马 程,娜日苏*,乌云达来
(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院,呼和浩特 010011;2.呼和浩特民族学院,呼和浩特 010011)
世界卫生组织统计数据显示,兽用抗生素销量为人用抗生素的3 倍[1]。抗生素可通过动物粪便、尿液进入环境。近年来,一些土壤中的抗生素含量已从10-9级别升高到10-6级别,而环境中的抗生素则可通过饮食进入人体。2019年7月份中华人民共和国农业农村部印发第194 号公告,规定“自2020 年1 月1 日起,退出除中草药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种;自2020 年7 月1 日起,饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂(中药类除外)的商品饲料”。国家已经明令禁止除中草药外其他具有促生长作用的抗生素类药物作为饲料添加剂应用。
中草药资源丰富以及其具有疗效确切、来源天然等特性用于禽畜疾病防治已有悠久的历史,现已在中兽药、饲料添加剂等产品中广泛应用,成为支撑当前我国畜禽产业健康发展的重要组成部分[2]。在国家实施饲用产品禁用抗生素政策的驱使下,中草药类饲用产品已成为禁抗、减抗的主力军,所以存在需求量大、资源有限、与人类用药争夺资源的问题。据统计,2018 年全国生猪存栏量达4.3 亿头,2019年4月份蛋鸡存栏量达10.62亿只,需求饲料总量超过2亿t,饲料添加剂总量达1 095万t[3-4]。按此测算,在未来5~10 年,饲用产品对中草药资源的需求量将远超过目前人的用量。因为饲料添加剂等饲用类产品大多需要长期使用,随着中草药资源在饲用产品中占有率的增加,其对资源的需求量必将呈现爆发式增长[5]。此外,中药类饲用产品产业原料来源于农业,产品消费于农业,属于典型的两头涉农产业,产业整体利润率较低,对原料成本要求较高,不利于中药类饲用产品产业的健康和可持续发展。研究表明,许多中草药非药用部位所含有的活性成分及其药理作用与药用部位极为相似[6-7],具有显著的生物活性,但因缺少研究者的关注和深入研究,导致这些资源的有效成分无法得到充分利用和开发。药材生产及深加工产业化过程产生的非药用部位及药渣等废弃物及副产物的生物产量高达上亿吨,其未能得到有效利用,不仅造成了资源的巨大浪费,且导致生态环境的严重污染[8]。因此,在循环经济理论的指导下,挖掘中草药非药用部位应用于畜禽饲用及疾病防治的资源价值,既可促进畜禽养殖产业发展,减少抗生素的使用,又能实现中药资源产业化过程中废弃物及副产物的有效利用,促进产业链延伸[9]。本文对中草药非药用部位在饲用领域内的研究进行总结,以期为寻找代替抗生素的植物性药物提供参考。
根据我国《饲料原料目录》记载,共有117种饲用天然植物可作为饲料添加剂及饲料原料。经文献查询发现,在以上117种植物中,可利用其废弃部位(非药用部位)的有11种。这11种植物废弃部位的主要成分为绿原酸类、黄酮类、植物精油类、其他类,共四大类,见表1。
表1 可饲用中草药植物非药用部位的主要成分
杜仲皮、叶都含有绿原酸、杜仲多糖、杜仲黄酮等,绿原酸作为主要有效成分替代抗生素用于饲料中,能促进动物生长、预防动物疾病,其含量的检测也作为高品质饲料质量验收的标准之一。田士林等[10]研究发现,绿原酸含量随杜仲叶的生长而增加,从非药用部位叶子中提取绿原酸比从杜仲皮中提取更具有优势。
黄酮类化合物是一类主要存在于天然植物中的生物活性成分,将其作为饲料添加剂应用可增强动物机体的免疫力和提高动物生长性能。甘草叶提取物不仅含有黄酮类化合物,还含有甘草苷、甘草甜素、甘草酸等。银杏、女贞子叶提取物中都含有黄酮类及萜类物质。谢欣然等[11]研究表明,黄芪地上部分和地下部分都含有黄酮类、皂苷类物质,且地上部分含量高于地下部分。
挥发油也可称为精油,从天然植物中提取的精油具有杀菌、抗氧化、抗病毒等生物活性,并可调节动物肠道菌群、促进消化液分泌,作为饲料添加剂可对动物肠道中有害微生物起到很好的抑制作用。生姜秆、叶和菊花茎、叶都含有黄酮类及挥发油等物质。厚朴花不仅含有挥发油,还含有厚朴酚等酚类物质。植物酚具有抗菌、抗病毒、抗微生物等作用。
花椒籽中含有粗纤维、粗蛋白及粗脂肪,可以作为饲料营养添加剂,提高肉鸡生长性能。人参叶中含有人参皂苷,池塘中加入人参叶养鱼,可明显提高鱼的免疫力及抗病能力。五味子茎叶含有五味子甲素、乙素和丙素,作为饲料添加剂效果良好,在促进禽畜消化及抑制微生物方面有很大的作用。
黄芪茎叶提取物及银杏叶作为饲料添加剂都具有明显的提高动物免疫力的作用。程昊[12]、刘迎等[13]研究发现,黄芪(茎秆)微粉能够显著提高小鼠的免疫力。银杏叶制成复方银杏叶制剂后在饲料中添加,可以提高肉仔鸡的生长性能及免疫力。复方银杏叶制剂还可维持和修复由免疫应激引起的断奶仔猪肠道损伤,并能增强肠道黏膜的免疫功能。在菊花的栽培和采收过程中,其非药用部位被当作生产垃圾处理或丢弃,仅有极少数的菊花茎叶被用作畜禽的饲料。研究表明,菊花非药用部位所含有的活性成分及其药理作用与花序极为相似[6],具有显著的生物活性,但因缺少研究者们的关注和深入研究。紫锥菊的根多糖具有一定的抗急性、慢性炎症作用[14]。
研究表明,杜仲叶、甘草叶、五味子茎叶都具有提高动物生产性能的作用。将杜仲叶研磨成粉添加到动物饲料中,用杜仲粉代替米糠养猪,结果试验猪头均净增重43 kg,日增重716.7 g[15]。研究结果显示,甘草茎叶在反刍动物饲料中具有较好的应用效果,能提高反刍动物的生产性能、增强反刍动物的免疫功能、改善反刍动物产品的品质。薛正芬等[16]在低营养水平下给羔羊补饲甘草茎叶,增重效果显著,提高了动物的生产性能,并且改善了蛋白质的吸收、代谢、沉积状况。万凡等[17]、郭同军等[18]用甘草茎叶完全替代奶牛日粮中的苜蓿干草,具有等同或略高于苜蓿的功效。郭庆宝等[19]用五味子茎叶添加剂饲喂肉仔鸡,明显提高了其成活率、增重效果和饲料报酬。用五味子茎叶制作饲料添加剂的应用效果较好,既可作开脾健胃、促进生长的调味剂,又可用作抑制病原微生物生长、调节五脏六腑机能、增强机体免疫力、增加健康体魄的添加剂,因此,五味子茎叶饲料添加剂可在畜禽中借鉴使用。
王杉等[20]研究发现,饲料中添加适量的花椒籽会提高肉雏鸡生长性能。梁永飞等[21]研究发现,用一定比例花椒籽代替玉米喂猪,能提高肥育猪日增重及其肉类品质。将生姜叶秆浸泡在池塘中,其特殊的辣味会刺激鱼的味觉,从而增强鱼的食欲及摄食率,经过饲喂生姜叶秆的成鱼,其抗病能力强,鱼个体大小均匀,体壮无病,表面光滑、鳞片完整,更具有卖相[22]。人参叶含有人参皂苷,养鸡可提高鸡肉的品质,促进鸡只生长[23]。
厚朴花含有黄酮及挥发油等成分,可抗菌、抗病毒,调节动物肠道菌群结构,促进消化。女贞子叶含有黄酮类及萜类物质,可增强动物免疫力和抗病能力。这2种可饲用中草药非药用部位到目前为止在畜禽养殖及动物饲料中并没有明确的利用方式及目的。
已经被利用的9种可饲用中草药,其利用方式主要可分为3种。
药材经过自然干燥后,经过超微粉碎处理所得的药,材粉径粒很小,但表面积相应增大,细胞壁大部分被破坏,这样其有效成分不需要通过细胞壁就能释放出来,从而提高了药物的释放量和释放速度。利用此技术的植物有黄芪、杜仲、银杏、五味子。它们加入到动物饲料中有促进动物生长、免疫调节、抗氧化、抗炎抑菌、提高免疫力、开胃健脾的作用。
有试验表明,日粮中添加1.0%的黄芪茎叶粉可以提高海兰褐蛋鸡生产性能、蛋品质及经济效益。董彦莉等[24]研究表明,超微粉碎技术可以提高黄芪多糖的溶出率。李雅等[25]对黄芪主要化学成分提取率研究发现,超微粉碎技术可提高黄芪主要有效成分黄芪甲苷及总皂苷、黄芪多糖、浸膏的提取率,并缩短提取时间。同等剂量的黄芪超细微粉在增加抗体生成量和免疫器官指数方面的作用更强。这是由于药物进入机体后,药物中溶解度低的有效成分,经过超微粉碎而对肠道具有较强的附着力,延长了贮存消化吸收时间,达到了持续发挥作用的效果[26]。
曹银娣[27]试验发现,银杏叶与杜仲叶配比为2∶1时总黄酮和绿原酸含量达到最优化。发酵后的银杏杜仲叶产品,能够改善肉鸡肠道菌群结构,增强肠道消化吸收功能,明显降低料重比,从而提升肉鸡的生长性能。将杜仲银杏叶制成微粉加入到鱼的日粮中,结果显示4%的剂量可以显著提高鱼的日增重以及生长率。
五味子茎叶虽然不具有治疗功效,但对结核杆菌、枯草杆菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌等均有一定的抑制作用;此外也可起到一定的温补、益气、生津的作用,对于机体各种失衡状况的调理很有裨益,且具有提高机体免疫力之功效。
采用直接利用的中草药有菊花、甘草、花椒、生姜、人参。生姜秆叶、菊花茎叶具有抗病毒、抗氧化,调节动物肠道菌群结构,促消化的作用。花椒、甘草、人参可提高动物日增重以及生长率,增强其抗病能力。通过在养鱼生产实践中的摸索尝试,取得了利用生姜叶杆对提高鱼体活力、增强鱼类机体抗病力、增强食欲提高摄食率、促进增长、改善水质、预防和抑制鱼病、改善和提高水产品质量的效果[22]。
因菊花茎叶中含有黄酮、挥发油等活性成分,可通过给动物喂食菊花茎叶来提高生长性能。有研究证明,进食菊花茎叶的羔羊体质量高于喂食稻草的对照组羔羊,并且羔羊体质量随着喂食菊茎叶量的增加而增加,由此可以进一步制备出绿色安全的动物饲料[28]。
万凡等[17]分别在阿尔泰羊日粮中添加不同比例的甘草茎叶,发现30%甘草茎叶添加比例的阿尔泰羊,干物质采食量、日增重、经济收益都最高。王永力等[29]用甘草茎叶替代巴楚白山羊全混合日粮中50%和100%的粗饲料稻草,发现替代部分粗饲料有提高动物饲喂效果的趋势。甘草茎叶不仅在羊的日粮中具有较好的应用效果,在奶牛的日粮中也具有较好的饲喂效果,杨会国等[30]用甘草茎叶替代奶牛日粮种的苜蓿,表明甘草茎叶具有提高奶牛免疫力的作用,对奶牛具有保健作用。收割前的新鲜甘草茎叶也可以作为肉羊的青绿饲料直接进行饲喂,冯晓燕[31]按不同比例给肉羊添加鲜甘草茎叶进行饲养试验,结果表明舍饲肉羊每天对甘草茎叶的最佳日采食量为5.0 kg时肉羊的饲料报酬最高。
杨克[32]报道,鲤鱼饲料配方中添加5%花椒籽有利于减少饲料成本,且对鲤鱼生长和健康无不利影响。付兴周等[33]研究了花椒籽粉对蛋鸡生产性能及蛋品质的影响,结果表明饲粮中添加花椒籽粉可以提高肉鸡生产性能和免疫器官指数,改善肉品质,添加量以1%为宜。在猪饲料里添加2.5%~5.0%花椒籽对于生长育肥阶段猪的生长性能无不良影响。在鲤鱼饲料中添加7.5%花椒籽时会造成生产性能显著下降,且不利于鲤鱼肝脏和肠道的健康。有试验发现,当花椒籽添加量增加至7.5%后,试验猪生长性能也显著降低。
韦晓晨等[34]试验发现,饮水中添加人参叶多糖可以促进粤黄鸡的免疫器官发育和相关细胞因子的分泌,从而改善粤黄鸡的免疫性能,人参叶多糖的添加量为0.010%、0.020%时均能取得较好的效果。何涛等[35]研究表明,在精子稀释液中添加50 μg·mL-1绿原酸对猪精液冷冻保存效果最佳。姚佳等[36]对东北白鹅的研究发现,植物精油可以保护21 周龄仔鹅的肠道免受氧化损伤并能改善肠道的形态,而在添加量高于300 mg·kg-1时能显著降低料肉比。
通过对9种中草药植物非药用部位的利用进行文献调查发现:
(1)饲用中草药植物非药用部位可促进家畜生长、提高生产性能、提高免疫力等,可以说起到了代替饲用抗生素的效果,说明药用植物的非药用部位利用研究具有广阔的前景。
(2)中草药植物非药用部位的提取物作为饲料添加剂难以确定统一的标准。不同药材、不同畜禽的用量及比例不一样。甚至不同家畜在不同阶段因身体素质不同,对食物的吸收及消化能力也不同。针对每一种药用植物制定利用标准还需要大量的研究和实践。
(3)目前,可饲用中草药植物非药用部位利用方法简单,从实践的角度看,较方便、廉价。其实,在生产过程中,植物粗提物的生产成本更高,今后需要结合最新的中草药有效成分的提取方法可能利于精细利用。