水解單寧酸在畜禽飼料替抗中的應用研究進展

張成喜，張小東

（1.青島潤博特生物科技有限公司，山東 青島 266331；2.浙江農(nóng)林大學，浙江 臨安 311300）

畜禽飼料中長期添加抗生素，會造成動物機體和糞便中抗生素的殘留，不僅會對環(huán)境造成污染，還會使機體產(chǎn)生耐藥菌，對動物和人類的健康產(chǎn)生威脅。據(jù)2012 年統(tǒng)計，全球獸用抗生素的用量是人類用量的2 倍[1]，豬、雞和牛的平均單位動物生產(chǎn)過程中消耗的抗生素量分別為172、148 mg·kg-1和45 mg·kg-1[2]。2010 年中國（23%）是全球獸用抗生素用量最大的國家，其次為美國（13%）、巴西（9%）、印度（3%）和德國（3%）。根據(jù)我國《飼料藥物添加劑使用規(guī)范》中的抗生素目錄，可以將其分為兩類：一類主要用于促進動物生長，可以長期在飼料中添加使用；另一類主要用于預防和治療動物疾病，是通過混飼給藥的飼料添加劑，并且規(guī)定了其用量、用法和休藥期。在實際養(yǎng)殖過程中，因動物種類不同、養(yǎng)殖階段不同，添加量都會有所不同，例如在生豬養(yǎng)殖的保育階段，抗生素的添加量要遠遠高于養(yǎng)殖的其他階段。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194 號公告規(guī)定，自2020年7月1日起，我國禁止飼料生產(chǎn)企業(yè)在商品飼料中添加具有促生長類功能的藥物飼料添加劑。這標志著我國全面禁止在飼料中添加抗生素。實際在禁抗前，我國養(yǎng)豬業(yè)者最希望從商品乳豬料上獲取的收益，首先是具有良好的誘食性以提高教槽料的采食量；其次是改善仔豬腸道健康狀況，減少腹瀉的發(fā)生；再就是擁有良好的飼料轉化率。抗生素是一種可以廣譜殺菌、直接用于治療腹瀉的產(chǎn)品，無論是畜禽還是反芻動物都可以使用抗生素來治療腹瀉。所以，飼料企業(yè)愿意增加成本在飼料中添加抗生素來預防腹瀉，降低客戶投訴。禁抗之后，養(yǎng)殖者最需要解決的不是采食量問題，也不是飼料轉化率問題，而是動物腹瀉問題，這也直接影響到動物的成活率。市場上替抗的產(chǎn)品比較多，例如益生菌、益生元、合生元、植物天然提取物、有機酸、抗菌肽等等，本文主要針對植物天然提取物——水解單寧酸在畜禽飼料替抗中的應用進行綜述。

1 單寧酸的概述

1.1 單寧酸的定義

單寧酸又名鞣酸、單寧，其化學式為C76H52O46，是一種廣泛分布在于植物中的多酚類物質。1920年Freudenberg 根據(jù)單寧酸結構和活性的不同將其分為兩類：一類是水解單寧酸（見圖1），另一類是縮合單寧酸（見圖2）[3]。水解單寧酸可以作為添加劑應用到畜禽飼料中，除本身具有收斂、抑菌和抗氧化作用外，其水解產(chǎn)物葡萄糖和沒食子酸對單胃動物的腸道健康和生長性能都有積極的作用?？s合單寧酸是由沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素、兒茶素和表兒茶素按照一定比例聚合而成的低聚物或高聚物（見圖2）?？s合單寧酸分子質量較大，而且結構復雜，很難在消化道中被降解[4]，其生物活性和化學性質與植物來源、組成以及分子間相互作用的不同而存在很大差異[5]。

圖1 水解單寧酸結構式

圖2 縮合單寧酸結構

1.2 水解單寧酸的主要功能

1.2.1 收斂作用

天然提取物水解單寧酸屬于多酚類物質，因為分子內(nèi)存在疏水鍵，這會促使單寧酸分子向蛋白質分子靠近，水解單寧酸的多個位點鍵都可以與蛋白質分子的活性中心結合形成水解單寧酸蛋白（鞣酸蛋白），而在小腸內(nèi)由于環(huán)境為堿性，又會促使水解單寧酸蛋白分解，重新釋放出單寧酸分子[6]，通過促進血管收縮減少組織液的流出，以及減輕腸內(nèi)容物對腸道的刺激等方式，來為消化道的健康發(fā)育提供良好的環(huán)境。此外，通過收斂作用水解單寧酸還能夠延長食糜在小腸內(nèi)的停留時間，這有利于減少小腸過料現(xiàn)象，提高動物對飼料的利用率，改善機體生長性能，澀腸止瀉，降低腹瀉率[7]。

1.2.2 抑菌作用

單寧酸通過結合抑制微生物代謝產(chǎn)生的酶類活性，結合微生物生長所需要的金屬離子或蛋白質，改變微生物細胞膜結構或直接影響微生物的代謝過程來表現(xiàn)其抑菌活性[8]。單寧酸分子是由許多個酚羥基或“酚核”構成，其分子內(nèi)的苯環(huán)疏水基團能夠與蛋白質分子中的苯環(huán)、碳氫鏈等疏水基團結合，通過收斂作用凝固微生物體內(nèi)的原生質和酶，來抑制氮的代謝過程，最終抑制了細菌和真菌的增殖[9]。有關研究發(fā)現(xiàn)，單寧酸濃度在8 mg·mL-1以上時，可以抑制金黃色葡萄球菌和變異鏈球菌的活性，在16 mg·mL-1以上時，可以殺死金黃色葡萄球菌和變異鏈球菌[10-11]。單寧酸抑菌作用具有濃度效應，這可能與其抑菌原理有關。

1.2.3 抗氧化作用

單寧酸化學結構中的臨位酚羥基極易被氧化，在生物體內(nèi)會釋放出H+，可以與活性氧（ROS）等自由基競爭結合，通過阻斷自由基鏈式反應的方式來保護脂質不被氧化，是一種良好的自由基猝滅劑。單寧酸的抗氧化能力與其化學結構有關，酚羥基的個數(shù)越多其對自由基的抑制作用就越強，抗氧化能力也就越強[12]。陶勇等[13]研究單寧酸和氧化鋅組合使用對斷奶仔豬的影響時發(fā)現(xiàn)，組合使用可以提高仔豬的抗氧化能力，作用機理可能是因為單寧酸通過核因子E2 相關因子2（Nrf2）通路，提高了仔豬機體的谷氨酰半胱氨酸合成酶的數(shù)量，促使還原型谷胱甘肽的合成增加，最終提高了仔豬的抗氧化能力。此外，水解單寧酸作為天然抗氧化劑可以通過清除超氧離子自由基（O2-·）、二苯基苦基苯肼（DPPH）和絡合Fe2+等途徑來抑制過氧化和氧化反應過程中脂質羥自由基的形成，以及抑制亞油酸乳狀液的過氧化反應[14-15]。

1.2.4 抗炎癥作用

炎癥是機體重要的生物反應，是移除體內(nèi)有害病原體和毒素的過程，吞噬細胞通過激活兩種信號通路，銜接子誘導干擾素（TRIF）信號通路和TRIF相關接頭分子（TRAF）信號通路，來激活核因子κB（NF-κB）的抑制蛋白（IκB）激酶（IKK），促使核因子κB 從復合物中分離出來并轉運到核內(nèi)，依靠特定的DNA序列編碼促炎因子白細胞介素（IL）-1、IL-2、IL-6和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及產(chǎn)生次級炎癥介質的酶[16]。動物通過利用絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）對轉錄因子的磷酸化處理來調(diào)控體內(nèi)的炎癥，調(diào)控IL-1、IL-6、IL-8 和 TNF-α 等細胞因子的基因轉錄和表達，激活后的MAPK還能通過細胞骨架、酶類以及相關蛋白磷酸化轉錄因子等底物，來調(diào)控機體多種細胞的生理過程，從而達到抗炎癥的目的[17]，水解單寧酸具有抗炎癥的功能，可能也是通過影響吞噬細胞阻斷炎癥通路的方式來實現(xiàn)的。陳賽娟等[18]研究單寧酸對家兔腸道形態(tài)和內(nèi)源酶活性的影響時指出，水解單寧酸分子能夠與腸道的細胞壁結合，形成一個腸道保護層，該保護層能隔斷腸道受體與細菌的結合，以此來抑制細菌的感染，從而改善腸道健康狀況，提高小腸吸收營養(yǎng)物質的面積和消化酶的活性，促進動物對營養(yǎng)物質的吸收。

2 單寧酸在畜禽飼料替抗中的應用

2.1 單寧酸在豬飼料中的應用

腹瀉會導致畜禽生產(chǎn)性能下降和死亡率增加等問題，給我國畜牧業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損失的同時也一直制約著我國畜牧業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的獸藥、抗生素等保健措施帶來了許多的負面影響。隨著我國禁止飼料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑的商品飼料，尋找天然的植物提取物越來越受到人們的重視。

水解單寧酸在預防治療腹瀉、減少水便、改善腸道健康方面都有明顯的效果。純天然水解單寧酸比較安全，在飼喂過程中也不會有藥物殘留的問題。大量研究表明，水解單寧酸對豬各階段的生長性能和養(yǎng)分消化率的應用效果不同，斷奶仔豬飼料中的抗生素或者氧化鋅，可以用700～1 500 mg·kg-1的水解單寧酸來替代，可降低仔豬的腹瀉率，促進腸道的消化吸收，提高仔豬的生長性能[16]。仔豬在小日齡斷奶時，由于日糧和環(huán)境的改變，是最容易出現(xiàn)各種問題的階段。水解單寧酸能夠減輕仔豬斷奶應激，減少仔豬的腹瀉發(fā)生率，增加斷奶體重和腸道健康，刺激小腸絨毛的生長，進而更好地消化吸收營養(yǎng)物質。孫展英等[19]在研究水解單寧酸對仔豬生長性能的影響中指出，在日糧中添加1 000 mg·kg-1的水解單寧酸可以提高斷奶仔豬平均日增重（ADG）和飼料轉化率（FCR）。適宜劑量的水解單寧酸對仔豬的生長性能有積極的影響，但是水解單寧酸的添加量并非越多越好，B.Mansoori等[20]研究表明，隨著水解單寧酸添加水平的提高，斷奶仔豬的飼料轉化率有下降的趨勢，這可能與水解單寧酸干擾參與簡單分子吸收的轉運機制有關。M.Brus 等[21]研究水解單寧酸對育肥豬生長性能的影響時發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加1 900 mg·kg-1的水解單寧酸可以提高育肥豬的ADG（46%）和FCR（21%）。

2.2 單寧酸在禽飼料中的應用

李軍輝等[22]研究水解單寧酸對肉雞生長性能及腸道健康的影響時發(fā)現(xiàn)，添加400 mg·kg-1的水解單寧酸可以降低肉雞的死淘率和料重比，提高歐洲效益指數(shù)、乳酸菌數(shù)量和腸道消化酶活性，促進肉雞腸道健康發(fā)育。吳清雅[23]在研究不同水解單寧酸的添加量對黃羽肉雞生產(chǎn)性能的影響中指出，在日糧中添加600 g·t-1水解單寧酸可以提高黃羽肉雞的成活率（98.33%）。這可能與水解單寧酸的收斂作用和抑菌、抗炎癥方面的功能有關：一方面是單寧酸分子通過收斂作用減緩了腸道中食糜的蠕動，延長了消化道中食糜的存留時間，有利于促進小腸的消化吸收，提高肉雞的生長性能；另一方面，水解單寧酸具有抑菌和抗炎癥等功能，這在一定程度上對提高肉雞的免疫力有促進作用，對提高肉雞的成活率有積極作用。安文亭等[24]研究表明，在肉雞中后期添加1 500 mg·kg-1水解單寧酸可以降低料重比，提高肉雞的采食量、小腸對飼糧養(yǎng)分消化和吸收的能力，與隱窩深度、腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度方面密切相關[25]。如果腸道隱窩深度變淺、絨毛高度變高，這說明小腸吸收營養(yǎng)物質的能力增強；絨毛高度/隱窩深度越大，則說明腸道上皮的表面積越大，完整性越好，小腸的吸收能力就越強[26]。Liu H.W.等[27]研究板栗單寧對熱應激狀態(tài)下肉雞的影響時發(fā)現(xiàn)，板栗單寧可以顯著提高空腸絨毛長度，但是對腸道隱窩深度沒有明顯的影響。也有相關研究指出，水解單寧酸可以顯著提高肉雞十二指腸和空腸的腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度，降低隱窩深度，但是對回腸并沒有明顯的影響。這可能是因為水解單寧酸的收斂作用有利于維護腸道的健康，減少了毒素對腸道形態(tài)的損傷，促進了肉雞腸道的健康發(fā)育，提高了小腸對飼糧營養(yǎng)物質的消化吸收，進而提高了肉雞的生長性能。目前，“禁抗”已經(jīng)開始，“限鋅”也將成為未來畜牧業(yè)發(fā)展的方向，單寧酸作為天然飼料添加劑安全性高，并且在預防腹瀉和改善腸道健康等方面有很高的應用價值，對于畜牧業(yè)的健康發(fā)展具有積極的意義。

3 結 論

隨著我國飼料全面禁抗的開始，畜禽腹瀉和成活率等問題越來越受到人們的重視。水解單寧酸的收斂、抑菌、抗氧化和抗炎癥等功能，對于解決禁抗后出現(xiàn)的養(yǎng)殖問題具有積極的意義，而且作為植物提取物，其綠色、安全、無污染，并不會存在藥物殘留的問題。