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植源性饲料添加剂在家禽生产中的应用

返回列表 来源: 发布日期: 2020.03.11
摘要:近年来饲料中添加促生长抗生素饱受非议,研究者正在不断寻找新的抗生素替代品,植源性添加剂因其来源广泛,无残留,具有抑菌、调节免疫、促生长、抗氧化及改善家禽产品品质的功能而成为研究的热点。文章综述了植物源性添加剂的一般特性、影响因素及其对家禽生产性能及禽产品品质的影响,以期为家禽生产中植物源性饲料添加剂的正确使用提供参考。
关键词:植源性饲料添加剂;家禽;生产性能   作者:王红玉,黄丽萍

饲用抗生素作为促生长剂在畜禽生产已使用几十年,其弊端逐渐显现[1] 。由于畜牧生产中抗生素滥用造成的细菌耐药及抗生素残留已成为威胁人类食品安全与健康的重要因素[2] 。瑞典于1986年率先禁用抗菌促生长剂,欧盟于2006年禁止所有抗生素作为促生长剂使用(欧盟议会和理事会条例EC No. 1831/2003)[3] ,我国于2016年禁止硫酸黏菌素作为促生长剂使用(中华人民共和国农业部公告第2428号),限抗、替抗的趋势促使研究者们探索抗生素替代产物,目前认可度较高的是益生元[4] 、益生菌 [5] 、有机酸 [6] 、酶制剂 [7] 及植源性饲料添加剂[8] 。植源性添加剂因其来源广泛,无残留,具有抑菌、调节免疫、促生长、抗氧化及改善家禽产品品质的功能而成为研究的热点。
植源性饲料添加剂在家禽生产中的应用2
1 植源性饲料添加剂简介
植源性饲料添加剂是指来源于植物(草药、香料、芳香植物)具有提高畜禽生产性能、健康状况,改善产品品质等功能的饲料添加剂[9] 。与抗生素相比植源性饲料添加剂不会在畜禽产品中残留,通常被认为是比较安全的饲料添加剂。中华人民共和国农业部1773号公告允许115种饲用植物(粉及提取物)在饲养业的使用[10] ,积极鼓励饲用植物提取物市场应用。植源性饲料添加剂通过其中的多酚、萜类、生物碱、类黄酮、糖苷、皂苷、单宁酸等活性成分发挥作用,生产中较常用的是百里香酚、香芹酚、肉桂醛、丁香酚、芳樟醇、桉树脑、茴香脑、大蒜素、辣椒素等物质。

1.1 植物源性饲料添加剂的相互作用
尽管植物源性饲料添加剂通过主要活性物质发挥作用,但微量组分亦可能发挥关键性的作用。Brenes等[13] 认为精油中的微量组分可能与其主要成分在抑菌方面具有协同作用,但有时微量组分的存在会削弱植物源性饲料添加剂发挥其功效。不同植源性添加剂之间存在4种相互作用:无关、加性(1+1=2)、协同(1+1>2)、拮抗(1+1<2)[14] ,酚单萜(百里香酚与香芹酚等,通常具有较强的抑菌活性)、苯丙烷(丁香酚)与其他组分混合能够提高抑菌活性,酚类与单萜醇在对多种微生物的抑菌作用具有协同作用。尤其是酚类物质的结合(百里香酚与香芹酚、百里香酚/香芹酚与丁香酚)对大肠杆菌的抑菌活性具有协同作用[15] 。肉桂醛与香芹酚/百里香酚混合抗大肠杆菌与鼠伤寒沙门菌的活性具有协同作用。精油组分的相互作用多为加性或者协同,少数也存在拮抗作用。最常用的是牛至精油(富含香芹酚与百里香酚)与迷迭香、百里香、罗勒属、马郁兰、香蜂草相结合。醇类与酚类多表现为加性与协同作用,结构相似的组分多表现为加性而非协同作用。一些精油表现出加性作用与其主要的酚类物质有关(百里香酚/香芹酚),含氧与不含氧的单烯烃结合会产生拮抗作用
[16] 。

1.2 影响植源性饲料添加剂发挥作用的因素
1.2.1 活性成分含量
植源性饲料添加剂可因化学组成不同、含量差异、生长条件、收割时间、储存条件、收割部位、提取方式等原因造成其使用效果并不相同[17] 。

1.2.2 植物源性添加剂与其他类型添加剂的相互作用
韩乾杰等[18] 通过体外抑菌试验证明植物精油和有机酸之间存在着协同作用。齐胜利[19] 的研究显示在植物精油中添加丁酸有助于增强植物精油中活性成分的抗菌作用。Zhou等[20] 研究表明百里香酚、香芹酚与乙酸、柠檬酸复配能够显著降低鼠伤寒沙门氏菌的数量。百里香酚、香芹酚与乳酸/乙酸或者牛至精油与柠檬酸复合能够产生较好的抑菌作用[21,22] 。
Alçiçek等[23] 比较精油+有机酸+益生菌复合型饲料添加剂与单独使用有机酸与益生菌对肉鸡生产性能的影响,结果发现复合型饲料添加剂组生产性能显著优于有机酸组与益生菌组,说明精油与有机酸及益生菌具有协同作用。

1.2.3 饲料组成
研究显示,提高饲料水分、盐浓度可增加精油组分中对抗目标微生物的有效组分[24] 。降低饲料(食糜)pH能够提高精油中酚类组分对细菌的敏感性[25] 。
饲料中高浓度的疏水性物质(蛋白质、脂肪等)能够与精油结合,作用于目标微生物的有效精油浓度降低,百里香酚与香芹酚的抗菌活性具有剂量依赖效应,低浓度时影响产能相关酶活,高浓度时造成蛋白质降解[26] 。

1.2.4 加工工艺
研究表明90%的精油在胃与小肠前端被吸收[27] ,而植物源性饲料添加剂发挥抑菌作用的场所主要在肠道,因此,需要一定的手段(微囊化、包被)保证植物源性饲料添加剂到达靶位点。王娣等[28] 研究表明经微胶囊化的精油能显著减小精油的挥发速率,使精油更持续长久地发挥功效。郝喜海等[29] 认为β-环糊精包和丁香精油抗菌率就能达到100%,且能达到缓释效果。

2 植源性饲料添加剂在家禽生产中的应用
2.1 植源性饲料添加剂对家禽生产性能的影响
不少研究者认为植源性饲料添加剂具有提高家禽生产性能的作用[30,31] 。大蒜、百里香、矢车菊作为饲料添加剂能够改善肉鸡生产性能[32,33] 。肉鸡饲粮中添加50、100 mg/kg大蒜、洋葱能够显著提高肉鸡体重[32] 。1%、2%、3%葫芦巴籽实能够
显著降低肉鸡料肉比[34] 。500 mg/kg茴香籽(有效成分为大茴香脑)能够显著增加体增重与生长指数但是对采食量与饲料转化率无影响,但1 500 mg/kg茴香籽组与对照组相比生产性能降低[35] 。然而在Alhajj等[36] 的研究中,添加1.5、2.0 g/kg茴香籽能够显著提高体重、平均日增重、饲料转化率,但不影响采食量。试验动物消化生理的差异,植源性饲料添加剂来源、添加量以及试验条件均会影响植源性饲料添加剂的使用效果。饲料加工过程中精油稳定性(加工过程中有效成分失活/挥发)也
是影响其使用效果的重要因素。Maenner等[37] 报道58 ℃制粒便会对精油活性组分造成相当的损失。肉鸡饲料中添加100 g/t复合精油(来源于罗勒、香菜、月桂、柠檬、牛至、鼠尾草、茶渣、百里香)能够提高体增重,改善料肉比[38] 。蛋鸡饲粮中添加1.5%小茴香籽产蛋率提高12%(40~52周龄),与1%添加组相比,3%小茴香籽添加组能够增加试验期间(27~42 周龄)产蛋率与蛋重 [39] 。然而Bolukbaşi 等 [40] 认为饲粮中添加 1、2、3 mL/kg 小茴香籽油对蛋鸡生产性能无影响,这一结论与
Bozkurt等[41] 研究饲粮中添加24、36、48 mg/kg混合精油(来源于牛至、月桂、鼠尾草、小茴香、柑橘)对蛋重无影响的结果一致,而 Bolukbasi 等 [42] 通过12周的研究表明在蛋鸡饲料中添加200 mg/kg混合精油(来源于百里香、迷迭香、鼠尾草)对产蛋率无影响,但可以提高蛋重。Gerzilov等[43] 研究发现饲粮中添加复合植物粉(0.05%大蒜粉,0.3%肉桂粉,0.03%耆草/迷迭香/百里香/罗列/牛至)产蛋率提高了1.79%。

2.2 植源性饲料添加剂对禽产品品质的影响
2.2.1 对肉品质的影响
植物精油作为饲料添加剂能够通过多不饱和脂肪酸累积效应改变体脂组成同时改变机体的抗氧化性能。植物精油中含有天然抗氧化剂,能够补偿因不饱和脂肪酸含量增加带来的氧化、酸败改善禽肉(肉制品)的抗氧化性能。饲粮中添加1%~4%留兰香能改善日本鹌鹑的肉品质 [44] 。Al-Kassie等[45] 研究表明0.75%红辣椒与1%黑胡椒能够显著提高肉鸡屠宰率,然而Gheiser等[46] 认为植源性饲料添加剂对鸭肉品质无影响。上述结果不一致可能是由于不同品种家禽肌肉脂肪酸组成不同造成的。综上,由于家禽肌肉容易氧化酸败,添加植物精油才能具有显著提高其抗氧化能力的效果。

3 植源性饲料添加剂发挥作用原理
3.1 植源饲料添加剂改善家禽健康状态
3.1.1 抑制/杀灭病原微生物
植源性饲料添加剂发挥作用主要方式之一是抑制病原微生物生长繁殖、调节肠道微生态平衡,植源性饲料添加剂精油中含有较多的抑菌活性成分:百里香酚、香芹酚、芳樟醇、肉桂醛等,这些活性物质通常具有抑菌(细菌、真菌)[50] 、抗病毒 [51,52]及抗球虫的特性。例如,0.05%百里香精油与牛至精油的混合物(主要成分是香芹酚与百里香酚)能够有效的抑制家禽消化道中的沙门菌[53] 。250 mg/kg精油(主要成分百里香与八角茴香)能够显著降低产气荚膜梭菌攻毒期间肉鸡肠道中产气荚膜梭菌及大肠杆菌的数量[54] 。Wati等 [55] 研究表明150 mg/kg植源性饲料添加剂(薄荷精油、茴香、百里香)能够显著降低沙门菌和大肠杆菌攻毒期间沙门菌、大肠杆菌与产气荚膜梭菌的数量,增加乳酸菌数量。Jamroz等[56] 报道辣椒素、香芹酚组合能够减少家禽肠道大肠杆菌、产气荚膜梭菌同时增加乳酸杆菌数量。特定精油组合能够减少肉鸡产气荚膜梭菌数量,降低坏死性肠炎发病率[57] 。研究表明薄荷精油与桉树精油(250 mL/L饮水)能够抑制呼吸性道病原(鸡毒支原体与H9N2亚型禽流感病毒)感染[58] 。薄荷精油与桉树精油混合物通过口服(0.25 ml/L饮水12 h)或者喷雾(0.1 mL/20 mL水/10只)能够显著降低肉鸡感染新城疫病毒的风险[59] 。Lee等 [60] 体外抑菌试验结果表明,与对照组相比,10 μg/mL与100 μg/mL肉桂醛能够显著降低柔嫩艾美耳球虫生存能力。
一般认为植源性饲料添加剂的抑菌机理是亲脂性酚类化合物通过细菌细胞膜进入细胞,导致细菌细胞膜裂解、细胞内离子外泄最终导致细菌细胞死亡,然而,非酚类化合物柠檬烯同样具有抑菌活性[61] 。从一些香料中提取的精油(肉桂、百里香、丁香等)对革兰氏阳性细菌的作用优于革兰氏阴性细菌[62] 。然而,植源性饲料添加剂的作用效果并不总是正向的。Acamovic等[63] 研究表明10 g/kg复合精油(百里香、牛至、马郁兰、迷迭香)以及0.05%、0.1%、0.15%的百里香酚与香芹酚对鸡消化道及排泄物中的微生物菌群没有影响。试验结果的不一致可能与试验期间动物生理状态及饲养管理水平相关。

3.1.2 改善免疫状态
机体免疫反应是影响家禽健康状况的重要因素[64,65] 。研究表明多种精油与植物提取物具有免疫调节作用,包括调节淋巴细胞增殖、吞噬作用、细胞因子及免疫球蛋白分泌、组胺释放等作用[66] 。飞机草提取物能够提高肉鸡免疫器官指数 [67] 。
Soltan等[68] 认为饲料中添加茴香能够增加家禽淋巴细胞数目。0.1%糙苏、鹅绒藤、生姜、桔梗混合物能够显著增加肉鸡IgG分泌量[69] 。一些研究表明饲料中添加10~20 g/L非洲醉茄提取物(活性物质为醉茄内酯)能够改善肉鸡血红蛋白含量、细胞
压积、白细胞数量以及传染性法氏囊病病毒与传染性支气管炎病毒抗体滴度,说明植物提取物能够改善家禽血液组学及免疫状态
[70,71] 。研究表明印楝、金鸡纳茜草能够通过调节细胞免疫与体液免疫,对抗家禽传染性贫血病以及减弱病原毒力[72] 。Alhajj等 [36] 研究表明6 g/kg大茴香种子能够显著提高肉鸡新城疫病毒与传染性支气管炎病毒抗体滴度。植源性饲料添加剂的免疫调节机制尚不明确,仍需大量研究。

3.1.3 提高抗氧化性能
除免疫调节、抑菌、提高生产性能等作用外,植源性饲料添加剂还具有抗氧化作用。植物中牛至、百里香、迷迭香、橄榄叶、马郁兰、鼠尾草等植物提取物具有较好的抗氧化作用,生姜、姜黄、大蒜、李子、松树皮、草莓、石榴、香菜、肉桂、丁香等的提取物具有较强的抗氧化特性[73] ,其抗氧化作用的强弱与精油的含量与组成有关[74] 。饲料对天然抗氧化剂的需求增加与其抗氧化应激以及抑菌特性有关[75] ,例如0.1%圣罗列与南非醉茄粉(活性成分为醉茄内酯、甲基丁香酚与类黄酮)能够降低家禽因重金属镉引起的氧化应激 [76] 。Karadas等[77] 认为饲粮中添加100 mg/kg复合精油(活性成分为5%香芹酚、3%肉桂醛、2%辣椒油树脂)能够显著提高肉鸡肝脏抗氧化剂含量。植源性饲料添加剂抗氧化的机制是:①中和过氧化氢、超氧化物、NO;②清除自由基;③增加过氧化物酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶。

3.2 植源性饲料添加剂对家禽营养物质利用率的影响
植源性饲料添加剂通常具有通便、解痉、防胀气的作用。植物精油中的肉桂醛、百里香酚、香芹酚通常认为具有提高营养物质消化率的作用。200 mg/kg的薄荷精油能够提高肉鸡粗蛋白消化率[78] ,250 mg/kg百里香与八角茴香精油混合物能够提高营养物质利用率[79] 。人参茎叶提取物能够显著提高蛋雏鸡中后期蛋白质与能量的表观利用率[80] 。0.5、1 mg/kg发酵红枫能够显著降低家禽氨气排放。植源性饲料添加剂提高营养物质消化的原因之一是促进消化液(唾液、胆汁等)分泌,提高消化酶活性
[81] 。肉桂醛、百里香酚组合被证明具有提高肉鸡母鸡淀粉酶活性作用[82] 。另一方面,植源性饲料添加剂通过抑制病原菌的生长、繁殖间接促进肠道发育,进而提高肠道消化吸收能力[83] 。100、200 mg/kg百里香酚与香芹酚能够增加肉鸡空肠、回肠绒毛表面积,提高绒毛高度、绒隐比与肌层厚度[84] 。与对照组相比,肉鸡饲粮中添加2.0%与2.5%齿叶乳香树树脂能够显著提高十二指肠与总肠道长度[85] 。

4 结 论
植源性饲料添加剂作为重要的抗生素替代物,通过抑菌、调免疫、促生长、抗氧化等作用影响家禽生产性能与禽产品品质,但因其作用效果不稳定及作用机制不明确限制了其在家禽生产中的应用。不同植源性饲料添加剂的作用效果差异较大,在使用植源性饲料添加剂时需要进行甄别。为了更经济有效地利用植源性饲料添加剂,未来的研究应着眼于植源性饲料添加剂的组成及各成分发挥的作用,及对家禽健康及产品质量的影响等领域。

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