甘草及其提取物在羊生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

周 穎，劉維平，陳建平，施文藝，李燕妮

(1.寧夏農(nóng)業(yè)學(xué)校，寧夏銀川 750021；2.寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏銀川 750021；3.銀川市畜牧技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏銀川 750001；4.銀川市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏銀川 750001）

甘草在我國最早的古籍《神農(nóng)本草經(jīng)》 中就有記載，其干燥的根莖為我國常用的傳統(tǒng)大宗中藥材。甘草，又被稱為“蜜甘”、“蜜草”，也有“美草” 之美稱，素有“十方九草” 之說。甘草全身是寶，其根、根狀莖、甘草梢和甘草節(jié)等均可入藥，具有補脾益氣、止咳鎮(zhèn)痛、清熱解毒等作用，對諸多中藥也有調(diào)和作用。我國甘草分布區(qū)橫跨了溫帶地區(qū)的干旱、半干旱和半濕潤地區(qū)，資源十分豐富，甘草、甘草提取物及其加工副產(chǎn)物作為新型飼料添加劑或非常規(guī)資料資源的開發(fā)應(yīng)用潛力較大[1]，本文就甘草開發(fā)研究背景、甘草活性成分的生物學(xué)功能及其對羊生長性能、肉品質(zhì)、免疫機(jī)能、瘤胃發(fā)酵、脂肪代謝等方面的影響進(jìn)行闡述，以期為甘草在牛羊養(yǎng)殖及飼料生產(chǎn)的應(yīng)用研究提供參考。

1 甘草作為飼料添加開發(fā)研究背景

飼料添加劑主要功能是提供營養(yǎng)、保護(hù)飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)、促進(jìn)消化吸收、調(diào)節(jié)機(jī)體代謝、增進(jìn)動物健康、提升飼料利用效率、改進(jìn)動物產(chǎn)品品質(zhì)等。近幾十年來，飼料添加劑產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，特別是藥物飼料添加劑在提高動物免疫力、防治疾病發(fā)生等方面發(fā)揮了重要作用[2]。從20 世紀(jì)50 年代初開始，藥物作為飼料添加劑已經(jīng)開始應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)，前后經(jīng)歷了三階段：初始階段(20 世紀(jì)50 年代），這個階段多使用的抗生素且是人畜共用的；第二階段(20 世紀(jì)60 年代），人用與畜用抗生素分開，出現(xiàn)了多種畜禽專用抗生素；第三階段(20 世紀(jì)80 年代），隨著研發(fā)水平的提升，這個階段篩選和研制多種出新的抗生素[3]，它們對人類更安全且更有效，不易被腸道吸收、殘留較少或者無殘留。

60 多年來，畜產(chǎn)品從奢侈品成為價廉質(zhì)優(yōu)的日常食品，但隨著生活水平的提高，人們從關(guān)注“量” 的增加轉(zhuǎn)移到注重畜產(chǎn)品“質(zhì)” 的提升，提質(zhì)增優(yōu)成了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然，飼料添加劑濫用導(dǎo)致的食品安全問題越來越受到公眾關(guān)注，原農(nóng)業(yè)部第168 號公告共計收錄藥物飼料添加劑33種，其中早已被禁用6 種藥物添加劑產(chǎn)品，按照新規(guī)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194 號公告，11 種促生長類抗生素未來將完全禁止使用，2 種中獸藥和14 種抗球蟲藥需由“獸藥添字” 改為“獸藥字”，可在商品飼料和養(yǎng)殖過程中繼續(xù)使用。在新的時代條件要求下，減少藥物性飼料添加劑應(yīng)用，研發(fā)“替抗”、“減抗” 新產(chǎn)品大勢所趨，所以安全、健康、環(huán)保、低殘留、無副作用的綠色環(huán)保型的飼料添加劑，將會是是未來飼料研究重點和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展方向[4]。目前替抗技術(shù)主要針對酶制劑、酸化劑、微生態(tài)制劑、精油以及中國傳統(tǒng)中草藥等進(jìn)行研發(fā)，中草藥飼料添加劑作為綠色環(huán)保型飼料添加劑的典型代表，必然會成為研發(fā)重點。

中草藥、中草藥提取物、中草藥藥渣及其他加工副產(chǎn)物逐漸進(jìn)入養(yǎng)殖業(yè)，在促進(jìn)動物生長、改善產(chǎn)品品質(zhì)、提高動物免疫力、降低發(fā)病率等方便發(fā)揮至關(guān)重要的作用，是畜禽主要的保健品和治療藥物[1]。中草藥飼料添加劑以提取物形式居多，如中藥浸膏、中藥純提物等，該類添加劑在使用上類似于中草藥但也存在不同，甘草作為“眾藥之主”，經(jīng)方少有不用者，其開發(fā)研究與應(yīng)用有待進(jìn)一步深入[5]。

2 甘草化學(xué)成分及其活性

2.1 甘草化學(xué)成分

中草藥本身就含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，例如豐富的氨基酸、水溶性維生素、脂溶性維生素、人體必須的礦物質(zhì)元素等，這些營養(yǎng)成分能促進(jìn)畜禽機(jī)體新陳代謝速度，促進(jìn)蛋白質(zhì)和酶的合成，從而促進(jìn)畜禽生長。甘草是中草藥的典型代表，據(jù)相關(guān)研究測定干草中含碳水化合物47.11%、蛋白質(zhì)9.15%、粗纖維24.48%、脂肪0.53%、粗灰分7.70%[6]。鈣和磷的含量分別達(dá)到1720mg 和78mg(每100g 粗制甘草提取物中），脯氨酸含量達(dá)到1.02%、天冬氨酸含量達(dá)到0.88%、丙氨酸含量達(dá)到0.51%和谷氨酸達(dá)到0.50%[7]，更值得一提是甘草粗纖維含量少，也是一種優(yōu)良的豆科牧草。除此之外，甘草提取物質(zhì)還含有多種活性成分，這些活性成分與其抑菌消炎、抗病毒、促生長、防衰老抗氧化、提高免疫力等功能。有研究發(fā)現(xiàn)，甘草提取物含有多種甘草多糖(葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖），300 余種黃酮類化合物(查爾酮、黃烷類、異黃酮類）、甘草酸、甘草次酸20 余種皂苷三萜類以及香豆素、丹寧等化合物，成分種類豐富，活性較強(qiáng)，最具有代表性的為皂苷類、黃酮類和甘草多糖，是甘草主要活性成分，甘草功能作用與其有密切關(guān)系[8,9]。

2.2 甘草三菇類的藥理活性

三菇類化合物是甘草主要的生理活性成分，可溶于水，由30 個碳原子組成，多呈四環(huán)三菇和五環(huán)三菇的結(jié)構(gòu)，五環(huán)三菇類化合物典型代表就是甘草酸、甘草次酸，具有成分含量較高、生理活性較強(qiáng)等特點，特別是根莖部位含量最為豐富。甘草具有抗癌、抗病毒、抗氧化、增強(qiáng)免疫、調(diào)節(jié)代謝等藥理作用均與該類化合物有直接關(guān)系，甘草酸可以降低環(huán)氧化酶活性，使機(jī)體前列腺素E2 的生成量減少，也可以參與白細(xì)胞介素的免疫調(diào)節(jié)過程，起到促進(jìn)抗體、γ-干擾素及T 細(xì)胞產(chǎn)生的作用，能夠增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬活性，提高動物機(jī)體的抗病毒能力，并間接抑制血小板的聚集以及炎癥因子的產(chǎn)生[10-11]，具有較強(qiáng)的抑制作用，在抑菌消炎、增強(qiáng)牛羊免疫方面效果顯著。甘草次酸及其衍生物就具有抗氧化活性、消炎、抗病毒等多種生物學(xué)活性，其來源廣資源豐富，無毒副作用，受到各領(lǐng)域關(guān)注。

2.3 甘草黃酮類的藥理活性

黃酮類屬于酚類化合物，來源廣，功能強(qiáng)，以C6-C3-C6 為母核，目前，甘草屬植物中已發(fā)現(xiàn)黃酮、查耳酮、異黃酮、二氫黃酮等多種結(jié)構(gòu)類型，黃酮類化合物藥效作用復(fù)雜，具有多種藥物學(xué)功能，目前甘草影響機(jī)體免疫功能的主要黃酮類化合物有異甘草苷、光甘草定、甘草素、新異甘草苷和甘草查爾酮A 等。有研究表明，黃酮類化合物為甘草提取物中主要的抗氧化活性成分，對DPPH 自由基有25%的清除率，對O2-自由基有79.07%的清除率為，對OH 自由基有29.51%清除率。甘草黃酮類化合物與甘草的免疫調(diào)節(jié)功能密切相關(guān)，甘草黃酮可加快小鼠淋巴細(xì)胞的增殖，其對增加試驗小鼠機(jī)體白細(xì)胞介素-2分泌量、提高體內(nèi)免疫球蛋白G 抗體水平作用效果顯著，具有提高動物機(jī)體免疫力作用[13]。甘草黃酮類化合物除抗氧化、增強(qiáng)免疫力之外，還具有較強(qiáng)的抗菌抗、病毒等作用[14,15]，對病毒和細(xì)菌具有直接或間接抑制效果。

2.4 甘草多糖的藥理活性

甘草多糖是由葡萄糖和葡萄糖醛酸組合而成的有機(jī)大分子物質(zhì)，由兩種主要核心主鏈組成，一是葡萄糖主鏈結(jié)構(gòu)，另一個是1,3-D-半乳糖主鏈結(jié)構(gòu)，多為黃白色粉末，無甜味，易溶于水在生物體的生長發(fā)育過程中起著重要的作用[16]。衣蕾等[17]注射雞新城疫Ⅳ系疫苗于高羅曼雞體內(nèi)，構(gòu)建試驗?zāi)Ｐ停缓笤俜纸M注射1mL 的生理鹽水和甘草多糖(肌肉注射1、2 和4mg/mL3 個濃度梯度），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘草多糖組可以顯著提高總抗氧化能力、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶三種酶活力，添加甘草多糖3 個試驗組提高了雞體的抗氧化能力。除了抗氧化作用之外，也有研究表明甘草多糖可以通過調(diào)節(jié)動物機(jī)體本身固有的細(xì)胞免疫應(yīng)答、細(xì)胞因子和體液免疫等來增強(qiáng)機(jī)體抵抗力和免疫力，還可以通過提高機(jī)體抗氧化能力、調(diào)控MAPK 信號通路以NF-KB 核因子發(fā)揮其抗炎作用[18]。甘草多糖可促進(jìn)有益菌繁殖增生，改善腸道微生物環(huán)境，調(diào)控微生物區(qū)系，提高機(jī)體免疫力[19]。甘草多糖功能廣，效果顯著且無細(xì)胞毒性[20]，在畜牧養(yǎng)殖及飼料加工中應(yīng)用前景廣闊。

3 甘草及其提取物在羊生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 甘草及其提取物對羊生長性能及其肉品質(zhì)的影響

甘草可改善羊生產(chǎn)性能及其肉品質(zhì)。馮曉燕[21]研究發(fā)現(xiàn)，舍飼肉羊?qū)Ω什萸o葉的日采食量達(dá)到5000g 時，肉羊的生長速度及羊肉的品質(zhì)最為理想。張巧娥等[22]研究表明，甘草提取物具有增加灘羊體重的趨勢，并提高了羊肉中粗蛋白質(zhì)以及粗脂肪含量，具有改善羊肉品質(zhì)的作用。侯芳等[23,24]研究發(fā)現(xiàn)甘草莖葉添加組對背最長肌、粗米龍、膝圓和臀腰肉的常規(guī)營養(yǎng)成分與對照組比較均無顯著差異，但添加水平為20.41%組具有提高背最長肌中粗脂肪含量的趨勢，有利于改善羊肉背最長肌中肌苷酸、膽固醇、風(fēng)味氨基酸，提高羊肉背最長肌中不飽和脂肪酸、必需脂肪酸、人體必需脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，添加水平為20.41%～29.98%組有提高背最長肌中灰分含量的趨勢，說明阿勒泰羊育肥羊日糧中添加甘草莖葉能夠改善羊肉的食用品質(zhì)。薛正芬等[25]用甘草莖葉對羔羊進(jìn)行補飼，也證實甘草能促進(jìn)動物的生長，增加血清中的總蛋白、清蛋白和血糖血鈣含量，增強(qiáng)動物蛋白代謝。但也有不同的研究結(jié)果，潘軍等[26]研究發(fā)現(xiàn)，對照組平均日增重顯著高于25%甘草莖葉替代苜蓿試驗組，極顯著高于50%甘草莖葉替代苜蓿試驗組，且隨著甘草莖葉的替代苜蓿比例的增加，羊日增重呈現(xiàn)下降趨勢。這可能跟試驗條件、羊品種、飼料配方、甘草適口性等有關(guān)系。

3.2 甘草及其提取物對羊免疫機(jī)能的影響

甘草能夠調(diào)整血液生理生化指標(biāo)，提高羊機(jī)體免疫力。楊建中等[27]發(fā)現(xiàn)以日糧干物質(zhì)為基礎(chǔ)，添加20%或30%的甘草莖葉有助于提高免疫力，降低血清脂肪代謝，添加30%的甘草莖葉有利于促進(jìn)血清能量代謝。有研究發(fā)現(xiàn)，用甘草莖葉替代苜蓿干草飼喂綿羊，發(fā)現(xiàn)替代量25%組、替代量50%組血清中總蛋白、白蛋白含量均顯著高于對照組，替代量25%組血清中磷水平顯著高于對照組，替代量50%組綿羊血液血紅蛋白水平顯著高于對照組，說明甘草莖葉替代苜蓿干草的比例應(yīng)低于25%，甘草莖葉能在一定程度上提高動物的免疫功能[26]。趙正偉等[28]研究表明，甘草次酸可提高灘羊生長性能，黃芪多糖、枸杞多糖可改善灘羊血清抗氧化性能，3 種中草藥活性成分均可降低灘羊血清中促炎因子含量。也有研究表明甘草皂苷對卡拉庫爾羊血液中免疫球蛋白IgA 和IgG 的有正向作用[29]。甘草增強(qiáng)免疫力的功效在綠色發(fā)展的大背景更應(yīng)該得到充分的挖掘，促進(jìn)健康養(yǎng)殖的高效發(fā)展。

3.3 甘草及其提取物對瘤胃發(fā)酵的影響

甘草對羊瘤胃微生物發(fā)酵具有調(diào)節(jié)作用。郭雪峰等[30]體外試驗研究表明，添加甘草提取物的試驗組能有效抑制甲烷菌生長，降低產(chǎn)氣量，說明甘草具有增強(qiáng)瘤胃發(fā)酵的潛在能力，其中添加1.0%甘草提取物有利于改善體外發(fā)酵。王永力等[31]研究發(fā)現(xiàn)甘草的莖葉來代替25%常規(guī)料，能提高巴楚白山羊瘤胃發(fā)酵能力。劉俊峰等[32]體外研究表明，甘草提取物可降低瘤胃乙酸產(chǎn)量及總產(chǎn)氣量，因此甘草提取物可能會抑制瘤胃發(fā)酵?？梢?，甘草對瘤胃發(fā)酵和微生物區(qū)系的影響還要進(jìn)一步深入研究。

3.4 甘草及其提取物對脂肪代謝的影響

矯麗娟等[33]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組(0mg/kg）相比，添加甘草提取物試驗組1 (1000mg/kg）、試驗組2 (2000mg/kg）、試驗組3 (3000mg/kg）和試驗組4 (4000mg/kg）均能降低肝臟甘油三酯含量，分別下降28.3%、45.5%、44.0%及40.8%，但也顯著提高了總脂酶、肝脂酶等酶活性，說明甘草提取物可以調(diào)節(jié)與脂肪氧化相關(guān)酶的活性，影響肝臟內(nèi)脂肪沉積及向外周組織的轉(zhuǎn)運，發(fā)揮其降低皮下脂肪沉積，初步對其調(diào)節(jié)脂肪代謝作用機(jī)制進(jìn)行探索。

常彥飛等[34]研究也得到類似結(jié)果，與對照組相比，添加3000mg/kg 甘草提取物組降低皮下脂肪重18.11%，能降低血清總膽固醇，與對照組相比降低8.72%，甘草提取物亦能降低皮下脂肪組織葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性。因此，依據(jù)上述數(shù)據(jù)可以推測甘草可以通過調(diào)節(jié)脂肪合成途徑的關(guān)鍵酶活性來抑制灘羊皮下脂肪的沉，說明甘草提取物具有降低皮下脂肪重、血清總膽固醇的作用潛力，這與矯麗娟等[34]研究一致，但甘草提取物對綿羊皮下脂肪代謝關(guān)鍵酶的調(diào)控機(jī)制，尚需進(jìn)一步深入探索、研究與確認(rèn)，并應(yīng)用這個機(jī)理生產(chǎn)高品質(zhì)羊肉，促進(jìn)羊產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

4 小結(jié)

甘草及其提取物具有促進(jìn)生長，調(diào)節(jié)羊瘤胃發(fā)酵，改善肉品質(zhì)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力等作用。隨著甘草資源的利用與開發(fā)，甘草莖葉及其加工副產(chǎn)物逐漸應(yīng)用于養(yǎng)殖生產(chǎn)，但甘草提取物多種活性成分中僅僅應(yīng)用1～3 種應(yīng)用在養(yǎng)羊生產(chǎn)中，大量研究有待開展。另外，甘草提取加工工藝科技含量低，生產(chǎn)中因甘草提取工藝水平參差不齊，沒有規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)的流程，導(dǎo)致其化學(xué)組分含量不確定，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以確定不同動物劑量-效應(yīng)關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)化工作亟需推進(jìn)。甘草殘留對動物機(jī)體無副作用，是標(biāo)準(zhǔn)綠色飼料添加劑，對甘草及甘草提取物進(jìn)行進(jìn)一步的飼料化研究，將對我國現(xiàn)代畜牧業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。