陈君君
(苏州农业职业技术学院,江苏苏州 215008)
由于欧盟从2006 年1 月起禁止在动物饲料中使用抗生素促生长剂,我国农业部也要求在2019 年7 月1 日在饲料中禁用抗生素。在这种背景下,植物源和中草药产品受到越来越多的关注,因为作为天然添加剂,它们在消费者中有很高的可接受性。植物源性饲料添加剂通常被定义为植物源性化合物,添加到饲料中通过改善饲料特性、提高动物生产性能和食物质量来提高牲畜的生产力。植物饲料添加剂由各种各样的草药、香料和精油组成,已引起人们越来越大的兴趣,特别是用于猪和家禽中。
茶是一种多年生、常绿、异花授粉的植物,有白色的花和绿色的果实,有2 ~3 粒种子。茶叶的味道、颜色和品名的不同取决于茶叶的加工工艺。茶有6 种基本类型:红茶、黑茶、黄茶、青茶、绿茶、白茶。Hossain 等(2012)研究表明,绿茶中的多酚类化合物可以提高动物体重和饲料效率,这些多酚化合物还能维持微生物群落平衡,对致病菌有抗菌作用。Nishida 等(2006)报道,绿茶多酚具有很强的抗氧化性能,可以降低肌肉和蛋黄硫代巴比妥酸反应物质值,从而维持氧化稳定性。在家禽饲料中,绿茶及其衍生物(如绿茶提取物、绿茶叶子、绿茶副产品、绿茶多酚和绿茶花等)作为饲料添加剂以改善家禽生产性能。因此,本文旨在综述茶多酚有益作用的最新研究进展,并评估其作为家禽饲料添加剂的潜在作用。
茶多酚是从绿茶中提取的活性化合物,在探讨茶多酚作用的同时有必要对茶的化学成分、氨基酸、碳水化合物和矿物质成分进行相应讨论。
1.1 化学成分 茶的化学成分和其他成分比较复杂。Abdo 等(2010)报道了其化学成分,其中风干的绿茶叶水分含量为7.8%、干物质为92.2%、有机物为82.4%、粗蛋白质为18.15%、粗脂肪为8.72%、粗纤维为19.32%、灰分为9.8%、无氮浸出物为36.21%、代谢能为3002 kcal/kg。同时含有200 多种生物活性化合物,包含300 多种不同的物质,包括多酚(儿茶素和黄酮类)、生物碱(咖啡因、苏溴碱、茶碱)、挥发油、多糖、氨基酸、脂类、维生素C、矿物质和其他未定性的化合物。
1.2 氨基酸 绿茶含有大量氨基酸,但茶氨酸含量最高,占氨基酸总量的50%,是茶树特有的氨基酸,茶氨酸作为一种抗氧化剂可以保护细胞免受自由基的伤害,有助于增加神经细胞中的血清素和多巴胺水平来诱导放松和防止焦虑。Abdo等(2010)报道,茶多酚中含有1.35% 的天冬氨酸、0.64% 的 苏 氨 酸、0.67% 的 丝 氨 酸、1.98% 的谷氨酸、0.68% 的脯氨酸、0.76% 的甘氨酸、0.78%的丙氨酸、0.78% 的缬氨酸、0.55% 的异亮氨酸、1.17% 的亮氨酸、0.57% 的酪氨酸、0.78% 的苯丙氨酸、0.32% 的组氨酸、0.85% 的赖氨酸、0.74%的精氨酸、0.37% 的蛋氨酸和0.14% 的胱氨酸。
1.3 碳水化合物 绿茶的生物活性化合物中,最大成分是碳水化合物,最简单的化合物是儿茶素,这些儿茶素在茶叶中以没食子酸为中间衍生物,通过丙二酸和莽草酸的代谢途径合成。儿茶素是无色、水溶性的化合物,给绿茶带来苦味和涩味。儿茶素占绿茶干重的15% ~30%,占乌龙茶干总的8% ~20%,占 红 茶 的3% ~10%(Amidor,2010)。绿茶提取物含有6 种主要儿茶素,即表儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素和表没食子儿茶素-3- 没食子酸酯(Kajiya 等,2004)。
1.4 矿物质 矿物质约占茶叶无机物的4% ~9%,Abdo 等(2010)测定了绿茶中的矿物质含量,其中钙含量为4.66%,总磷含量为1.62%,锰含量为865.1 mg/kg,锌含量为146.3 mg/kg,硒含量为858.1 mg/kg,但Costa 等(2002)观察到不同产地的绿茶中矿物质含量(铝、钙、镁和锰)有很大差异。
2.1 抗球虫作用 茶多酚已被证明对家禽疾病有积极作用,包括球虫病和禽流感。艾美耳球虫是一种胞内原生动物,隶属于蜂群门。艾美耳菌感染会造成肠道上皮的广泛破坏,导致饲料效率降低、体重增加和产蛋量暂时减少(Dalloul 和Lillehoj,2005)。到目前为止,只有Jang 等(2007)研究表明,茶多酚具有抗球虫作用,其发现感染伊莫耳球虫前两周给5 周龄鸡饮水中添加0.5 或2 g/kg 茶多酚能使卵囊脱落显著减少38.5% 和51.5%。但以茶多酚为基础日粮的体重下降并没有改善。总的来说,添加的茶多酚浓度越高,保护效果越好,粪便中卵囊的脱落越低。在这方面,茶多酚在体外通过抑制虫卵孵化和幼虫发育,灭活毛钩绦虫表现出抗寄生虫活性(Molan 等,2004)。考虑到鸡舍内的垃圾会感染宿主,日粮中茶多酚可显著减少粪便中卵囊的排出,从而减少球虫对环境的污染。目前关于茶多酚对球虫病的保护作用的机制尚不清楚。但许多细胞因子被认为可以引起保护性的细胞介导免疫反应,以对抗包括球虫在内的细胞内病原体,如IFN-γ 水平增加,与保护性免疫力有关禽球虫病相关。
2.2 抗病菌作用 最近在养殖场发生了多起禽流感病毒感染,感染肉鸡、蛋鸡和鸭。一种新的流感病毒株出现的可能性很大,这种病毒株可能导致大流行,目前还没有针对这种病毒株的有效疫苗。Song 等(2007)合成了茶多酚和儿茶素的不同烷基链长度的儿茶素衍生物和3- 羟基的芳香环取代物,并在体外和蛋液中评价了其抗流感病毒活性。与芳香环相比,具有中等长度链(7 ~9个炭)的衍生物具有显著的抗病毒活性,而三羟基苄基的5'- 羟基对抗病毒活性没有显著贡献。该衍生物对6 种流感亚型均有抑制作用,包括目前流行的3 种主要人类流感病毒(A/H1N1、A/H3N2和B 型)、H2N2和H9N2禽流感病毒。该化合物对病毒在红细胞上的吸附有较强的抑制作用,限制了禽流感病毒的在鸡蛋中的生长。儿茶素衍生物的结构活性数据对今后将绿茶儿茶素作为替代抗病毒药物的研究工作具有指导意义。
2.3 茶多酚对肠道菌群的影响 盲肠是鸡胃肠道中微生物活动最活跃的区域之一。肠道菌群在宿主动物健康状况中起重要作用。因此,维持宿主肠道健康的一种常见方法是增加有益菌群数量,以抑制入侵病原体的定植。Terada 等(1993)研究了茶多酚对8 只24 d 和8 只56 d 鸡盲肠菌群的影响,这8 只鸡分别食用基础饲料或添加2 g/kg 茶多酚的饲料,时间长达56 d,试验第24 天细菌总数和拟杆菌科明显减少,葡萄球菌增多,假单胞菌和酵母菌的出现频率明显增加,霉菌的出现频率明显降低。第56 天乳酸菌数量有所增加,但包括变形杆菌在内的肠杆菌检出率明显下降。肠道菌群的活动可能导致pH 降低和盲肠腐败菌如变形杆菌的减少。Cao 等(2005)发现,28 ~42 d 雌性肉鸡日粮添加茶多酚显著降低盲肠双歧杆菌、拟杆菌科、胃球菌科、乳酸杆菌、真细菌和卵磷脂酶阳性菌(梭菌、链球菌、葡萄球菌和杆菌)的数量。
Murali 等(2012)研究了柠檬、绿茶和姜黄提取物对空肠弯曲杆菌和肠沙门氏菌的影响,结果发现,这种组合对空肠杆菌和肠沙门氏菌最有效,所有的细菌在培养后12 h 内被杀死,培养后1 h内生长速度下降5 倍,证明它比任何单独使用的提取物更有效。此外,在培养24 h 内,柠檬和茶多酚组合杀死了所有空肠杆菌分离物,但没有杀死肠沙门氏菌。Gadang 等(2008)证明茶多酚对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有抑制作用,但它对各种菌株的作用与细胞膜的差异有关。如纯化后的茶多酚对肉毒杆菌和蜡样芽孢杆菌的营养生长有明显抑制作用,而儿茶素对蜡样芽孢杆菌的抑制作用与茶多酚相似。
3.1 茶多酚对肉鸡生长性能的影响 研究发现,在肉鸡日粮中添加茶多酚对肉鸡生长性能和瘦肉产量有积极影响。Biswas 和Wakita(2001)在肉鸡生长早期和生长期日粮中添加了4 种水平的茶多酚(0.5%、0.75%、1% 和1.5%),结果发现,高剂量茶多酚降低了肉鸡采食量和日增重,但改善了料重比。在1.5% 水平茶多酚添加水平下,各处理组的大腿肌比例均有所增加,翼肉比例有所下降。补充茶多酚后,腹脂含量和百分比显著降低。Kaneko 等(2001)在肉鸡日粮中添加1、5 和10 g/kg 茶多酚发现,线性降低了雏鸡日增重。Cao 等(2005)研究发现,日粮添加茶多酚对28 ~42 d肉鸡日增重、采食量和饲料效率无显著影响,但可以显著降低肉鸡死亡率。Guray 等(2011)在肉鸡日粮中补充新鲜绿茶(0.1 或0.2 g/kg)的液体水醇提取物发现,其可显著提高体重、饲料效率、胴体重量和屠宰率。在整个试验期间,补充提取物组肉鸡比对照组消耗了更多饲料,十二指肠相对长度较对照组低,胸肌肉色红度和黄度提高,作者认为添加绿茶提取物的肉鸡肌肉产量的提高与盲肠菌群调节等生理机制直接相关。以上研究结果的差异可能是由于研究中使用的绿茶或茶多酚的总儿茶素含量及其主要成分(如表儿茶素和没食子儿茶素)等方面的差异。
3.2 茶多酚对蛋鸡生产性能的影响 Uuganbayar 等(2006)研究发现,蛋鸡日粮添加高达2% 的茶多酚对产蛋率和蛋重无不利影响。但Yang 等(2003)报道发现,以含有4% 和6% 绿茶副产品为饲料的蛋鸡产蛋率显著提高,而Al-Harthi(2004)添加0.2%的茶多酚也显著提高了产蛋率。Abdel-Azeem(2005)报道,在日本鹌鹑饲粮中添加0.25%、0.5% 和0.75% 的绿茶粉可以提高饲料转化率,其中0.75%水平最佳,他将饲料转化率的影响归因于绿茶中黄酮类化合物在抗菌、抗真菌、防腐和抗炎活性方面的生物作用及抗氧化作用。Uuganbayar 等(2006)比较了韩国、日本和中国3种产地、2 种不同水平(1% 或2%)的绿茶对产蛋性能的影响,结果表明,添加1% 或2% 的绿茶粉组蛋鸡产蛋率明显高于对照组,这表明,无论产自何处,在蛋鸡日粮中加入1%或2%的绿茶粉都可改善蛋鸡的产蛋性能。
Biswas 和Wakita(2001)发现,低浓度的茶多酚改善了鸡蛋哈夫单位,蛋白百分比较高,但蛋黄百分比较低。Uuganbayar 等(2006)发现,日粮添加茶多酚,无论水平如何,蛋壳厚度显著降低,与对照组相比,0.2% 水平组的蛋黄颜色有所增加。另一方面,Sadao 和Yuko(2008)研究发现,茶多酚对蛋黄颜色和蛋壳强度无显著影响。但随着茶多酚添加水平的增加,蛋黄颜色呈稳定性增加。他们认为蛋黄颜色的增加归因于叶黄素,但作者认为在蛋黄中发现的量很少,所以它对颜色的影响微不足道。
3.3 茶多酚对血清和蛋黄成分的影响 El-Deek和Al-Harthi(2004)研究发现,日粮添加5 g/kg茶多酚对肉鸡血浆总脂、胆固醇、血浆天冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶活性无显著影响,他们还发现,将茶多酚含量提高到7.5 g/kg 后可以显著降低血脂分数,增加高密度脂蛋白含量。Yang 等(2003)报道称,与对照组相比,日粮中添加绿茶副产品可降低血液低密度脂蛋白胆固醇含量,但各处理之间无显著差异。添加绿茶副产物可增加血浆中二十二碳六烯酸的含量,并有降低鸡肉中胆固醇含量的趋势。
Unganbayar 等(2005)研究发现,添加0.5%、1.0% 和1.5% 绿茶粉对蛋清、蛋黄的胆固醇含量无显著差异。绿茶中的咖啡因和儿茶素可能会抑制肠道对脂质的吸收。因此,鸟类的绿茶饮食可以防止肝脏和蛋黄内的脂肪过度积累。绿茶副产品降低蛋黄胆固醇的确切机制尚不清楚。胆固醇主要在蛋鸡肝脏中合成,并与卵黄蛋白和极低密度脂蛋白颗粒结合,后者被分泌到血液中,通过受体介导的内吞作用被生长中的卵母细胞吸收(Elikin,2006)。因此有人认为,蛋黄胆固醇的降低依赖于肝脏合成胆固醇的减少,因此,总脂质和胆固醇的下降可能是由于茶多酚对肝脏3- 羟基-3- 甲基戊二酰辅酶的影响,这种辅酶是肝脏合成胆固醇所必需的还原酶。胆固醇转化为胆汁酸只发生在肝脏,是清除体内胆固醇的主要途径,这也可以解释胆固醇水平降低的原因(Ariana 等,2011)。
在肉鸡和蛋鸡日粮中添加茶多酚可以提高生产性能,降低血清和蛋黄中胆固醇含量,表明茶多酚对鸡蛋质量参数有潜在的影响。由于类似抗生素作用,茶多酚可以减少盲肠中所有微生物菌群数量,这些信息将为家禽营养学提供理论依据。但还需要更详细的研究来阐明茶多酚在不同情况下对家禽营养的影响。