植物提取物添加剂在动物生产中的应用及安全风险分析

张登辉， 赵立军， 史海涛， 柏 雪*

（1.西南民族大学生命科学与技术学院，四川成都610041；2.四川省饲料工作总站，四川成都610041）

抗生素能够抑制微生物生长， 在幼龄动物保育方面有着较好的应用效果，但近年来，抗生素残留引起的耐药性问题日趋严重， 对畜产品安全与人类健康造成了极大的威胁（刘昌孝，2019）。我国于2017 年发布《全国遏制动物源细菌耐药行动计划（2017-2020 年）》，预计将于2020 年在饲料行业全面禁止使用抗生素。 植物提取物作为抗生素的替代品之一， 含有多种生物活性物质和营养成分，且具有低残留和弱耐药等优点，受到了相关产业的广泛关注。 目前植物提取物的相关研究主要集中在提取工艺、产品应用等方面，对其安全方面的研究较少。因此，本文就植物提取物的生物学功能及其在饲料畜牧业中可能存在的安全隐患展开讨论， 以期为植物提取物的安全应用和规范管理提供参考。

1 植物提取物的生物学功能及应用

植物提取物是通过一定的提取和分离技术，在不改变有效成分结构的前提下， 将植物中的一种或多种有效成分进行浓集和提取， 所形成的具有某类功效的产品。 植物提取物中的活性成分基本可以分为植物多酚、植物色素、生物碱类、有机酸类、 多糖类和挥发油类等。 根据活性成分的功能，植物提取物的产品类型可分为营养强化剂、调味剂、增味剂、增香剂、免疫增强剂、促生长剂、防腐剂、抗氧化剂和动物产品改良剂等。

1.1 抗氧化性 植物提取物的抗氧化作用主要是通过直接清除或抑制机体中的自由基和提高机体抗氧化酶活性， 进而增强机体抗氧化能力。Botsoglou 等（2004）研究发现，日粮中添加牛至精油能显著提高家兔的抗氧化能力。 Hai 等（2014）报道植物多酚可以提高断奶仔猪血液中抗氧化酶活性，降低丙二醛浓度。 Lu 等（2013）研究表明，1.0%和2.0%植物提取物（茶多酚、五倍子、大黄提取物以5∶2∶1 配制）可显著提高鲫鱼的生长性能和血清总蛋白含量，增强溶菌酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性，降低丙二醛含量以及死亡率。

1.2 抑菌作用 植物提取物的抑菌作用主要是通过破坏细菌的细胞膜（壁）、阻断蛋白质的合成、渗入菌体细胞导致内环境紊乱等途径， 调节畜禽肠道菌群。 梁英等（2012）研究发现，不同浓度（5、10、15、20 mg/kg） 的黄芩黄酮对肉仔鸡肠道中的大肠杆菌和沙门氏菌都具有明显的抑制作用，浓度为10 mg/kg 时效果最好。 Smith 等（2010）研究表明，0.075%的植物精油（月桂油、肉桂油、丁香油和百里香油）可抑制空肠弯曲杆菌、单核增生李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肠沙门氏菌的生长。 在仔鸡的基础日粮中添加百里香和迷迭香的复合植物提取物可显著提高肠道中的双歧杆菌和乳酸杆菌的数量，显著降低大肠杆菌的数量，以200 mg/kg 效果最佳（闻爱友等，2017）。

1.3 提高免疫功能 植物提取物主要是通过作用于免疫细胞， 提高机体内的各项免疫因子的含量，以此来提高畜禽的免疫功能。 有研究表明，止痢草、茶树油、麝香草酚、肉桂醛、辣椒素和香芹酚虽然对鸡免疫器官发育没有明显影响， 但可以提高其血清免疫球蛋白含量以及新城疫疫苗效价（杜银峰，2013）。 大蒜素、柠檬酸和鞣花酸可以显著提高45 日龄断奶仔猪的补体（C3、C4）、干扰素γ、血清白介素和免疫球蛋白的含量（吕明其等，2018）。牛至精油可以显著增加新生荷斯坦犊牛的血清总蛋白和免疫球蛋白含量（郭竟升，2018）。

1.4 提高生长性能 植物提取物可以增进食欲、促进采食、 提高消化代谢功能等。 Tiihone 等（2010）研究表明，在饲料中添加植物精油和肉桂醛，对肉鸡肠道菌群有积极影响，并可以增强肉鸡的生长性能。王珍珊等（2018）研究表明，在育肥猪的饲料中添加4.0%紫苏和苜蓿混合植物提取物能降低料重比，提高日增重，改善胴体品质。 郑梓等（2018）研究表明，在三元杂交猪的基础日粮中添加5 g/kg 的肉桂、陈皮、丁香和八角的混合提取物可提高采食量、日增重、眼肌面积及背最长肌中的棕榈油酸和亚麻酸含量，降低脂肪和胆固醇含量。

2 影响植物提取物添加剂的安全因素

2.1 原料自身安全 植物提取物的原料安全受到土壤、水源、大气、储存方式等多种因素的影响，易造成提取物中农药残留以及重金属残留。

2.1.1 农药残留 同种类的植物药材存在不同程度的农药污染。 曾鸿超等（2015）对云南省不同种植区内三年生的三七中五氯硝基苯的残留量进行测定发现，五氯硝基苯的检出率为97.5%，超标率为32.5%。 王莹等（2018）对86 批人参中17 种有机氯农药进行测定发现， 有机氯农药超标率为55.8%。 郑双双等（2013）测定金银花、泽泻和川芎中的11 种有机磷农药的残留情况发现，金银花的不合格率为60%、泽泻为40%、川芎为10%。 乔浩等（2018）采集产自柴达木盆地5 个枸杞主产区的150 个枸杞干果进行农药残留检测发现， 阳性样品为96 个，阳性率为64%，其中哒螨灵超标率达到了9.3%，是超标最严重的农药。

2.1.2 重金属残留 植物在生长过程中会一定程度地富集土壤中的重金属。 刘龙元等（2018）对全国15 个产地的苦参进行重金属含量测定，结果表明铅超标率为40.0%，镉超标率为93.34%，锌超标率为40.0%。李沛忆等（2016）对17 种出口药材的重金属含量进行抽样检测发现， 其中3 种药材重金属铅超标（厚朴、鱼腥草、黄连，标准限量为5 mg/kg），7 种药材重金属镉超标（猪苓、川穹片、云木香、浙贝母、鱼腥草、厚朴和黄连，标准限量为0.3 mg/kg），超标率达41.18%。赵静等（2014）对云南广西12 个产地的三七进行重金属检测与分析发现，砷超标率为32.4%，镉的超标率为29.7%。

2.2 作用机制不明确 目前对天然植物提取物研究与应用主要还是沿用传统的中医药理论，对确切的药理机制与代谢过程还缺乏相应的研究，其生物安全性还需进一步研究。 例如单宁一方面可作用于瘤胃内的产甲烷菌和原虫， 从而减少瘤胃中甲烷的排放，另一方面单宁适口性较差，会影响动物采食量并降低养分的消化率， 所以并不能确定其减少瘤胃中甲烷的排放效果是通过作用于微生物还是抑制动物采食造成的 （宋坤烊等，2018）。 动物品种对植物提取物的应用效果有较大影响。 例如辣椒油树脂能够降低肉牛瘤胃中的乙酸浓度，但是对奶牛的瘤胃发酵却没有影响（张吉鹍，2018）。断肠草（钩吻）对人具有强烈的毒性，但是其提取物可以改善猪肠道形态， 增加肠道乳酸杆菌的数量，提高平均日增重，降低料重比等，以100 mg/kg 为最佳（陈小军等，2018）。

2.3 提取工艺不成熟 提取工艺是保证植物提取物纯度与质量的重要环节， 对产品的稳定性有重要影响。目前主要的提取工艺有超临界萃取法，半仿生提取法，酶提取法，微波提取法，超声波提取法等（张淑香等，2016），不同的提取工艺会导致有效成分含量与组成发生变化， 甚至产生毒性物质。微波浸提法对茶多酚的化学结构无明显影响，却改变了儿茶素的组成， 降低了表没食子儿茶素没食子酸酯的占比（汪兴平等，2002）。 采用60%乙醇-水提取工艺时，柴胡提取物中的皂苷a 含量最高，但是急性毒性试验结果显示，其最大耐受剂量最小，毒性最大（孙蓉等，2011）。 现代提取工艺提取效率更高，溶剂残留更低，但配套设备繁多，前期投入较大，生产成本过高，某种程度上影响了其在市场上的推广应用。

2.4 掺假现象严重 由于我国植物提取物产品检测方法缺乏统一标准，存在一定漏洞，导致掺假现象时有发生，主要表现在：（1）使用廉价替代品，如用山银花提取物冒充金银花提取物（郑艳青等，2015）；（2）添加人工合成成分，如在石榴皮等多酚提取物中添加人工合成的鞣花酸提高多酚含量；添加合成色素来提高产品色泽（朱振宝等，2017）；（3）辅料占比过大，如添加一定的糊精来防止产品吸潮和保证色泽，但糊精是碳水化合物，会使比色法测定的多糖含量偏高， 某些不法企业利用糊精以次充好，影响产品有效成分浓度；（4）在产品中添加非法添加物，如在抗菌类产品中添加喹乙醇、乙酰甲喹等抗生素（吴昊等，2018），在色素类产品中添加碱性橙2、12、22、罗丹明B、碱性嫩黄素O、酸性橙2 等工业染料（蔡屹等，2016）。

2.5 植物提取物中有效成分测定与评价困难植物中有效成分是指在实际应用中起到主要作用的成分，如苷、酸、多酚、多糖、萜类、黄酮、生物碱等。 每一类有效成分的不同组成又会影响其效果的发挥。 目前关于植物提取物的有效成分测定尚无统一的标准，企业中常用方法为比色法、薄层色谱法、红外光谱法和液相色谱质谱联用技术等，但比色法只能测定某一成分的总含量， 无法分别测出各组分含量，且容易造假；薄层色谱法在鉴别真伪方面具有一定的优势，但定量相对较弱；液相色谱质谱联用可以较准确的分离待测物的组分并定量，但仪器昂贵、操作复杂且标准品难以购买；红外光谱技术对样品的破坏性较小， 而且分析速度较快，具有较高的推广意义（岳晓莉，2018）。植物提取物中有效成分检测标准的缺失以及检测方法的不确定性不利于整个行业的规范与长期稳定发展。

2.6 行业标准不完善，行业监督存在不足 为保证植物提取物饲料添加剂行业健康稳定的发展，目前我国修订和颁布了一系列相关标准以及措施，如《饲料添加剂品种目录》和《饲料原料目录》收录了大量的植物种类，2019 年颁发了 《天然植物饲料原料通用要求》国家推荐标准。但由于我国植物提取物饲料添加剂行业正处于发展初期阶段，相关标准与措施仍存在一定的不足：（1）农药残留检测标准存在漏洞，2015 版 《中华人民共和国药典》在农药残留问题上，只涉及到四种限量要求；（2）产品标准不全面，中国药典中收录了47 种植物提取物的产品标准， 国际商务标准仅有26个；（3）监督管理力度不足，由于缺乏植物提取物饲料添加剂的毒理研究，农业农村部修订的2017年版《饲料添加剂安全使用规范》中并未见到关于植物提取物饲料添加剂的适用范围；2019 版 《天然植物饲料原料通用要求》（DT/P19424-2018）对植物提取物（粗提物）饲料添加剂进一步加强行业规范管理， 但是对产品质量的检测方法及指标方面，还有待于进一步加强。

3 植物提取物添加剂的发展建议

3.1 建立安全可靠地原料基地，实现可持续发展植物提取物有效成分含量受到植物种类、 收获时期、使用部位和产地等不同因素的影响，具有明显的地域性和有限性（Windisch 等，2008）。所以需建立原料基地， 这样既可以稳定原料供应与批次一致性，又可以控制农药和重金属残留，保障产品安全， 从而保证植物提取物在饲料和畜牧行业应用的安全性与长期性，实现可持续发展。

3.2 大力推广现代工艺的使用， 提高产品质量依靠现代提取工艺， 进一步加强对各类植物提取物最优提取工艺的研究， 并鼓励市场合理的选用先进的现代提取工艺，提高有效成分提取效率，降低有毒有害物质残留，保证产品质量。但由于现代提取工艺的前期投入较大， 国家可在必要的时候提供一定的政策支持。

3.3 关注有效成分组成，注意功效的维护 天然植物的生理功效并不是简单的一种有效成分所产生的作用， 而是由多种有效成分共同作用所产生的结果。在追求植物提取物高纯度的同时，不能忽视各有效成分之间的相互作用， 应在产品纯度与实际效果之间寻求平衡点。

3.4 加强基础研究， 为实际应用提供科学依据目前关于植物提取物作为饲料添加剂的相关研究，特别是基础研究还比较薄弱，如长期使用的毒副作用， 同种提取物对不同品种的畜禽生产性能的影响， 多种提取物联用是否存在协同或拮抗作用， 是否对正常的免疫及治疗程序产生干扰等， 尤其是对其作用机理仍需进一步深入的探讨和研究。

3.5 加强针对产品质量的有效检测手段 检测方法对规范和保障产品质量十分重要， 应结合生产实际，加快建立精准的精密仪器检测方法。同时， 也要进一步探索准确经济的快速检测方法， 并针对不同的植物提取物建立其标志性成分的有效检测手段， 如银杏叶提取物中的银杏内酯、 迷迭香提取物中的迷迭香酚和肉桂提取物中的肉桂醛等。

3.6 完善市场标准，加强市场监督 质量标准是确保整个行业发展的起点和基础，是实现微量、高效、安全的植物提取物产品的重要支撑点。市场监督则是保证行业健康发展的最后屏障。 所以国家相关部门要加大支持力度，结合国内外相关规定，建立和完善植物提取物饲料添加剂的质量标准及检测体系，该体系应涉及到提取工艺、有效组分、各组分的检测指标以及检测方法等多个方面。 进一步加强和完善植物提取物饲料添加剂的质量监督及管理体系， 设立专门的机构定期对相关企业和产品进行抽查并关注市场反应， 对不符合规定的产品或企业进行严厉查处。

4 结语

我国饲料行业现在正处于全面禁用抗生素的关键时刻，植物提取物因其具有抗氧化、促免疫、低残留、 弱耐药等优点也逐步被广泛应用在饲料生产中，但其存在的安全风险不可忽视，应进一步加大对植物提取物的研究力度，确定其作用机制；改进相关提取工艺与检测技术； 完善相关标准体系并加强市场监管力度。 植物提取物的研究进一步深入和相关管理规定的逐步完善， 将促进相关产业的蓬勃发展，进而推动整个饲料行业的进步。