植物提取物与微生态制剂

apple12151007 · 发表于 2010-9-15 13:30:23

　　植物提取物与微生态制剂

　　国家饲料质量监督检验中心(北京) 顾君华

　　化学合成类抗生素的推广使用带动了畜牧业迅猛发展，极大的推动了规模化工厂养殖、使得养殖成本不断降低。从畜禽产品的供不应求，城乡居民蛋白质产品来源匮乏，到现今国内市场肉、禽、蛋、奶供过于求，并实现了批量出口。进入新世纪以来，人们逐渐反思化学合成类药物饲料添加剂带来的健康、环境等负面影响。有科学实验证明，对健康构成威胁来源于长期使用抗菌素或滥用抗菌素引发的耐药菌生长和抗药基因转移，可能导致人和动物机体免疫力下降、二次用药量增加、药物残留、双重和内源性感染等一系列问题。上述因素引发的动物源性食品安全隐患倍受消费者关注，迫切希望能找到替代产品，植物提取物与微生态制剂新型饲料添加剂有可能成为药物饲料添加剂的替代品。

　　一、结合植物提取物与微生态制剂的优势组分

　　植物提取物以天然和药用植物的物性、物味、物间相互关系的传统理论为主导，辅以饲料学科理论和加工技术而制成的纯天然饲料添加剂。它与食物同源、同体、同用，不在畜禽产品中产生有害残留。作为饲料添加剂毒副作用小，发展潜力很大，日益受到专家学者的关注。为了寻找新的、更有效的、能与植物提取物优势组分相结合、有可能替代抗生素的新型饲料添加剂，科学家把目光转向微生态制剂。15年来，以益生素(Probiotics)、益生元(Prebiotics)和合生元(Snybiotics)为主的微生态制剂成为各国研究的重点课题。科技人员在菌群种类、作用机理、生理功能、应用实践等方面进行了有益的探索，并试图结合植物提取物和微生态制剂优势组分特点，开发新饲料添加剂品种。

　　从产品的特性看，很多益生菌能够生产高活性的消化酶，产酶益生菌同时兼容了酶制剂和微生态制剂的共性特点，微生态制剂包含了多种益生元，同时又是植物提取物的衍生物。微生态制剂和中草药或植物提取物之间既有明显的拮抗作用，又有很好的协调关系。关键在于浓度和用量。例如，葡萄籽原花青素提取物对肉鸡感染Eimeria tenella球虫病的影响因子在于浓度和用量。为了开拓思路，更快、更好地开发出高效、安全新型饲料添加剂，必须寻找到微生态制剂和植物提取物之间优势组分的正关联性。

　　二、益生菌，益生元与合生素

　　微生态制剂概念包含益生菌，益生元与合生素。益生菌，益生元可选择性的刺激肠内多种有益菌生长繁殖，增进宿主健康和具有促生长作用，且不被宿主消化的物质，双歧因子是最早被发现的益生元之一，益生元的核心物质是低聚糖类。益生菌制剂含生理活性的细菌，能通过胃、肠而定植于结肠或在肠道内繁殖，通过调整肠道菌群而提高机体免疫力。合生素兼有益生菌及益生元的共同特点，它既可以发挥益生菌的生理细菌活性，又可以选择性地增加这种菌的数量，使益生作用更显著持久。合生素的研究集中在寻找最佳的益生菌和益生元组合。目前被国际上批准的益生菌有40多种，而公认的益生元只有6-7种，而且全部属于非消化性的寡糖和多糖。根据益生元的定义，只要符合：(1)不被宿主胃肠道消化或吸收，能够完整到达大肠;(2)只能被肠道内常驻的一种或几种有益菌利用，具有促进其生长、繁殖或代谢活性;(3)能改善肠道菌群组成，促进宿主健康;(4)诱导肠腔内系统性免疫，改善宿主体质的化合物都可以被称为益生元。所以益生元的种类不应当仅仅局限于寡糖和多糖，其它具有类似碳水化合物、短肽、蛋白质或脂肪类物质都应属于益生元门类。

　　三、植物提取物中的益菌组分

　　植物提取物中含有大量单糖、寡糖和多糖。其中淀粉类化合物、蔗糖、麦芽糖及大部分单糖，都可以被人类和大部分脊椎动物的胃肠道消化和吸收，不能到达大肠产生益生元的效果。淀粉类化合物之外的大量的非淀粉多糖和寡糖不能够被人类和单胃动物所利用。这些多糖和寡糖进入动物肠道之后不被吸收，却是微生物生长的天然培养基和碳源。它们被结肠中的微生物发酵，产生气体和挥发性脂肪酸。这类化合物包括半纤维素、果胶、菊粉、果寡糖、大豆寡糖、木寡糖等。其中菊粉、果寡糖、大豆寡糖、木寡糖可有选择的促进动物肠道中有益菌群。例如双歧杆菌和乳酸杆菌的生长，改善动物肠道中的菌群平衡，从而增强动物的抵抗力，减少病原菌对动物的感染等功能，。

　　由于益生元不能被宿主机体消化吸收的特点，益生元应归属于抗营养类因子。尤其是具有35个单糖以上的多聚体菊粉，其易于形成水溶性胶体，抗营养性更强。饲料添加剂益生元以寡糖类为主，水溶性好，不会象其它非淀粉多糖一样形成水溶性胶体。

　　植物提取物中的多酚类化合物和萜类化合物可选择性地促进双歧杆菌和乳酸杆菌的生长。Okubo于1992年证实从绿茶中提取的多酚类化合物能够刺激人体肠道内双歧杆菌的生长，提高双歧杆菌和乳酸杆菌的数量。进一步研究发现该化合物可选择性地抑制产气梭状芽孢杆菌的生长，而对双歧杆菌和乳酸杆菌则没有抑制作用。

　　四、植物提取物中的杀菌组分

　　现代分子生物学理论和尖端分析化学技术为揭开植物提取物中的杀菌组分和抑菌作用原理，以及抑菌图谱提供了翔实的证明。许多药用植物可有效地抑制病原微生物的生长，有些具有广谱抗菌作用，如黄连、金银花、连翘、大青叶、板兰根、牛至、大蒜等。为什么植物具有如此丰富的活性物质呢?物种进化理论告诉我们，与高等脊椎动物不同，植物和低等动物在漫长的演化过程中没有发展和发育出获得性免疫系统，先天性免疫系统是它唯一的保护体系。所以，植物体内先天性免疫系统发育异常发达，拥有杀菌性的生理活性物质多种多样。到目前为止，已有记载具有杀菌抑菌作用的中草药达400多种，有50多种中草药对病毒有灭活的作用，40多种中草药对球虫病有防治作用。归纳起来这些杀菌、抑菌的活性物质主要为代谢过程中的次级代谢产物，大部分属于酚类和酚类的衍生物。植物提取物中具有抗菌、抗病毒活性化合物的种类。

　　研究结果已证明，每一种药用植物中含有成千上万种化合物，不同类别的化合物抑菌机理可能不同，但表达出相同或者类似的作用效果。例如，萜类化合物的脂溶性干扰了细菌细胞膜的结构，从而抑制细菌的生长。而酚类化合物和蛋白质之间的复杂反应，使蛋白质失活，导致细菌的死亡。所以酚类化合物上的羟基基团在苯环上的数量和位置直接影响到对细菌的毒性。有证据表示酚类化合物的氧化程度越高抑菌效果越强。茶多酚的抑菌活性已经为世人所知和认可，茶多酚的氧化聚合物茶色素显示出更强的杀菌效果和抗氧化特点。

　　植物提取物中的杀菌、抑菌作用和祖国中医药学中的“清热解毒”功能完全不是同一个的概念。研究证明部分中草药提取物体外抗菌作用不强，但对很多感染性疾病却有很好的疗效。比如穿心莲水溶性黄酮部分，体外有抗菌作用，但临床疗效却很差。相反，其内酯部分，体外虽无抗菌作用，但临床反而有效。许多实验研究中已发现，微生物毒素在感染性疾病中是引起多种症状和组织损害的重要因素之一。用植物提取物治疗微生物感染，虽然没有观察到直接杀死病原菌，临床表现却可以迅速改善毒血症状。现已发现部分植物提取物本身并不具备治疗效果，只有宿主服用之后，通过肠道微生物的转化，才能变成有生理活性的物质。

　　五、讨论

　　我国是一个植物资源非常丰富的国家，在册的药用植物种类达到11146种，其中320种常用植物类药材的总蕴藏量达到850万吨左右。利用植物提取物和益生素、益生元、合生元的相互作用研制的新型饲料添加剂，有着不可比拟的优势。具有无毒副作用、无污染、无残留、不产生耐药性等安全性特点。对治疗仔猪下痢有效，对肉用仔鸡有明显的增重效果，生长全程无应激反应。该新型饲料添加剂具有广泛的实用价值和市场前景。

　　植物提取物和微生态制剂优势组分在于：一是寻找一组目标化合物来调节不同化合物含量的多寡，自由地改变肠道菌群的数量和性质;二是研究植物提取物和肠道微生物之间这种微妙的协同关系;三是着力研究植物提取物中安全的抗生素功效组分、新的抑菌促生长组分，用饲喂或饮水的方式进入动物肠道并和肠道细菌密切接触，直接发挥其生理生化功能。

　　植物提取物、微生态制剂及其衍生的酶类有很多共性，从属性上很难划分它们之间的界限。如何考虑两种物质间的关联性和提取优势组分?两类物质彼此间发挥着什么样的桥梁和纽带作用?如何命名植物提取物和微生态制剂相结合的产品?如何界定其属性和分类等问题有待进一步探讨。

　　作者简介：

　　顾君华国家饲料质量监督检验中心(北京)总工程