nóng)作物類、果蔬類、中藥類、茶葉類和香辛料類等；天然植物飼料原料中的活性物質(zhì)因植物的產(chǎn)地、品種、使用部位、收獲季節(jié)、加工工藝不同而存在差異。按照活性物質(zhì)的差異，分為生物堿、黃酮、多糖類、多酚類、萜類、揮發(fā)油及有機酸和色素類等；按照功能的不同，分為促生長類、免疫調(diào)節(jié)類、抗氧化類、調(diào)味類、防霉類、產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)境改良類等。按照產(chǎn)品形態(tài)差異，則分為經(jīng)干燥后的植物原始狀態(tài)、粉末狀、膏狀、固態(tài)及液態(tài)等。

2 天然植物飼料主要功能及應(yīng)用

天然植物飼料作為綠色、安全、環(huán)保、高效的抗生素替代品，主要是植物自然或人工栽培生長過程中合成的次級代謝產(chǎn)物，如生物堿、黃酮、多糖、多酚、萜類、揮發(fā)精油及有機酸和色素等發(fā)揮作用。天然植物飼料活性物質(zhì)多樣復(fù)雜，不同品種的植物，活性物質(zhì)存在差異，同一品種植物，也受產(chǎn)地、部位、加工方式等因素的影響，活性物質(zhì)不盡相同。不同天然植物飼料的主要功能則取決于某一種或幾種活性物質(zhì)的含量。植物提取物，從天然植物中提取的活性物質(zhì)，有抗氧化、改善胃腸、促生長、抗菌抑菌、提高動物免疫功能、減少環(huán)境污染等作用。

2.1 提高動物抗氧化能力

動物細(xì)胞因為環(huán)境變化、感染性疾病等在機體內(nèi)會產(chǎn)生大量的自由基，而自由基過量則會給動物細(xì)胞功能造成破壞，從而損害機體，降低動物的生產(chǎn)性能。某些植物提取物能清除自由基，防止氧化應(yīng)激所造成的機體損傷，還能夠提高血清抗氧化狀態(tài)和細(xì)胞抗氧化能力。大量研究表明，迷迭香、大蒜、山銀花、黃芩、牛至草等多種植物的提取物均有抗氧化能力，相比之下迷迭香具有更強的抗氧化能力?？寡趸挠行Щ钚晕镔|(zhì)為多酚類、黃酮類、萜類、維生素類、多肽類與有機酸等。陳祥宇等（2021）研究表明，以大蒜素和菊粉為主要成分的復(fù)合植物提取物可提高蛋雞的抗氧化能力。楊敏等（2017）試驗結(jié)果表明，在雛雞日糧中添加3%的老蒜提取物，能有效減少蛋雛雞血清中自由基產(chǎn)生，且效果優(yōu)于抗生素對照組，同時使血液中過氧化氫酶含量和超氧化物歧化酶活性有所增長；添加2%時，谷胱甘肽過氧化物酶活性體現(xiàn)出增強趨勢，說明添加老蒜提取物可以提高抗氧化能力。具有抗氧化作用的天然植物飼料原料種類較多，需要結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢，針對特定動物及不同生長階段開展應(yīng)用研究。

2.2 促進腸道健康

腸道的好壞關(guān)乎動物對食物的消化與吸收率，也決定了動物機體抵御病原微生物侵害的能力；腸道還是動物機體非常重要的免疫器官，構(gòu)建了機體免疫的第一道防線，腸道特異性免疫及黏膜屏障組成了腸道免疫系統(tǒng)。植物提取物中的多糖、多酚、皂苷、精油及醇類等通過改變腸道內(nèi)環(huán)境、形態(tài)結(jié)構(gòu)、微生物菌群、腸道上皮防御功能等方面調(diào)節(jié)動物腸道健康。改善腸道環(huán)境：刺激消化酶的分泌，增強消化酶活性，改善動物腸道消化機能。改變動物腸道的形態(tài)結(jié)構(gòu)：增加腸道絨毛高度，減少隱窩深度，提高二者比率，調(diào)整和改善機體小腸壁黏膜形態(tài)。平衡動物腸道內(nèi)各種菌群：增加有益菌的定植，阻抑有害菌的增殖，保持腸道菌群的均衡，進而促進腸道健康。維持腸道特異性自我免疫：提高自我免疫反應(yīng)的靈活性和敏感程度，加強腸道上皮細(xì)胞防御疾病能力，清除腸道由于氧化應(yīng)激造成的損傷，提高受損腸道的自我修復(fù)功能。周瑞（2019）研究發(fā)現(xiàn)，在羔羊飼糧中加入牛至精油，可有效促進羔羊的胃和腸道生長發(fā)育，均衡胃腸道內(nèi)菌群。王志宏等（2016）研究表明，杜仲黃酮可促進刀豆球蛋白、LPS 刺激下的小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖，并且有助于推進免疫細(xì)胞因子IL-2 與IFN-γ的分泌。研究報道，金銀花提取物能顯著促進有益菌定植，抑制有害菌繁殖。

2.3 促進動物生長

研究表明，植物提取物有促生長的功能。其中所含有的香味物質(zhì)，可以提高適口性進而增加動物的采食量；植物提取物通過優(yōu)化腸道菌群平衡，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，促進動物生長；植物提取物可以促使影響動物生長的激素分泌，進而提高生產(chǎn)性能。宋軍帥等（2019）研究報道，在斷奶的母豬日糧中加入200 mg/kg的大蒜、薄荷等6 種不同濃度比例的復(fù)合植物精油，與加入抗生素延胡索酸泰妙菌素（96 mg/kg）+金霉素（75 mg/kg）+吉他霉素（200 mg/kg）的日糧相比，料肉比下降，仔豬采食量與平均日增重(ADG)都得到顯著提升。Long 等（2021）在飼糧中添加1 g/kg 刺五加提取物能增加肉雞的體重和飼料轉(zhuǎn)化率，對肉雞的生長性能產(chǎn)生有益影響。在斷奶仔豬日糧中添加1%的杜仲黃酮，在第35 天體重增加了21%，在0～15 d 和0～35 d 仔豬腹瀉率分別降低了64.3%和59.3%，證明杜仲黃酮可以促進斷奶仔豬的生長。在尼羅羅非魚的飼料中添加綠茶可以有效改善飼料轉(zhuǎn)化效率，促進生長，添加量為0.5 g/kg 時效果最好。也有一些研究使用了《飼料原料目錄》以外的植物原料。

2.4 抗菌、殺菌、抗病毒作用

抗生素在治療動物由細(xì)菌和病毒造成的疾病中發(fā)揮了重要作用，減少了動物死淘率，降低了養(yǎng)殖損失?？股卦诎l(fā)揮良好作用的同時又反向危害動物、環(huán)境和人的安全與健康，相比之下，植物提取物規(guī)避了抗生素易產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性和動物性產(chǎn)品藥物殘留的兩大弊端。近年來在植物提取物抗菌殺菌方面做了大量研究。植物提取物中的生物堿、揮發(fā)油、黃酮、有機酸等均能抑菌。植物提取物的抑菌機理：①抑制細(xì)菌肽聚糖的合成，破壞其形態(tài)結(jié)構(gòu)，進而抑制細(xì)菌的生長；②改善細(xì)菌細(xì)胞膜的完整性和通透性，削弱質(zhì)子的運動能力，使細(xì)菌失活；③阻抑細(xì)胞內(nèi)脫氫酶的活性，進而減慢細(xì)菌細(xì)胞新陳代謝的速度；④提高動物機體免疫力，增強抵御細(xì)菌能力。植物提取物受種類和成分等多因素的限制，抑菌機理紛繁復(fù)雜，對不同菌類的抑制程度存在差異，要明確植物提取物起作用成因，還要對其作用機理進行更深入研究。趙露露等（2017）用牛津杯法對10種植物提取物以單一或復(fù)配形式抑制雞大腸桿菌和沙門氏菌的有效性進行比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單一肉桂精油對大腸桿菌的抑制有效性最高。鐘華晨等（2020）研究表明，蒲公英、金銀花、益母草等對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌存在不同程度的抑制作用。孫琦（2016）研究表明，肉桂醛能降低黃曲霉菌絲細(xì)胞內(nèi)活性氧代謝水平和減弱氧化應(yīng)激反應(yīng)的程度，并加劇菌絲細(xì)胞氧化損傷程度，說明其對黃曲霉菌生長和產(chǎn)毒有抑制作用?？傮w上看生物堿的研究相對較少，揮發(fā)油或精油類產(chǎn)品的成分較為復(fù)雜，且有的成分是人工合成的。

2.5 提高動物機體免疫功能

研究報道，植物提取物中的多糖、皂苷、生物堿、精油和有機酸等活性物質(zhì)能有效增強奶牛的免疫功能。曹楠等（2022）研究表明，在嶺南黃雞飼糧中添加白術(shù)多糖，可以增加肝臟雙核細(xì)胞、胸腺中的成熟胸腺細(xì)胞以及法氏囊中大淋巴濾泡數(shù)量，促進免疫器官的正常生長發(fā)育。Ayeka 等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，甘草多糖在攜帶CT 26 腫瘤的荷瘤小鼠中表現(xiàn)出明顯的免疫調(diào)節(jié)活性，通過增加荷瘤小鼠的胸腺、脾臟指數(shù)與T 淋巴細(xì)胞的數(shù)量，提高血清抗腫瘤細(xì)胞因子IL-2、IL-6和IL-7的水平，同時降低促腫瘤細(xì)胞因子TNFα來抑制腫瘤生長。

植物提取物能抑制炎癥因子分泌，降低機體抗炎反應(yīng)，從而增強動物免疫功能。宋潔等（2020）在患有乳腺炎的奶牛日糧中添加益母草、連翹、金銀花、蒲公英等復(fù)合植物提取物，第15 天時，出現(xiàn)明顯抗炎效果，抗炎因子IL-4含量提升至試驗期最高值，30 d時奶中的體細(xì)胞數(shù)（主要由98%～99%的免疫細(xì)胞和1%～2%的乳腺上皮細(xì)胞組成）顯著減少，表明炎性介質(zhì)對乳腺的損傷減弱，奶牛15～45 d的產(chǎn)乳量、采食量和乳成分在不同程度上得到改善，表明飼糧中添加由金銀花、益母草、連翹、蒲公英復(fù)配物能增強機體對炎癥的抵御能力。但連翹不在《飼料原料目錄》中。此外，值得注意的是，植物提取物的免疫調(diào)節(jié)有多面性，機體自身因素也會影響植物提取物的免疫調(diào)節(jié)功能。

3 天然植物飼料產(chǎn)品研究與應(yīng)用中存在的問題與建議

3.1 存在問題

3.1.1 產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，部分產(chǎn)品重金屬污染較為嚴(yán)重

飼用天然植物受不同品種、部位等內(nèi)因與收運環(huán)境、加工方式等外因影響較大，幾種因素相互制約，活性物質(zhì)組分復(fù)雜、差異明顯，質(zhì)量不穩(wěn)定。從產(chǎn)品標(biāo)簽或說明書上看，一些產(chǎn)品使用了《飼料原料目錄》以外的植物。目前對飼用天然植物的有效活性物質(zhì)測定沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對其產(chǎn)品質(zhì)量控制來說，更是雪上加霜。于治芹等（2020）對來自全國10個省份100份天然植物飼料樣品進行重金屬檢測，發(fā)現(xiàn)鉻污染問題比較突出，鉻含量大于5 mg/kg 的樣品占比為24%，有1 個樣品的鉻含量達(dá)到927.63 mg/kg。盧瑩瑩等（2019）對5 個省份的27 批次姜黃樣品進行重金屬檢測，發(fā)現(xiàn)鎘的超標(biāo)率較高，37.04%的樣品存在中度或重度污染。

3.1.2 作用機制和有效添加量不明確

目前，對天然植物飼料的研究以體外試驗和單一原料為主，主要集中在使用效果上，缺乏對其長期使用及不同植物原料間相互作用的研究，對其作用機理、代謝規(guī)律、有效或推薦添加量還不是十分明確。對于不同復(fù)配型天然植物飼料是否存在協(xié)同或頡頏作用，不同產(chǎn)地的同種產(chǎn)品對不同動物、不同生長階段的生長性能影響研究也比較缺乏。如姜黃素在飼料中的應(yīng)用主要集中在幼魚上，可促進幼魚生長和提高其抗氧化能力，且能起到保護肝臟的作用。姜黃素在不同重量、不同種類的幼魚飼料中添加量存在差異，在個體重約12.3 g 的美洲鰻鱺飼料中添加229.58～235.50 mg/kg的姜黃素，從美洲鰻鱺的增重率和飼料效率角度考慮，為最宜添加量。在個體重為2.5 g的尼羅羅非魚飼糧中添加50 mg/kg姜黃素時，能夠有效促進其生長；在金魚養(yǎng)殖中姜黃素的最大有效添加量為5 000 mg/kg，生長效果最佳，可見，姜黃素在不同種類幼魚中有效添加量相差懸殊。這可能與動物的生理功能、姜黃素純度與安全范圍等因素有關(guān)，對姜黃素的有效添加量還要進一步研究。

3.1.3 產(chǎn)品信息標(biāo)識較為混亂，部分產(chǎn)品夸大宣傳

根據(jù)近3 年對飼用天然植物提取物生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前天然植物提取物產(chǎn)品形態(tài)多樣，有的使用植物超微粉作為植物飼料原料，有的使用植物提取物作為獨立的產(chǎn)品，有的作為混合型飼料添加劑的載體。多樣化的形態(tài)，對天然植物飼料產(chǎn)品來說，其特點也存在弊端。對產(chǎn)品類型定位和分類不清晰，容易造成天然植物飼料原料和天然植物飼料添加劑的混淆，給使用帶來困擾，也造成政府監(jiān)管的困難。部分產(chǎn)品夸大其功能，標(biāo)示具有預(yù)防或者治療動物疾病作用的內(nèi)容，有“假獸藥”之嫌。一些天然植物飼料生產(chǎn)企業(yè)也同時是獸藥生產(chǎn)企業(yè)，存在飼料與獸藥的交叉污染風(fēng)險。通過對天然植物飼料產(chǎn)品的藥物篩查的結(jié)果也證實，部分飼料產(chǎn)品受到乙酰甲喹、喹烯酮、對乙酰氨基酚、磺胺類獸藥的污染，也不排除人為添加獸藥或違禁物質(zhì)的風(fēng)險。由此可見，一些標(biāo)稱有特定功能的產(chǎn)品真正起作用的可能是違規(guī)添加的獸藥或人用藥。

3.2 建議

3.2.1 制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法標(biāo)準(zhǔn)

目前處于快速發(fā)展階段的天然植物飼料原料及添加劑產(chǎn)品，面臨嚴(yán)重的標(biāo)準(zhǔn)缺乏問題，天然植物飼料原料中沒有強制性標(biāo)識要求，只有少數(shù)的天然植物提取物有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這也限制了天然植物飼料的推廣應(yīng)用，所以亟需開展天然植物飼料標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法標(biāo)準(zhǔn)的制修訂及宣貫工作，來規(guī)范天然植物飼料的生產(chǎn)、流通和使用等環(huán)節(jié)。

3.2.2 完善風(fēng)險預(yù)警和執(zhí)法聯(lián)動機制

采用現(xiàn)場調(diào)研、風(fēng)險排查、監(jiān)督抽查等方式相結(jié)合，對天然植物飼料摻假售假、非法添加、標(biāo)簽不規(guī)范的行為加大處罰力度，對違法行為起到威懾作用。可以從標(biāo)簽檢查入手，有效規(guī)范天然植物飼料界定不明、虛假夸大宣傳等亂象。不斷完善天然植物飼料中非法添加物篩查數(shù)據(jù)庫，提高篩查技術(shù)水平，讓非法添加物無處遁形。同時，天然植物飼料生產(chǎn)、流通和使用環(huán)節(jié)責(zé)任主體的法律意識要不斷增強。

3.2.3 深入研究天然植物飼料的作用機理

天然植物及其提取物由于其自身的復(fù)雜性，對其作用機理和有效添加量的研究是一項漫長而耗力的工程，應(yīng)加大天然植物飼料相關(guān)科研投入，深入研究天然植物飼料的作用機理，特別是替代抗生素的作用機理，從安全性和經(jīng)濟性的角度提出適宜添加量。

4 結(jié)語

天然植物飼料的應(yīng)用越來越廣泛，可以提高動物抗氧化能力、改善動物胃腸健康、促進動物生長、增強動物機體免疫力，在一定程度上可以替代飼糧中添加的抗生素。也可以改善動物性產(chǎn)品品質(zhì)，滿足市場消費的剛性需求。但由于天然植物及其提取物本身的復(fù)雜性，需要在應(yīng)用基礎(chǔ)研究、標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建、政府監(jiān)管和行業(yè)自律等方面同時發(fā)力，才能充分發(fā)揮我國天然植物資源的優(yōu)勢，促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。