單寧的生物活性及其在畜禽生產(chǎn)中的應用

王 吉 王湘林 肖海思 文利新,3* 鄔 靜*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學 動物醫(yī)學院畜禽保健湖南省工程研究中心，長沙 410128；2.長沙綠葉生物科技有限公司，長沙 410100；3.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410128)

在中國，非糧飼料資源豐富且價格低廉，但利用率極低[1]，究其原因，抗營養(yǎng)因子是影響非糧飼料有效利用的主要因素?？範I養(yǎng)因子是指干擾營養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的一類生物因子，主要包括單寧(tannic)、異硫、凝集素、異硫氰酸脂、芥子堿、棉酚等。這些抗營養(yǎng)因子的作用主要體現(xiàn)在:(1)非淀粉多糖增加食糜粘度并促進腸道內(nèi)厭氧菌的生長，影響腸道的消化吸收。(2)植酸、單寧等與金屬離子和維生素螯合，降低礦物質(zhì)的吸收。(3)抑制消化酶的活性，進而降低飼料消化率。(4)降低飼料的適口性，從而降低采食量。(5)硫苷在體內(nèi)分解形成異硫氰酸脂和惡唑烷硫酮，能造成動物甲狀腺腫大及其功能異常。(6)植酸中毒會抑制免疫球蛋白活性，導致動物中毒甚至死亡[2]。近年來，隨著綠色環(huán)保養(yǎng)殖理念的普及以及畜牧行業(yè)“禁抗”的全面落實，尋找天然安全的飼料添加劑以促進動物生長、提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì)、替代抗生素以及保護環(huán)境變得尤為重要。單寧作為一種經(jīng)歐盟批準使用的飼料添加劑，由于其獨特的生物活性而被廣泛的研究與應用，本研究對其生物學活性及其在畜禽(以生豬、反芻動物以及家禽為例)生產(chǎn)中的應用進行了綜述。

1 單寧的概述

1.1 單寧的理化性質(zhì)與結構

單寧(tannin)是一類多酚類化合物，廣泛存在于植物的根、莖、葉和果皮中，根據(jù)其化學結構，從分子結構上來看，單寧主要分為縮合單寧(condensed tannin，CT)和水解單寧(hydrolyzable tannin，HT)，CT是由兒茶素、表兒茶素、沒食子兒茶素和表沒食子兒茶素按照一定比例聚合而成的低聚物或高聚物[3]，而HT則是由沒食子酸酯或含糖基的鞣酸及其衍生物組成而成，以單寧酸(tannic acid, TA)為典型[4]。單寧多為淡黃色或淺棕色無晶性粉末或鱗片，微臭，味極澀，易溶于水、乙醇、丙酮等溶劑，又因其含有多個酚羥基而具有獨特的化學性質(zhì)和較強的生理活性[5]，能與蛋白質(zhì)，生物堿，多糖，核酸，細胞膜等大分子發(fā)生沉淀反應，一方面降低機體對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，另一方面也可發(fā)揮抗炎、抑菌、抗寄生蟲等作用；也能與金屬離子發(fā)生螯合反應或者靜電反應，降低金屬離子的利用率；與此同時，鄰位羥基的存在使其具有很強的清除氧自由基的能力，表現(xiàn)出比其他抗氧化劑更強的活性；不僅如此，它的酚羥基還極易發(fā)生衍生化反應，如乙?；?、硫化、醚化和酯化，改變其疏水、親水比值, 增加脂溶性, 進一步改善和擴展單寧酸的性質(zhì)等等[3,6]。單寧的化學結構如圖1所示。

圖1 單寧的化學結構[3,7]Fig.1 Chemical structure of tannin[3,7]

1.2 單寧的來源與提取方法

單寧廣泛存在于自然界中的各種植物中，尤其在牧草、灌木、谷類和藥材中大量存在(檸條、堅木、百脈根、栗木、高粱、五倍子等)[8]，其他也存在于黑莓、蘋果以及葡萄等水果中[9-10],一般單寧在植物的新生葉片、皮和花中較為豐富[11]，因為單寧的化學結構及含量在不同植物種類、生長條件之間存在很大差異，所以提取來源不同的單寧，其生物學功能也會存在差異[8]。除此之外，提取工藝的不同也會對單寧的生物學功能產(chǎn)生一定的影響，現(xiàn)有的提取單寧的方法有溶劑浸提法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、超臨界CO2萃取法；使用有機溶劑甲醇、乙醇、丙酮等有機溶劑溶解單寧進行提取的方法因其操作簡便、專業(yè)要求低、成本低，適合工業(yè)生產(chǎn)，而成為最常被使用的提取技術。近年來酶轉(zhuǎn)化提取法、超高壓提取法、發(fā)酵法等新興提取方法的出現(xiàn)也為單寧的規(guī)?；a(chǎn)提供了新的支撐，諸如此類的單寧提取方法的出現(xiàn)，為單寧的應用提供了強有力的理論依據(jù)和技術支持[12]。

2 單寧的抗營養(yǎng)作用及毒性作用

2.1 單寧的抗營養(yǎng)作用

單寧味苦，具有收斂性，其發(fā)揮抗營養(yǎng)作用的機理主要是通過結合飼料中的淀粉、蛋白質(zhì)等形成不溶性復合物來降低飼料的適口性及營養(yǎng)物質(zhì)的生物利用率[13]。有研究指出，單寧也能直接與味覺感受器發(fā)生反應，抑制動物攝食，來降低其采食量[14]；也有研究表明，單寧能與胃腸黏膜表面的部分消化酶結合，以減少動物腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[15]，單寧還能沉淀飼料中蛋白質(zhì)，鈣、鐵、鋅等金屬離子及維生素B12，降低飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率[16]。在反芻動物中，單寧能降低瘤胃的消化率，抑制瘤胃的排空，使動物產(chǎn)生飽腹感，采食量減少[18]，最新研究指出，灌喂高劑量的單寧(3.0 g/kg)后, 由此損害消化系統(tǒng)可能是導致攝食率降低的最主要原因[19]；不僅如此，單寧還能顯著降低反芻動物對干物質(zhì)，粗蛋白，有機物的表觀消化率，降低體內(nèi)氮平衡，從而影響這些物質(zhì)的消化吸收。在單胃動物中，單寧通過和大分子營養(yǎng)物質(zhì)形成復合物以及降低消化酶的活性來進一步降低營養(yǎng)物質(zhì)的利用率[20]。Al-Mamary等[21]研究發(fā)現(xiàn)高粱單寧對兔消化酶具有顯著的抑制作用,飼料中3.5%單寧可分別抑制α-淀粉酶和脂肪酶活力達77%和43%發(fā)揮抗營養(yǎng)作用。Marzo等[22]發(fā)現(xiàn)飼料中的單寧(25 g/kg飼料)顯著降低了雞的蛋白質(zhì)利用效率。但低劑量的單寧并不會對飼料適口性造成明顯的影響，原因是唾液腺中分泌的富脯氨酸蛋白能結合飼料中的單寧，改善其苦澀的口感，進而減少其對動物攝食率的影響[23]。由此可知，單寧的抗營養(yǎng)作用與其使用劑量緊密相關。

2.2 單寧的毒性作用

動物單寧中毒最常見的是橡樹葉(櫟樹葉)中毒，這是因為在早春時節(jié)，橡樹葉中含有較高濃度的單寧，當反芻動物攝入過多的橡樹葉，就會引起反芻停止、食欲廢絕、便秘、消瘦、皮下水腫、體溫降低等癥狀。Boyd等[25]發(fā)現(xiàn)，口服單寧后，大鼠前期表現(xiàn)為厭食、嗜睡、暫時性腹瀉，后期逐漸發(fā)展成為肝壞死、腎炎和急性胃腸炎，并且對免疫器官有明顯的抑制作用，造成脾臟水腫，胸腺萎縮，半數(shù)致死量(LD50)為2.26±0.083 g/kg。有研究指出，當食物中單寧含量達到3%時，植食性哺乳動物田鼠體內(nèi)出現(xiàn)鈉離子失衡現(xiàn)象，但這種失衡是由于機體對攝入的植物次生化合物進行解毒所引起的，而非單寧消化抑制作用所致[26]。值得注意的是，部分學者將單寧的作用劑量與作用時間進行調(diào)整后，其結果卻不盡相同，當給牛連續(xù)灌服50 g/d的單寧，在16 d后，牛體內(nèi)就出現(xiàn)了不可逆的胃腸道和腎臟損傷，但是，將劑量減少至25 g/d時，即使到28 d也并未出現(xiàn)明顯的副作用[27]。在一項慢性毒性研究試驗中，研究人員持續(xù)290 d以低濃度的單寧對雄性大鼠進行皮下注射，結果發(fā)現(xiàn)部分試驗組大鼠在結束時出現(xiàn)了肝癌和膽管癌[27]。由此可見，動物的種類、單寧的劑量以及給藥途徑均可能是影響單寧對機體產(chǎn)生不同作用的原因。綜合分析，單寧對哺乳動物發(fā)揮毒性作用的機制與其理化性質(zhì)密切相關，單寧能沉積蛋白質(zhì)，形成的復合物沉積在粘膜表面，從而引起黏膜細胞變性、壞死等；同時，單寧的體內(nèi)代謝產(chǎn)物進入循壞系統(tǒng)后，也會對肝臟、腎臟造成損傷?？傊?，常見的單寧急性中毒是動物在短時間內(nèi)攝入濃度過高的單寧而引起肝臟、腎臟、胃腸道急性病變的現(xiàn)象，而長期攝入或注射較低劑量的單寧時，機體則多數(shù)表現(xiàn)為慢性中毒。

在體外試驗中，單寧也對多種細胞具有毒性作用。已有大量研究表明，單寧能顯著抑制多種癌細胞的體外增殖以及促進癌細胞的凋亡[28-31]。我們團隊在前期的體外研究中發(fā)現(xiàn)，一定劑量的單寧對正常動物細胞也存在毒性作用。其可通過Caspase-9/Capase-3、Bax/Bcl-2等信號通路促進豬空腸上皮(IPEC-J2)細胞[32]和豬腎(PK-15)細胞[33]的凋亡，并可抑制周期蛋白的轉(zhuǎn)錄與表達，對細胞的周期進程產(chǎn)生阻滯的效果。

3 單寧的生物學功能

盡管過量攝入單寧具有一定的抗營養(yǎng)甚至毒性作用，但已有大量研究證實了，適當劑量的單寧具有廣泛的生物學功能，例如抗菌[35]、抗病毒[36]、抗氧化[37]、抗炎[38]、抗寄生蟲[39]、收斂止瀉[40,41]以及降血脂血糖[42]等。

3.1 單寧的抗菌、抗病毒作用

近幾年來，越來越多的學者發(fā)現(xiàn)單寧對多種細菌和病毒都有著明顯的抑制作用，具有潛在的“替抗”開發(fā)價值。單寧可通過酚羥基結合病原微生物體內(nèi)的酶和毒性蛋白，來削弱其致病力，也可以通過結合病原微生物增殖所必須的金屬離子、降低細菌F-肌動蛋白和絲裂原活化蛋白的磷酸化以及生物膜的形成來抑制細菌增殖[35,43-44]，并通過促進機體細胞因子的產(chǎn)生來抵抗細菌的侵襲，在抗菌譜上，單寧對革蘭氏陽性菌的抑制效果優(yōu)于革蘭氏陰性菌[45]。多個研究表明，致病菌如大腸桿菌O157∶H7、沙門氏菌、志賀菌、葡萄球菌、假單胞菌、幽門螺桿菌等都對單寧敏感[46-49]。江凱[50]研究發(fā)現(xiàn)，五倍子單寧對金黃色葡萄球菌、腸炎沙門氏菌、白色念珠球菌、綠膿假單胞菌、鼠傷寒桿菌和李斯特桿菌等細菌也具有較好的抑菌活性。除此之外，有研究證明單寧對某些病毒也具有明顯的抑制活性，如人類免疫缺陷病毒(HIV)、牛腺相關病毒(BAV)和諾如病毒(NV)等[52-53]，而這其中發(fā)揮作用的主要機制是蛋白沉淀。Liu等[54]發(fā)現(xiàn)單寧酸可抑制丙型肝炎病毒(HCV)進入細胞和在細胞間的傳播，此外Ueda等[36]的研究表明，來源于柿子中的單寧也能顯著降低試驗病毒的活性。因此，單寧作為一種新型的抗菌、抗病毒藥物，具有很好的研究和應用前景。

3.2 單寧的抗氧化作用

單寧分子中的酚羥基是一種優(yōu)良的供氫體，對氧負離子(O2-)和羥基自由體(OH-)有清除作用，而它們清除自由基的能力與羥基的數(shù)量和單寧的聚合度有關。單寧作為體外抗氧化劑的潛力已經(jīng)在很多研究中表明。Luciano等[37]發(fā)現(xiàn)富含CT的草料也可通過增加血清抗氧化活性來改善牛和羊的抗氧化狀態(tài)；但在許多情況下，化合物發(fā)揮抗氧化作用不僅僅取決于其化學性質(zhì)，也與其作用劑量及其研究對象有關[57-58]。眾所周知，單寧所屬的多酚類化合物可以通過結合DNA誘導活性氧的生成進而引起DNA降解。有研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠灌服5 g/kg和10 g/kg的高劑量單寧，小鼠體內(nèi)肝臟和血清中超氧化物歧化酶的活性表現(xiàn)出降低的趨勢，且丙二醛的含量呈劑量依賴性的升高，發(fā)生氧化損傷[59]。咎志惠[60]研究表明，核桃揪外果皮及葉單寧提取物具有羥自由基、超氧陰離子自由基清除的能力，且濃度在1～7 mg/mL范圍內(nèi)其清除能力隨濃度的增大而增強。這些結果表明單寧的抗氧化活性與其劑量密切相關，在實踐應用中，可以將其作為天然抗氧化劑進行深度開發(fā)與利用。

3.3 單寧的抗炎作用

炎癥是指機體遭受致炎因子侵害后的正常防御性反應，單寧具有不同的抗炎活性，一方面這與他們的抗氧化活性呈正相關，另一方面是通過調(diào)節(jié)炎癥因子來發(fā)揮其抗炎作用[61-63]。體外研究表明，葡萄籽中的HT可通過調(diào)節(jié)細胞因子的表達來治療肥胖等低度炎癥性疾病[64]；從黑樹莓種子中提取的CT的抗炎活性通過抑制脂多糖誘導的RAW 264.7細胞產(chǎn)生一氧化氮(NO)來實現(xiàn)[61]。Liu等[38]研究表明，黃連提取的HT注射到耳部水腫以及關節(jié)炎的模型小鼠后，小鼠的炎癥癥狀會得到一定的改善。但Huang等[7]研究表明，單寧的抗炎機制與其自身的自由基清除能力有關，而不是取決于單寧抑制NO和促炎癥因子的作用。由此可知，雖然單寧可作為抗炎劑進行應用，但其抗炎的具體機制還有待進一步的研究。

3.4 單寧的抗寄生蟲作用

單寧可與細胞膜蛋白、多糖和磷脂等發(fā)生沉淀反應，并干擾機體營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝，以及單寧自氧化產(chǎn)生過氧化氫可降低細胞膜的通透性，進而對大部分寄生蟲表現(xiàn)出抑制作用[28]。單寧的抗寄生蟲特性在體內(nèi)體外試驗中均得到證實，在動物體內(nèi)試驗中，從豆科牧草(如紅豆草、百脈根、鳥足擬三葉草和冠狀巖黃蓍中獲取的CT能降低蛇形毛圓線蟲產(chǎn)卵量和抑制肺蠕蟲和胃腸道線蟲的孵化率，并呈劑量依賴性[65-66]；Zhong等[39]研究發(fā)現(xiàn)，單寧能夠抑制羊捻轉(zhuǎn)血矛線蟲幼蟲的存活率；在動物體外試驗中，以黃烷-3-醇和沒食子酸形式存在的CT提取物能抑制體外培養(yǎng)的蛇形毛圓線蟲卵的孵化[67]。將白堅木中的單寧提取物添加到培養(yǎng)基中, 被測試的寄生蟲的生長受到明顯的抑制且抑制效果具有劑量依賴性[68]。以上結果均說明單寧具有明顯的抗寄生蟲特性，有望成為傳統(tǒng)化學驅(qū)蟲劑的替代物質(zhì)，但這與其添加水平緊密相關，因此關于其應用還需要更深入的研究。

3.5 單寧的其他生理作用

除上述生理功能以外，單寧還具有降血脂、降血糖、收斂止瀉等功效，均有相關研究進行證實。從忍冬中提取的單寧也具有降血糖、降血脂的功效[42]。Bonelli等[40]在新生犢牛中添加栗木單寧能夠顯著減少其腹瀉。Yi等[41]研究發(fā)現(xiàn)，五倍子提取的單寧在蓖麻油致小鼠腹瀉模型中，對小鼠的腹瀉有顯著的緩解作用。

4 單寧在畜禽生產(chǎn)中的應用

4.1 單寧與生豬生產(chǎn)

我國作為世界第一養(yǎng)豬大國，生豬養(yǎng)殖業(yè)在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中一直占據(jù)著主導地位，同時它也是國民經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)[69]。養(yǎng)豬生產(chǎn)中，營養(yǎng)性腹瀉、細菌性腹瀉以及腸道損傷引起的腹瀉會給生豬產(chǎn)業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失[70]。目前已有大量研究表明，在飼料中添加一定劑量的單寧可以代替抗生素促生長劑來提高生豬的生長性能、改善生豬的腸道健康進而解決影響生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的腹瀉問題。對于營養(yǎng)性腹瀉，Biagi[71]在為期28 d的試驗中，分別將1.13、2.25和4.50 g/kg的栗木單寧添加于仔豬日糧中，結果表明栗木水解單寧可以顯著提高飼料利用率，并且可通過影響腸道菌群代謝物的含量變化來影響相應的腸道細菌的數(shù)量，進一步對機體代謝產(chǎn)生積極的影響，最佳添加劑量為4.50 g/kg。此外，有報道指出單寧對腸道形態(tài)也有一定的營養(yǎng)作用，可以增加回腸微絨毛的長度和盲腸隱窩的深度，來緩解仔豬的營養(yǎng)性腹瀉[72]。Bilic-Sobot[73]在育肥豬的基礎日糧中添加30 g/kg的五倍子水解單寧，可顯著提高十二指腸絨毛高度/隱窩深度比值，促進養(yǎng)分的消耗與吸收，保護腸道免受病原菌的侵害。與此同時，Yu[75]等人在斷奶仔豬的基礎日糧中添加2 g/kg的鞣酸蛋白可通過改善腸道屏障的完整性來抵擋病原菌的侵襲，進而降低腹瀉率。過早的斷奶會引起仔豬產(chǎn)生過量的氧化產(chǎn)物來損害腸粘膜細胞以及腸壁結構，最終引起仔豬腹瀉[76,77]。Liu等[78]在為期28 d的試驗中，將1 g/kg的栗木水解單寧和不同濃度的氧化鋅(ZnO)添加到144只斷奶仔豬的基礎日糧中，結果表明，單寧可通過減輕腸道的氧化應激來減少腹瀉，可以有效的代替ZnO，此外，也進一步發(fā)現(xiàn)HT可以提高生豬體內(nèi)的消化酶活性及其免疫水平。代珍青等[79]也發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬的基礎日糧中添加1 000 mg/kg五倍子水解單寧(含量50%)可減少生產(chǎn)中ZnO的使用量，并降低仔豬腹瀉率。

另一方面，單寧也可改善生豬的生長性能，劉樹棟[80]在育肥豬的基礎日糧中添加0.15、0.30、0.45 g/kg的栗木單寧，飼喂87 d，結果發(fā)現(xiàn)豬的采食量、平均日增重均顯著增加，能量利用率提高4.30%，蛋白質(zhì)利用率提高5.04%，其中最適添加劑量是0.45 g/kg；宋之波[81]在杜長大豬的基礎日糧中添加500 mg/kg的堅木單寧可增加其采食量和日增重，改善其生長性能；唐青松[82]在斷奶仔豬的基礎日糧中分別添加500、1 000和1 500 mg/kg的縮合單寧，結果發(fā)現(xiàn)添加500和1 000 mg/kg的縮合單寧在一定程度能提高斷奶仔豬的生長性能和緩解腹瀉，其中最佳添加劑量是1 g/kg，但添加1.5 g/kg的縮合單寧則會嚴重抑制斷奶仔豬采食，由此可知，單寧生理作用的發(fā)揮與其劑量緊密相關。

對于仔豬，不同的研究顯示日糧中單寧含量在0.5～10 g/kg的劑量范圍內(nèi)，均為安全劑量，且表現(xiàn)出不同程度的積極效果。對于育肥豬，在日糧中添加不同來源的10～30 g/kg的單寧，同樣表現(xiàn)出改善腸道健康、促進消化等生物活性。單寧與生豬生產(chǎn)的相關研究總結見表1。

4.2 單寧與反芻家畜生產(chǎn)

自20世紀80年代以來，植物單寧在牛、羊等反芻動物中已被廣泛用于飼料添加劑，因為它不僅能提高瘤胃蛋白、氨基酸等物質(zhì)的含量，還可以防止瘤胃鼓氣，抑制寄生蟲，提高動物的生產(chǎn)性能及其健康水平。雖然單寧對牛、羊等反芻動物的作用和影響機制比較復雜，但已有的研究表明，適量的單寧對動物健康、生產(chǎn)性能有著積極的影響。李元恒等[86]在2013年綜述得出，當百脈根單寧含量在18～50 g/kg時，對牛、羊等反芻動物被毛生長速度、產(chǎn)毛量、毛品質(zhì)、泌乳和繁殖率均有改善作用，但當百脈根單寧含量超過60 g/kg時，反芻動物各方面的生產(chǎn)性能則有所下降。在Bhatta等[87]的研究中，在日糧中添加7.4 g/kg 水平的單寧(來源于羅望子種子殼)，可顯著提高多產(chǎn)雜交奶牛的生長性能和牛奶蛋白水平，同時降低尿液中的氮排泄水平。回海勇等[88]的研究同樣證實了在飼料中添加單寧，可以提高奶牛的生產(chǎn)性能、改善乳品質(zhì)以及奶牛的健康水平。該試驗選取286頭荷斯坦奶牛，試驗組日糧中添加1 g/kg的純化TA，飼喂38 d后與對照組相比，試驗組奶牛日產(chǎn)奶量顯著高于對照組，前期提高5.89%，后期提高4.14%，且試驗組奶產(chǎn)品中乳脂提高1.36%，乳蛋白提高0.65%，同時試驗組飼料利用率和奶牛血清免疫球蛋白含量均有顯著提高。Pathak等[89]研究發(fā)現(xiàn)，在羔羊的基礎日糧糧中添加15 g/kg的單寧，飼喂180 d可以顯著提高羔羊平均日增重和產(chǎn)毛量。此外，牟春堂[90]在羔羊的基礎日糧中分別添加0.01、0.02、0.04 g/kg的葡萄籽縮合單寧，發(fā)現(xiàn)其對羔羊的生殖能力也具有一定的改善作用，最佳劑量為0.02 g/kg。與此同時，Liu等[91]研究發(fā)現(xiàn)，在奶牛的日糧中添加10 g/kg的栗木水解單寧可提高奶牛血漿中總抗氧化能力，改善過渡期奶牛機體的抗氧化狀態(tài)，進而改善奶牛的健康。但在另一肉牛試驗中，當日糧中添加16.9 g/kg的純化單寧飼喂19 d后，降低了肉牛的瘤胃發(fā)酵和日糧粗蛋白的消化率[92]。

與單胃動物相比，反芻動物可以更有效地消化纖維素含量較高的粗飼料，并對粗纖維較高的日糧有較高的利用率，這主要借助于瘤胃微生物的存在。然而在發(fā)酵飼料的過程中，瘤胃會生成甲烷并通過噯氣排出，根據(jù)現(xiàn)有的研究表明甲烷造成的溫室效應是二氧化碳的25倍，而聯(lián)合國政府氣候變化專門委員會(IPCC)指出反芻動物是甲烷最大排放源之一[93-94]。此外，在一定程度上減少家畜體內(nèi)甲烷的生成可以提高動物的生產(chǎn)性能，因此在針對反芻動物的研究上，不僅僅只是關注其生產(chǎn)性能的改善，如何減少甲烷氣體的排放也顯得尤為重要。劉立成等[96]在泌乳期奶牛的基礎日糧中額外添加40 g/d的TA，可以在提高奶牛生產(chǎn)性能的同時，還顯著降低了奶牛甲烷氣體排放。在小反芻獸的研究中，王敬堯[97]同樣發(fā)現(xiàn)，在綿羊日糧中分別添加2.16、4.31 g/kg 的檸條單寧也可以顯著提高綿羊的可消化氮利用率，降低甲烷日排放量。Yang等[98]在成年公牛日糧中分別按6.5、13.0、26.0 g/kg DM的比例加入單寧可通過降低瘤胃中醋酸鹽和丙酸鹽含量和產(chǎn)甲烷菌相對豐度，來減少瘤胃中甲烷氣體的排放，最佳添加劑量為26.0 g/kg DM。

可見在反芻家畜日糧中添加適量的單寧有益于改善動物瘤胃的消化能力、提高動物的生產(chǎn)性能。但反芻動物的種類不同、日糧中所添加的TA類型及其來源的不同，試驗結果也不盡相同。單寧與反芻家畜生產(chǎn)的相關研究總結見表2。

表2 單寧在反芻動物生產(chǎn)中的應用研究Table 2 Application studies of TA in ruminant production

4.3 單寧與家禽生產(chǎn)

由于單寧的收斂作用，單寧在家禽生產(chǎn)中的應用研究同樣聚焦在改善腸道健康以及促生長上。Jamroz等[99]的研究中，當給1日齡的仔肉雞日糧中添加低水平(0.25、0.50、1.00 g/kg)的單寧至出欄時，發(fā)現(xiàn)單寧可顯著改善肉雞的腸道菌群，即顯著減少幼齡仔雞腸道中大腸桿菌的豐度從而降低其腹瀉率，其中最佳添加劑量為0.25 g/kg。李茜和侯海峰[100]在1 000只1日齡肉雞的日糧中分別添加0.5、1.0、1.5、2.0 g/kg的單寧，結果表明，日糧中低水平的單寧可通過升高空腸絨毛高度/隱窩深度值，提高淀粉酶和胰蛋白酶活性，來改善肉雞的消化能力，其中最佳添加劑量為1.5 g/kg。除此以外，有研究人員還對單寧在雞肉胴體品質(zhì)的改善中發(fā)揮的作用進行了探索，Kristina[101]的研究中，在肉雞日糧中添加5 g/kg的單寧酸飼喂35 d后，肉雞體內(nèi)的有益脂肪酸含量增加，但膽固醇的含量相應的降低，此外肉雞的抗氧化能力也得到了一定程度的改善。侯海峰等[100]分別用0.5、1.0、1.5、2.0 g/kg的單寧飼喂肉用仔雞至出欄可顯著提升肉雞的生長速度和飼料利用率，還可通過促進腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖，有效的提升肉雞體內(nèi)煙酸的含量，且機體脂肪合成相關蛋白的表達降低，進而減少了體內(nèi)脂肪的蓄積，其中最佳添加劑量為1.5 g/kg。此外，從光雷[102]在1日齡雄性愛拔益加(AA)肉雞的基礎日糧中分別添加0.1、0.5和1.0 g/kg的橡椀單寧可改善肉雞的肉品質(zhì),提高空腸和回腸絨毛高度，進而提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，其中最佳添加劑量為1.0 g/kg。Chamorro[103]等在1日齡肉雞的基礎日糧中添加5和10 g/kg的葡萄果渣縮合單寧可在不影響肉雞生長性能的情況下，提高其抗氧化能力，其中最佳添加劑量為10 g/kg。

然而，不乏有研究證明了單寧對家禽的生理作用存在劑量依賴性，高劑量的單寧對家禽的健康及生產(chǎn)性能表現(xiàn)出的負面影響同樣顯而易見。Ramah等[104]通過在肉雞日糧中分別添加0.5和30 g/kg的單寧來探究其對肉雞免疫能力的影響。結果表明，肉雞日糧中添加低劑量的單寧可改善其免疫水平，但是高劑量的單寧會通過降低免疫器官質(zhì)量，減少免疫細胞以及相關細胞因子的數(shù)量來削弱機體的免疫水平，還會引起機體發(fā)生氧化應激反應，對機體產(chǎn)生一定程度的損傷。在另一項研究中，Marzo[105]給肉雞持續(xù)48 d攝入25、30 g/kg(日糧濃度)的單寧后，可顯著抑制肉雞體重的增長，降低其對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，并損傷肉雞的免疫系統(tǒng)，降低其對疾病的免疫力。Manssoori[103]在肉雞的基礎日糧中添加20 g/kg的純化單寧酸可降低肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率進而影響其生長性能。

單寧在家禽生產(chǎn)中的應用有如“雙刃劍”，低劑量的單寧對家禽的生長性能和腸道健康有顯著改善作用，而高劑量的單寧會對肉雞的生產(chǎn)性能以及免疫功能產(chǎn)生明顯的抑制作用。且相較于家畜，家禽對單寧的耐受性更低，這也提示了在將單寧應用于家禽生產(chǎn)時，需要我們更加科學與謹慎地對待。單寧與家禽生產(chǎn)的相關研究總結見表3。

表3 單寧在家禽生產(chǎn)中的應用Table 3 Application studies of Tannins in poultry production

4.4 單寧與抗生素使用的比較

2020年7月1日我國實施了飼料行業(yè)的最嚴“禁抗令”，飼料“禁抗”和“替抗”成為了養(yǎng)殖業(yè)的焦點問題。實際上自20世紀80年代歐美發(fā)達國家逐漸意識到禁抗的重要性后，歐盟畜牧業(yè)就一直致力于尋找替代抗生素生長促進劑的方法，其中以單寧為代表的具有明顯抗菌活性的天然植物提取物受到了廣泛關注和深入研究。Hana等[109]指出基于某些植物提取物的抗菌活性使其具有用于制造藥物的潛力，如生物堿，萜類化合物，單寧，類固醇，香豆素和類黃酮等[110]，且單獨或與抗生素組合使用的植物性抗菌素均具有強大的抗菌活性，因此可幫助解決當前的抗生素耐藥性危機。而近幾年的大量研究也表明單寧對機體有益，其極具潛力作為飼料中的抗生素替代品，用于控制疾病和提高動物的生長性能[74,111-112]。在楊海濤[113]的試驗中發(fā)現(xiàn)，包被的TA的治療效果不差于抗生素，可提高肉仔雞的屠宰率、抗氧化性能；增強其腸道消化酶的活性、維持腸道菌群的穩(wěn)定；甚至在個別指標上其效果還要優(yōu)于抗生素。Redondo等[114]報道與抗生素阿維霉素相比，水解單寧可發(fā)揮相同的抗菌作用，但對多種抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性的產(chǎn)氣莢膜梭狀芽胞桿菌卻無法對水解單寧產(chǎn)生耐藥性。Sahra[115]發(fā)現(xiàn)耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌對所有類型的β-內(nèi)酰胺類均具有耐藥性，但與TA協(xié)同作用后，就可以很好的治療MRSA的β-內(nèi)酰胺的耐藥性問題。結合單寧的其他生物學功能，以及其在動物試驗上的應用效果觀察，單寧作為一種抗生素生長促進劑的替代物質(zhì)，用于改善畜禽動物的營養(yǎng)與健康具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5 小結與展望

單寧作為具有多重生物活性的植物多酚，在國內(nèi)外動物營養(yǎng)學中已有幾十年的應用研究，且其資源豐富、獲取成本相對低廉，在“禁抗、替抗”新常態(tài)下的家畜家禽生產(chǎn)中有著巨大的應用前景。盡管如此，單寧目前仍未納入我國的飼料添加劑品種目錄，且既有的研究表明，不同的動物類型、不同的動物生長階段、不同的單寧來源以及不同的添加形式，都對單寧的最適添加劑量及其作用效果有著舉足輕重的影響。因此，國內(nèi)關于單寧的研究，應圍繞單寧的生產(chǎn)工藝及其產(chǎn)品標準的制定，集成開展單寧在不同靶動物中的耐受性研究、毒理學研究以及代謝和殘留研究，為單寧作為新飼料添加劑的開發(fā)及其在動物生產(chǎn)中的應用提供系統(tǒng)的參考標準。