大蒜素的生理功能及其在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用

雷 霆 高鳳仙* 張紅巖

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 410000)

大蒜為百合科蔥屬植物， 含有低聚糖和多糖類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)。大蒜素(Allicin,AL)由大蒜細(xì)胞被破壞時(shí)蒜氨酸酶催化分解蒜氨素產(chǎn)生， 其具有廣泛的抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化作用，還能夠提高機(jī)體免疫活性， 促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。 研究表明，飼料中添加大蒜素可提高豬的生產(chǎn)性能，改善蛋雞的產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)，促進(jìn)反芻動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料轉(zhuǎn)換率。在全面禁止飼喂抗生素的現(xiàn)在，大蒜素作為能夠替代抗生素的天然添加劑， 對(duì)畜禽業(yè)的持續(xù)發(fā)展有著重要意義。 本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有關(guān)大蒜素的生理功能及作用機(jī)制， 綜述了大蒜素的生理功能和作用機(jī)制以及在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用， 為大蒜素在今后畜禽領(lǐng)域的應(yīng)用推廣提供一定的參考。

1 大蒜素的生理功能及作用機(jī)制

Iram 等采用圓盤擴(kuò)散法對(duì)大蒜素抗菌活性進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)大蒜素對(duì)革蘭陽(yáng)性菌，如銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌，革蘭陰性菌，如大腸桿菌、松內(nèi)志賀菌、傷寒沙門氏菌、肺炎克雷伯菌等均有抑菌作用。通過體外觀察及測(cè)定白色念珠菌生物活性，結(jié)果表明，大蒜素對(duì)真菌也具有抑菌效果。 李曄等在體外抗菌試驗(yàn)中采用微量肉湯稀釋法測(cè)定， 證明大蒜素也能夠抑制對(duì)特定抗生素耐藥的病原菌。

大蒜素與含巰基的分子在細(xì)胞內(nèi)外均能發(fā)生交換反應(yīng)，對(duì)巰基起氧化作用，與巰基化合物之間存在競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，影響新陳代謝。細(xì)菌生存的微環(huán)境中半胱氨酸含量改變， 使得細(xì)菌中的半胱氨酸含量也隨之減少，體內(nèi)的谷胱甘肽(GSH)也將減少導(dǎo)致氧化應(yīng)激， 對(duì)細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生不可逆的損害。大蒜素分子也將透穿過細(xì)菌的細(xì)胞膜，產(chǎn)生氧原子降低細(xì)菌所必需的半胱氨酸分子中的巰基酶的活性，使細(xì)菌在對(duì)數(shù)期前死亡。

林麗華等建立體外模型， 利用激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，大蒜素影響胞外多糖分泌，抑制生物被膜成熟分化，使生物被膜保持初始狀態(tài)。對(duì)成熟被膜進(jìn)行破壞， 抑制菌體群體密度感應(yīng)系統(tǒng)對(duì)毒力因子的表達(dá)。 大蒜素也能攻擊細(xì)胞的磷脂膜并增加膜通透性， 使細(xì)胞內(nèi)容物丟失而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。還能通過抑制菌體內(nèi)的酶的活性，使脂類合成受限制，總脂含量減少，不同脂質(zhì)的占比改變，改變了細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸功能， 抑制了細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和繁殖。

此外，大蒜素會(huì)對(duì)菌體生長(zhǎng)的環(huán)境產(chǎn)生影響，將會(huì)改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、含氧量、ph 值、水的活性等，菌體生長(zhǎng)環(huán)境的溶氧量也會(huì)受到影響，改變菌體內(nèi)環(huán)境的平衡。

綜上所述，大蒜素的抑制菌體的生長(zhǎng)、繁殖主要是通過降低總巰基水平、破壞菌體細(xì)胞膜系統(tǒng)、影響菌體生長(zhǎng)環(huán)境。 但大蒜素抗菌作用的研究的范圍和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不固定，抗菌機(jī)制仍不夠明確，需進(jìn)一步探索。

范秋麗等通過動(dòng)物試驗(yàn)表明， 大蒜素增加機(jī)體胸腺和脾臟等免疫器官重量， 增加脾臟抗體細(xì)胞數(shù)量， 促進(jìn)外周淋巴細(xì)胞和中樞淋巴細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)， 并且促進(jìn)脾細(xì)胞和胸腺細(xì)胞有絲分裂的活性，提高脾指數(shù)和胸腺指數(shù)，使單核細(xì)胞分泌水平提高， 促進(jìn)N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶釋放，細(xì)菌細(xì)胞裂解死亡，增強(qiáng)機(jī)體的非特異性免疫功能。許良等建立小鼠免疫功能低下模型研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素在小鼠體內(nèi)可以增強(qiáng)T 淋巴細(xì)胞分裂增殖，提高T 淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)換率和自然殺傷細(xì)胞活性及免疫因子白介素-2 水平，提高免疫功能。

大蒜素中具有抗氧化性能的硫醚類活性成分，通過誘導(dǎo)抗氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生，降低細(xì)胞內(nèi)氧化還原電位。通過清除活性氧，增強(qiáng)細(xì)胞超氧化物歧化酶、GSH 過氧化物酶和過氧化氫酶，增加細(xì)胞內(nèi)GSH，從而發(fā)揮抗氧化作用。 快速氧化GSH 和胱氨酸在內(nèi)的硫醇化合物， 通過與蛋白質(zhì)間形成二硫鍵， 改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)， 導(dǎo)致蛋白質(zhì)的功能改變，并減少細(xì)胞毒性物質(zhì)和清除自由基，抑制過氧亞硝酸根自由基(ONOO-)損傷血清白蛋白和提高抗氧化酶活性發(fā)揮抗氧化作用。Limor 等在基因芯片和實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，大蒜素對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞GSH 水平的影響具有劑量依賴性，最大可增加8 倍。 Izigov 等研究表明，GSH 在抗氧化方面起著至關(guān)重要的作用， 通過產(chǎn)生其氧化形式谷胱甘肽二硫化物(GSSG)，谷胱甘肽還原酶將其還原為GSH，以維持細(xì)胞內(nèi)較高的GSH/GSSG 比值。

2 大蒜素對(duì)畜禽性能的影響

Mohamed 等研究表明， 在200 日齡肉雞飼喂試驗(yàn)中， 添加25～75mg/kg 大蒜素可提高經(jīng)濟(jì)效益、蛋白質(zhì)利用率、能量利用率、飼料轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)性能指標(biāo)，添加50mg/kg 大蒜素效果最好。 權(quán)根花等研究表明， 在1 日齡白羽肉雞飼糧中添加不同比例的大蒜素，可提高肉雞采食量、體增重、末重及飼料轉(zhuǎn)化率， 添加2%大蒜素效果最顯著，生長(zhǎng)性能參數(shù)最好。 禽類腸道絨毛高度及隱窩深度影響機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，絨毛高度增加，腸道吸收面積及對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收率也增加。 余洋等研究發(fā)現(xiàn)，在1 日齡白羽肉雞飼料中添加2000mg/kg 大蒜粉有利于肉雞腸道組織形態(tài)發(fā)育和成熟，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，促進(jìn)肉雞生長(zhǎng)。大蒜精油主要以麻油做溶劑萃取大蒜素制成， 添加大蒜精油對(duì)胴體產(chǎn)量無負(fù)面影響，對(duì)雞肉的多汁、風(fēng)味、氧化風(fēng)味和可接受性有正向影響。徐靜等研究表明，在飲水中添加0.4ml/L 大蒜精油能夠使雞肉更加細(xì)嫩多汁、香味濃郁。

韓路路等在飼料中添加不同濃度的大蒜素進(jìn)行飼喂試驗(yàn)， 結(jié)果表明，50～150mg/kg 大蒜素可提高35 日齡海蘭褐蛋雞法氏囊、 胸腺和脾臟指數(shù)，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，提高抗病能力，150mg/kg 劑量的大蒜素效果最為明顯，顯著提高平均產(chǎn)蛋率、產(chǎn)蛋質(zhì)量以及生長(zhǎng)性能。 大蒜素濃度過高會(huì)對(duì)腸道造成刺激或者引發(fā)損傷，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，使產(chǎn)蛋量等生產(chǎn)指標(biāo)降低。王文利等研究表明，在海藍(lán)白蛋雞飼料中添加濃度為0.2%大蒜素最佳，蛋雞產(chǎn)蛋量、蛋重顯著提高。 Yalcin 等研究表明，在蛋雞日糧中添加5g/kg 和10g/kg 大蒜粉，蛋重增加，蛋黃膽固醇和血甘油三酯水平降低。Mottaghitalab 等添加5、10、15g/kg 大蒜粉降低了蛋黃重量。 Khan 等研究稱，飼喂含高達(dá)8%大蒜粉的日糧6 周，蛋雞產(chǎn)蛋量增加。 尼滿和Chowdhury 等的試驗(yàn)結(jié)果都表明在飼糧中添加適量大蒜素能夠提高雞蛋的哈氏單位和蛋形指數(shù)。

張金枝等研究發(fā)現(xiàn)， 在斷奶仔豬日糧中添加100mg/kg 和200mg/kg 大蒜素可使仔豬日增重較對(duì)照組分別提高5.5%和17.9%, 料重比分別下降4.3%和8.2%，血液尿素氮顯著降低。 提高血液中總蛋白和球蛋白含量， 增強(qiáng)仔豬的抗病能力和蛋白利用率。 涂興強(qiáng)選擇杜長(zhǎng)大三元雜生長(zhǎng)育肥豬進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 大蒜素可降低料重比， 在35kg～65kg 階段以450mg/kg 劑量適宜， 在65kg～110kg階段150mg/kg 與300mg/kg 劑量效果一樣。300mg/kg 劑量提高血清中蛋白質(zhì)含量、 降低血脂的作用最佳。 450mg/kg 劑量顯著改善肉質(zhì)嫩度、風(fēng)味、口感。 Yan 等研究發(fā)現(xiàn)，在飼喂低營(yíng)養(yǎng)密度日糧的育肥豬中， 添加2g/kg 發(fā)酵蒜粉可改善生長(zhǎng)性能、肉質(zhì)大理石紋和硬度評(píng)分。 邢成軍等在飼料中添加100mg/kg、200mg/kg 大蒜素進(jìn)行飼喂，生長(zhǎng)后期的育肥豬日增重、采食量和飼料轉(zhuǎn)化率顯著提高，添加200mg/kg 大蒜素的效果更好。 Onyimonyi 等的一項(xiàng)研究顯示，在飼料中添加0.5-2g/kg 的大蒜可以降低豬的血清膽固醇和甘油三酯。Omojola 等研究也證實(shí)了喂大蒜的豬降低了豬肉膽固醇含量。丁威等鑒定大蒜素對(duì)體外培養(yǎng)的豬卵巢顆粒細(xì)胞表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)， 大蒜素在一定范圍內(nèi)能夠提高顆粒細(xì)胞的增殖活性， 改善氧化應(yīng)激狀態(tài)下卵巢顆粒細(xì)胞的內(nèi)分泌功能， 表明大蒜素能夠調(diào)節(jié)豬卵巢發(fā)育和抗應(yīng)激水平。

金萍等研究表明，在荷斯坦奶牛日糧中，添加大蒜素的最佳濃度為80mg/kg， 平均產(chǎn)奶量提高2.145kg/(d·頭)，乳脂率提高0.151%，大蒜素刺激食欲，奶牛采食量增加，消化道內(nèi)酶的活性增加，飼料在消化道內(nèi)的運(yùn)輸時(shí)間較少。Ghosh 等，以1：6 的飼料和精料比例飼喂初生荷斯坦雜交犢牛，每天飼喂250mg/kg 大蒜提取物，日增重和平均日增重分別提高12%和44%， 飼料成本和飼料轉(zhuǎn)化率分別降低30%和44%， 第二年進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)飼喂初生荷斯坦雜交犢牛， 日增重和平均日增重分別提高8%和18%， 第二年結(jié)果與Hassan 等在雄性水牛的飼喂實(shí)驗(yàn)中觀察到平均日增重一致， 實(shí)驗(yàn)中還觀察到水牛的血清葡萄糖和膽固醇值降低。 Zafarian 等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加大蒜粉12周增加了泌乳水牛的產(chǎn)奶量， 減少了31%的甲烷產(chǎn)生量。劉敏等研究表明，荷斯坦奶牛精料中添加0.08%的大蒜素干粉(含量25%)，牛乳中的體細(xì)胞數(shù)顯著降低，30d 產(chǎn)奶量上升，60d 后乳蛋白率顯著提高，飼喂90d 后非脂固形物率顯著升高。

Tao 等添加2g/頭/天的大蒜素提高了母羊?qū)τ袡C(jī)物和氮的表觀消化率， 甲烷排放量減少了5.95%， 降低了產(chǎn)甲烷菌數(shù)量和每日甲烷排放量。趙健康等研究表明，在湖羊精料中添加大蒜素2g/(d·只)，腹瀉率明顯降低，顯著提高湖羊的平均日增重和個(gè)體增重利潤(rùn)。

瘤胃作為發(fā)酵容器是反芻動(dòng)物獨(dú)特的消化器官， 可使反芻動(dòng)物擁有更高的食物利用率和能量傳遞效率。大蒜素可調(diào)節(jié)瘤胃發(fā)酵模式，保護(hù)瘤胃蛋白質(zhì)，抑制瘤胃產(chǎn)甲烷，降低氨氮濃度，減少產(chǎn)甲烷細(xì)菌數(shù)量，降低蛋白質(zhì)降解率。在反芻動(dòng)物體外試驗(yàn)中，Patra 等通過體外產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)大蒜素含量為20lg/ml 時(shí)，甲烷產(chǎn)量減少，總揮發(fā)性脂肪酸和氨氮不受影響。

3 小結(jié)

綜上所述，大蒜素在畜禽生產(chǎn)中具有抗菌、提高畜禽免疫力、增加GSH 濃度、改善生產(chǎn)性能、提高屠體和肉質(zhì)的潛力。 大蒜素用于商業(yè)牲畜和家禽飼養(yǎng)的用途尚未得到充分開發(fā)， 要進(jìn)一步的研究， 以確定能顯著提高不同動(dòng)物品種生產(chǎn)性能指標(biāo)的最佳添加水平。 需要進(jìn)行更廣泛的調(diào)查來確認(rèn)大蒜素中的實(shí)際活性成分以及促生長(zhǎng)作用和健康益處的作用， 從而為大蒜素及其動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)方面產(chǎn)品創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)空間。

參考文獻(xiàn)(略)