絲蘭提取物的活性成分及其在畜牧業(yè)中的應(yīng)用研究

■蘇俊玲 史彬林 孫登生 趙 飛 佟滿滿 李宗楠 閆素梅

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

絲蘭（Yucca shidigera）屬于龍舌蘭科，是一種原產(chǎn)于北美干旱沙漠地區(qū)的多年生常綠小型灌木，在我國(guó)南方省市也有種植，主要用于城市綠化和觀賞。民間醫(yī)學(xué)認(rèn)為絲蘭具有抗關(guān)節(jié)炎和抗炎作用[1]。土著居民把絲蘭用作瀉藥和護(hù)膚品，甚至食用；那瓦霍印第安人用它治療曬傷和疤痕；在新墨西哥州北部，人們用絲蘭的葉和根治療哮喘和頭疼；而且當(dāng)?shù)厝苏J(rèn)為絲蘭對(duì)風(fēng)濕病、糖尿病以及牛皮癬、頭皮屑、脫發(fā)和皮膚潰瘍等常見(jiàn)疾病也有療效[2]。此外，絲蘭富含多酚，能夠減少血小板凝聚，可用于人類飲食和保健來(lái)預(yù)防心血管及炎性疾病[3]。

絲蘭提取物（Yucca shidigera extract,YE）是以絲蘭為原料，使用醇溶劑提取濃縮，再經(jīng)水和正丁醇二相萃取后除去雜質(zhì)，取正丁醇相蒸干后用乙醚回流得到的乙醚不溶物[4]。目前市場(chǎng)上有汁液和粉末兩種絲蘭產(chǎn)品。其中，液態(tài)的絲蘭汁是經(jīng)物理壓榨濃縮制成；固態(tài)粉末一種是將液態(tài)絲蘭汁噴在載體上干燥而成，另一種是直接將植株干燥后磨碎，含有絲蘭的全部活性成分，主要包括甾類皂甙、多糖和多酚等[5]。

1 YE的主要活性成分

1.1 絲蘭皂甙

皂甙是YE的主要活性成分，由一個(gè)稱為皂甙元的親脂性基團(tuán)與一個(gè)或多個(gè)親水性碳水化合物支鏈組成，具有表面活性，可作為天然乳化劑促進(jìn)油脂類物質(zhì)乳化，進(jìn)而提高其利用率。皂甙的疏水基團(tuán)可以與膽固醇的疏水基團(tuán)以微團(tuán)疊加的方式形成復(fù)合物，從而影響腸黏膜細(xì)胞的通透性；相似地，皂甙具有抗原蟲活性，可以與原蟲細(xì)胞膜的膽固醇結(jié)合，破壞其完整性進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞溶解[4]。除此之外，皂甙還是一種脲酶抑制劑，可以有效減少氨氣生成。

1.2 絲蘭酚

絲蘭中所含的白藜蘆醇和麟鳳蘭多酚具有很高的生物活性，可有效結(jié)合氨基，故推測(cè)其是YE抑制氨氣產(chǎn)生的重要成分。此外，白藜蘆醇能夠通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-KB的活性抑制氮氧合酶（iNOS）的表達(dá)進(jìn)而減少NO，發(fā)揮其抗炎和抗感染作用[4]，白藜蘆醇還是一種具有抗真菌作用的植物抗毒素[6]。值得注意的是，白藜蘆醇只在絲蘭樹皮的死組織中分布，故只有全株提取的絲蘭產(chǎn)品中才有這種多酚類物質(zhì)。

1.3 多糖

由10個(gè)以上的單糖通過(guò)糖苷鍵連接而形成的多糖是YE的另一種重要活性成分，其不能被動(dòng)物自身所分泌的消化酶消化，可在消化道后段作為益生素促進(jìn)有益菌而抑制致病菌的增殖，進(jìn)而維持腸道微生態(tài)平衡。此外，多糖可作為一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被腸道益生菌（如乳桿菌和雙歧桿菌）分解和利用，還能結(jié)合腸道內(nèi)的氨分子為微生物發(fā)酵提供氮源，有效地降低氨氣濃度，同時(shí)調(diào)節(jié)腸道的酸堿平衡，促使消化酶活性升高，從而提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率[4-6]。

2 YE在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

早在1976年，Rowland就報(bào)道了YE能夠降低蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)氨氣濃度并提高產(chǎn)蛋率[7]。自此，關(guān)于YE在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用，吸引了越來(lái)越多的關(guān)注，經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)和研究，人們對(duì)絲蘭的生理功能大致有以下認(rèn)識(shí)。

2.1 促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高飼料轉(zhuǎn)化率

YE具有促生長(zhǎng)作用，可以有效提高動(dòng)物體重、生長(zhǎng)速度和飼料轉(zhuǎn)化率，可能是由于絲蘭皂甙特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)使消化道上皮細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，細(xì)胞膜表面張力降低，而且YE中所含的多糖類物質(zhì)能夠促進(jìn)腸道有益菌增殖，改善腸道微生態(tài)，使腸道內(nèi)環(huán)境更有利于腸絨毛的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收狀況。

王勉超等[8]研究發(fā)現(xiàn)，添加YE使肉雞十二指腸和空腸的絨毛長(zhǎng)度及黏膜厚度增加，小腸對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率提高。Alfaro等[9]研究發(fā)現(xiàn)，給肉仔雞飼喂YE之后，平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率都顯著升高，而且其十二指腸絨毛長(zhǎng)度有所增加。駱桂蘭等[10]研究表明，日糧YE可以提高黃羽肉雞生長(zhǎng)速度和飼料報(bào)酬。丁永敏[11]在日糧中添加60～240 mg/kg的YE，使肉雞平均日增重升高而平均日采食量和料重比降低。周霞[12]試驗(yàn)結(jié)果顯示，給肉雞飼喂YE可以顯著提高其平均日增重、降低料肉比。李萬(wàn)軍[13]的試驗(yàn)結(jié)果表明，在基礎(chǔ)日糧中添加120、180 mg/kg的YE可以提高飼料轉(zhuǎn)化率和平均日增重。Amber等[14]報(bào)道，給新西蘭白兔飼喂含有250 mg/kg YE的日糧，平均日增重與對(duì)照相比增加了12.1%，飼料轉(zhuǎn)化率也有所提高。Gaber[15]發(fā)現(xiàn)，日糧中添加YE可以提高尼羅羅非魚的蛋白質(zhì)表觀消化率。劉春龍[16]試驗(yàn)顯示，添加300 mg/kg的絲蘭皂甙可以提高綿羊?qū)Ω晌镔|(zhì)、有機(jī)物和中性洗滌纖維的消化率。

2.2 減少有害氣體產(chǎn)生，改善養(yǎng)殖環(huán)境

皂甙是YE的主要活性成分，其作為一種脲酶抑制劑，可以減少含氮物質(zhì)降解生成氨氣，YE中的大分子和活性基團(tuán)可以吸附氨氣分子，多酚類物質(zhì)可以結(jié)合氨基，多糖可以促進(jìn)微生物利用氨氣合成菌體蛋白，這樣，一方面減少氨氣的生成，另一方面增加氨氣的消耗利用，使得環(huán)境中氨氣濃度下降。

Colina等[17]研究日糧調(diào)控以減少保育舍氨氣濃度，結(jié)果表明，與基礎(chǔ)日糧組相比，飼喂含有125 mg/kg YE日糧的斷奶仔豬舍內(nèi)氨氣濃度顯著降低。王俐等[18]試驗(yàn)結(jié)果顯示，日糧中添加YE 21 d后，妊娠豬舍和產(chǎn)房的氨氣濃度開始顯著降低。王保黎等[19]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，給豬飼喂含有YE的飼料能夠降低其排泄物的氨氣產(chǎn)量，減少養(yǎng)豬場(chǎng)造成的環(huán)境污染，添加劑量以90 g/t為宜。周學(xué)光等[20]研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，在日糧中添加200 g/t的YE可使封閉式妊娠母豬舍氨氣濃度下降88.37%～98.06%。白東英等[21]試驗(yàn)表明，在21 d肉雞飼料中添加250 mg/kg的YE后雞舍氨氣濃度顯著降低了9.05 mg/l；步長(zhǎng)英[22]報(bào)道，60 mg/kg的YE顯著降低了肉雞排泄物釋放的氨氣；蘇子峰等[23]和李萬(wàn)軍[13]報(bào)道，在肉雞飼料中添加60～180 mg/kg的YE不但可以降低雞舍氨氣濃度，而且硫化氫濃度也顯著下降。歐陽(yáng)宏飛等[24]在羊飼料中添加YE使得羊舍氨氣濃度極顯著低于對(duì)照組，且與通風(fēng)組沒(méi)有顯著差異。此外，YE還可以減少海水和蝦場(chǎng)氨氣產(chǎn)生[25-26]，降低養(yǎng)魚場(chǎng)糞氮濃度和氨氣排放速率[27]。

2.3 抑制病原微生物，優(yōu)化腸道微生態(tài)

YE中的皂甙是一種具有廣譜抗菌作用的活性物質(zhì)，對(duì)溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、傷寒桿菌、副傷寒桿菌、百日咳桿菌、痢疾桿菌、變形桿菌、霍亂弧菌、白色念珠菌及常見(jiàn)的致病性皮膚真菌都有較強(qiáng)的抑制作用，兼具抗真菌活性[28]。YE中含有多糖類物質(zhì)，本身可作為一種益生素為腸道益生菌提供代謝底物，還可結(jié)合腸道內(nèi)的氨分子為微生物發(fā)酵提供氮源，降低氨氣濃度并調(diào)節(jié)酸堿平衡，促進(jìn)有益菌增殖而抑制致病菌，進(jìn)而維持并優(yōu)化腸道微生態(tài)平衡。

Wang等[29]研究表明，在蛋雞日糧中添加120 mg/kg的YE和辛酸可以抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)，但不影響乳桿菌。田麗新[30]報(bào)道指出，在新鮮奶牛糞便中添加0.5%～2%的YE，總需氧菌的數(shù)量降低，大腸桿菌數(shù)量有下降趨勢(shì)，而乳酸菌數(shù)量極顯著升高；日糧中添加100、200 mg/kg的YE可以使糞便中總需氧菌和大腸桿菌的數(shù)量降低，同時(shí)促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖。

2.4 調(diào)節(jié)瘤胃內(nèi)環(huán)境，降低甲烷產(chǎn)量

YE可減少原蟲數(shù)量、促進(jìn)微生物蛋白合成，并有效降低反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵過(guò)程中的氨氣和甲烷產(chǎn)量，從而提高飼料利用率、減少能量浪費(fèi)、降低溫室氣體等造成的環(huán)境污染，主要是其中所含的皂甙、多糖和多酚等活性成分的作用。

Eryavuz等[31]按30 g/(頭· d)的水平給綿羊飼喂YE，3周后瘤胃原蟲數(shù)量和pH升高。唐彥君[32]報(bào)道，日糧YE可以降低綿羊瘤胃原蟲數(shù)量；抑制瘤胃脲酶活性，降低尿素分解速度、氨氮釋放高峰濃度和尿液中的尿素含量，同時(shí)提高蛋白質(zhì)代謝率。劉春龍[16]在飼料中添加YE研究其對(duì)東北細(xì)毛羊瘤胃發(fā)酵特性和養(yǎng)分消化的影響，結(jié)果表明，全混合日糧中干物質(zhì)、有機(jī)物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的降解率以及纖維素酶、脫氫酶的活性均隨YE添加劑量的增加而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而各處理組原蟲數(shù)量呈下降趨勢(shì)。李國(guó)祥[33]研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)劑量的YE可維持瘤胃pH值穩(wěn)定，且隨著添加水平的升高，瘤胃內(nèi)原蟲數(shù)量、氨氮濃度、甲烷產(chǎn)量以及產(chǎn)氣量均呈下降趨勢(shì)。Pen等[34]在羊的體外試驗(yàn)表明，YE可降低總揮發(fā)性脂肪酸和氨態(tài)氮濃度，但對(duì)糞和尿中氮排泄量、機(jī)體氮沉積量沒(méi)有影響，同時(shí)降低瘤胃發(fā)酵的甲烷產(chǎn)量，提高丙酸濃度，降低原蟲數(shù)量，具有強(qiáng)效抗原蟲活性。Xu等[35]試驗(yàn)表明YE可以降低不同精粗比的體外甲烷釋放量。Patra等[36]在2012年進(jìn)行體外試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，YE可降低丁酸濃度，顯著增加了生黃瘤胃球菌、普氏菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌數(shù)量，可調(diào)節(jié)瘤胃微生物區(qū)系。Narvaez等[37]試驗(yàn)表明YE可在體外條件下降低甲烷產(chǎn)量、微生物蛋白、氨氮、乙酸和丁酸，升高丙酸。

2.5 提高機(jī)體免疫功能，降低死淘率

絲蘭皂甙具有廣譜抗菌作用，可有效抑制溶血性金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌等致病菌的增殖；皂甙還能刺激分泌細(xì)胞因子，引發(fā)先天免疫[38]，并刺激或增強(qiáng)體液免疫和細(xì)胞免疫來(lái)保護(hù)機(jī)體不受疾病侵害[39-40]。有研究證實(shí)YE可使腸黏膜厚度增加，阻止病毒入侵，并抑制其在消化道內(nèi)增殖從而保護(hù)機(jī)體、預(yù)防疾病。此外，由于YE可抑制氨氣和硫化氫等有害氣體的排放，降低畜禽舍內(nèi)有害氣體的濃度，從而給畜禽創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，減少疾病的發(fā)生。

周霞[12]報(bào)道指出，在肉雞日糧中添加YE可以促進(jìn)免疫器官生長(zhǎng)發(fā)育，提高脾臟指數(shù)；改善血液生化指標(biāo)，顯著提高1～3周齡肉雞血液CD4+和4～6周齡CD4+/CD8+水平，但對(duì)血清新城疫抗體滴度沒(méi)有顯著影響。羅想林等[41]研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加40 g/t的絲蘭寶，可使后備豬的眼結(jié)膜炎的發(fā)生率降低。馬彥博等[42]報(bào)道，日糧YE使雞舍氨氣濃度顯著降低，進(jìn)而降低肉雞死亡率，尤其是因患腹水癥而造成的死亡率。

2.6 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，改善畜產(chǎn)品品質(zhì)

YE中的絲蘭皂甙可以降低人和動(dòng)物血清膽固醇水平，多糖類物質(zhì)不能被動(dòng)物自身分泌的消化酶降解，可以延長(zhǎng)食物在消化道滯留的時(shí)間，使血清中肌酸、胰島素水平上升，而肌酸水平與肉質(zhì)正相關(guān)，胰島素可以促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，故YE具有改善肉品質(zhì)的作用。

丁永敏[11]研究表明，日糧YE可以降低肉雞血液中總膽固醇和甘油三酯的濃度，Wang等[29]在蛋雞日糧中添加YE的試驗(yàn)得到了與其一致的結(jié)果。周霞[12]試驗(yàn)表明，日糧中添加YE可以使肉雞屠宰率、半凈膛率、全凈膛率升高而腹脂率降低。Kelly等[27]研究發(fā)現(xiàn)，給尼羅羅非魚飼喂含有YE的日糧可以升高魚體蛋白含量而降低脂肪，同時(shí)維持能量水平不變。Gaber[15]的試驗(yàn)驗(yàn)證了該結(jié)果。Min等[43]在日糧中添加125 mg/kg的YE，改善了豬的胴體長(zhǎng)度、等級(jí)以及背膘厚度和眼肌面積。此外，田麗新[30]試驗(yàn)表明，在日糧中添加YE可提高牛奶乳脂率、乳蛋白率和乳總固形物的含量，降低尿素氮和體細(xì)胞數(shù)，改善奶牛的產(chǎn)奶性能。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，YE作為一種天然植物提取物，不僅能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料報(bào)酬從而提升經(jīng)濟(jì)效益，還能改善畜禽健康狀況，同時(shí)可以減少排泄物產(chǎn)生的氨氣、硫化氫等有害氣體以及反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷，對(duì)人類的飲食安全和控制環(huán)境污染以及溫室氣體排放都具有重要意義，故可以作為一種安全、綠色、高效的飼料添加劑廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中。