五味子的功能機制及其在畜禽和水產養(yǎng)殖中的應用

左安麗, 陳 圓, 周勇華, 劉 臻*, 易紫琳, 李英杰, 張 玉

（1.湖南師范大學生命科學學院, 湖南長沙 410081；2.長沙學院生物與環(huán)境工程學院, 湖南長沙 410022）

畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)長期使用抗生素會引起人們對動物出現(xiàn)抗生素耐藥性的擔憂（SCOTT等, 2018）。在農業(yè)農村部194號文件的全面“禁抗”下, 與其他常用的非抗生素生長促進劑相比, 由各種草藥、香料和植物提取物組成的植物源飼料添加劑受到廣泛關注, 楊正早等（2022）報道, 其在改善畜禽產品質量和提升畜禽機體能力等方面具有重要作用。

五味子屬于五味子科, 紫紅色的漿果因其甜、苦、辣、咸、酸的味道而被稱為五味水果。在中國傳統(tǒng)醫(yī)學和西方植物療法中, 五味子被廣泛用作一種草藥補充劑, 可用來治療腸胃炎、呼吸衰竭、心血管疾病、身體乏力、多汗、失眠、抑郁癥、焦慮癥等多種疾?。↘opustinskiene等, 2020；Nasser等, 2020；Nowak等, 2019；Szopa等, 2017）。五味子提取物中的多種活性成分均具有藥理作用, 如木脂素中的五味子素、五味子醇、五味子酚等活性成分具有神經(jīng)保護、抗纖維化、抗癌、抗炎等特性（Zhou等, 2021；Sowndhararajan等, 2019）。因此, 五味子成為動物飼料中抗生素的潛在替代品之一。本文從五味子對動物各項生理功能的影響來綜述五味子在畜牧及水產行業(yè)的應用前景, 為進一步研究五味子在畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖中的應用提供理論依據(jù)。

1 五味子的生物學功能及其作用機制

1.1 免疫調節(jié)及抗炎作用 五味子的多種活性物質已被證實可作為免疫系統(tǒng)刺激因子, 通過調節(jié)細胞因子和抗體的分泌提高機體對外源微生物的抵抗力。最近研究表明, 鴨疫里默氏菌融合鴨IgY Fc重組疫苗加入五味子多糖佐劑后可提升白細胞介素（IL）-1β等免疫因子水平, 大大增強了保護性免疫應答反應, 其中Yang等（2019）報道, 200μg/mL的影響最為顯著。該研究為五味子多糖作為疫苗佐劑應用于預防家禽敗血癥和傳染性漿膜炎提供了有價值的見解。研究表明, 與對照組相比, 五味子多糖治療組可減少炎性細胞向回腸和結腸的浸潤, 從而改善腸道超微結構, 調節(jié)腸道微生物的組成和多樣性, 降低回腸和結腸炎性細胞的浸潤。另外, Qi等（2019）報道, 五味子多糖治療組可降低IL-4、IL-17A等促炎因子水平, 提高IL-2、IL-10水平, 從而調控炎癥相關信號通路。上述研究為五味子多糖作為一種天然產物治療抗生素相關性腹瀉提供理論指導。除五味子多糖外, 五味子素A對巨噬細胞具有免疫調節(jié)作用。五味子素A通過抑制一氧化氮合酶和環(huán)氧化酶2的轉錄和翻譯水平, 減少促炎介質的產生。同時, Kwon等（2018）報道, 五味子素A通過抑制活性氧基團（ROS）的產生, 抑制核轉錄因子-κB（nuclear factor-κB, NF-κB）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases, MAPK）和磷脂酰肌醇信號通路, 激活核因子E2相關因子2（nuclear factor-E2 related factor2, Nrf2）信號通路, 減輕脂多糖誘導下巨噬細胞的炎癥反應, 并增強其抗氧化能力。近期有研究表明, 五味子對大腸桿菌和副傷寒沙門氏菌生長的抑制率達到100%, 并且能增強免疫能力受抑制小鼠的免疫力（Tao等, 2020）, 這表明五味子在動物飼料中作為抗生素替代物的巨大潛力。

1.2 抗氧化作用 五味子對機體的抗氧化功能具有一定的促進作用, 且耐受性良好, 無明顯副作用。五味子提取物是有效的抗氧化劑, 能直接清除ROS, 激活細胞抗氧化防御系統(tǒng), 抑制促氧化酶, 從而抑制炎癥信號轉導通路, 保護細胞免于凋亡。其活性成分具有降低肝功能標志物水平、阻斷促氧化酶活性、抑制炎癥、抗腫瘤、激活癌細胞凋亡和自噬等作用（Kopustinskiene等, 2020）。Piao等（2021）報道, 五味子素能提高ATP生成、檸檬酸合酶活性以及線粒體融合和分裂的過程, 從而恢復細胞正常的能量供應。Tvrdá等（2020）報道, 在體外培養(yǎng)的牛精子中添加五味子提取物, 能顯著提高雄性配子的運動能力, 增強線粒體活性, 減少ROS的產生。此外, 木脂素多種活性成分通過減少線粒體膜電位的損失, 恢復三磷酸腺苷水平, 并增強關鍵抗氧化酶過氧化氫酶的表達, 減少ROS產生、鈣離子富集、脂質過氧化、蛋白氧化 和DNA損 傷（Ding等, 2018；Jang等, 2020；Choi, 2018）。

1.3 調節(jié)脂質代謝 家禽過于肥胖不僅會有損健康, 還會導致肉類品質差。Wang等（2021）報道, 在高血脂小鼠飼糧中加入適量五味子乙醇提取物可抑制小鼠體重增加, 降低膽固醇含量, 抑制脂肪肝的形成。α-山蒼子醇是從五味子干果提取物中分離出的山蒼子系列之一。最新研究探討了α-山蒼子醇對3T3-L1脂肪細胞脂肪生成、脂肪分解和脂肪源性炎癥的治療作用及其分子機制。在前脂肪細胞中, α-山蒼子醇通過下調相關脂肪細胞合成基因的轉錄抑制甘油三酯的合成。在成熟脂肪細胞中, α-山蒼子醇通過調節(jié)NF-κB轉錄因子降低炎癥細胞因子、調節(jié)蛋白和炎癥小體蛋白的表達水平, 通過調節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體α轉錄因子抑制β-氧化相關蛋白的表達。此外, 在脂滴中加入α-山蒼子醇可誘導脂解蛋白的表達和游離甘油的釋放, 這一結果為α-山蒼子醇抑制脂肪生成和脂肪源性炎癥提供了科學依據(jù)（Lee等, 2021；Bae等, 2020）。在五味子提取物戈米辛N改善脂肪積累的研究中, 戈米辛N通過增加脂肪酸氧化基因和產熱基因的表達, 誘導3T3-L1白色脂肪組織向褐色脂肪組織分化。此外, 戈米辛N通過降低脂肪生成基因的表達來改善甘油三酯的積累。研究指出, 戈米辛N對脂肪細胞的褐變作用是通過腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-Activated Protein Kinase, AMPK）活化介導的。Lee等（2020）報道, 戈米辛N是一種有效的脂肪細胞褐變和脂質代謝調節(jié)劑。

2 五味子在畜禽及水產動物飼料添加劑上的應用

2.1 在雞生產中的應用 眾多試驗表明, 五味子飼糧能增強肉雞和蛋雞的各項身體機能, 并能改善肉蛋品質。劉志勇等（2017）報道, 在飼糧中添加3%五味子粉后, 文昌雞各發(fā)育階段的生長性能顯著上升, 公雞腹脂率顯著降低, ?；撬岬葼I養(yǎng)物質成分顯著提高, 膽固醇含量顯著降低。表明3%五味子飼糧不僅能提高文昌雞生長性能, 還能改善肉雞肌肉營養(yǎng)成分。Kim等（2013）報道, 與空白組和抗生素對照組相比, 飼糧添加1%和2%五味子粉末能顯著降低脂質過氧化水平和血清膽固醇含量, 增加總酚含量和自由基清除率, 分析認為五味子中含有某些活性成分具有抗氧化功能, 能抑制氧自由基的形成, 從而提高肉雞的抗氧化能力。董雯雯等（2019）報道, 含量小于1 mg/mL的北五味子多糖對雞外周血淋巴細胞無不良影響, 且能顯著促進相關免疫因子的分泌, 但不同多糖組分的最佳適用量不同。在一項不同制劑防治雞白痢的試驗中, 與白龍散和抗生素治療組相比, 五味子飼糧組對雞白痢的治愈率最高, 效果最優(yōu)。此外, 郭慶寶等（2015）報道, 對健康雛雞進行雞白痢沙門桿菌攻毒試驗后, 五味子飼糧組雛雞雞白痢預防效率達到100%, 由此證明了五味子飼料添加劑具有抗菌特性, 可作為抗生素藥物替代物防治雞白痢。

最新研究表明, 按2∶2∶1的比例發(fā)酵的五味子渣（Schisandra chinensis）、赤松針葉提 取 物（Pinus densiflora）、韭 菜 粉 末（Allium tuberosum）混合飼糧（SPA）能顯著提高海蘭褐蛋雞哈夫單位（HU）值, 表明SPA（0.3%）能顯著提高蛋品質。此外, Moon等（2021）報道, 隨著SPA水平的增加, 采食量呈線性顯著增加, 這可能是由于SPA具有芳香特性, 從而提高了飼糧適口性。Kim等（2010）報道, 3種不同比例的五味子混合植物源飼糧能顯著降低貯藏過程中的蛋品質惡化。此外, 五味子混合飼糧顯著降低各處理組血清總膽固醇含量、肝、腎損傷的血液生化指標, 增加所有處理組的血清總抗氧化活性, 說明五味子混合飼糧能促進蛋雞健康生長。

2.2 在豬生產中的應用 在斷奶期間, 仔豬由于日糧、環(huán)境及生理狀態(tài)的變化, 容易導致腸道屏障受損, 免疫水平降低, 影響仔豬的生產性能。羅杰等（2016）報道, 蟲草真菌發(fā)酵五味子可顯著改善斷奶仔豬生長性能和主要營養(yǎng)物質的消化吸收, 調節(jié)腸道微環(huán)境, 改善血清生理生化指標, 其中5 g/kg效果最好。此外, 五味子對豬源大腸桿菌體和豬源致病性大腸埃希菌地方流行株 SCCD201712有較強的抑菌活性（孫茂永, 2020；葛海燕, 2019）, 在抗菌方面可作為抗生素替代物加以應用。最新研究表明, 10 mmol/L五味子酚可提高豬早期胚胎增殖能力, 促進胚胎發(fā)育, 其機制一方面是通過調控MAPK磷酸化, 減少ROS生成, 增加谷胱甘肽水平, 提高豬早期胚胎的抗氧化能力。另一方面通過增強線粒體活性, 減少細胞凋亡, 促進豬早期胚胎的增殖分化（Yu等, 2021）。五味子具有抗氧化性, 可潛在地減少肉的氧化, 提高豬肉品質。陶勇等（2022）報道, 杜仲、女貞子、五味子按4∶3∶1比例混合后的提取物能顯著降低蘇姜豬育肥期平均背膘厚, 顯著提高眼肌面積、相關肉品質評分、血清總蛋白含量及IgA水平, 對肌肉品質有明顯改善作用。

2.3 在水產養(yǎng)殖中的應用 五味子多糖是一種重要的藥用植物, 可作為免疫激活劑, 提高魚類的生長速度、存活率和免疫反應。Erlong等（2016）報道, 在基礎飼糧中添加500 mg/kg五味子多糖能通過增強C3補體水平、SOD活性、免疫細胞活性、抗菌酶類活性而增強鯽魚的先天免疫反應和對嗜水氣單胞菌的抗病能力。刁菁等（2020）報道的一種包括五味子在內的復方中草藥免疫增強劑能通過直接的抗菌作用, 增強遲鈍愛德華氏菌攻毒后牙鲆的吞噬功能, 促進溶菌酶和抗炎細胞因子的分泌, 抵抗炎癥, 從而提高牙鲆對病原的防御力。五味子除了能提高魚類抗氧化能力, 改善機體先天免疫外, 還可提高魚類的抗應激水平, 促進魚類生長。Kawabe等（2021）研究表明, 五味子能有效改善斑馬魚焦慮行為。王秀琴（2021）報道, 五味子能緩解過氧化氫誘導的原代花鱸肝細胞氧化損傷, 改善花鱸氧化應激行為。此外, 五味子能抑制病原菌增殖, 促進魚類腸道健康。體外抑菌試驗表明, 五味子可有效抑制嗜水氣單胞菌等3種主要水產致病菌的生長（楊培奎等, 2021）。艾春漢等（2006）報道, 對嗜水氣單胞菌攻毒后的鯽魚注射2%五味子醇提取液可顯著提高鯽魚的白細胞吞噬活性, 降低鯽魚的死亡率。以上結果表明, 五味子提取物對腸道菌群的調節(jié)主要在于抑制有害菌群, 優(yōu)化腸道菌群結構, 維持腸道菌群平衡, 從而提高動物的生長性能和免疫能力。此外, 有研究表明, 與對照組相比, 在基礎飼糧中添加熬煮后的五味子汁能顯著提高鯽魚和羅非魚的咬食率, 說明五味子具有顯著的誘食效果, 可改善水生動物飼糧的適口性（艾春漢等, 2006）。周疆等（2021）分析認為這可能是由于植物提取物中含有的揮發(fā)性物質（如生物堿類、酚類、萜類及氨基酸類）具有各自獨特的味道, 能很好地誘引水產動物進食。但研究數(shù)據(jù)還相對不足, 還有許多問題需要探索。

3 小結

近年來, 許多研究證實了五味子在畜禽及水產動物中的應用前景非常廣闊, 但與此同時也存在一些有待解決的問題。一方面, 不同地區(qū)生產的五味子, 其種類及化學成分相差較大, 且五味子的提取工藝還不夠成熟, 主要以粉劑的形式直接加到飼料中, 容易導致飼料適口性差, 使用效果不穩(wěn)定。另一方面, 雖有少數(shù)研究報道了五味子飼糧的安全性, 但由于五味子飼糧的開發(fā)研究尚處于初級階段, 五味子中含有的多種活性成分在提高畜禽免疫性能的同時是否會對禽畜體內的有益微生物群落造成影響還需進一步的研究加以證實。此外, 五味子在動物營養(yǎng)中的研究主要停留在傳統(tǒng)生化指標測定中, 但對其促進畜禽生長性能、免疫性能的作用機理、分子機制尚不完全清楚, 有待進一步研究。

目前五味子在動物營養(yǎng)中的應用多集中在畜禽, 對水產動物的相關研究較為薄弱。如五味子抑制水產致病菌的研究多局限于體外, 體內研究很少；五味子作為水產動物飼料添加劑的研究主要停留在抗菌、抗氧化、提高機體免疫力方面, 關于五味子對水產動物生產性能與肉品質的影響以及其調控機制的研究較少。水產研究學者應著眼于當下五味子的研究進展, 進一步探究五味子對水產動物生產、免疫、肉品質的影響及其調控機制, 為五味子在水產飼料的應用奠定堅實的基礎。