牛膝多糖的生物學功能及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用

陳 輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，湖南 長沙 410128）

當前養(yǎng)豬過程中抗生素的濫用給養(yǎng)豬生產(chǎn)帶來了巨大的消極作用，嚴重阻礙了養(yǎng)豬生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，因而尋求合適的、綠色的抗生素替代物已然成為養(yǎng)豬生產(chǎn)中的研究熱點。牛膝多糖(Achyranthes bidentata poly saccharides，ABPS)是一種從莧科植物牛膝中提取的一種水溶性多糖，對畜禽具有良好的生物學效應，大量研究表明ABPS具有改善機體免疫性能、改善腸道微生態(tài)平衡、改善畜禽生產(chǎn)性能以及改善機體抗氧化性等生物學功能[1-4]；同時也具有毒副作用小、安全性高、作用穩(wěn)定等優(yōu)良的理化特性；因而其有望作為一種良好的抗生素替代物應用于養(yǎng)豬生產(chǎn)中。文章對ABPS生物學功能加以綜述，同時提出其替代抗生素的可行性，旨在為ABPS在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用提供理論依據(jù)。

1 ABPS的理化特性及提取工藝

ABPS是由D-果糖和D-葡萄糖組成的水溶性多糖化合物，果糖和葡萄糖的分子數(shù)之比為1∶8，分子質(zhì)量約為1 400 U，糖單位約為4～21個[5]。ABPS中既有果糖殘基（以1，2糖苷鍵連接形成），又有2，6糖苷鍵形成的果糖殘基，末端是α- D-吡喃葡萄糖。ABPS經(jīng)高效液相色譜法（HPLC）和毛細管電泳（CE）分析表明：ABPS有單一對稱峰，說明ABPS為均一多糖，且不含氮、磷及硫等雜元素，因而ABPS中無氨基多糖、多肽和磷脂等，糖環(huán)的構(gòu)型以呋喃環(huán)為主。大量的研究表明ABPS具有使用安全性高、對動物機體的毒副作用小、且作用穩(wěn)定以及適用面廣等優(yōu)良理化特性，使ABPS有望在養(yǎng)豬生產(chǎn)中成為一種新型的綠色環(huán)保飼料添加劑。

ABPS的提取工藝主要為水煮法[6]、酶解法[5]和酶解超聲法[7]等。王媛媛等[6]以苯酚-硫酸法檢測ABPS的含量，用正交試驗探究水煮法的最佳提取時間和提取次數(shù)，結(jié)果表明，當料液比為1∶13時，提取時間2 h，3次提取后為最佳提取工藝。谷旭晗等[5]等以纖維素酶提取ABPS，探討最佳提取工藝，結(jié)果表明當酶含量為4 mg/g、酶解溫度為50 ℃、酶解1.5 h、液固比為60∶1以及提取0.5 h后提取效率最高，此時ABPS的產(chǎn)率為71.70%。劉傳敏[7]用酶解超聲法研究了ABPS的最佳提取工藝條件，結(jié)果顯示當酶用量為15 U/g、酶解時間1 h、溫度50 ℃、料液比為1∶40、超聲時間20 min、粒度過二十目時為最佳提取工藝。

2 ABPS的生物學功能

2.1 改善機體免疫性能

ABPS具有很好的免疫活性作用，可以提高機體免疫器官指數(shù)、免疫因子以及血清免疫球蛋白（IgA、IgG和IgM）水平，進而改善機體的免疫性能。羅李媛[8]以肉雞為試驗對象研究了ABPS對其免疫性能的影響，在肉雞基礎日糧中添加了400 mg/kg的ABPS，飼喂28 d后，肉雞胸腺指數(shù)、法氏囊指數(shù)分別增加了36.26%（P＜0.05）、29.23%（P＜0.05），采血測定血清免疫球蛋白水平，結(jié)果顯示，ABPS組肉雞IgA水平顯著提高了31.76%（P＜0.05），IgG和IgM水平有增加的趨勢（0.05＜P＜0.1），同時肉雞在28日齡時外周T淋巴細胞ANAE陽性水平極顯著增加了21.71%（P＜0.01），研究表明ABPS可以促進肉雞免疫器官的發(fā)育以及提高免疫球蛋白水平，進而改善肉雞的免疫性能。倪青松等[9]研究表明在仔雞日糧中添加400 mg/kg的ABPS后可顯著提高仔雞血清IgA、IgG和IgM的水平（P＜0.05）；楊兵等[10]研究了ABPS對仔豬的免疫功能的影響，在仔豬日糧中添加了600 mg/kg的ABPS后，結(jié)果表明ABPS可以使仔豬血清IgA、IgG水平顯著增加（P＜0.05），進而改善仔豬的健康。ABPS還可以通過調(diào)節(jié)免疫細胞因子的水平來提高免疫性能，張文俊[3]發(fā)現(xiàn)在仔豬日糧中添加0.1%的ABPS后可以緩解脂多糖（LPS）對仔豬的應激作用，提高了IL-1、IL-2、IL-6水平以及、皮質(zhì)醇和前列腺素E2水平（P＜0.05），降低了腫瘤壞死因子水平（P＜0.05），研究認為ABPS可以有效地緩解LPS對仔豬帶來的免疫應激；據(jù)報道，ABPS可以促進IL-4和IFN-γ的mRNA的表達水平[11]。ABPS也可以提高抗體滴度進而改善免疫效果，據(jù)劉永華等[12]報道，給雛雞添加ABPS后可以提高禽流感抗體滴度和免疫器官指數(shù)（P＜0.05），表明ABPS可以提高抗體滴度改善疫苗的免疫效果。綜上表明ABPS可以提高免疫器官指數(shù)、機體免疫球蛋白水平及抗體滴度來改善機體的免疫性能。

2.2 改善腸道微生態(tài)平衡

ABPS作為是一種水溶性多糖，在機體腸道具有很多作用，大量的研究說明ABPS可以改善機體腸道形態(tài)以及腸道微生物區(qū)系，可以通過改善機體腸道形態(tài)以及促進腸道有益菌的增殖，進而改善機體腸道的微生態(tài)平衡。秦文雅[13]以LPS對仔豬建立應激模型，在仔豬基礎日糧中添加了0.10%的ABPS，旨在探討ABPS對仔豬腸道形態(tài)的影響，應激處理24 h后測定回腸形態(tài)，與LPS組相比，ABPS組回腸的絨毛長度顯著增加了6.99%（P＜0.05），隱窩深度顯著下降了8.86%（P＜0.05），前者和后者之比顯著增加（P＜0.05）；表明ABPS對LPS應激后仔豬的腸道形態(tài)有較好的改善作用。陳清華[14]研究了ABPS對仔豬腸道微生物區(qū)系的影響，分別在仔豬日糧中添加了0.05%、0.1%、0.15%的ABPS以及0.01%的抗生素，結(jié)果表明各ABPS組仔豬各腸段有益菌（乳酸桿菌、雙歧桿菌）數(shù)顯著高于抗生素組（P＜0.05），而有害菌數(shù)量顯著低于抗生素組（P＜0.05），促進有益菌增殖和抑制有害菌增殖的效應隨著ABPS的添加量增加而改善，同時ABPS組顯著增加了腸絨毛的高度和顯著降低了隱窩的深度（P＜0.05）。任芬芬[15]的研究也表明在仔豬日糧中添加0.1%的ABPS可以促進有益菌乳酸菌增殖以及抑制有害菌大腸桿菌和腸球菌增殖而改善腸道微生態(tài)。綜上表明ABPS可以有效地改善機體腸道形態(tài)以及腸道微生物區(qū)系，進而改善機體腸道的平衡。

2.3 改善畜禽生產(chǎn)性能

ABPS具有改善機體的免疫性能，同時對機體腸道微生態(tài)平衡具有很好的改善作用，因而很好地保證了機體的健康以及腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進而很好地改善了機體的生產(chǎn)性能。陳清華[16]的博士論文研究了ABPS對豬的生長性能的影響，分別在豬的基礎日糧中添加了500 mg/kg、1 000 mg/kg和1 500 mg/kg的ABPS，飼喂126 d后測定豬的生長性能，各ABPS組與對照組相比，結(jié)果表明豬在整個試驗期的平均日增重（ADG）分別提高了3.90%（P＜ 0.01）、5.53%（P＜ 0.01）和2.44%（P＜0.05），料重比分別降低 了 3.25%（P＜ 0.05）、7.22%（P＜ 0.05） 和 5.78%（P＜ 0.05）， 表明ABPS對整個試驗期豬的生長性能有較好的改善作用。張文俊[3]以仔豬為研究對象，用LPS對仔豬建立應激模型，探討ABPS對其生長性能的影響，在仔豬的糧中添加了0.05%、0.10%和0.15%的ABPS，結(jié)果顯示，ABPS組仔豬的ADG均顯著增加（P＜0.05），料重比均顯著下降（P＜0.05）。朱慧玲等[17]的研究也表明ABPS可以顯著提高仔豬的ADG。綜上表明ABPS對豬的生長性能有較好的改善作用。

2.4 改善機體抗氧化性

機體氧化應激主要是由于機體自由基的產(chǎn)生，而ABPS對自由基具有較好的清除作用，同時可以提高機體抗氧化酶的活性，進而改善機體的抗氧化性。唐靜[18]的研究發(fā)現(xiàn)，給氧化應激的小鼠灌胃不同劑量（100 mg/kg/d、200 mg/kg/d 和 300 mg/kg/d）的ABPS后，發(fā)現(xiàn)小鼠血清總抗氧化能力（T-AOC）隨著劑量的增加而增加，丙二醛（MDA）濃度顯著降低（P＜0.05），并且隨著劑量的增加而減少；其中ABPS組中T-AOC、谷胱甘肽過氧化物歧化酶（GSH-Px）的活性和總超氧化物歧化酶（T-SOD）的活性均顯著高于對照組（P＜0.05）；表明ABPS提高了小鼠抗氧化酶的活性，增強了清除體內(nèi)自由基的能力，進而改善其抗氧化性。楊兵等[10]研究了ABPS對斷奶仔豬氧化應激的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂600 mg/kg ABPS的仔豬血清MDA水平顯著低于對照組（P＜0.05）；飼喂 1 200 mg/kg ABPS后的仔豬血清GSH-Px活性、T-AOC顯著高于對照組（P＜0.05），表明ABPS對氧化應激的仔豬有很好的調(diào)控作用。王紅權(quán)等[19]研究了ABPS對草魚抗氧化性能的影響，在草魚飼料中添加了0.05%、0.10%和0.20%和0.40%的ABPS，飼喂65 d后測定草魚血清抗氧化酶活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.10%組MDA濃度下降 了 21.33%（P＜ 0.05）；0.20% 組MDA濃度下降了32.37%（P＜0.05），SOD活性顯著增加（P＜0.05）；0.40%組SOD活性顯著增加（P＜0.05），表明ABPS通過提高草魚體內(nèi)抗氧化酶活性和降低MDA水平可以有效地改善草魚的抗氧化性，最佳添加量為0.20%。綜上表明ABPS可以通過增強機體抗氧化酶的活性進而改善機體的抗氧化性能。

2.5 其他功能

ABPS除了具有上述生物學功能外，還具有諸多的生物學功能。研究表明，ABPS具有良好的抗炎癥作用，朱惠玲等[17]發(fā)現(xiàn)給LPS誘導應激仔豬飼喂500 mg/kg的ABPS可以顯著降低應激仔豬血清中炎癥介質(zhì)血漿腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和皮質(zhì)醇水平（P＜0.05），顯著增加類胰島素生長因子 -I（IGF- I）的含量（P＜ 0.05），表明ABPS可以有效地抑制炎癥介質(zhì)的分泌，增強仔豬的抗炎癥作用。ABPS還可以促進營養(yǎng)物質(zhì)的代謝，楊兵[19]研究了ABPS對斷奶仔豬糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝的影響，分別在仔豬基礎日糧中添加了600 mg/kg和1 200 mg/kg的ABPS，飼喂28 d后，前腔靜脈采血測定相關指標，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ABPS組與對照組相比，ABPS組血清中總膽固醇、甘油三酯葡萄糖、尿素氮、谷丙轉(zhuǎn)氨酶和低密度脂蛋白水平均顯著下降（P＜0.05），表明ABPS能夠有效地改善仔豬脂肪、糖和蛋白質(zhì)的代謝，對其肝臟功能也有一定的改善。ABPS也有良好的抗腫瘤作用，馮婷[20]研究表明ABPS可以通過提高DC的抗原遞呈能力，進而提高其抗腫瘤作用。除此以外，ABPS也是一種治療動物哮喘病的良藥，研究表明ABPS可以減少氣道肥大細胞和嗜酸性粒細胞的數(shù)量，致使嗜酸性粒細胞凋亡，進而使肥大細胞的釋放受阻，起到治療哮喘的作用[21]。李海泉等[22]發(fā)現(xiàn)ABPS可以降低小鼠的血糖，促進肝糖原的合成，進而起到降低血糖的作用。

3 ABPS在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用

3.1 改善仔豬生產(chǎn)性能

ABPS由于具有較好的免疫調(diào)節(jié)作用以及抗氧化應激作用，因而可以有效地提高仔豬的采食量和ADG，進而改善其生長性能。鄒云[23]研究了ABPS對斷奶仔豬生長性能和免疫功能的影響，在仔豬的基礎日糧中添加了0.08%的ABPS，飼喂28 d后測定相關指標，與對照組相比，試驗組仔豬ADG提高了3.39%（P＜0.05），日采食量增加了2.89%（P＞0.05），料重比下降了44.53%（P＜0.05），仔豬的腹瀉率下降了48.22%；同時仔豬的免疫性能也有了較好的改善，ABPS組仔豬的脾臟指數(shù)、血清免疫球蛋白水平均顯著增加（P＜0.05），細胞因子IL-2、IFN-γ和TNF-α水平顯著增加（P＜0.05），表明ABPS通過改善仔豬的免疫性能，降低仔豬的腹瀉，提高采食量和ADG，進而改善仔豬的生長性能。綜上表明ABPS可以通過改善仔豬的免疫應激性能而改善生長性能。

3.2 改善仔豬的免疫性能

仔豬由于環(huán)境變化等應激因素，很容易導致免疫應激，而ABPS作為活性多糖，對仔豬的免疫功能具有很好的改善作用，有效緩解了仔豬的免疫應激。楊兵等[10]研究了ABPS對斷奶仔豬免疫性能的影響，在仔豬日糧中分別添加了 600 mg/kg和 1 200 mg/kgABPS，飼喂28天后測定血清免疫球蛋白水平，與對照組相比，600 mg/kg組仔豬血清IgA和IgG濃度顯著增加（P＜0.05），MDA水平顯著下降（P＜0.05）；而1 200 mg/kg組血清IgM和T-AOC顯著增加；表明ABPS有利于緩解仔豬的免疫應激和氧化應激，進而改善仔豬的健康狀態(tài)。鄒云[24]的研究也表明ABPS可以有效地提高仔豬血清免疫球蛋白水平改善仔豬的免疫性能。ABPS也可以促進仔豬血清細胞因子的分泌量而改善仔豬的免疫性能[24]。張文俊[3]發(fā)現(xiàn)在仔豬日糧中添加0.1%的ABPS后可以提高仔豬血清IL-1、IL-2、IL-6水平以及、皮質(zhì)醇和前列腺素E2水平（P＜0.05），降低了腫瘤壞死因子水平（P＜0.05）；鄒云[24]和陳清華[16]的研究均表明ABPS可以促進仔豬血清細胞因子IL-2、IFN-γ和TNF-α的分泌量。研究發(fā)現(xiàn)，ABPS可以通過提高仔豬血清白細胞、中性粒細胞的數(shù)量和比例來緩解和改善仔豬的免疫應激[25]。ABPS可以通過抑制炎性介質(zhì)（PGE2、皮質(zhì)醇等）的分泌而緩解仔豬的免疫應激，從而促進仔豬的生長[17]。綜上表明ABPS通過調(diào)控仔豬血清免疫球蛋白水平和淋巴細胞因子的分泌以及免疫細胞的數(shù)量和比例，進而改善仔豬的免疫性能。

3.3 改善豬肉品質(zhì)

ABPS作為生物活性多糖，具有提高肥豬的瘦肉率、肌肉風味物質(zhì)的含量等作用，進而改善豬肉的品質(zhì)，增加其賣點。鄔理洋[26]研究了ABPS和微生態(tài)制劑對豬肉品質(zhì)的影響，在仔豬日糧中添加了0.1%的微生態(tài)制劑和0.05%的ABPS，試驗期138 d，飼養(yǎng)結(jié)束后測定屠宰性能和肉品質(zhì)，結(jié)果顯示，試驗組豬的眼肌面積、瘦肉率、肌間脂肪含量、總單不飽和脂肪酸含量和肌肉纖維面積顯著提高（P＜0.05），顯著降低了豬肉的滴水損失（P＜0.05），表明ABPS和微生態(tài)制劑有效的改善了豬肉品質(zhì)。陳清華[16]研究了ABPS對豬屠宰性能和肉品質(zhì)的影響，在豬的日糧中分別添加了500 mg/kg、1 000 mg/kg和1 500 mg/kg的ABPS，飼喂126 d后測定豬屠宰性能和肉品質(zhì)，結(jié)果顯示，各ABPS組豬的眼肌面積、瘦肉率、肌肉肉色評分、大理石紋、熟肉率和肌內(nèi)脂肪含量顯著提高（P＜0.05），肌內(nèi)氨基酸有增加的趨勢，表明ABPS可以有效地改善豬肉品質(zhì)。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，ABPS作為一種生物活性多糖，具有作用效果穩(wěn)定、無毒副作用以及對機體無害等優(yōu)良的理化特性；同時具有多種生物學功能，如免疫調(diào)節(jié)作用、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、促生長以及抗氧化作用等生物學功能；使其有望成為一種新型的綠色飼料添加劑以及良好的抗生素替代物，更好地應用于養(yǎng)豬生產(chǎn)中。然而，ABPS的應用尚存在部分問題需要學者們?nèi)スタ?，如ABPS的提取工藝方法單一，提取工藝繁瑣，提取率較低，需要尋求一種高效的提取工藝方法；ABPS在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的添加量尚無標準，需要畜牧工作者去研究以制定標準，以其讓ABPS在養(yǎng)豬生產(chǎn)中應用的更具規(guī)范性；ABPS與其他添加劑的互作效果及機理尚需要探討。總而言之，隨著畜牧科學的發(fā)展，這些問題都能得到很好的解決，從而使其更好地應用于養(yǎng)豬生產(chǎn)中，以期促進我國養(yǎng)豬業(yè)朝著綠色健康的發(fā)展方向前進！