張彥利 李習(xí)龍 蔣顯仁
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點實驗室,北京 100081)
植物提取物是一種自然高效的綠色飼料添加劑,其種類繁多,如植物多酚、植物精油、中草藥提取物、大豆黃酮等均屬于植物提取物。植物提取物具有多種生物活性,例如抗炎、抗菌、抗病毒、抗應(yīng)激、抗氧化等。近年來,由于它的特性,成為替代抗生素的熱點和重點研究對象。根據(jù)已有資料顯示,植物提取物在畜禽生產(chǎn)中具有重大作用,可改善仔豬腸道健康和微生物環(huán)境[1]。
植物多酚又叫植物單寧,是指具有酚結(jié)構(gòu)單元的植物提取物,其環(huán)保性強、儲量豐富,在抗炎、抗氧化、抗病毒等方面具有良好效果。作為抗生素替代物之一,植物多酚廣泛用于畜禽生產(chǎn)中,研究表明植物多酚對動物生產(chǎn)具有積極影響。在飼糧中添加單寧能緩解仔豬腹瀉,提高飼料利用效率,提高動物自身的抗氧化能力、免疫力和消化酶活性[2,3]。此外,在飼糧中添加植物多酚不僅可提高仔豬機體抗氧化能力而且能夠緩解大腸桿菌對機體的損傷[4,5];Cai等[6]的研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加沒食子酸后,可調(diào)節(jié)仔豬腸道炎癥反應(yīng),改善仔豬腸道完整性,明顯降低仔豬腹瀉率。植物多酚的生物活性豐富,對畜禽機體抗應(yīng)激、抗氧化、抗炎具有明顯作用,對于替代抗生素具有廣闊的應(yīng)用前景。
植物精油是一種具有芳香氣味、生物活性廣泛的植物天然提取物,具有廣譜抗菌、抗炎、抗氧化的功能。目前植物精油作為斷奶仔豬飼糧添加劑被廣泛研究。Yang等[7]結(jié)合體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),植物精油能夠改變細胞形態(tài)和胞內(nèi)成分,破壞致病菌的結(jié)構(gòu)。此外,馬玉芳等[8]、Lamnert等[9]、Bouhdid 等[10]的研究發(fā)現(xiàn),牛至油能夠?qū)е履そY(jié)構(gòu)受到損傷,從而抑制金黃色葡萄球菌活性,降低幼畜腹瀉指數(shù),提高生長性能。此外,飼糧中添加植物精油能夠保護動物腸道,增強腸道屏障功能。Zou等[11]的研究顯示,添加牛至油對仔豬空腸絨毛高度及緊密連接蛋白表達都有顯著提高。其他植物精油也能夠改善腸道健康,提高腸道吸收能力[12]。植物精油還可以提升斷奶仔豬的免疫性能,Zeng等[13]、Li等[14]、Su[15]等研究顯示,飼糧中添加植物精油(百里香酚和肉桂醛)能夠提高血清中IgM、IgA、IgG的含量,仔豬淋巴細胞的轉(zhuǎn)化率和吞噬率以及抗氧化酶相關(guān)基因的表達均得到提高。Jiang等[16]研究表明,在飼糧中添加精油能夠改善回腸組織學(xué)形態(tài),有利于調(diào)節(jié)仔豬回腸炎性細胞因子的表達。
益生菌是指有利于腸道微生物平衡的微生物或物質(zhì),主要包括乳桿菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌及酵母。益生菌的主要功能是調(diào)節(jié)機體的免疫系統(tǒng),目前研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加益生菌能夠提高斷奶仔豬免疫功能。仔豬飼糧中添加益生菌不僅提高體液中抗炎因子IL-6、IL-1β和免疫球蛋白IgA、IgG和IgM的含量[17,18],同時還能夠減少腸道促炎因子的分泌[19]。Li等[20]研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加嗜酸乳桿菌對大腸桿菌攻毒的仔豬腸道具有修復(fù)作用,能夠促進空腸發(fā)育和免疫功能完善,而且能夠極顯著改善腸道形態(tài),對仔豬腸道的健康發(fā)育具有積極影響。益生菌通過調(diào)節(jié)刺激機體免疫系統(tǒng)從而促進仔豬的健康生長。
益生元主要是作為益生菌的食物被利用從而產(chǎn)生一系列反應(yīng)增強益生菌功能。近年來,益生元作為添加劑添加到仔豬飼糧中的研究均取得了較好的效果。飼糧中添加異麥芽寡糖能夠提高斷奶仔豬的血清免疫功能和生長性能,同時能夠調(diào)節(jié)盲腸的腸道菌群,改善腸道健康[21]。殼寡糖則有利于哺乳仔豬早期的腸道發(fā)育和有益微生物的定植[22]。此外,飼糧中添加甘露寡糖可通過改善腸道形態(tài)、調(diào)節(jié)腸黏膜促炎性細胞因子表達來提高斷奶仔豬的飼料轉(zhuǎn)化效率,且能夠緩解大腸桿菌所引起的腹瀉及生產(chǎn)性能下降的負面影響[23,24]。目前應(yīng)用研究較多的還是單一類益生元,幾種益生元或結(jié)合益生菌使用的研究并不多,因此,結(jié)合不同的益生元或者益生菌添加使用,研究其是否能夠發(fā)揮更大的協(xié)同作用是未來飼糧添加劑研究工作的方向之一。
功能性氨基酸不僅能夠合成各種蛋白質(zhì),而且還能夠合成各種活性物質(zhì),對機體的生理健康起到調(diào)節(jié)作用。研究表明,飼糧中添加功能性氨基酸對預(yù)防仔豬腹瀉,改善腸道健康具有重要作用。飼糧中添加精氨酸能夠降低小腸隱窩深度,增加絨毛高度,同時有利于促進腸道發(fā)育及血管內(nèi)皮生長因子的表達[25]。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn),由精氨酸的代謝物鳥氨酸合成的多胺對于調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)修復(fù)組織損傷具有重要意義。Liu等[27]研究表明,飼糧中添加0.2%腐胺顯著降低0~7 d仔豬的腹瀉率,可以改善仔豬腸道的黏膜萎縮,同時腐胺對IPEC-J2細胞的生長和遷移有重要作用,并能抑制LPS對細胞的炎癥反應(yīng),從而減輕仔豬因斷奶應(yīng)激引發(fā)的黏膜損傷。
大豆異黃酮是從豆科植物中提取的雌激素樣作用的物質(zhì),具有抗炎和抗氧化的活性,主要含有大豆黃酮、染料木素和黃豆黃素。孫志偉[28]研究發(fā)現(xiàn)大豆黃酮對肥育豬有促進生長、改善肉體品質(zhì)和提高抗氧化能力等作用,而對斷奶仔豬的應(yīng)用效果也有初步研究。Yu等[29]研究發(fā)現(xiàn),100 μM大豆黃酮可降低LPS處理的肝細胞的炎癥因子白細胞介素1β(IL-1β)、白細胞介素6(IL-6)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達,提高SOD活性。這表明大豆黃酮通過抑制炎癥和氧化應(yīng)激改善肝細胞損傷。Li等[30]近期研究表明低蛋白飼糧中添加大豆異黃酮可提高斷奶仔豬的機體抗氧化能力、改善腸道健康并對其生長性能具有顯著的促進作用。
中草藥一直被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域,但是由于其低毒、無殘留、安全性高等特點而引起畜牧行業(yè)的關(guān)注。中草藥提取物種類繁多,有人參莖葉提取物、黃芪提取物、金銀花提取物等。近年來發(fā)現(xiàn),黃芪中含多糖、皂甙、黃酮、氨基酸等多種有效活性成分,這些活性成分均有促進抗體生成和免疫反應(yīng)的作用,其中以對黃芪多糖的研究報道較多。黃芪多糖是黃芪的主要活性成分之一,可作為免疫調(diào)節(jié)劑或調(diào)節(jié)劑對機體產(chǎn)生積極作用。就目前來看,黃芪多糖作為功能性添加劑對斷奶仔豬機體生長和健康的影響研究并不多。Liu等[31]研究發(fā)現(xiàn),在飼糧中添加黃芪多糖在試驗第14~28 d以及整個試驗階段均有降低FCR的趨勢,但是在試驗中發(fā)現(xiàn),對照組和試驗組的仔豬在斷奶后2周內(nèi)的平均日增重基本一樣,這與已有的Kang等[32]和Yin等[33]的研究一致。因此飼糧中添加黃芪多糖有可能更利于保育仔豬后期的生長。目前國內(nèi)關(guān)于中草藥提取物對斷奶仔豬的應(yīng)用雖有研究,但仍不夠深入,中草藥作為飼料添加劑仍有較廣闊的研究空間。
目前關(guān)于功能性飼料添加劑的種類繁多,但就目前研究來說單一的添加某種添加劑并不是最佳選擇,復(fù)合添加劑或許會是更好的添加方式。Jiang等[34,35]的研究表明植物精油(肉桂醛和麝香草酚)與酶制劑(木聚糖酶和β-葡聚酶)復(fù)合添加具有協(xié)同性,可調(diào)控仔豬糞便微生物菌群和回腸炎癥因子,能夠調(diào)節(jié)微生物菌群和回腸形態(tài),并且能在攻毒1周內(nèi)改善攻毒仔豬的糞便稠度。復(fù)合功能性成分(蔓越莓提取物、包被香芹酚、富硒酵母和維生素)可抑制斷奶仔豬回腸炎癥因子的表達[36]。此外,仔豬受環(huán)境和生理改變等影響在斷奶初期采食量低下[37],通過飲水供給功能性添加劑對緩解斷奶仔豬應(yīng)激的效果相比飼糧添加的效果可能更好。Bontempo等[1]研究表明,飲水中添加植物(綠茶和石榴皮)提取物可顯著降低斷奶后仔豬的腹瀉率并改善腸道微生物和腸道形態(tài)。
在生豬復(fù)產(chǎn)和飼料禁抗減鋅的行業(yè)大背景下,尋找綠色有效的功能性飼料添加劑以保障仔豬斷奶后的生長和健康勢在必行。綜合團隊前期研究的幾類功能性飼料添加劑,雖然對仔豬的生長和健康具備一定的功效,但想要通過某一種單一成分完全替代抗生素和氧化鋅是不合理的、不科學(xué)的。相比于單一添加劑,復(fù)合添加劑將更能發(fā)揮出強大的協(xié)同作用,并且不同供給方式的結(jié)合也能讓仔豬更充分攝取功能性成分。因此,研究人員應(yīng)該結(jié)合功能性飼料添加劑的應(yīng)用效果、添加劑量、生產(chǎn)成本以及供給方式,做出理想的解決方案,以提高仔豬生產(chǎn)的效益。