發(fā)酵中草藥在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

羅永明，劉力萌，秦榮艷，梁見弟，王樂樂，趙 晨，王文奇*

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，烏魯木齊 830011；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；3.新疆畜牧科學(xué)院飼料研究所，烏魯木齊 830011；4.石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，新疆 石河子 832000）

在畜禽養(yǎng)殖過程中，長(zhǎng)期濫用抗生素會(huì)導(dǎo)致大量細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，抗生素也會(huì)殘留在動(dòng)物體內(nèi)及畜產(chǎn)品之中，影響食品安全，威脅食用者的身體健康[1]。自2020年我國(guó)實(shí)施禁止使用抗生素以來(lái)，促生長(zhǎng)藥物飼料添加劑（中草藥類除外）的研究已逐漸被淡化，而抗生素替代品的研究成為科研人員關(guān)注的熱點(diǎn)[2]。中草藥資源豐富，其中能夠應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)的有300余種，在提高畜禽生產(chǎn)性能、增強(qiáng)抗氧化能力、改善免疫功能和調(diào)節(jié)生理代謝等方面均有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[3]。中草藥或其殘?jiān)诎l(fā)酵過程中能為微生物菌種提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，微生物菌種產(chǎn)生的酶等代謝產(chǎn)物能使發(fā)酵中的中草藥的有效成分釋放出來(lái)，也能合成新的成分，增加發(fā)酵效果[4]。發(fā)酵中草藥具有提高中草藥藥效、節(jié)省中草藥資源、形成新的活性成分等多方面的優(yōu)勢(shì)，是一種功能廣泛的新型綠色飼料添加劑，在畜牧生產(chǎn)中具有較大的利用價(jià)值。

1 發(fā)酵中草藥的生產(chǎn)原理與方式

1.1 生產(chǎn)原理

發(fā)酵中草藥是利用生物嫁接的方式，以一種或多種菌種對(duì)中草藥進(jìn)行發(fā)酵，使中草藥中被植物細(xì)胞壁阻礙的有效成分充分釋放出來(lái)。在此過程中參與發(fā)酵的菌種可以產(chǎn)生蛋白酶、纖維素酶、酰胺酶等多種生物活性分子物質(zhì)，而生物活性分子物質(zhì)可以繼續(xù)分解轉(zhuǎn)化，最終生成能被動(dòng)物消化道直接吸收的小分子物質(zhì)。發(fā)酵中草藥多選用真菌、細(xì)菌、混合菌等作為發(fā)酵菌種，其中乳酸菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、米曲霉、黑曲霉及各種藥用真菌等在發(fā)酵過程中最為常見[5，6]。發(fā)酵中草藥中即含有中草藥的有效成分，又含有菌種發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的多種動(dòng)物體可吸收的小分子物質(zhì)，并能提高中草藥藥效，增強(qiáng)中草藥作用效果，因此發(fā)酵中草藥是一種能綠色、安全、高利用率的新型飼料添加劑[7]。

1.2 生產(chǎn)方式

發(fā)酵中草藥有固體發(fā)酵、液體發(fā)酵和雙向發(fā)酵三種發(fā)酵方式。

固體發(fā)酵主要從制曲工藝發(fā)展而來(lái)，并不斷優(yōu)化，以一定濕度的農(nóng)副產(chǎn)品為營(yíng)養(yǎng)機(jī)制，利用一種或多種菌進(jìn)行發(fā)酵的發(fā)酵技術(shù)。固體發(fā)酵在發(fā)酵過程中沒有或幾乎沒有自由水，不需要對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品基質(zhì)進(jìn)行滅菌，發(fā)酵過程中溫度、濕度和pH等條件易于控制，但固體發(fā)酵極易感染其它雜菌，沒有規(guī)定具體且科學(xué)的發(fā)酵判定指標(biāo)，只能靠人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判定，以目前的現(xiàn)狀很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用[8]。

液體發(fā)酵主要從生產(chǎn)抗生素的傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)展而來(lái)，其是將優(yōu)勢(shì)菌種接種到含有中草藥的培養(yǎng)基中，在適宜的環(huán)境下進(jìn)行液體發(fā)酵培養(yǎng)，所得的發(fā)酵產(chǎn)物包括菌絲體及發(fā)酵液中的代謝產(chǎn)物[9]。液體發(fā)酵操作簡(jiǎn)便、成本低、效率高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適合進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)[10]。由于大多數(shù)中草藥的抗菌效果不及抗生素或不具有抗菌作用，在發(fā)酵過程中容易被雜菌污染，因此在發(fā)酵過程中要做好滅菌工作。

雙向發(fā)酵是在固體發(fā)酵的基礎(chǔ)上延伸而來(lái)的藥用真菌雙向發(fā)酵技術(shù)，其固體發(fā)酵中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為中草藥或藥渣。在發(fā)酵過程中，中草藥為真菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而真菌產(chǎn)生的酶、代謝產(chǎn)物等能使中草藥中的某些有效成分釋放出來(lái)，發(fā)酵產(chǎn)物中產(chǎn)生了與原來(lái)中草藥不一樣的功能性味，由此具備雙向性。由于藥用真菌雙向發(fā)酵技術(shù)研究還處于初級(jí)階段，藥用真菌影響藥性基質(zhì)的機(jī)理研究尚不明確，真菌與藥材之間的不同組合機(jī)理，有待進(jìn)一步研究探索[11，12]。

2 發(fā)酵中草藥的優(yōu)勢(shì)

2.1 提高中草藥活性物質(zhì)含量，增強(qiáng)中草藥藥效

發(fā)酵可促使中草藥細(xì)胞壁破裂，存在于細(xì)胞中的黃酮、皂苷、酚類等活性物質(zhì)分解并轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)，更有利于動(dòng)物機(jī)體的吸收利用[13]。屈青松等[14]研究發(fā)現(xiàn)，人參的主要功能性成分是人參皂苷，人參經(jīng)過乳桿菌發(fā)酵42 h之后，人參皂苷含量和超氧化物歧化酶活性隨之提高，因此利用乳酸菌發(fā)酵人參具有較高的應(yīng)用價(jià)值。葉思勇等[15]研究表明，白術(shù)經(jīng)酵母菌、乳酸菌、雙歧桿菌發(fā)酵后，總黃酮、總多糖含量均明顯提高。劉洋等[16]研究發(fā)現(xiàn)，用干酪乳桿菌、糞腸球菌、產(chǎn)朊假絲酵母等微生物對(duì)王不留行和益母草進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中的可溶性總黃酮提高了55.14%、總生物堿提高了127.28%、粗多糖提高了55.42%、總皂苷提高了49.21%。胡永樂等[17]以澤瀉為藥性基質(zhì)，采用不同靈芝菌進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果顯示，經(jīng)南韓靈芝發(fā)酵后，菌質(zhì)中粗多糖含量是未發(fā)酵的1.37倍，黃酮是8.17倍；鹿角靈芝發(fā)酵后，菌質(zhì)中總?cè)扑岬暮渴俏窗l(fā)酵的2.31倍。宋國(guó)賓[18]利用牛蒡根下腳料作為赤芝固態(tài)發(fā)酵的基質(zhì)，發(fā)酵之后牛蒡根下腳料中的蛋白質(zhì)、還原糖、核苷總量、總?cè)扑岷烤休^大幅度的提高。

2.2 促使中草藥產(chǎn)生新的活性成分

中草藥中的某些活性成分在發(fā)酵過程中會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榍绑w物質(zhì)或代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)再通過甲基化、乙酰化、異構(gòu)化修飾后，最終轉(zhuǎn)化為新的活性成分[19]。韓春楊等[20]將復(fù)方中草藥制劑（由黃茛、黨參、茯苓、山楂、麥芽和白術(shù)組成）進(jìn)行了微生物發(fā)酵，結(jié)果顯示發(fā)酵后的復(fù)方中草藥制劑產(chǎn)生了新的活性成分；發(fā)酵后的復(fù)方中草藥在增強(qiáng)肉雞免疫、改善生產(chǎn)性能等方面的有較大的貢獻(xiàn)。張棟健等[21]報(bào)道稱發(fā)酵后的枳殼產(chǎn)生了新的活性成分，如圣草酚-7-O-葡萄糖苷、橙皮素-7-O-葡萄糖苷、5-去甲基川陳皮素等。谷巍等[22]將蒲公英、烏梅、五倍子等組成的復(fù)方中草藥發(fā)酵后，發(fā)現(xiàn)未發(fā)酵復(fù)方中草藥的特征吸收峰消失，而產(chǎn)生新的特征吸收峰，生成了新的活性物質(zhì)并發(fā)揮著抗炎作用。張命龍等[23]以牛蒡根為發(fā)酵基質(zhì)，經(jīng)靈芝固體發(fā)酵后，產(chǎn)生了新的三萜酸和腺苷，與未發(fā)酵牛蒡根相比，其黃酮和多糖含量降低，而蛋白質(zhì)和核苷含量升高。

2.3 降低中草藥毒性及毒副作用

俗話說“是藥三分毒”，部分中草藥因含有毒性，使其在使用時(shí)常常會(huì)受到限制。但是，發(fā)酵技術(shù)可降解中草藥的毒性成分或轉(zhuǎn)化成其他可利用的成分，起到降毒保效的作用[8]。戚怡婷[24]研究發(fā)現(xiàn)銀杏果中的白果毒和銀杏酸具有毒性，而經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵一周后，銀杏果的脫毒率可以達(dá)到70.12%。兩周后最高可以達(dá)到90.19%；江南等[25]利用靈芝菌發(fā)酵生川烏，有效降解了生川烏中的總生物堿和酯型生物堿。潘揚(yáng)等[26]利用朱紅栓菌固態(tài)發(fā)酵馬錢子，馬錢子中的毒性成分士的寧得到有效降解。何欒櫻等[27]以靈芝為藥用真菌，采用雙向固體發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵雷公藤，經(jīng)30 d的發(fā)酵之后，雷公藤抗炎活性中的活性物質(zhì)（雷公藤甲素、雷公藤紅素、雷酚內(nèi)酯）含量增加，而毒性物質(zhì)（雷公藤內(nèi)酯甲）含量減少。江南等[28]探索有毒中藥附片的解毒增效發(fā)酵炮制，結(jié)果顯示藥用真菌雙向固體發(fā)酵工程可用于附片的解毒增效。

2.4 提高中草藥藥效，節(jié)省藥源

中草藥藥渣中仍殘留著至少30%的有效活性成分，將藥渣經(jīng)過發(fā)酵處理后，不僅能便于存放、改善畜禽飼料的適口性，還有助于節(jié)約生產(chǎn)成本與藥材資源的目的[29]。張桂霞等[30]將黨參、黃芪和當(dāng)歸的藥渣經(jīng)過生物菌劑（強(qiáng)微無(wú)抗飼料發(fā)酵劑和益菌肽）發(fā)酵后，很好的改善了綿羊日糧的適口性，顯著增加了采食量。王旭東等[31]用甘草、黃芪、杜仲等中草藥藥渣飼喂小尾寒羊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未經(jīng)發(fā)酵的中草藥藥渣與普通日糧組小尾寒羊飼喂效果相差不大，而飼喂經(jīng)發(fā)酵后的中草藥藥渣的小尾寒羊采食量、日增重和飼料轉(zhuǎn)化率等均顯著提高。發(fā)酵中草藥藥渣可為一種新型飼料添加劑，應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)之中，增加畜禽生產(chǎn)性能，減少資源浪費(fèi)。

3 發(fā)酵中草藥在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 提高動(dòng)物機(jī)體抗氧化能力

發(fā)酵中草藥使中草藥中富含的多糖、多酚及黃酮類化合物等活性物質(zhì)更好的釋放出來(lái)，能提高動(dòng)物機(jī)體抗氧化能力，在畜牧生產(chǎn)中使用較為廣泛。喬宏興等[32]研究發(fā)現(xiàn)肉雞日糧中添加發(fā)酵黃芪，有助于提高肉雞機(jī)體的抗氧化能力和增強(qiáng)血清中總超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶活性。史同瑞等[33]將0.2%發(fā)酵黃芪粉添加到蛋雞飼糧中，結(jié)果顯示蛋雞血清中谷胱甘肽過氧化物酶活性和總抗氧化能力極顯著提高，而丙二醛含量顯著降低。趙倩等[34]在鯉魚飼料中添加枯草芽孢桿菌發(fā)酵的黃芪、甘草、板藍(lán)根等中草藥，發(fā)現(xiàn)0.2%、0.3%發(fā)酵中草藥組總抗氧化能力、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶均顯著高于空白對(duì)照組及低水平添加組，而丙二醛則顯著低于對(duì)照組及低水平添加組。

3.2 緩解動(dòng)物機(jī)體應(yīng)激，發(fā)揮抑菌與抗炎作用

應(yīng)激、炎癥會(huì)對(duì)動(dòng)物機(jī)體造成傷害，在嚴(yán)重的情況下，可能導(dǎo)致功能障礙。發(fā)酵后的中草藥制劑在一定程度上能減少動(dòng)物因氣候、環(huán)境等外界因素所產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)，并具有較高的抑菌與抗炎作用。李欣澤等[35]用黃芪、板藍(lán)根、淫羊藿等組成的中藥制劑添加至肉雞日糧中，結(jié)果顯示中草藥制劑對(duì)熱應(yīng)激所造成損傷有緩解作用，但發(fā)酵組的緩解效果優(yōu)于未發(fā)酵組。張文等[36]利用乳酸菌對(duì)5種中草藥（甘草、板藍(lán)根、陳皮、苦丁和苦藠）進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)除甘草外，其他中草藥發(fā)酵上清液對(duì)有害菌（沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌）均具有顯著的抑制效果。靳雙星等[37]研究表明，黃芪、白術(shù)、黨參、茯苓、刺五加、酸棗仁、甘草等組成的復(fù)方中草藥制劑經(jīng)發(fā)酵后能夠使免疫應(yīng)激肉雞的白細(xì)胞數(shù)目降低，降低炎癥反應(yīng)。

3.3 提高動(dòng)物生產(chǎn)性能

發(fā)酵中草藥添加劑不僅可以改善畜禽飼料的適口性，提高采食量，而且對(duì)畜禽生長(zhǎng)性能、產(chǎn)奶性能等都有積極作用。李志濤等[38]將陳皮、茴香和山楂等20多味中草藥組成3種復(fù)合配方進(jìn)行發(fā)酵，并進(jìn)行肉雞飼喂實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示發(fā)酵后的中草藥組方對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能和日增重均有顯著促進(jìn)作用。史洪濤等[39]將發(fā)酵黃芪（乳酸菌發(fā)酵）、黃芪和乳酸菌分別添加到不同組肉雞飼糧中，結(jié)果顯示三者均能明顯提高肉雞小腸絨毛的高度、降低隱窩的深度，小腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)得到了明顯改善，而經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后的黃芪的作用更明顯，實(shí)驗(yàn)組的肉雞腸道改善效果更好。許棟等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在京紅蛋雞產(chǎn)蛋后期飼糧中添加4 g/kg利用枯草芽孢桿菌5×108CFU/g發(fā)酵黨參、白術(shù)、白芍、茯苓等中草藥能夠提高產(chǎn)蛋后期的產(chǎn)蛋率，改善蛋品質(zhì)和脂代謝能力。申紅春[41]利用益生菌發(fā)酵大青葉、黃芪、紫雛菊等中草藥，并用發(fā)酵產(chǎn)物飼喂天府肉鴨，結(jié)果顯示天府肉鴨的生長(zhǎng)產(chǎn)量和屠宰性能均顯著提高。

4 小結(jié)與展望

隨著畜禽飼料中禁止使用抗生素的政策的實(shí)施，綠色、新型飼料添加劑的需求越來(lái)越大，為發(fā)酵中藥在畜牧行業(yè)中的發(fā)展提供了重要的機(jī)遇。中草藥經(jīng)過微生物發(fā)酵后，不僅能夠大幅增加中草藥有效成分，還可以產(chǎn)生新的活性物質(zhì)；發(fā)酵后的中草藥對(duì)畜禽增重、料肉比以及機(jī)體抗氧化能力等均具有明顯的提高作用，是一種效果良好的綠色飼料添加劑，具有較大的開發(fā)潛力。發(fā)酵中草藥技術(shù)是將現(xiàn)代化生物技術(shù)，微生物學(xué)與中草藥學(xué)緊密聯(lián)系在一起，發(fā)酵中草藥技術(shù)與中草藥研究的緊密結(jié)合，必將為畜牧發(fā)展開辟新的道路，拓寬新的發(fā)展空間。