发酵中草药添加剂的特点及其在动物生产中的应用研究

■王晓冰 李仲玄 姚蒙蒙 杜孟思 张日俊

（中国农业大学饲料生物技术实验室 动物营养学国家重点实验室，北京100193）

发酵中草药是一种绿色的饲料添加剂，利用益生菌对中草药进行发酵，能够将中草药中的大分子物质进行分解转化，使其能降解为小分子物质而直接被动物消化道吸收利用，从而提高中草药药效，增强其作用效果。中草药功能多样，不仅含有多种常规养分，如蛋白质、糖类、维生素、矿物质等，还含有有机酸、生物碱、多糖等生物活性物质，并且因其天然绿色安全、毒副作用较小，耐药性低等特点而被广泛应用。能够应用于畜禽生产的中草药添加剂有200余种，在提高畜禽生产性能、抗氧化应激、增强机体免疫功能以及调节生理代谢和防病治病方面有着独特的优势[1]。而用于发酵的益生菌都是经过筛选得到的，本身就是一种优良的饲料添加剂，对肠道菌群平衡以及肠道健康具有显著的益生作用。因此，发酵中草药作为二者的发酵产物，既具有益生菌独特的益生作用，又同时具备中草药本身的药理效果，是一种潜在的功能广泛的新型绿色饲料添加剂。

1 发酵中草药添加剂的优势

1.1 提高中草药中有效成分的含量

微生物在发酵过程能够产生丰富的酶类物质，如纤维素酶、淀粉酶、果胶酶、蛋白酶、木质素酶等，这些酶类能够有效降解中草药的植物细胞壁，扩大细胞间隙，与壁内物质作用，有利于壁内有效成分的提取，从而提高药效分子的含量。研究发现，用益生菌发酵五味子后，其有效成分五味子醇甲、五味子脂甲、五味子甲素、五味子乙素等的含量均有所提高[2]。杨鹤岩[3]用酿酒酵母发酵刺五加提高了黄酮类化合物槲皮素的含量。邬理洋等[4]发现五倍子与枯草芽孢杆菌联合发酵可以通过提高没食子酸等有效成分的含量从而对四种指示菌产生协同抑菌作用，且效果优于单个菌的作用。党参、当归、甘草、板蓝根可以促进白灵菇的生长，能够提高白灵菇发酵过程中胞内多糖和胞外多糖的产量[5]。李嘉懿等[6]、魏萌[7]分别用乳杆菌和芽孢杆菌发酵中草药，通过发酵工艺的优化，可使多糖含量比发酵前分别提高2.51倍和1.57倍，极大的提高了多糖的得率。单细胞蛋白是一种优质的蛋白质，通过黑曲霉固态发酵中草药药渣不仅可以降低药渣对环境的污染，而且可以提高单细胞蛋白的含量，为饲料生产提供优质的蛋白来源[8]。中草药与微生物协同发酵，因中草药的种类、添加量等不同，其产生的作用效果也不同。赵小瑞等[9]研究发现，与对照组相比，添加80 g/l 当归和党参提取液可使灵芝胞外、胞内灵芝三萜含量达到最高，分别提高了89.52%、38.47%和33.49%、33.27%。Wen 等[10]通过利用米曲霉对栝楼、丹参、厚朴和甘草4 种中草药进行固体发酵后发现，微生物发酵促进了中草药提取物中有效成分的释放，与未发酵的中草药提取物相比，提高了发酵产物中总酚类物质含量和抗氧化活性，从而增强了中草药的药效。其中栝楼和丹参发酵产物总酚类物质含量分别增加了82.15%和9.83%，提高了中草药的利用率。

1.2 增强中草药的药效

益生菌的发酵作用，使得中草药的某些成分在体外提前被分解消化，转化成小分子物质，从而提高了有效成分的消化吸收，增强了中草药的作用效果。复方中草药MA具有平喘的功效，能够用于治疗过敏和炎症等疾病，通过嗜酸乳杆菌发酵，提高了复方中草药MA 的效力[11]。研究表明，用干酪乳杆菌发酵黄连解毒汤能够增强其对破骨细胞形成和骨质疏松的抑制作用，对骨病有良好的治疗作用[12]。乳酸菌发酵青蒿能够通过抑制NF-κB 通路来达到更佳的抗炎效果，从而可以改善炎症性疾病,如皮炎[13]。发酵红参与发酵前相比，其熊果酸、多酚、类黄酮和抗氧化活性更高，并且提高了人参皂苷代谢产物Rg3、Rg5、Rk1、Rh1、F2、Rg2 以及黄酮类化合物含量[14]。Bose 等[15]研究发现，黄连对RAW264.7 细胞中脂多糖诱导的关键炎症介质的表达具有剂量依赖性的抑制作用。与相同剂量的黄连相比，20 μg/ml剂量的发酵黄连在体外显示出更强的抗炎活性，在动物体内可显著降低内毒素和C-反应蛋白水平，降低肠道通透性，并显著增加了脂多糖处理的动物肠道中双歧杆菌和乳酸菌的数量。因此发酵黄连体外和体内抗炎症效果比未发酵效果更好。有研究表明，灵芝液体发酵是一种有效的药材加工方法，发酵过程中加入苦参提取物，可增强体外抗肝炎病毒活性，并在体内起到保护肝脏的作用[16]。Han等[17]研究发现固态发酵可以增强苦参的抗炎作用。红参的降血脂和降糖作用能够通过双歧杆菌发酵得到增强，发酵红参可以改善高脂血症和高血糖[18]。

1.3 降低中草药的毒副作用

有的中草药含有毒性成分，限制了其在生产中的应用，通过发酵处理能够降低毒性物质的含量或使其转化成其他成分来达到解毒的功效。士的宁和马钱子碱是马钱子中含有的具有毒性的生物碱，5～10 mg即可引起中毒反应。潘扬等[19]用朱红栓菌双向发酵马钱子，与生药组对比，其抗炎镇痛效果没有显著差异，但毒性物质士的宁和马钱子碱含量降低，半数致死量提高了29.7%，明显降低了马钱子的毒性。王身艳等[20]为了降低草乌的毒性而进行双向发酵，结果显著降低草乌中的乌头碱、新乌头碱和次乌头碱等毒性成分的含量，并且增强了草乌的镇痛效果。通过药用真菌对雷公藤的双向发酵，与生药组对比，显著提高了半数致死量，降低原有的毒性作用，促进了雷公藤的临床应用[21-22]。巴豆油和巴豆毒素是巴豆中所含有的主要毒性成分，利用灵芝菌和白僵菌对其进行固态发酵后能显著降低其毒性成分的含量，提高LD50，并且产生了8种新的成分[23]。

1.4 产生新的活性成分

微生物发酵能够以中草药中的某些活性成分作为前体物，或者发酵过程中产生的代谢产物，通过一系列复杂的甲基化、乙酰化等化学变化与中草药有效成分结合产生新的活性成分，从而产生新的药理作用。韩春杨等[24]通过HPLC检测分析发酵后的中草药的成分，发现色谱图比发酵前多了新的特征吸收峰，可能是微生物在发酵过程中和中草药反应，使有些成分发生分解转化，从而产生了新的物质。通过黑曲霉和植物乳杆菌混菌发酵复方中草药，同样采用HPLC梯度洗脱比较发酵前后药效成分的变化，结果与韩春杨等[24]研究大体一致，大多数中草药成分的峰面积经过发酵后提高了1～4倍，并且产生了多处新的特征吸收峰[25]。

1.5 提高了中草药资源的利用率，保护环境

中草药渣是中草药经过炮制、煎、煮、熬等各种加工方法提取药中的有效成分后剩余的部分，含有大量纤维素、木质素等不易降解的成分，如果不加以利用，将会对生态环境的污染造成一定的影响。药渣中的营养成分丰富，氮、磷、钾等微量元素含量较高，利用微生物发酵后，药渣中的木质素能够被有效降解，从而加速了堆肥腐熟，提高种子的发芽指数，能够作为一种安全绿色、无污染、无公害、效果良好的有机肥料[26]。中草药药渣还可以作为动物饲料添加剂，发酵处理后，不仅更有利于存放，还可以改善饲料的适口性[27]。由黄芪、枸杞、五倍子和甘草组成的复方中草药经过复合益生菌剂发酵后能对水体中的有害污染物质进行有效降解，从而改善水体质量[28]。益生菌发酵健胃消食片的中草药残渣产生的上清，对腹泻的抑制率较高，能够维持小鼠肠道菌群健康[29]。因此，中草药药渣通过合理有效的利用，不仅可以提高资源利用率，节约资源，减少药渣的浪费，还可以减少药渣废弃对生态环境造成的污染，中药残渣与益生菌相结合，可以为解决环境污染问题和中药废渣的再利用提供一种新的方法。

2 发酵中草药添加剂在动物生产上的应用

2.1 发酵中草药添加剂在猪生产上的应用

在肥育猪日粮中添加发酵中草药对其生长性能具有显著的促进作用，可以提高平均日增重以及平均日采食量，降低料肉比，并且对胴体品质的改善也有明显的作用，显著提高了瘦肉率，降低平均背膘厚和眼肌面积[30-31]。黄静等[32]研究发现用发酵复方中草药制剂饲喂空怀母猪可以明显缓解热应激反应，提高母猪的免疫力和发情率，促进母猪发情。断奶仔猪饲喂发酵北苍术可以提高仔猪的免疫力和生长性能，与对照组相比，试验前期添加0.30%发酵中草药组血清中IgA、IgM 含量最高，分别提高了6.40%、20.50%，血清总蛋白含量提高了12.10%；试验后期0.2%发酵组血清中总蛋白、白蛋白、IgA、IgG、IgM 含量分别提高20.90%、15.60%、7.70%、9.90%、7.70%，谷丙转氨酶含量降低30.40%[33]，与高鹏辉等[34]和武洪志等[35]研究结果一致。断奶仔猪日粮中添加发酵六神曲可以促进仔猪肠道结构的发育，提高肠道中乳酸和短链脂肪酸的含量以及血清抗氧化能力，并且可以降低肠黏膜炎症因子水平，从而改善仔猪断奶应激[36]。

2.2 发酵中草药添加剂在家禽生产上的应用

申红春[37]研究发现发酵中草药能够显著提高肉鸭的生长性能，明显改善其屠宰性能，与基础日粮组对比，添加1%发酵中草药平均日增重、末重分别提高了1.10倍、1.05倍，料肉比降低了9.06%，瘦肉率、腿肌率分别提高了1.12倍、1.28倍。发酵中草药除了可以提高生长性能外，还可以增强动物机体免疫力，减少病菌感染，维持动物健康。谢全喜等[38]研究发现用鼠李糖乳杆菌和枯草芽孢杆菌复合协同发酵中草药，1%的添加量就能够显著降低肉鸡的死亡率和大肠杆菌感染率，提高免疫器官指数，促进肠道内有益菌的增殖，抑制病原菌生长，增强其免疫性能，显著提高肉鸡的存活率。鼠李糖乳杆菌与复方中草药协同发酵对雏鸡球虫感染的防治效果良好，能够促进IgG 和sIgA 分泌以及提高IL-2 的表达水平[39]。益生菌发酵由黄芪、当归、川芎等组成的中草药制剂饲喂蛋鸡，与未发酵组对比，显著提高了蛋鸡的产蛋率和蛋的质量，减少破蛋、软壳蛋、畸形蛋的发生率，对蛋形指数、蛋壳厚度以及免疫抵抗力的提高也有显著的作用，免疫球蛋白IgA、IgG、IgM 分别提高了21.62%、6.92%、12.70%[40]。崔卫涛等[41]在蛋鸡日粮中同时添加发酵饲料和发酵中草药，能显著提高产蛋率、禽流感和新城疫的抗体水平，改善蛋黄颜色，破蛋率和死淘率分别降低了18.05%和25.00%，具有良好的应用效果。陈永亮等[42]用芽孢杆菌发酵复方中药制剂能预防并显著抑制鸡的大肠杆菌病，抑菌率高达94%，在攻毒保护试验中其保护作用表现优良，具有87.50%以上的保护率。

2.3 发酵中草药添加剂在反刍动物生产上的应用

中草药添加剂应用在反刍动物生产上，不仅可以改善饲料适口性，促进采食量，而且对生长性能、产奶性能和改善热应激等都有积极作用[43-45]。Wang 等[46]在泽西牛饲粮中添加复合益生菌发酵的复方中草药，能够显著提高奶牛的体重、平均产奶量以及乳脂肪含量，血清生长激素、热休克蛋白以及免疫球蛋白的含量较对照组均差异显著。因此发酵复方中草药对泽西牛生长性能、免疫力以及耐热性的提高均有较好的效果。刘春辉[47]在奶牛饲粮中添加0.05%用枯草芽孢杆菌和产朊假丝酵母联合发酵的复方中草药制剂能够显著提高奶牛的产奶量，比对照组提高了2.64 kg/d，其乳脂肪和乳蛋白含量差异均显著，乳品质得到了有效改善，并且对乳房炎有一定治疗效果，能够降低乳房炎的发病率。

2.4 发酵中草药添加剂在水产动物生产上的应用

谢炎福[48]通过用米曲霉、枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳酸菌四种菌组成的复合菌剂制备的复方中药发酵制剂饲喂黄河鲤，研究对其生长性能以及免疫性能的影响。结果表明，与对照组相比，添加0.3%益生菌发酵中草药组体重增长率提高了18.20%，饵料系数降低了13.59%，显著促进了黄河鲤的生长；0.3%和0.5%复方中草药发酵组肝脏中谷丙转氨酶、谷草转氨酶、超氧化物歧化酶含量、脾脏指数以及血清中白蛋白、溶菌酶、总蛋白的含量均显著高于对照组，丙二醛含量显著降低。因此，发酵中草药对黄河鲤机体蛋白质的新陈代谢和抗氧化能力的提高具有显著的效果，还具有增强非特异性免疫的作用。添加0.5%～1.5%由大黄、黄芪、茵陈、黄芩组成的复方中草药发酵制剂饲喂罗非鱼可以促进其生长与采食，其末重、特定生长率以及增重率均较空白组有所提高，并显著提高了肝体比、脏体比以及肝脏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶含量，其形态以及抗氧化性能得到了改善[49]。李永娟等[50-51]用女贞子、决明子、杜仲叶、黄芪等配伍形成的复方中草药经过发酵后，以不同水平添加到草鱼饲料中研究其对草鱼生长性能及抗嗜水气单胞菌感染能力有无影响。结果显示，与其他组相比，发酵复方中草药能提高草鱼抗嗜水气单胞菌感染的能力，并能提高草鱼的存活率和抗病力，但对其生长性能没有显著影响。结果与其他人研究存在差异，可能与中草药种类、添加水平、饲养管理、鱼的种类不同等多种因素有关。发酵复方中草药饲喂白对虾也具有良好的效果，不仅能够改善增重、存活率、料肉比，而且对肝脏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化指标也具有显著提高的作用[52]。

3 展望

随着健康意识的提高，人们对畜产品的品质有了更高的要求，绿色健康无抗的畜产品需求的呼声也越来越多，因此迫切需要寻找一种高效环保、绿色健康的饲料添加剂来替代抗生素。发酵中草药作为一种疗效明显的绿色饲料添加剂越来越广泛的应用在畜禽养殖生产中。但目前关于具有协同作用的中草药以及益生菌发酵组合的研究较少，中草药的质量参差不齐，导致发酵效果的不稳定、发酵产品保存时间较短等问题，需要更多的研究来进一步优化，提高其在畜禽生产中的应用。总而言之，发酵中草药是一种具有潜力的绿色饲料添加剂。