杜仲對黃曲霉的抑制及在養(yǎng)殖中的有益作用

■ 李 強(qiáng) 賀建武,,* 李佑稷 田向榮 龔衛(wèi)華 藍(lán)道英

(1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南吉首 416000；2.吉首大學(xué)杜仲綜合利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，湖南吉首 416000；3.吉首大學(xué)食藥兩用資源研究與高值化利用湖南省重點實驗室，湖南吉首 416000)

黃曲霉是一種廣泛分布于土壤和動植物中的腐生真菌，經(jīng)空氣、雨水和動植物等傳播繁殖，可導(dǎo)致玉米和大豆等多種原料作物感染，從而引起飼料污染變質(zhì)。據(jù)調(diào)查，我國大部分地區(qū)飼料存在黃曲霉污染風(fēng)險[1]，從產(chǎn)業(yè)角度來看，如何有效遏制飼料黃曲霉污染已迫在眉睫。杜仲為隸屬于杜仲科的多年生落葉喬木，具有廣泛的藥用價值。2013年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布的《飼料添加劑品種目錄》中將杜仲葉提取物列入了飼料添加劑。事實上，飼料中添加杜仲等藥食同源中藥提取物可有效抑菌抗病和增強(qiáng)畜禽免疫機(jī)能，且具有顯著的安全性和資源優(yōu)勢，是我國飼料工業(yè)的一種重要替抗策略[2]。文章在闡述杜仲抑制飼料霉菌污染及杜仲活性成分對黃曲霉抑制效果的基礎(chǔ)上，對杜仲在飼料中的有益作用進(jìn)行了綜述，并對未來研究方向進(jìn)行了展望，以期為杜仲在飼料業(yè)的推廣應(yīng)用提供參考。

1 杜仲對黃曲霉的抑制作用

1.1 杜仲在飼料中的防霉效果

飼料霉變及毒素污染嚴(yán)重影響飼料業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是需解決的一項棘手問題。李本淳等[3]檢測了多批不同產(chǎn)地的杜仲葉對黃曲霉的抑制作用，結(jié)果很好地證實了杜仲葉產(chǎn)品不容易受到黃曲霉毒素的污染，這說明了杜仲葉提取物中可能存在著某些抑制黃曲霉的物質(zhì)。莫棣華等[4]進(jìn)行了杜仲素（杜仲葉的水提取物）的防霉效果試驗，結(jié)果顯示，杜仲素和常見防霉劑露保細(xì)鹽、霉必克的防霉效果基本相同，均極顯著高于空白組，且杜仲素在高低劑量下，對試驗動物的血液生理指標(biāo)和機(jī)體功能均無不良影響，完全符合飼料添加劑要求。呂武興等[5]也對比了杜仲提取物與其他化學(xué)防霉劑的防霉效果差異，結(jié)果顯示杜仲提取物與化學(xué)防霉劑的保鮮效果相當(dāng)，能有效防止飼料霉變。季志平等[6]的試驗結(jié)果顯示，杜仲葉正丁醇和水提取物對細(xì)菌以及黃曲霉、黑曲霉兩種霉菌有抑制作用，其中杜仲葉乙酸乙酯提取物對細(xì)菌和霉菌的抑制效果均高于其他提取物。郭菡等[7]通過不同有機(jī)溶劑對杜仲提取物進(jìn)行洗脫分離，佐證了杜仲葉不同洗脫成分對細(xì)菌和霉菌抑制效果存在差異的觀點。上述研究證明了杜仲葉提取物可以滿足飼料中抗生素的替代需求，并且其抑制黃曲霉的效果及安全性都符合行業(yè)和應(yīng)用的需要。通過對不同溶劑提取物的抑菌效果對比來看，抑制黃曲霉活性可能并非由單一組分引起，存在多種組分的協(xié)同作用。

1.2 杜仲活性成分對黃曲霉的抑制效果

杜仲不同的活性組分或成分可能在黃曲霉抑制方面發(fā)揮著不同的功能，深入分析其中的抑制機(jī)理可以為飼料加工領(lǐng)域及產(chǎn)品研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。劉世會等[8]從杜仲中提取獲得了一種抗真菌肽EAFP3，這種植物多肽對黃曲霉有明顯抑制作用，其最小抑菌濃度為125 μg/mL。研究表明，杜仲中的醛類化合物可以通過與細(xì)胞內(nèi)重要細(xì)胞器相互作用和阻止細(xì)胞壁的合成抑制黃曲霉，比如香茅醛，它可改變黃曲霉孢子中類蛋白質(zhì)大分子的聚集狀態(tài)，使黃曲霉孢子的細(xì)胞器和生物大分子失去正常結(jié)構(gòu)和功能而凋亡[9]；此外，杜仲提取物中的香草醛能抑制細(xì)胞壁幾丁質(zhì)合酶和β-（1，3）葡聚糖合酶的活性，降低幾丁質(zhì)和葡聚糖的含量，阻止細(xì)胞壁合成，顯著抑制黃曲霉孢子萌發(fā)和菌絲生長[10]。杜仲中的多酚類化合物也能通過阻止細(xì)胞壁的合成發(fā)揮對黃曲霉的抑制作用，丹皮酚以劑量依賴性方式抑制β-（1，3）葡聚糖的含量及其合酶的活性，在較高濃度時，還會導(dǎo)致幾丁質(zhì)合酶含量的降低，使黃曲霉無法合成細(xì)胞壁[11]。杜仲中的白藜蘆醇通過下調(diào)黃曲霉毒素合成途徑的關(guān)鍵基因表達(dá)來抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生[12-13]。杜仲提取物中的香草酸通過抑制線粒體呼吸作用發(fā)揮對黃曲霉的生長抑制作用[14]，其主要生理過程是活性物質(zhì)進(jìn)入黃曲霉細(xì)胞內(nèi)，損傷線粒體等細(xì)胞器的功能，降低細(xì)胞能量代謝水平，使細(xì)胞正常生理活動受到抑制，甚至導(dǎo)致黃曲霉無法正常合成ATP，影響各項生理活動致使細(xì)胞衰亡[15]。以上研究揭示了杜仲提取物中的抗真菌肽、香草醛和丹皮酚等活性成分均能抑制黃曲霉生長和增殖，并且可能的抑制包括阻止細(xì)胞壁合成、抑制毒素合成基因表達(dá)、與重要細(xì)胞器相互作用和降低細(xì)胞能量代謝水平等，這些扎實的基礎(chǔ)工作為杜仲添加劑抑制黃曲霉污染的工業(yè)設(shè)計提供了重要理論支撐。

2 杜仲在養(yǎng)殖中的有益作用

杜仲提取物和一些重要活性成分對于抑制黃曲霉污染是有效的，這是杜仲作為飼料添加劑的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[16]。從養(yǎng)殖端來看，現(xiàn)有諸多的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)添加杜仲具有提高畜禽生長性能、提高畜禽品質(zhì)、抑菌抗病、增強(qiáng)免疫功能、緩解應(yīng)激反應(yīng)等多種有益作用。

2.1 提高生長性能

生長性能是養(yǎng)殖動物在一定時間內(nèi)的生長速度，是評價養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一項重要指標(biāo)，也是評價不同飼料配方、飼養(yǎng)方式和養(yǎng)殖環(huán)境等因素對養(yǎng)殖動物影響的重要依據(jù)。杜仲中的多種活性成分能有效提高畜禽生長性能，如綠原酸能促進(jìn)腸道功能的發(fā)育和成熟，刺激肝細(xì)胞膽汁分泌和膽汁酸代謝，協(xié)助脂類食物的消化吸收，調(diào)節(jié)結(jié)腸揮發(fā)性脂肪酸組成和腸道菌群狀態(tài)[17-18]；京尼平苷酸等環(huán)烯醚萜類化合物能促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖，黃酮類中的山奈酚和槲皮素能促進(jìn)成骨細(xì)胞生長并誘導(dǎo)分化，提高堿性磷酸酶含量，促進(jìn)骨骼生長和成熟[19-21]。以上研究表明杜仲中的活性物質(zhì)能通過促進(jìn)消化器官成熟及消化液分泌來提高飼料利用率，進(jìn)而提高畜禽生長性能，或通過促進(jìn)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)和相關(guān)細(xì)胞的成熟發(fā)育直接發(fā)揮促生長作用。

2.2 提升畜禽品質(zhì)

畜禽品質(zhì)是畜禽產(chǎn)品營養(yǎng)成分和口感等多方面的綜合質(zhì)量評價，畜禽品質(zhì)的提升可以提高產(chǎn)品的市場競爭力和附加值，對于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展有重要意義。飼料中添加杜仲后的畜禽品質(zhì)提高，主要體現(xiàn)在肉類品質(zhì)和營養(yǎng)成分兩方面。杜仲中的京尼平苷酸和綠原酸能提高可溶性膠原蛋白和總氨基酸含量，保持較高的肌纖維密度和較低的肌纖維直徑，改善肌肉品質(zhì)和營養(yǎng)價值[22-23]。段明房等[24]在肥育豬日糧添加發(fā)酵杜仲葉粉，發(fā)現(xiàn)能降低肥育豬粗脂肪和飽和脂肪酸含量，提高必需氨基酸和不飽和脂肪酸含量，改善豬肉品質(zhì)和營養(yǎng)價值。在蛋雞飼糧中添加杜仲葉粉，能提高所產(chǎn)雞蛋蛋殼強(qiáng)度，降低膽固醇和粗脂肪含量，提高α-亞麻酸含量，改善雞蛋品質(zhì)和營養(yǎng)價值[25-27]。以上研究表明，杜仲能通過促進(jìn)肌肉生長、提高氨基酸和微量元素含量以及降低脂肪含量等方式提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì)和營養(yǎng)成分。

2.3 抗菌、抗病毒

畜禽疫病對高度規(guī)模化、集約化的養(yǎng)殖業(yè)是一個重要威脅，它嚴(yán)重影響?zhàn)B殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和平穩(wěn)發(fā)展。研究證實杜仲具有廣譜抗菌活性，能有效預(yù)防畜禽疾病。杜仲中的綠原酸對嗜水氣單胞菌、哈維氏弧菌和蘇伯利產(chǎn)氣單胞菌等水產(chǎn)養(yǎng)殖中的常見病原菌都有良好抑菌效果，能很好地預(yù)防水產(chǎn)養(yǎng)殖中的細(xì)菌性疾病[28]。杜仲中的桃葉珊瑚苷能抑制大腸桿菌、沙門氏菌和銅綠假單胞菌生長[29-30]；原兒茶酸和香草酸能顯著抑制金黃色葡萄球菌和溶血性鏈球菌[31]。其中香草酸在體外抑菌試驗中，能有效避免病菌產(chǎn)生耐藥性，并通過破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的完整性，抑制金黃色葡萄球菌和霍氏腸桿菌生長[32-33]。以上研究說明杜仲對一些養(yǎng)殖過程中的常見病原菌具有抑制作用，能替代部分抑菌類抗生素在飼料中添加。

2.4 增強(qiáng)免疫功能

杜仲還具有良好的免疫調(diào)節(jié)功能，能通過刺激免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，提高預(yù)防疾病能力，也能抑制過度刺激導(dǎo)致的免疫細(xì)胞增殖，防止細(xì)胞耐受性被破壞。杜仲多糖作為免疫增強(qiáng)劑，可通過刺激免疫器官，提高巨噬細(xì)胞吞噬效率，誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞成熟，同時增加其表面抗原的表達(dá)，促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖分化及細(xì)胞因子激活發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能[34-36]。杜仲中的京尼平能抑制非自發(fā)性的免疫細(xì)胞過度增殖，避免過度刺激免疫系統(tǒng)導(dǎo)致的細(xì)胞耐受性被破壞，降低宿主易感風(fēng)險[37]。此外，杜仲還能通過神經(jīng)內(nèi)分泌-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能維持生理平衡[38]。總而言之，杜仲能通過增加免疫細(xì)胞數(shù)量、提高免疫球蛋白水平等方式增強(qiáng)免疫功能，也能通過緩解炎癥反應(yīng)和抑制過度免疫刺激等方式修復(fù)和預(yù)防免疫功能受損。

2.5 緩解應(yīng)激反應(yīng)

應(yīng)激反應(yīng)是機(jī)體抵御非異性因子刺激的一種生理表現(xiàn)，是機(jī)體對應(yīng)激刺激的非特異性應(yīng)答，養(yǎng)殖業(yè)中出現(xiàn)的主要有熱應(yīng)激、運(yùn)輸應(yīng)激和斷奶應(yīng)激等。嚴(yán)重的應(yīng)激刺激會降低畜禽的生長和生產(chǎn)性能，對養(yǎng)殖業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。郭鳴放等[39]采用杜仲和枸杞子等配伍而成的杜仲康制劑進(jìn)行抗應(yīng)激試驗，試驗表明杜仲康制劑具有明顯的抗應(yīng)激作用，能提高試驗動物的冷、熱應(yīng)激存活率。雷躍[40]探究了杜仲素對雛雞冷、熱應(yīng)激下的保護(hù)作用，結(jié)果表明，杜仲能有效緩解應(yīng)激反應(yīng)，并顯著提高應(yīng)激條件下的雛雞增重量，進(jìn)一步證實了杜仲的抗應(yīng)激功能。Liu等[41]探究了杜仲葉提取物對羔羊運(yùn)輸應(yīng)激狀態(tài)下生長性能和肉品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，杜仲葉提取物有效緩解了羔羊的應(yīng)激反應(yīng)，避免了生長性能的降低，同時還改善了肉品質(zhì)。馮英珍[42]的試驗證明，含杜仲葉提取物的配伍組方均能有效緩解仔豬斷奶應(yīng)激，其中杜仲葉提取物配伍牛至油效果最好，是替代抗生素緩解仔豬斷奶應(yīng)激的理想產(chǎn)品。

3 小結(jié)與展望

飼料中黃曲霉污染問題嚴(yán)重威脅國家糧食質(zhì)量安全和人民的身體健康。為有效遏制飼料霉菌污染，管理部門和飼料行業(yè)提倡從天然植物中尋找抗生素替代品。杜仲因其豐富的活性成分、廣泛的抗菌譜和天然的安全性獲得學(xué)界和行業(yè)的青睞，它能通過破壞細(xì)胞壁完整性、降低能量代謝水平和調(diào)控毒素合成基因等方式抑制黃曲霉菌絲生長、孢子萌發(fā)和毒素合成。杜仲在飼料中的添加，不僅能有效遏制黃曲霉毒素污染，還能對畜禽生長性能、免疫機(jī)能和產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生有益作用。但是在飼料中添加杜仲的過程中，劑型選擇、復(fù)配方式和加工方法等可能會影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化目前杜仲飼料添加劑在理論研究和生產(chǎn)應(yīng)用過程中的有效銜接。研發(fā)適合不同養(yǎng)殖需求的產(chǎn)品種類或劑型；探究杜仲和其他替抗物復(fù)配的協(xié)同增效作用；開發(fā)杜仲固體或液體發(fā)酵等生物轉(zhuǎn)化加工新技術(shù)；制定產(chǎn)品品質(zhì)和安全評價標(biāo)準(zhǔn)等。可以預(yù)見，隨著杜仲在飼料加工和養(yǎng)殖應(yīng)用中的持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)，必將有力推動我國養(yǎng)殖業(yè)的綠色高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，滿足人民對安全健康的畜牧產(chǎn)品的廣闊需求。