甘草主要活性成分及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

黃凱勇，王其龍，楊景森，朱 翠

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院，廣東佛山 528225）

隨著促生長(zhǎng)類抗菌藥物飼料添加劑品種的退出，中草藥添加劑以其天然、副作用小的優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。甘草（）是豆科甘草屬多年生草本植物，又名美草、蜜甘或蜜草。中醫(yī)上甘草的根、根狀莖、甘草投、甘草梢和甘草節(jié)均可入藥，屬于補(bǔ)益類中草藥，具有調(diào)養(yǎng)脾胃、調(diào)和藥物毒性等作用，在中國(guó)已有數(shù)千年的應(yīng)用歷史。目前，已從甘草中分離出甘草三萜類、甘草黃酮類及甘草多糖類等化合物，且已被證實(shí)具有抗炎、抗氧化、保肝、免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、抗癌等多種生物學(xué)作用。研究發(fā)現(xiàn)，甘草可作為抗生素替代品應(yīng)用在動(dòng)物生產(chǎn)中，具有顯著改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能、維持動(dòng)物腸道健康、提高抗應(yīng)激和抗病能力等作用。因此，本文將對(duì)甘草的主要活性成分在動(dòng)物腸道健康、免疫調(diào)節(jié)和肉品質(zhì)等方面的作用進(jìn)行闡述，并對(duì)甘草及其活性成分未來(lái)研究方向提出建議。

1 甘草的主要活性成分及其理化特性

1.1 甘草三萜類 三萜類化合物是甘草主要的生理活性成分，以根莖部位含量最豐富。三萜類化合物主要是由30 個(gè)碳原子組成的萜類化合物，可溶于水，由三萜皂苷元和糖組成，常以四環(huán)三萜和五環(huán)三萜的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。三萜類化合物易溶于熱水、醇，難溶于乙醚和苯等有機(jī)溶劑，多數(shù)具有苦和辛辣味。但是，甘草皂苷為甘草中的甜味成分，又稱為甘草酸或甘草甜素，廣泛應(yīng)用于許多食品中，如口香糖、巧克力、醬油、豆醬等。甘草酸、甘草次酸是甘草三萜類化合物中主要的五環(huán)三萜類化合物，具有抗癌、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)等藥理作用。甘草酸和甘草次酸具有促腎上腺皮質(zhì)激素樣的作用，在臨床上可作為抗消炎藥使用。

1.2 甘草黃酮類 黃酮類化合物是以2-苯基色原酮為母核的酚類化合物。甘草黃酮不溶于水，溶于乙醇，常為棕紅色稠狀液體。目前，甘草屬植物中已發(fā)現(xiàn)300 種黃酮及其衍生物，主要可分為黃酮類、異黃酮類、查爾酮類以及二氫黃酮等，也可根據(jù)其溶解性差異分為水溶性黃銅和脂溶性黃酮。黃酮類化合物藥效作用復(fù)雜，已證實(shí)具有較強(qiáng)的抗氧化功能和抗菌抑菌作用，從而對(duì)機(jī)體的炎癥具有顯著的抑制作用，還具有降低血壓、增加動(dòng)脈流量、抗心律不齊、抗?jié)?、治療憂郁癥等作用。

1.3 甘草多糖類 甘草含有豐富的多糖類物質(zhì)，在生物體的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，甘草多糖主要由葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖和甘露糖等組成，多為黃白色粉末，無(wú)甜味，易溶于水。甘草多糖主要由以葡萄糖為主鏈結(jié)構(gòu)和以1,3-D-半乳糖為主鏈結(jié)構(gòu)的這兩種主要核心主鏈組成。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，甘草多糖多具有抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、防止骨關(guān)節(jié)炎等作用，而且具有無(wú)細(xì)胞毒性的特點(diǎn)，在畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣闊。

2 甘草的主要活性成分在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用效果

2.1 提高生產(chǎn)性能 研究表明，甘草提取物及其活性成分可提高母豬、肉雞、肉鴿和肉兔的生產(chǎn)性能。甘草提取物中甘草酸（甘草甜素）作為一種應(yīng)用較廣的甜味劑，能夠改善飼料的適口性。車麗濤等則報(bào)道，在飼糧中添加400 mg/kg 甘草次酸可顯著提高后備母豬的平均日采食量和平均日增重，并緩解玉米赤霉烯酮對(duì)于后備母豬的毒害作用，顯著提高母豬對(duì)粗纖維、粗脂肪、鈣和磷的消化率，這說(shuō)明甘草次酸也具有調(diào)節(jié)食欲和改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的作用，從而對(duì)生產(chǎn)性能有促進(jìn)作用。此外，甘草多糖作為植物多糖，能促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，從而增加飼料轉(zhuǎn)化率，提高生產(chǎn)性能。張才等研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼糧中添加500 mg/kg 甘草多糖可顯著提高22～42 d 肉雞的平均日增重，并降低耗料增重比，同時(shí)顯著提高了血清中總蛋白與球蛋白濃度，降低了血清中尿酸含量，說(shuō)明甘草多糖可有助于改善肉雞的蛋白質(zhì)利用率。而在肉兔上的研究則表明，添加9 g/kg 甘草提取物可以顯著提高肉兔的日增重。國(guó)外學(xué)者也發(fā)現(xiàn)，添加500 mg/kg 甘草提取物可增加高密度飼養(yǎng)（18 只/m）肉雞的平均日增重，從而緩解高密度飼養(yǎng)引起的生產(chǎn)性能下降。但是以上試驗(yàn)所用的甘草提取物添加量存在較大差異，可能與甘草提取物的有效純度及來(lái)源有關(guān)。此外，楊霞等研究發(fā)現(xiàn)，給肉鴿飼喂含3.3%甘草的保健砂可提高28～34 d 肉鴿的蛋白質(zhì)消化率，并降低耗料增重比，從而節(jié)約飼養(yǎng)成本。綜上可見，甘草的主要活性成分對(duì)不同動(dòng)物生產(chǎn)性能的提高可能與其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的改善密切相關(guān)。

2.2 維持動(dòng)物腸道健康 腸道是動(dòng)物機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要部位，也是機(jī)體最大的免疫器官和內(nèi)分泌器官，因此腸道的健康程度與畜禽的健康息息相關(guān)。何子雙等研究發(fā)現(xiàn)，甘草次酸通過(guò)提高仔豬腸道的絨毛高度，增加隱窩深度，并提高了仔豬腸道的鳥氨酸脫羧酶活性，有助于促進(jìn)仔豬對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。甘草次酸對(duì)于腸道消化吸收能力的影響可能與其對(duì)腸道隱窩干細(xì)胞增殖、分化、移行功能相關(guān)。鳥氨酸脫羧酶是影響小腸上皮細(xì)胞內(nèi)多胺合成的關(guān)鍵酶，在修復(fù)細(xì)胞方面起重要作用?？梢姡什荽嗡峥赡芡ㄟ^(guò)促進(jìn)腸道細(xì)胞增殖和腸道黏膜發(fā)育，改善小腸黏膜上皮形態(tài)結(jié)構(gòu)，從而提高了仔豬的腸道健康。此外，研究也證實(shí)，甘草總黃酮能明顯緩解壞死性腸炎肉雞的腸道損傷程度，并減少因壞死性腸炎造成的生產(chǎn)性能下降，其原因可能是甘草總黃酮增強(qiáng)了動(dòng)物免疫細(xì)胞的增殖，從而增強(qiáng)了腸道對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌侵襲的能力，減緩了機(jī)體炎癥反應(yīng)。

腸道菌群對(duì)于維持動(dòng)物腸道穩(wěn)態(tài)和機(jī)體健康具有重要作用。研究表明，甘草甙在體外能顯著抑制腸道致病菌（如腸桿菌、腸球菌、梭菌和擬桿菌）的生長(zhǎng)，而對(duì)共生益生菌（如乳酸菌和雙歧桿菌）的生長(zhǎng)無(wú)抑制效果，可見甘草甙有助于調(diào)節(jié)腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)。此外，在肉兔飼糧中添加9 g/kg 甘草提取物還具有降低盲腸內(nèi)容物病原菌的作用，并提高有益菌的數(shù)量。甘草多糖在動(dòng)物腸道內(nèi)還可作為有益菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)其增殖，從而改善腸道微生物環(huán)境，提高機(jī)體免疫力。在肉雞飼料中添加1.0 g/kg 甘草多糖可顯著促進(jìn)肉雞腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌的增殖，并顯著抑制了大腸桿菌和沙門氏菌等有害菌的增殖。此外，甘草多糖處理可顯著降低小鼠的腫瘤重量，該效果可能與其導(dǎo)致的腸道微生物中毛螺菌科（Lachnospiraceae_UCG_001）的數(shù)量明顯增加有關(guān)，表明甘草多糖可能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道微生物靶點(diǎn)來(lái)抑制腫瘤生長(zhǎng)?？梢?，甘草提取物及其主要活性成分對(duì)動(dòng)物腸道健康的調(diào)節(jié)作用可能與腸道完整性與腸道菌群的變化密切相關(guān)。

2.3 增強(qiáng)動(dòng)物抗氧化性能 氧化應(yīng)激是指機(jī)體活性氧（ROS）成分與抗氧化系統(tǒng)之間平衡失調(diào)，產(chǎn)生的大量氧化中間產(chǎn)物會(huì)造成細(xì)胞氧化損傷，從而容易導(dǎo)致各種疾病發(fā)生。甘草中的甘草黃酮、甘草多糖、甘草次酸及甘草酸具有良好的抗氧化能力，有助于緩解氧化應(yīng)激。武曉英等研究發(fā)現(xiàn)，甘草黃酮對(duì)酪氨酸酶有著良好的抑制活性，對(duì)DPPH 自由基有較好的清除作用，并且對(duì)0.01 g/L 超氧陰離子自由基清除率達(dá)79.07%，而對(duì)維生素E 的自由基清除率為69%，說(shuō)明甘黃酮的抗氧化活性優(yōu)于維生素E。此外，甘草多糖也被證實(shí)具有很好的抗氧化活性，對(duì)小鼠肺組織和氣管的氧化損傷有明顯的修復(fù)效果，對(duì)DPPH 自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基具有較強(qiáng)的清除作用。衣蕾等對(duì)羅曼雞肌肉分別注射不同濃度（1、2、4 mg/mL）的甘草多糖，發(fā)現(xiàn)4 mg/mL 甘草多糖可以顯著提高羅曼雞血清中總抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，表明甘草多糖也能夠改善雞的抗氧化功能，

研究顯示，甘草霜主要成分為甘草酸，可提高肉仔雞機(jī)體抗氧化性能。邵琦等發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞的飲水中添加50 mg/L 甘草霜顯著提高了肉仔雞血清中總超氧化物歧化酶（T-SOD）活性，從而增加了其機(jī)體抗氧化能力。此外，Tong 等研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸碳點(diǎn)結(jié)合物（Gly-CDs）能抑制藍(lán)耳病病毒（PRRSV）的入侵與復(fù)制，同時(shí)刺激抗病毒免疫反應(yīng)，抑制PRRSV 感染引起的細(xì)胞內(nèi)ROS 的積累，進(jìn)一步蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明Gly-CDs 能刺激細(xì)胞調(diào)節(jié)某些宿主限制因子（如DDX53 和NOS）的表達(dá)。Wang 等研究還發(fā)現(xiàn)，甘草次酸能通過(guò)抑制ROS-PI3K/AKT 途徑介導(dǎo)的NLRP3炎癥小體的激活，下調(diào)巨噬細(xì)胞ROS 的產(chǎn)生，從而來(lái)改善急性肺損傷?？梢?，甘草酸和甘草次酸能有效清除自由基，對(duì)抑制機(jī)體內(nèi)ROS 的產(chǎn)生具有良好的效果。此外，車麗濤等還發(fā)現(xiàn)，甘草次酸可以通過(guò)降低母豬血清丙二醛（MDA）與乳酸脫氫酶（LDH）含量來(lái)提高青年母豬的抗氧化能力，同時(shí)也提高了母豬的血清生殖激素含量。除了提高畜禽動(dòng)物的抗氧化功能外，甘草次酸對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的抗氧化功能也有良好的改善作用。蔡?hào)|森等研究發(fā)現(xiàn)，在團(tuán)頭魴飼糧中添加0.45 g/kg甘草次酸，可顯著提高肝臟SOD 活性和還原型谷胱甘肽含量，降低MDA 含量，并顯著降低了肝臟中脂蛋白酯酶、肝酯酶和總酯酶活性，表明甘草次酸能調(diào)節(jié)團(tuán)頭魴的抗氧化能力。綜合以上研究表明，通過(guò)在飲水、飼糧中添加或者肌肉注射適量的甘草主要活性成分，能通過(guò)提高SOD 與GSH-Px 等抗氧化酶活性，抑制ROS 產(chǎn)生，降低MDA 含量，從而提高不同動(dòng)物機(jī)體的抗氧化功能，緩解氧化應(yīng)激。

2.4 提高動(dòng)物的免疫性能與抗病毒能力 甘草提取物可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道屏障功能以及調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞釋放免疫因子來(lái)增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的免疫功能。研究表明，甘草黃酮類成分與免疫調(diào)節(jié)有著密切聯(lián)系，甘草黃酮可促進(jìn)小鼠淋巴細(xì)胞增殖，增加IL-2 分泌量及IgG 抗體水平，從而增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)作用。甘草黃酮可通過(guò)抑制DYRK1A 和促進(jìn)c-MET 蛋白降解，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

甘草酸可通過(guò)調(diào)節(jié)全身炎癥反應(yīng)，提高機(jī)體免疫來(lái)抵御疾病。陳效儒等在刺參飼料中添加200 mg/kg甘草酸顯著提高了刺參體腔細(xì)胞 O產(chǎn)量及溶菌酶、SOD、一氧化氮合酶、酸性磷酸酶活性，增強(qiáng)了刺參的非特異性免疫力和抗病力。甘草酸可通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體免疫應(yīng)答與抑制病毒復(fù)制等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒的抵抗能力。

研究發(fā)現(xiàn)，甘草多糖對(duì)動(dòng)物機(jī)體具有較強(qiáng)的免疫增強(qiáng)作用，在抗炎方面也有顯著效果。如甘草多糖可激活小鼠巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，促進(jìn)B 細(xì)胞分化，顯著提高血清IgM 和IgG 抗體水平，并可提高自然殺傷細(xì)胞活性，進(jìn)而增強(qiáng)小鼠的免疫功能。甘草多糖還可通過(guò)抑制Toll 樣受體（TLR2、TLR4 和TLR9）和IL-1、IL-6、IL-8 和TNF-等促炎性細(xì)胞因子的mRNA 表達(dá)量，抑制ETEC 感染引起的豬腸道上皮細(xì)胞的炎性反應(yīng)，從而達(dá)到保護(hù)腸道上皮細(xì)胞完整性的效果。此外，硒化甘草多糖能明顯提高小鼠血清中IgG、IL-1和IL-2 含量，具有一定的免疫增強(qiáng)作用。陳璟怡等研究也發(fā)現(xiàn)，添加0.1%甘草提取物處理4 周，有助于提高肉雞的免疫性能，特別是血清IL-2 和IFN-含量顯著增加。

Dziewulska 等研究發(fā)現(xiàn)，甘草提取物（含20%甘草酸）使感染了鴿瘟病毒的鴿子肝臟和腎臟中病毒RNA 復(fù)制數(shù)比對(duì)照組低4 倍，這表明甘草具有抗病毒作用，能有效抑制鴿瘟病毒的復(fù)制，對(duì)鴿瘟產(chǎn)生抑制作用。此外，朱萬(wàn)剛等發(fā)現(xiàn)，給斷奶仔豬添加甘草浸膏粉可提高血清中豬瘟病毒抗體（CSFV-Ab）和IgA、IgM、IgG 以及IFN-含量，在增強(qiáng)斷奶仔豬的免疫力的同時(shí)，也提高了抗病毒能力?？梢?，甘草提取物及其主要活性成分具有較強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)功效，并具有較強(qiáng)的抗炎和抗病毒作用，從而增強(qiáng)動(dòng)物的免疫功能。

2.5 改善動(dòng)物胴體性狀和肉品質(zhì) 研究發(fā)現(xiàn)，甘草提取物對(duì)動(dòng)物的胴體性狀和肉品質(zhì)具有改善作用。羅宗剛等發(fā)現(xiàn)，在育肥豬飼糧中添加甘草提取物可通過(guò)提高動(dòng)物體內(nèi)皮質(zhì)醇水平，增強(qiáng)脂肪分解代謝，從而提高了肥育豬的眼肌面積和胴體瘦肉率，降低了背膘厚。這可能是由于甘草提取物成分具有類似于氫化可的松的五環(huán)三萜皂甙結(jié)構(gòu)，從而具有類腎上腺皮質(zhì)激素作用，因而能促進(jìn)動(dòng)物脂肪分解，改善胴體性狀。在肉兔上的研究也表明，甘草提取物可顯著提高肉兔的屠體重和屠宰率。此外，氨基酸的種類、數(shù)量和組成比例是評(píng)價(jià)豬肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和感官鮮味的關(guān)鍵指標(biāo)，也是影響豬肉品質(zhì)的重要因素。羅宗剛等發(fā)現(xiàn)，在生長(zhǎng)育肥豬飼糧中添加1%甘草藥渣，提高了肌肉中的天門冬氨酸、谷氨酸含量，從而使豬肉風(fēng)味得到有效改善。另有研究發(fā)現(xiàn)，在烘烤過(guò)程中加入甘草提取物對(duì)兔肉中蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的氧化有較好的抑制效果，這表明甘草可能具有改善肉類品質(zhì)的作用，同時(shí)由于其特有的風(fēng)味，可改善兔肉的口感。

3 小結(jié)

甘草的主要活性成分具有天然、無(wú)毒副作用，甘草提取物及其活性成分可提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，增強(qiáng)腸道健康，調(diào)節(jié)免疫功能，改善抗氧化能力，改善肉品質(zhì)，預(yù)防與緩解畜禽疾病等。但是，由于甘草提取物的活性成分眾多，其作為抗生素替代品如何促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、調(diào)控腸道健康和改善肉品質(zhì)的具體作用機(jī)理未來(lái)還有待進(jìn)一步研究證實(shí)，且在不同動(dòng)物無(wú)抗飼糧中應(yīng)用的合理添加量及與其他中草藥添加劑的協(xié)同作用或拮抗作用也是未來(lái)研究的重要方向。此外，如何改進(jìn)提取工藝、對(duì)甘草提取物的化學(xué)成分穩(wěn)定性及降低其作為飼料添加劑的使用成本也將成為未來(lái)研究熱點(diǎn)。