中草藥在豬和家禽飼料中的應用潛力和挑戰(zhàn)

賈少強，陳燕杰，張學武

（1.河南省駐馬店市上蔡縣動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南上蔡 463800；2.博愛縣農業(yè)行政綜合執(zhí)法大隊，河南博愛454450；3.鄭州元之康生物技術有限公司，河南鄭州 450000）

人們普遍認為，腸道感染及其相關胃腸功能障礙是損害腸道功能的主要應激因素，從而導致生長遲緩，動物的發(fā)病率和死亡率增加。目前一些營養(yǎng)策略在空腸腸道感染，提高動物免疫力方面得到很好應用，如酶制劑、有機酸、抗生素、益生菌、益生元和植物提取物，這也是未來替抗的思路。在過去的幾十年里，抗生素被廣泛用于動物商業(yè)生產，以防止腸道感染和促進動物生長。但抗生素的耐藥性和在畜產品中的殘留一直受到密切關注（汪忠艷和房臣，2017）。歐盟于2006年禁止使用抗生素作為動物生長促進劑，我國預計在2020年也將會禁止飼料中添加抗生素促生長劑?？偟膩碚f，替抗的目的就是有效控制腸道感染，提高動物免疫力或改善腸道功能。此外，開發(fā)的替抗產品應符合下列標準：（1）不損害動物生產性能；（2）不威脅人類和公共衛(wèi)生安全；（3）經濟上可行；（4）環(huán)境無害。這些要求表明開發(fā)抗生素替代品的復雜性和挑戰(zhàn)性，這也是為什么目前沒有一種單一的替代品能完全替代抗生素。

中醫(yī)藥在長期臨床實踐中形成了獨特的理論框架和豐富的臨床經驗，以改善人和動物的健康。中草藥的應用可以追溯到2000多年前，而最近關于中草藥作為飼料添加劑的研究也表明，它們可以調節(jié)營養(yǎng)代謝、免疫反應和腸道健康（陳禹翰等，2016）。因此，中草藥為食用動物的商業(yè)化生產提供了一個有潛力的替代抗生素的選擇。但由于文化和哲學的差異，中醫(yī)理論一直被認為是抽象的、復雜的、難以被西方醫(yī)學專業(yè)人員理解的，很難被西方醫(yī)學界認可。此外，良好的臨床試驗的缺乏和偶爾出現(xiàn)的毒性表現(xiàn)阻礙了中醫(yī)的發(fā)展。同時，在中草藥充分發(fā)揮其潛力前仍有一些問題需要解決，包括中藥資源供應不足，生產和加工過程中質量控制困難，缺乏科學的評價標準體系和對其功能機制的充分理解。本文綜述了近年來中草藥作為畜禽生產的飼料添加劑的研究進展，并關注了中草藥作為飼用抗生素替代品的潛力，以及在未來應用中可能面臨的挑戰(zhàn)。

1 用于動物生產的抗生素

抗生素一詞是指能破壞或抑制某些細菌生長的天然或合成化合物，包括對這些化合物敏感的致病菌。自1928年Alexander Fleming發(fā)現(xiàn)第一種抗生素青霉素以來，抗生素挽救了許多生命。直到20世紀40年代末至50年代初，人們發(fā)現(xiàn)用低劑量的抗生素飼喂動物可以刺激動物生長，這才開始在畜禽動物中使用抗生素作為促生長劑。動物使用的抗生素量通常很難估計，特別是用于非治療目的的量，因為沒有相應的監(jiān)管系統(tǒng)來監(jiān)測。據估計，在歐盟，20世紀末消耗了多達500萬kg的抗生素，其中多達30%是促進生長的飼料添加劑（Liousia等，2011）。在中國，自上世紀90年代初以來，抗生素作為飼料添加劑被廣泛用于促進動物生長，飼料中抗生素的平均消耗量已達到每年約600萬kg（應光國等，2016）。

1.1 抗生素非治療目的的使用 抗生素在食用動物生產中有3個用途；治療、預防疾病和促生長。在畜禽生產周期中，使用抗生素促進生長比使用抗生素控制疾病產生更多的利潤。因此，幾十年來，抗生素的非治療性使用一直是畜牧業(yè)的一種常見做法。在豬和家禽商業(yè)化生產中，抗生素在生產的大部分階段都在使用?？股卮龠M生長的作用已在主要畜禽動物中有所表現(xiàn)，特別是幼齡動物。在25年里，對1000多個生豬生長試驗分析表明，使用抗生素使7～25 kg的豬生長速度平均提高16.4%，飼料效率提高6.9%（Cromwell等，2002）。在肉雞中，不同抗生素治療后體重平均增加4%也是一種常見現(xiàn)象（Butaye等，2003）。雖然抗生素促進動物生長的機制還沒有完全清楚，但抗生素在減少氨基酸分解的有毒代謝物、預防膽汁分解代謝、增加養(yǎng)分消化、減少有害腸道微生物含量的效果已得到證實（Richards等，2005）。

1.2 抗生素帶來的公共衛(wèi)生問題 飼料中抗生素的使用與動物產品、環(huán)境中抗生素殘留以及人畜共患病致病菌中抗生素耐藥性的傳播有關。在20世紀50年代，用鏈霉素對火雞進行實驗性喂養(yǎng)后，人們發(fā)現(xiàn)動物對抗生素的耐藥性（Roth和Kirchgessner，1993）。從理論上講，細菌不斷變化是為了適應生活環(huán)境，飼料中抗生素的使用產生了細菌突變以適應環(huán)境應激，其可以通過基因水平轉移傳播。到20世紀80年代，世界范圍內的致病菌出現(xiàn)了對多種抗生素的耐藥性（Zhao等，2010）。因此，開發(fā)飼料中抗生素替代品及其有效使用已成為畜牧業(yè)的一項緊迫任務。

1.3 抗生素促生長劑的替代 腸道感染及其相關的胃腸功能障礙給動物（特別是幼畜）造成重大壓力，可損害腸道代謝和相關功能（Francis，2002），由此導致動物生長緩慢，發(fā)病率和死亡率增加。飼料中的抗生素主要作用于動物消化道，使用抗生素的主要優(yōu)勢之一是除了具有調節(jié)宿主免疫反應的功能外，它們還能有效控制腸道致病菌與腸道菌群組成和豐富度。因此，抗生素替代品的研究方向應圍繞促進動物腸道健康方面，如可采用不同的策略和方法，如降低腸道pH，維持腸道黏液的保護作用，選擇有益的腸道微生物，排除病原體，加強發(fā)酵和短鏈脂肪酸的生產，提高營養(yǎng)攝入，增加體液免疫反應（Mathew，2002）。

2 中草藥添加劑

2.1 中草藥添加劑的特點 經過數(shù)千年的實踐和經驗，中醫(yī)從業(yè)者已經能診斷、治療和預防許多疾病。毫無疑問，這種方法至少在中國社會和經濟環(huán)境中是有效的。中草藥飼料添加劑通常是指中藥或其派生化合物，在飼料中添加亞臨床劑量可以提高動物生產性能，改善免疫狀況，進而促進生長，改善畜產品品質。中草藥添加劑在我國已廣泛應用于豬禽商業(yè)化生產，這些添加劑可以分類為草本植物、中草藥粗提取物、中藥多糖等。一般來說，根據整個生長階段，這些添加劑以不同的亞臨床劑量添加，對健康的動物可以達到營養(yǎng)和保健的作用（陳長春等，2008）。此外，在長期中醫(yī)實踐中，中草藥的安全性和有效性已得到很好證明，中草藥添加劑不僅可以為動物提供蛋白質、小肽、必需氨基酸、低聚糖、脂肪酸、淀粉、維生素和有機微量礦物質等營養(yǎng)物質，而且具有多種生物活性成分，具有抗菌、增強免疫和減輕應激的特性（蘇湲淇等，2018）。中草藥添加劑促進動物生長的主要作用方式包括降低幼齡動物應激，促進腸道健康和功能。特別是在斷奶仔豬和剛孵出的小雞早期生長關鍵階段，建立健康的胃腸道生態(tài)系統(tǒng)和健康微生物群對控制潛在病原體和消化障礙至關重要。

2.2 中草藥提取物、多糖和精油 中草藥提取物對豬的生長發(fā)育也有一定的促進作用。如日糧添加1 g/kg刺五加提取物使回腸大部分氨基酸消化率提高1.35%～15.79%。此外，刺五加提取物和巨噬細胞素處理組的豬回腸消化率和所有營養(yǎng)必需氨基酸的協(xié)同效率無統(tǒng)計學差異，同時刺五加提取物含有幾種豬必需的氨基酸，如組氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和酪氨酸，它們在血液循環(huán)中的濃度甚至高于飼用抗生素組（Kong等，2009）。飼料添加劑具有穩(wěn)定腸道黏膜的完整性和腸道腔內微生物生態(tài)系統(tǒng)的間接作用，可以間接改善小腸消化能力。但關于中草藥提取物和抗生素對豬養(yǎng)分消化率的數(shù)據有限，還需要更多的研究來填補這個空白。

多糖是另一類從草藥或甲殼類動物的殼中提取的成分，能提高豬的生長性能。Yuan等（2006）報道中草藥多糖可以使豬的采食量、日增重和飼料效率分別增加0.5%～11.88%、8.14%～34.32%和3.27%～26.01%，它們對豬生長性能的促進作用優(yōu)于抗生素。此外，不同中藥提取物的組合可以進一步提高豬的生長性能。有報道稱，黃芪多糖和刺五加混合物可進一步提高斷奶仔豬的采食量、日增重和飼料效率，分別比單獨使用黃芪多糖提高8.99%、16.11%和5.96%（Kang等，2010）。

精油是含有揮發(fā)性成分的植物提取物，其中一些成分顯示出強大的抗菌活性和免疫調節(jié)功能（Hong等，2012）。一些中草藥精油混合物，如百里香酚、迷迭香油和牛至油的混合物，對豬日增重和飼料效率分別提高4.67和6.98%（Yan等，2010）。但精油對斷奶仔豬生長性能的影響結果不一致，其原因是精油的疏水性使精油不能有效地作用于仔豬腸道（Si等，2006）。

3 中草藥添加劑的應用

3.1 中草藥添加劑的促生長作用

3.1.1 對豬的影響 在現(xiàn)代集約化養(yǎng)豬系統(tǒng)中，仔豬在14～28 d斷奶，以最大限度地提高整個豬群的生產效率。早期斷奶在商業(yè)上是有利的，但由于飼料成分和飼養(yǎng)條件的突然變化，會給仔豬造成很大應激。因此，早期斷奶往往會導致一段時間的飼料攝入量和生長性能下降，以及腹瀉、致病菌過度生長、絨毛萎縮和死亡率增加（Frydendahl，2002）。Lien等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，仔豬日糧中添加中草藥添加劑可以使日增重和飼料效率分別提高17.95%和4.73%，采食量降低14.10%，與抗生素相比飼料效率提高6.43%。此外，中草藥添加劑的應用還需考慮原料粉碎細度。Kong等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加2 g/kg超微粉碎中草藥可以使斷奶仔豬采食量、日增重和飼料效率提高20.18%、18.77%和3.09%。作者推斷，使用超微粉碎中草藥添加劑可使動物最大限度地利用中草藥，顯著減少中藥生產過程中的浪費。

3.1.2 中草藥添加劑對肉雞生長性能的促進作用 Durrani等（2008）報道日糧添加 15 g/kg干薄荷粉可使肉雞日增重和飼料效率分別增加12.32%和13.16%。但在肉雞中也觀察到相互矛盾的結果，如日糧添加單一的薄荷、鼠尾草或百里香粉并無額外的生長促進作用。雖然關于中藥提取物的作用的數(shù)據有限，但有報道稱，一些提取物可以促進雞的生長性能。日糧添加40 mg/kg的八角提取液使肉雞采食量、日增重和飼料效率分別 升 高 4.67%、16.61%和 10.24%（Durrani等，2008）。中草藥及其提取物在促生長方面有巨大差異，除了中草藥質量的變化和生產工藝不同外，還可能與評估添加劑效果的試驗方法有關。

3.2 中草藥添加劑的營養(yǎng)調控作用 有研究表明，某些中草藥添加劑不僅能改善動物小腸消化、吸收能力，還能通過某些重要的信號通路改善動物營養(yǎng)代謝過程（Kong等，2009）。中草藥多糖飼喂的豬在采食前血液葡萄糖水平顯著下降，由于葡萄糖不僅是動物生長發(fā)育所必需的能源物質，也是AMPK-和mTOR信號通路調控蛋白質合成的有效信號分子（Li等，2011）。因此，采食前較低的血液葡萄糖水平表明，從營養(yǎng)角度來看，對健康動物來說，萄糖和蛋白質的使用效率提高，這至少在一定程度上有助于提高豬或家禽的生長性能和飼料效率。

3.3 中草藥的免疫調控功能 免疫系統(tǒng)的主要作用是識別進入機體的外來物質，并啟動和調控適當?shù)纳矸磻獊碇泻突蛳鈦砦镔|。免疫系統(tǒng)由兩個主要的分支組成，先天免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng)。適應性免疫系統(tǒng)處理外源病原體通過體液反應，即通過淋巴細胞和細胞介導的免疫反應合成特定抗體（Radoja等，2006）。T淋巴細胞可進一步分化為輔助性淋巴細胞和細胞毒性細胞，在遇到外來病原體時可分泌大量的淋巴因子和細胞因子（白細胞介素和干擾素），之后這些細胞因子對特定病原體產生免疫反應。

3.3.1 中草藥添加對豬的免疫調節(jié) 中草藥和其提取物均能顯著提高斷奶仔豬體液免疫反應和淋巴細胞增殖（Kong等，2007）。如中藥多糖對細胞和體液免疫反應具有劑量依賴性的免疫調節(jié)活性，包括誘導豬先天免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng)細胞增殖的能力（Li等，2011），其可能的作用機制主要包括提高免疫蛋白（IgA、IgG、IgM）循環(huán)水，誘導外周血淋巴細胞增殖活性，促使腫瘤壞死因子合成干擾素-γ，增加機體細胞因子水平（白細胞介素）或上調細胞因子的基因表達水平，核轉錄因子的激活以及提高免疫器官功能。

3.3.2 中草藥添加對家禽的免疫調控 與豬相比，中草藥添加劑對家禽免疫反應的影響研究較少，但部分中草藥添加劑對肉雞免疫反應有明顯改善作用。Jung等（2010）發(fā)現(xiàn)，由釀酒酵母菌、枯草芽孢桿菌和嗜酸乳桿菌連續(xù)發(fā)酵的中草藥顯著提高肉雞細胞和體液免疫。此外，從黃芪中提取的多糖等一些中藥多糖已被證明可以增加仔雞脾細胞中一氧化氮和白細胞介素2的產生，促進脾細胞增殖（Chen等，2003）。

3.4 中草藥添加劑對豬和家禽腸道健康的作用

斷奶仔豬腸道菌群、腸道形態(tài)和功能發(fā)育不全會導致腹瀉和細菌感染發(fā)病率高、生長遲緩和死亡率增加。一些天然中藥提取物顯示出對豬腸道病原體的有效控制。Yin等（2008）報道，豬飼喂含有1 g/kg 刺五加提取物的飼料后回腸大腸菌數(shù)量下降。腸黏膜對消化、吸收和營養(yǎng)代謝非常重要，絨毛高度和隱窩深度常被作為腸細胞營養(yǎng)狀況和成熟能力的指標。如絨毛高度的降低和隱窩深度的增加表明動物對營養(yǎng)物質吸收和代謝不良。Guo等（2004）報道了一些中草藥多糖，如香菇多糖、銀耳多糖、黃芪多糖可以抑制肉雞盲腸致病菌，促進有益菌（如乳酸菌和雙歧桿菌）的增殖。

4 中草藥添加劑應用面臨的挑戰(zhàn)與展望

在動物生產中，中草藥作為飼用抗生素替代品已被證明具有良好的潛力。但在中草藥充分發(fā)揮其應用潛力前還有一些挑戰(zhàn)需要解決，包括原材料來源不足，生產、加工過程中的質量控制，科學評價標準的缺乏，作用機制未充分理解。中草藥質量，特別是生物活性成分水平和效價可能會受到生長氣候條件和地理位置影響。因此，建立規(guī)范的中草藥生產和加工控制程序是保證中草藥質量的重要途徑。但目前由于缺乏對中草藥作用機制的全面了解，其應用受到限制。鑒于中草藥成分之間存在多種相互作用（協(xié)同作用、直接作用和間接作用），闡明中草藥作用的分子機制似乎極具挑戰(zhàn)性。此外，目前還尚不清楚使用中草藥添加劑的成本效益是否足以維持其可持續(xù)性。如果中草藥添加劑能在未來成功地取代抗生素，那么就需要通過可持續(xù)規(guī)劃來避免人類和動物生產對中草藥資源的競爭。