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植物提取物饲料对反刍动物生产性能及瘤胃发酵的影响

长期使用抗生素会引发耐药菌的产生,对动物和人的健康带来安全隐患,因此,研究开发新的天然饲料添加剂成为近年来的热点。本文讨论了植物及植物提取物(单宁、挥发油等)对反刍动物生产性能及消化,特别是对瘤胃发酵作用方式的影响。

耐药菌群的出现使得人们越来越关注抗生素等药物在动物性食品中的残留问题【11,药物残留不仅造成环境污染,更威胁人类的健康囝。抗生素的禁用大大提高了畜牧业生产的卫生标准,对集约化程度Et益提高的畜牧生产提出了巨大的挑战,减少动物对脂类物质的利用,促进粪尿中脂类物质的排出。Razdan和Pettersson研究了日粮壳聚糖对肉仔鸡营养物质消化率的影响,发现3%的壳聚糖可使脂肪的回肠消化率降低26%,说明日粮中的壳聚糖会妨碍脂肪的吸收【3】。Deuchi等发现,较高水平的壳聚糖会干扰大鼠肠道内脂肪的消化和吸收,促进日粮脂肪从肠道排出体外,导致生长抑制致壳聚糖不但能降低肉仔鸡的脂肪回肠消化率,还能降低肉仔鸡血清和肌肉中胆固醇的含量,达到降脂的作用。周晓容等研究得出,添加壳聚糖可降低猪的背脂厚度和体脂沉积,提高眼肌面积和瘦肉率[51.本研究在基础日粮中添加壳聚糖(O.01%、0.05%、0.1%)对仔猪的脂肪利用率未产生显著影响,究其原因,可能是由于壳聚糖添加剂量较小所致。

关于壳聚糖对动物能量代谢影响的研究资料报道极少。丁晓岚研究得出壳聚糖的添加虽然对日粮表观代谢能的含量无明显影响,但添加0.02%^_0.3%的壳聚糖可不同程度地增加日沉积表观代谢能,尤以O.05%壳聚糖效果最明显,而添加0.5%壳聚糖时,其表观代谢能的沉积量相对于对照组并没有增加【q。本试验得出,基础日粮中添加壳聚糖(O.0l%、0.05%、0.1%)时仔猪的能量利用率基本接近,没有显著影响。结论:通过本次试验初步得出,在仔猪日粮中添加0.01%。0.05%壳聚糖对仔猪脂肪和能量表观代谢率没有显著的影响。

开发天然、安全的饲料添加剂已成为动物营养学家研究的热点和难点。本文将综述国、内外反刍动物生产领域天然植物及其提取物开发及应用的研究进展。

1 、反刍动物饲料添加剂的特异性反刍动物有四个胃,区别于其他哺乳动物,三个发酵室(瘤胃、网胃和瓣胃)位于真胃(皱胃)之前。在瘤胃内有复杂的生物菌群,其中,厌氧菌、厌氧源生物、厌氧真菌、甲烷菌是瘤胃消化和发酵的主要微生物。这种特殊的消化道结构可以很好地消化植物结构性多糖,可以使反刍动物以纤维性饲料为主,能够利用低成本的摄入产出高品质的产品,因此,反刍动物的大部分营养素来自于瘤胃微生物的发酵,瘤胃微生物发酵的好坏直接影响动物的生产性能。

饲料添加剂主要是通过四种途径来优化瘤胃功能:①减少甲烷的产生量,改善丙酸的利用。②增加小肠中氨基酸的吸收,延缓蛋白质的降解,如皂甙。③降低发酵性糖(淀粉、蔗糖)的降解和发酵速度,控制乳酸浓度,防止酸中毒。④改善纤维的消化,减轻反刍动物饲喂豆科牧草后产生的瘤胃胀气,如单宁。一些植物提取物添加剂不仅可以提高适口性,还能掩盖粪便或肥料的气味。这些都符合未来农业和食品的发展趋势,具有很大的发展潜力。

2、植物及植物提取物在反刍动物上的应用植物中的有效生物活性成分一般存在于植物提取物中,由复杂的化合物组成圈。这些化合物能够抵御病虫害的侵蚀、维护植物的种间竞争和消除来自非生物应激,如紫外线辐射等闻,其中一些化合物经过提纯,用于动物饲料中。

2.1挥发油 挥发油常通过水或乙醇水溶液蒸馏的方式获得,是一种复杂的混合物,主要由醇类、脂类、醛类衍生物和萜类化合物组成,挥发油中具有很多的抗菌活性分子,可以保护反刍动物不受病原体的侵害。挥发油属于脂类,可与细菌的细胞膜相互作用,所以具有毒性和抗菌能力,尤其能抑制革兰氏阳性菌。革兰氏阴性菌的外囊有保护作用,因此不受挥发油的影响。挥发油还可以抑制真菌、原虫和病毒的繁殖。研究表明,在育成牛的日粮中添加挥发油700 m鲋,可以降低葵花粉和豌豆粉的降解率.但对大豆、豆粕、鱼粉没有影响闭。挥发油的成分由于来自植物的品种不同或植物的部位不同(叶、茎、根、花和果)或植物的生长条件不同(气候、海拔、土壤条件铷,其化学成分含量也不同。有些作者指出,根据瘤胃内pH值的不同,挥发油的最佳使用量也会不同,而与日粮没有直接的关系(q。Ando等(2003)的试验表明在瘤胃瘘管内每天加入200 g晒干的薄荷油可以显著降低瘤胃内原虫群体数和瘤胃内氨气浓度[71

2.2单宁关于单宁的报道最早见于20世纪六、七十年代,单宁酸存在于天然的豆科植物和果实里,经常作为饮料和食品的收敛剂使用嘲。HomatIl在1891年提出了对单宁酸的定义,含有高分子量的水溶性酚类化合物和其他相关基团咖羟固,在特定的环境中可以形成蛋白质和其他大分子络合物。Reed报道,与蛋白质一样都可以合成无机物、淀粉和纤维素。作为化学药品,单宁有两种形态:①缩合单宁(CondensedTannnins,CrI),又称“原花色苷元”是由高稳定性共价碳链聚合成的高分子黄酮类化合物.②水解单宁(Hydrolysable Tannins,HD,含有羟基的碳水化合物,部分或全部由酚酸酯化,如没食子酸或鞣花酸。单宁可以延缓瘤胃蛋白的分解,提高氨基酸在小肠中的利用率,降低瘤胃内氨气的产生和减少尿素氮的排出,减缓瘤胃蛋白质的降解,改善动物的营养状况。

体外研究表明,在瘤胃中单宁酸蛋白络合物形成的最适宜pH值为6。7。在瘤胃中直接(通过瘘管)添加单宁的效果要比添加在饲料中的效果更加显著,主要是因为一些唾液蛋白酶的作用特别是富含脯氨酸的糖蛋白,对单宁酸进行包被,控制其在瘤胃内的活跃度f9J。单宁酸可能具有抗菌作用,无论在瘤胃还是小肠中,都会改善反刍动物的消化能力。Waghom等(1987)报道,单宁酸可以降低瘤胃内的细菌浓度,减少小肠中细菌蛋白的数量【·Ol。经试验证明,缩合单宁对泌乳母羊早期乳成分没有影响,但在泌乳中后期总乳量、乳糖和乳蛋白都得到提高。

2.3皂甙许多植物中都含有皂甙,大多数的皂甙具有复杂甙元结构。最常见的皂甙产品活性成分是从丝兰属植物或无患子属植物中提取出来的丝兰皂甙。紫花苜蓿和大豆中富含皂甙,并被广泛的用于反刍动物饲料中,在一定水平上可以提高反刍动物的营养水平11。反刍动物饲料中添加皂甙可以促进生长,提高饲料转化率,具有保健作用。饲喂皂甙也可以改善动物对氮的消化,减少排泄物中氨气和尿素的含量㈣。皂甙可以使革兰氏阳性菌的细胞壁发生变化,破坏其在体内的消化,但对革兰氏阴性菌一纤维素琥珀酸丝状杆菌的水解并无影响{13}、皂甙可以平衡瘤胃内的发酵环境,无论是在体内还是体外忡15l。试验中皂甙都显著降低了甲烷产量。经试验证明丝兰皂甙是通过调节瘤胃内的pH值来影响瘤胃发酵的,这个结果在体外对比试验中也得到了验证。Bosler等(1997)发现,在基础日粮中添加40 rag/ks皂树属皂甙可显著增加羔羊的平均日增重,但皂甙与羔羊性别存在互作【埔J。另外,皂甙有抗原虫的特性,可以用来治疗反刍动物的原虫感染,如贾第虫和疟原虫。

2.4茶多酚 茶多酚(Tea Polyphenols,TP)是存在于茶叶中有益的生物活性物质,儿茶素类为茶多酚的主体成分,约占茶多酚总量的65%一80%0刀。茶多酚具有很强的抗菌和抗氧化能力,可有效清除氧自由基和脂类自由基,其抗氧化能力高于人工合成的抗氧化剂叔丁基对羟基茴香醚(BHA)等,与维生素C和维生素E配合有协同作用【18】;茶多酚还可通过氢键与蛋白质结合或形成沉淀,从而抑制酶的活性。茶多酚的特殊化学结构决定了其具有特殊的生理功能,一些试验表明,茶多酚具有降血脂、抗血栓、降血压、抗突变、防癌、抗菌及抗病毒等药效,可改变动物体内代谢,改善动物肉质,对于提高畜禽肉产品的品质起到积极作用【·9J。然而,过多地添加也会有一定的副作用,生物抗氧化剂会与微量元素形成络合物,影响微量元素的吸收,导致动物生产能力下降。

Sayama K等报道,儿茶素类化合物对育成奶牛的乳腺发育生长具有促进作用羽。Shihara N等试验证明,在7日龄的犊牛日粮中添加35 g绿茶提取物饲喂1年,胃中双歧杆菌、乳酸菌菌群增加,而细菌总数没有明显变化;育成期缩短51 d,产奶量由20.3 kg升至21.7 kg,胃肠道中硫化物、氨化物等也显著减少2一l。

3、植物提取物在实际应用中的问题及展望在反刍动物饲料中广泛使用植物提取物具有一定的限制性,其有效成分的质量和数量存在很大的变化,难以标准化,而且组成成分的不同会影响植物提取物的营养机能。越来越多国家出台了针对植物提取物的法规,可见研究绿色、安全、无污染的饲料添加剂已成为重点研究领域,植物类药物及饲料添加剂正在以飞快的速度发展。我国有着自然优势,中草药是我国特有的中医药理论与实践的产物,历史悠久,资源丰富,在饲料中的应用也将逐步显现出其独特的优点。植物提取物对反刍动物的瘤胃消化和生产方面都有着促进作用,这类饲料添加剂最终影响的是发酵代谢途径和微生物消化系统,但与抗生素不同,在反刍动物的瘤胃中发挥着不同的机制。植物提取物作为饲料添加剂必须遵守与非天然产品添加剂同样的规章制度,保证动物和人类的安全,在畜产品中无残留,不能污染环境。所以,天然植物添加剂是一个值得深入研究的方向。

4、小结:虽然越来越多的研究表明植物及其提取物可以提高家畜的生产性能,但大部分研究只涉及生产性能(饲喂和增重方面)的影响,对其功能性物质和作用机制涉及较少。因此应该加强对其植物化学方面,特别是有效成分分离及提取方面的研究,这是开发中草药饲料添加剂的一个重要途径。

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