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[家禽] 综述:植生素(Phytobiotics)在家禽和猪营养中的应用

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发表于 2019-8-15 11:05:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

Amy Lau译,万建美 图表,作者:Mohsen Mohammadi Gheisar, InHo Kim

Department of Animal Resource and Science, Dankook University,Cheonan, South Korea

摘要:
在过去二十年中,动物饲料中使用植物提取物的趋势日益上升。调查显示,在饲料中过量使用抗生素有造成人类病原体抵抗力逐渐增强的潜在风险。动物产品中细菌耐药性和抗生素残留问题引起了人们对作为生长促进剂的抗生素的重视,因此在大多数发达国家已禁止在饲料中使用抗生素。根据研究人员和营养学家的建议,植物提取物被推荐为抗生素的替代物。到目前为止,关于植物提取物在家禽和猪的营养中使用已做了大量研究。大部分研究表明,植物生素具有抗菌、抗氧化、抗炎症以及促生长的作用。植物提取物的抗氧化功能有利于动物饲料的稳定性,提高动物产品质量并延长储存时间。目前大部分的研究表明,植物提取物对家禽和猪的生产性能具有促进作用。但是仍有一部分研究结果是存在矛盾的,因此仍需进一步的研究和调查来阐明植物提取物的营养机制。在下文中,作者概述了最新发表的植物提取物应用结果以及其作为家禽和猪饲料抗生素的替代品的可行性。

前言:
抗生素在生产上的发展及其对动物生产性能的提高导致了这些合成物质被大量使用。抗生素作为生长促进剂(AGPs)已在畜牧业生产中使用了近50年。然而,公众意识到过度使用这些合成类药物(包括饲料中作为生长促进剂和生长激素的抗生素)所引起的潜在健康危害和环境问题以及公众对有机食品的需求增加,使得对这些合成抗生素的态度逐渐发生改变(Greathead2003; Rochfort等,2008)。研究表明,长期使用抗生素作为促生长类药物,会导致人类病原体中微生物耐药性逐渐增加,最终引发在21世纪初发达国家畜禽饲养中禁用AGP的决定。禁用AGP后病原体感染的发生率显著增加,直接导致养殖动物的生产性能下降。因此,寻找抗生素替代物成为当务之急。
植物性饲料添加剂(PFAs)也被称为传统治疗中使用的草药或植物提取物。它们可以用作抗生素的替代品。 表1列出了欧洲传统动物保健中一些最常用的PFA品种(Franz等人,2010)。 最近,人们越来越关注在家禽和猪的营养中使用PFA。与动物营养中已开始应用的有机酸和益生菌等非AGP相比,植物提取物是相对较新的饲料添加剂。 我们对其作用机理和应用方面的了解仍然相当有限。

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植物提取物包括各种植物衍生产品,如精油,草药和油树脂。这些物质添加到养殖动物的日粮中,可以增强饲料特性、促进动物的生产性能和提高动物产品质量,进而提高动物的生产力(Windisch等人,2008)。除上述定义以外,Windisch等(2008)推荐了一些其他常用术语,根据其来源和加工工艺对不同的植物提取物进行分类,包括草药(开花的,草本的和非多年生的植物non-persistent plants),香料(通常添加到人类食物中的、具有强烈气味或味道的草药),精油(挥发性亲脂性化合物)和油树脂(由非水溶剂衍生的提取物)。

根据产品来源的植物部位(种子、叶子等),地理位置和收获季节的不同,最终产品中活性物质的含量和化学成分可能有很大差异(Burt2004; Bakkali等人2008;Windisch等,2008)。还有学者认为,例如日粮中常用的牛至精油所表现出的益处通常也是变化的,因为牛至精油发挥效果取决于所有成分共同作用(Giannenas等,2013)。然而,大量研究都证实了植物提取物的促生长作用、抗菌活性、抗氧化活性和抗炎活性。有文献报道,PFA最可能的作用机制是调节家禽和猪的肠道环境和肠道形态(Stein和Kil 2006; Li等,2012)。然而,回顾已发表的文章表明,一些结果是矛盾的(表2;Franz等,2010)。在这里,我们重点回顾使用植物提取物作为饲料添加剂在家禽和猪的日粮中的抗氧化作用,抗菌作用,对生长性能的促进作用,以及它们对肠道功能的影响。

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促生长作用
在过去二十年中,已经研究了大量关于PFA在动物中的应用。 据报道,日粮中添加草药类产品对家禽和猪具有促进生长的作用(Wenk2003; Kim等人2010;Mohammadi Gheisar等2015a,b)。Li等人(2012)对日粮中添加精油对猪生产性能作用效果进行了比较,结果显示体重、干物质消化率和粗蛋白分别提高了10.3,2.9和5.9%。 他们认为猪生产性能的提高是通过改善肠道形态,从而改善养分消化率的结果。 Yan等人(2010)进行了一项实验,以添加精油(百里香,迷迭香,牛至提取物)的日粮喂养生长肥育猪,结果显示在生长期间平均日增重(ADG)和饲料转化率(FCR)显著提高(图1)。他们也指出ADG在整个试验期间都是显著提高的,并且没有影响其他的生产性能。Yan等人(2011)报道了在生长猪日粮中添加草本植物提取物的混合物(含荞麦,百里香,姜黄,黑胡椒和生姜),提高了平均日采食量(ADFI)与体重(BW,图1)。

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Mohammadi Gheisar等 (2015a)报道,给肉鸡饲喂含有0.075%植物提取物的日粮,BWG和FCR分别提高3.9%和3.4%(图2)。 另一项关于肉鸭的研究结果显示,BWG和FCR分别有2.6%和3.5%的改善(MohammadiGheisar等,2015b,图2)。研究人员提出了植物提取物的不同作用机理,主要包括刺激消化酶的分泌,改善饲料的适口性和风味,增加采食量和增加抗菌活性,这些可能促使家禽和猪的生长性能得到改善(Janget al.2004; Czech等人,2009年)。 通过回顾之前的文献报道,饲料中的抗生素的禁用已经对猪和家禽的生产性能产生了显著的负面影响。Yakhkeshi等(2011)研究了不同天然生长促进剂在肉鸡中的作用,以比较饲喂含或不含抗生素的试验组的结果。 他们的研究表明,用含有抗生素替代品的饲料喂养禽类可以缓解从家禽日粮中去除抗生素带来的负面影响。

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对适口性和肠道功能的影响
大多数植物提取物都声称对可以提高饲料的风味和适口性,进而提高生产性能(Windisch等,2008)。 一些研究结果表明,使用从茴香和香芹籽中提取的精油或从百里香和牛至中提取的精油饲喂猪,对适口性造成了剂量相关的不利影响(Jugl-Chizzola等,2006; Schone等,2006)。其他一些报告显示,在肉鸡和蛋鸡饲料中添加植物提取物导致采食量大幅下降(Maass等,2005; Roth-Maier等,2005)。 另一方面,也有证据表明猪日粮中添加PFA可以改善采食量(Kyriakis等,1998; Kroismayr等,2008)。

Chrubasik等(2005)报道,已知多种植物提取物(包括草药植物及其提取物)对消化道有益(如缓泻和解痉作用),还可以防止胃肠胀气。此外,Platel和Srinivasan(2004)指出植物提取物可以刺激产生消化道分泌物,如唾液和胆汁。他们报道,提高酶活性是PFA发挥营养作用的主要方式。 Rao等人(2003)报道,大鼠胰脂肪酶和淀粉酶在体外与各种香料和香料提取物接触时,其活性显著增强。研究人员还发现,在用PFA喂养的大鼠中,胰腺匀浆中的酶活性更高,胆汁酸流量显著(Platel和Srinivasan 2000)。同样,其他研究人员报道,肉鸡日粮中添加精油可以增强胰蛋白酶、麦芽糖酶和胰淀粉酶的活性(Lee等人2003; Jang等人2004;Jang等人2007)。Kreydiyyeh 等(2003) 用含有茴香油的日粮喂养大鼠,增强了小肠对葡萄糖的吸收。此外,Manzanilla等人 (2004)报道,猪的日粮中添加混合的精油和辣椒素可以降低胃排空率。Jamroz等人(2006)指出用添加PFA的日粮喂养肉鸡可以刺激肉鸡肠道粘液的分泌。他们假设粘液的增加可以降低病原体的粘附,从而稳定了动物肠道中微生物菌群平衡。Brenes和Roura(2010)在一篇综述中报道说,鸡采食含较低水平香料的日粮后,会增加消化分泌物而不是显著的拒绝饲料(即降低采食量),而哺乳动物则会表现出较大程度的拒绝采食行为。

也有一些证据表明,香料类物质对油脂的代谢起到一定作用。Leung(2008)报道,在啮齿动物的日粮中添加辣椒素减少了内脏脂肪的重量,这可能由于瞬时受体电位香草酸亚型(TRPV1)的表达增加造成的。

抗菌作用
大量研究人员已经证实了植物提取物对原生动物和真菌等食源性生物的抗菌活性(杀菌或抑菌)(Chao等2000; Burt 2004; Si等2006; Stein和Kil2006; Michiels等2009年; Panghal等2011;Giannenas等2013)。大多数研究表明,百里酚,香芹酚,苯丙烷,柠檬烯,香叶醇和香茅醛等酚类物质是最具活性的抗菌化合物。在最近发表的一篇综述中,Yang等人(2015)指出PFAs的抗菌作用因其功能性羟基或烷基的位置而异。据报道,酚类萜类化合物的羟基和离域电子的存在是影响抗菌作用的重要因素。例如,研究表明,一些常见的萜类化合物(如香芹酚和百里香酚)具有相似的抗菌作用,但因其分子中一个或多个官能团的位置不同,使它们对革兰氏阳性或阴性细菌的作用有所差异(Lambert等,2001; Ultee等,2002)。 Burt(2004)报道,唇形科植物家族备受关注,尤其是百里香,牛至和鼠尾草可作为最受欢迎的代表。他们提出这类疏水性精油可以侵入病原体细胞膜,从而使其膜结构崩解并导致胞内离子泄漏,这可以解释PFA的抗菌活性。减少病原体(例如大肠杆菌)在宿主动物肠道中的数量,可有利于肠内有益细菌(例如乳酸杆菌)的计数增加。有证据显示在肉鸡日粮中添加0.075%的精油混合物(相当于每千克饲料中添加75克精油,含有百里酚和香草醛)可使乳酸杆菌数量增加(MohammadiGheisar等,2015a,表3)。还有多种非酚类物质也具有高抗菌活性,包括柠檬烯和来自血根草的化合物(Newton等,2002; Burt,2004)。一些关于肉鸡的研究证明了植物精油对大肠杆菌和产气荚膜梭菌的体内抗菌功效(Jamroz等,2003,2006; Mitsch等,2004)。一些PFA已被证明在攻毒实验后对艾美耳球虫具有抗菌作用(Giannenas等,2003,2004; Hume等,2006; Oviedo-Rondon等,2006)。 另一个PFA可能的抗菌作用机制是它们可以改善胴体的卫生状况。事实上,有证据表明肉鸡日粮中添加0.1%的牛至精油(牛至Origanum onites,每公斤商品日粮中添加15g)对胴体总活菌或特定病原体(例如沙门氏菌)的微生物数量产生有益效果(Aksit等人,2006)。然而,因为现有的研究数据仍然有限,关于某些PFA在改善胴体卫生方面还不能作一可靠结论。

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抗氧化与抗炎症作用
植物提取物的抗氧化活性是另一个引起人们极大兴趣的生物学特性。其清除自由基的能力可能在预防由自由基引起的癌症和心脏病等疾病方面发挥重要作用(Kamatou和Viljoen,2010;Miguel,2010)。一些研究成功地将精油作为人类食物和伴侣动物的饲料中的天然抗氧化剂,特别是来自唇形科植物家族的精油(Cuppett和Hall,1998)。研究人员提出,将氢或电子提供给自由基并使芳香族结构内的未配对电子离域的能力是保护其他生物分子免受氧化损失的主要机制(Fernandez-Panchon等,2008; Giannenas等,2013)。研究人员已经研究了含有酚类化合物的唇形科植物家族的PFAs对改善猪肉(Janz等,2007)和禽肉(Botsoglou等,2003;Young等,2003;Basmacioglu等,2004;Giannenas等2005;Florou-Paneri等2006)氧化稳定性的潜在影响。 Brenes和Roura(2010)报道,各种草药及其提取物具有潜在的抗氧化功能,特别是那些来自唇形科植物家族的产品,如迷迭香,牛至和百里香。Mohammadi Gheisar等(2015b)在肉鸭日粮中添加了含有百里香的PFA混合物,结果显示鸭胸肉中的硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)的数值显著降低(图3)。Cherian等(2013)报道,用PFA(青蒿)喂养肉鸡导致鸡胸肉和大腿肉中TBARS值显著降低。他们指出TBARS值的降低可归因于青蒿中多酚化合物或维生素E单独或联合的抗氧化特性。 Cuppett和Hall(1998)认为唇形科植物的抗氧化活性是由于它们含有酚萜(如迷迭香酸和迷迭香)。另一方面,有证据表明植物提取物的抗氧化活性不仅归因于其酚类物质,也是与其中的非酚类化合物有关。Placha等人(2014)已经证明在肉鸡日粮中添加百里酚可以减少十二指肠粘膜中丙二醛水平从而降低脂肪酸的氧化反应。Franz等人(2010)已经表明,植物提取物对一些抗氧化酶有促进作用,如谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶,从而影响动物的脂质代谢。

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其他植物种类如姜,姜黄,茴香,芫荽和富含黄酮类化合物(如绿茶)或花青素(如许多水果)的植物也具有抗氧化活性(Nakatani2000; Wei和Shibamoto2007)。 还有证据显示黑胡椒(Piper nigrum),红辣椒(Capsicum annuum L.)和辣椒(Capsicum frutescene; Nakatani 2000)也具有抗氧化活性。这些植物的活性物质大多具有刺激性味道和气味,可能限制它们在动物饲料中的使用,特别是对于猪。 植物提取物的活性物质可能对饲料中的脂质具有保护作用,对抗氧化损伤,类似于抗氧化剂,如通常添加到饮食中的α-生育酚乙酸酯或丁基羟基甲苯。

炎症是由组织损伤或感染引起的正常保护性反应,用以对抗体内入侵者(微生物)并去除死亡或受损的宿主细胞(Stevenson和Hurst,2007)。 Miguel(2010)指出,一些精油具有清除自由基的能力。此外,它们还可以充当抗炎剂,因为不同细胞中的氧化反应的爆发也是一种炎性反应。有一些证据表明一些精油具有抗炎活性。例如,洋甘菊精油几个世纪以来一直被用作抗炎药,以缓解关于湿疹、皮炎和其他有明显刺激性质的症状(Kamatou和Viljoen 2010)。据报道,迷迭香酸,齐墩果酸和熊果酸是在牛至属植物精油中发现的主要的非挥发性次级代谢产物,具有很强的抗炎特性(Shen等,2010)。其他精油(桉树,迷迭香,薰衣草,千叶)和其他植物(松树,丁香和没药)已经在混合配方中用作抗炎剂(Darsham和Doreswamug 2004)。

结论Conclusions
在过去的二十年中,针对PFA不同方面已做了大量研究。生长促进作用,抗菌活性,抗氧化活性和抗炎活性是已经研究过的一些功能。根据文献,植物提取物在改善家禽和猪的生产性能方面具有积极作用。一些研究人员认为,日粮添加PFA的改善效果与采食量增加有一定关系,可能是由于PFA改善了日粮适口性。关于抗菌活性,有一些证据支持这样的假设,即PFA的一般作用方式是通过调节肠道菌群和减少肠道病原体。将抗菌饲料添加剂和有机酸与目前用于家禽和猪饲料的PFAs进行比较,显示出对相关胃肠因子的相似调节作用,如微生物群,发酵产物(包括不良或有毒物质),营养消化率,肠组织形态和肠相关淋巴系统的反应。然而,由于植物提取物产品种类繁多,推荐的有效剂量会有所不同。此外,一些研究表明,植物提取物可以增强消化酶活性和吸收能力。还有一些研究的结果已经证明,植物提取物可能会刺激肠粘液的产生,通过抑制病原体对肠粘膜的粘附作用而进一步缓解病原体压力。由于大多数实验结果使用的是含有植物提取物混合物的商业产品,因此仍然需要使用系统的方法来解释每种类型的PFA的效力和作用方式以及活性物质的剂量。然而,现有文献报道将这些化合物喂给猪和家禽,似乎可以证明PFA可能是合理的。植物提取物作为非AGP,有可能会提高生产性能和生产力。

原创: Amy Lau    来源:营养荟01
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