黃芪多糖在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展

■趙桂玲 李 慧 張瑞強(qiáng) 許英蕾*

（1.浙江農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 311300；2.浙江惠嘉生物科技股份有限公司，浙江 安吉 313300）

長(zhǎng)期以來(lái)，抗生素在人類疾病的醫(yī)學(xué)治療和動(dòng)物食品中都對(duì)人們大有裨益，它們可以改善動(dòng)物生產(chǎn)過(guò)程中的生長(zhǎng)性能和飼料利用率[1]。但動(dòng)物糞便中的抗生素會(huì)對(duì)土壤[2]、水源[3]造成污染，甚至產(chǎn)生抗生素耐藥性基因[4]，對(duì)人類的健康造成很大的威脅。因此，尋找綠色安全的替抗產(chǎn)品成為畜牧業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。黃芪多糖（Astragalus polysaccharide，APS）是黃芪中最重要的活性成分，具有安全、高效、無(wú)殘留等特點(diǎn)。文章綜述了APS的提取工藝，概括了APS的生物學(xué)功能及其在畜禽養(yǎng)殖中的研究進(jìn)展，旨在為APS在畜禽養(yǎng)殖中更廣泛的應(yīng)用提供理論支持。

1 APS的化學(xué)成分及提取工藝

1.1 APS的化學(xué)成分

黃芪是我國(guó)廣泛使用的一種中草藥，具有2 000多年的歷史[5]。APS 是其主要活性成分之一，APS 的主要成分有甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、木糖和L-阿拉伯糖[6]。APS主要分為大分子成分（APS-Ⅰ）和小分子成分（APS-Ⅱ）。分子量測(cè)量顯示APS-Ⅰ的平均分子量超過(guò)500 ku，APS-Ⅱ的平均分子量為10 ku。APS-Ⅰ由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖和半乳糖醛酸組成，比例約為1.5∶1.0∶5.4∶0.08∶0.1。APS-Ⅱ由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖和半乳糖醛酸組成，摩爾比為9∶1∶1.4∶0.04∶0.001，其中APS-Ⅱ是APS的主要活性成分[7]。

1.2 APS的提取工藝

多糖是極性大分子，不同種類的多糖有不同的提取方法。APS 的提取工藝主要有水提法、微波法、超聲波法和酶法[8]。

1.2.1 水提法

水提法是最傳統(tǒng)的提取方法，操作流程簡(jiǎn)單，成本低。杜國(guó)豐等[9]將水浴、過(guò)濾、離心之后的APS粗水提取液濃縮到10 mL后加入95%乙醇，最后離心烘干得到提取物，結(jié)果表明：時(shí)間2.5 h、溫度90 ℃、料液比1∶8 時(shí)，多糖提取量較高。這種方法能耗高，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低。

1.2.2 微波法

微波具有穿透力強(qiáng)、選擇性高、加熱效率高、提取時(shí)間短等特點(diǎn)。微波的熱效應(yīng)可以破壞細(xì)胞壁，使細(xì)胞膜內(nèi)的酶失活，這促進(jìn)了APS 的流動(dòng)，增加了多糖的產(chǎn)量[10-11]。周桃英等[12]研究了微波輔助提取APS，結(jié)果顯示，當(dāng)料液比1∶15、微波處理90 s、功率450 W、pH 8.5時(shí)提取效率最佳。胡碧君[13]研究表明，液料比30.46 mL/g 提取時(shí)間2.21 h，提取功率204.45 W 時(shí)，APS 提取率最高。盡管微波輔助提取方法可以提高多糖的提取率，但是微波對(duì)多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)和藥理活性的影響尚不清楚，需要進(jìn)一步研究。

1.2.3 超聲波法

超聲波的空化作用可以破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，使溶劑擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，有利于胞內(nèi)多糖的快速溶出[14]。Chikari 等[15]用雙頻超聲輔助醇/鹽雙水相萃取純化APS，結(jié)果顯示超聲波提高了脫鹽率，并且沒(méi)有改變APS的化學(xué)結(jié)構(gòu)，雙頻超聲檢查使APS提取率提高到28.40%。研究證明了雙頻超聲可顯著改善APS的提取、純化和脫鹽過(guò)程，并以其處理時(shí)間短、能源成本低的特點(diǎn)促進(jìn)了超聲波提取APS 在工業(yè)化應(yīng)用的可行性。

1.2.4 酶法

酶提取法具有催化效率高、專一性強(qiáng)、作用條件溫和等特點(diǎn)，酶能分解植物細(xì)胞壁從而提高多糖的提取率。Chen 等[16]研究了酶輔助法提取APS，結(jié)果顯示，當(dāng)酶量為3.0%、酶處理時(shí)間3.44 d、酶處理溫度56.9 ℃、提取溶劑pH 7.8時(shí)，提取率增加了250%。因此，酶解植物材料可以作為一種有效的方法提高APS的提取率。

2 APS的生物學(xué)功能

APS 是黃芪中最重要的活性成分，具有抗病毒、提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能、改善免疫性能、提高抗氧化能力等多種藥理作用[17]。

2.1 抗病毒作用

研究表明，APS 對(duì)豬圓環(huán)病毒2 型（PCV2）、禽傳染性支氣管炎病毒（IBV）、禽流感病毒等均有抑制作用[18]，原因是APS 能提高宿主的免疫力，促進(jìn)宿主產(chǎn)生干擾素和抗病毒免疫因子，抑制病毒RNA的復(fù)制，加速病毒的清除[19]。研究發(fā)現(xiàn)，APS 和硒化APS 可通過(guò)激活PI3K/AKT 抑制自噬，抑制血紅素氧合酶誘導(dǎo)的PCV2 復(fù)制[20]。Kallon 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，APS 能大幅度降低H9N2禽流感病毒的增殖，提高IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、LITAF 和IL-12 表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，增強(qiáng)抗H9N2 活性。Zhang 等[22]研究了APS 對(duì)IBV 復(fù)制的影響，結(jié)果表明，APS顯著降低了感染雞胚的腎細(xì)胞IBV效價(jià)，研究還發(fā)現(xiàn)IBV復(fù)制的減少與IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的mRNA表達(dá)量降低有關(guān)。綜上所述APS主要通過(guò)干擾病毒的復(fù)制來(lái)抑制病毒增殖。

2.2 提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能的作用

APS作為黃芪中有效的活性成分之一，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能有良好的促進(jìn)作用。Wu[23]研究指出APS 可通過(guò)促進(jìn)淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等消化酶的表達(dá)，提高肉仔雞生長(zhǎng)性能。Yang等[24]在斷奶仔豬的基礎(chǔ)日糧中添加800 mg/kg 的APS，結(jié)果表明APS 能提高仔豬體重、平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，降低腹瀉率，同時(shí)提高腸道有益菌數(shù)量，降低斷奶仔豬腸道pH。研究發(fā)現(xiàn)APS 可顯著改善番鴨呼腸孤病毒感染的小腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度值和壁厚[25]。馮會(huì)利等[26]研究了APS 對(duì)斷奶羔羊的影響，0.2 g/kg 和0.4 g/kg APS 能顯著提高平均日增重，降低料重比。APS 主要通過(guò)提高腸道消化酶的表達(dá)、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡和改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。

2.3 改善動(dòng)物免疫性能的作用

APS作為一種良好的免疫增強(qiáng)劑，可以通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)物免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子，促進(jìn)動(dòng)物的免疫器官發(fā)育，從而提高動(dòng)物機(jī)體的整體免疫功能。研究發(fā)現(xiàn)，APS可以通過(guò)調(diào)節(jié)Toll 樣受體4（TLR-4）和髓樣分化因子（MyD88）改善巨噬細(xì)胞免疫調(diào)功能[27]，也有研究表明，APS可通過(guò)調(diào)控核轉(zhuǎn)錄因子-κB/絲裂原活化蛋白激酶（NF-κB p65/MAPK）信號(hào)通路增強(qiáng)RAW264.7巨噬細(xì)胞的免疫功能[28]。APS能顯著提高半滑舌鰨鰓黏液溶菌酶（LZM）、過(guò)氧化物酶（POD）、堿性磷酸酶（ALP）和酸性磷酸酶（AKP）活性，最佳劑量為600 mg/kg[29]。Li等[30]研究表明，APS 能顯著增強(qiáng)小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖能力，增加腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力，提高外周血中IL-2、TNF-α和IFN-γ的含量。Shan 等[31]研究了APS 對(duì)新城疫（ND）免疫雛雞空腸黏膜免疫功能的影響，結(jié)果表明APS 能提高sIgA 的含量。由此可知，APS 主要通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)物的免疫器官、免疫細(xì)胞、免疫分子以及免疫相關(guān)的酶活性，改善動(dòng)物的免疫性能，其中對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)可通過(guò)TLR-4/MyD88 和NFκB p65/MAPK通路的調(diào)控作用實(shí)現(xiàn)。

2.4 提高抗氧化能力的作用

抗氧化酶系統(tǒng)具有清除活性氧自由基的功能，對(duì)動(dòng)物健康的維持具有重要的作用。APS 通過(guò)內(nèi)源性Nrf2/ARE通路調(diào)控其下游抗氧化酶的表達(dá)，這些抗氧化酶可以減少自由基的產(chǎn)生，進(jìn)而提高抗氧化能力，減少氧化應(yīng)激損傷[32]。Farag 等[33]研究指出，APS可以通過(guò)激活Nrf2/HO-1通路抑制替米考星造成小鼠的氧化應(yīng)激損傷。Shen等[34]研究發(fā)現(xiàn)APS能顯著降低雞胚成纖維細(xì)胞活性氧（ROS）的產(chǎn)生和LC3-Ⅱ、Beclin-1蛋白的表達(dá)，增加mTOR的表達(dá)和抗氧化水平。Zhong等[35]在斷奶公羔羊的基礎(chǔ)日糧中添加15 g/kg的APS，結(jié)果顯示，APS能顯著提高血漿總抗氧化能力和超氧化物歧化酶（SOD）活性。Wang等[36]在HK-2細(xì)胞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，APS可以增強(qiáng)SOD的活性，抑制丙二醛（MDA）向細(xì)胞外釋放，其中中等分子量的APS效果最好。Liu等[37]研究表明當(dāng)APS的添加量為0.10%時(shí)，可顯著提高大黃魚幼魚血清中SOD活性，降低MDA含量。

3 APS在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 APS在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

家禽在養(yǎng)殖過(guò)程中易產(chǎn)生應(yīng)激，增加患病概率。APS能提高家禽生長(zhǎng)性能，改善腸道健康，增強(qiáng)免疫。Wang等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞基礎(chǔ)日糧中添加600 mg/kg的APS能顯著提高平均日增重，降低料重比。APS可提高免疫抑制肉雞的胸腺指數(shù)、T 淋巴細(xì)胞增殖、血清IgG 含量、一氧化氮合酶活性以及血液中異嗜性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞值[39]。Li 等[40]指出APS 可顯著提高環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制肉雞空腸絨毛高度、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞和杯狀細(xì)胞數(shù)。APS 可通過(guò)增加雛鵝血清和空腸SOD 和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）的活性，降低MDA 的含量，增加血清IgG、IgM、C3、C4、IFN-γ的含量來(lái)減少感染細(xì)小病毒的雛鵝腸道炎癥損傷[41]。APS可通過(guò)改善腸道形態(tài)，促進(jìn)免疫器官發(fā)育，提高抗氧化和免疫功能，進(jìn)而提高家禽的生產(chǎn)性能。

3.2 APS在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

APS可以提高豬的免疫能力。Tan等[42]在母豬分娩前1周的基礎(chǔ)飼糧中添加1.5 g/（d·頭）APS，提高了初乳中IgG和IgM的含量，增加了豬瘟病毒抗體的封閉率。日糧中添加0.1%APS能顯著提高斷奶仔豬平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，提高氨基酸表觀回腸消化率和血清中大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸和非必需氨基酸（包括精氨酸、脯氨酸、谷氨酸）的濃度[43]。Wu等[44]研究發(fā)現(xiàn)在哺乳母豬基礎(chǔ)日糧中添加200 mg/kg的APS和大豆異黃酮混合物時(shí)，可顯著提高血清中SOD含量。APS亦可通過(guò)激活A(yù)MPK/SIRT-1信號(hào)通路顯著減輕赭曲霉毒素A（OTA）誘導(dǎo)的脾臟損傷[45]。因此，APS不僅可以促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高豬的生長(zhǎng)性能，還可提高豬的抗氧化能力，促進(jìn)免疫器官的發(fā)育，減緩免疫應(yīng)激。

3.3 APS在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用

APS 可以提高反芻動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和抗氧化能力。鮑玉林等[46]在藏羊的基礎(chǔ)飼糧中添加0.05%和0.1%的APS，結(jié)果顯示，APS 均能顯著提高平均日增重，降低料重比。王義翠等[47]研究了APS對(duì)犢?？寡趸阅艿挠绊懀Y(jié)果表明日糧中添加5 g/頭和10 g/頭的APS 均能顯著提高SOD 和GSH-Px 的活性，降低MDA的含量，10 g/頭的效果最佳。也有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加0.1%APS能提高黔北麻羊羔羊平均日增重，降低料重比，提高血液總蛋白、球蛋白、生長(zhǎng)激素含量及堿性磷酸酶（ALP）活性，增加生長(zhǎng)激素的分泌[48]。因此，APS 能提高反芻動(dòng)物的抗氧化功能，通過(guò)增加相關(guān)激素的分泌和酶的活性，提高免疫功能，促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。

3.4 APS在水產(chǎn)動(dòng)物中的應(yīng)用

APS具有調(diào)節(jié)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能、抗氧化以及免疫的作用。Wu[49]研究表明，在鯽魚的基礎(chǔ)日糧中添加100 mg/kg的APS可提高增重、飼料轉(zhuǎn)化率、特定生長(zhǎng)率和消化酶活性。研究表明，0.25 g/L 的APS 能提高斑馬魚端粒酶基因TERT的表達(dá)，降低Bax、p21、p53基因的表達(dá)，延緩斑馬魚細(xì)胞凋亡[50]。Sun 等[51]在大菱鲆的基礎(chǔ)飼糧中添加50 mg/kg 和150 mg/kg 的APS，顯著提高了末重、采食量、特定生長(zhǎng)率和增重，日糧中添加150 mg/kg的APS可顯著提高肝臟總抗氧化能力、GSH-Px 活性和LZM 活性。Zhang 等[52]指出，APS可提高大黃魚血清總蛋白和白蛋白的含量，增加血清中AKP、ALP和LZM的活性；同時(shí)，還能提高血清SOD和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，降低MDA含量。Ding等[53]研究發(fā)現(xiàn)，凡納濱對(duì)蝦基礎(chǔ)飼糧中添加0.5 g/kg的APS 可提高血細(xì)胞總數(shù)、吞噬活性、抗菌活性和溶菌活性。APS 可以改善水產(chǎn)動(dòng)物免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，增強(qiáng)抗菌活性及抗氧化功能，促進(jìn)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，提高整體的生長(zhǎng)性能。

4 小結(jié)與展望

APS 具有綠色、高效、安全、無(wú)殘留等特點(diǎn)，并且具有抗病毒、提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能、改善動(dòng)物免疫功能和增強(qiáng)抗氧化能力等生物學(xué)特點(diǎn)，且我國(guó)黃芪的資源豐富，能滿足市場(chǎng)的需求，因此可廣泛地應(yīng)用于家禽、豬、反芻動(dòng)物以及水產(chǎn)動(dòng)物的生產(chǎn)中。但是，目前APS的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，提取工藝成本較高，因此，關(guān)于黃芪多糖的提取工藝優(yōu)化技術(shù)、檢測(cè)和規(guī)范使用標(biāo)準(zhǔn)方面需進(jìn)一步研究和確定。