植物提取物在断奶仔猪饲粮中应用的最新研究进展

王梦璇，董 丽，袁浩洋，喻礼怀，刘 军，李洪民

（扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州225009）

仔猪断奶期在生猪养殖过程中极为重要，然而，由于环境、营养、生理等各方面因素的压力会使仔猪产生断奶应激，引起仔猪腹泻、营养不良等疾病，使其生长停滞，甚至会引起死亡（朱碧泉等，2011）。所以，现代化养殖场多使用各种抗生素缓解断奶应激，但是抗生素的过度使用和细菌的耐药性会对动物和人的健康造成危害（Marion Girard，2018）。植物提取物是天然、绿色的饲料添加剂，具有无耐药性和无药物残留等特点，替代抗生素添加于断奶仔猪日粮时，能够有效缓解断奶应激、提高生长性能、改善免疫机能、调节肠道微生态平衡，成为近年来研究关注的热点（陶新等，2018;朱宇旌等，2016）。本文旨在探讨近年来植物提取物在断奶仔猪中应用的研究进展，以期为植物提取物作为饲料添加剂更好地应用于断奶仔猪提供一定的科学理论支持。

1 断奶仔猪日粮中常用的植物提取物

植物提取物是采用物理、化学或生物学的方法，提取植物中的有效成分，其主要成分是生物小分子基团或高分子（Tang，1999）。植物提取物中的活性成分主要有精油、皂苷、单宁、多糖、醇类、黄酮化合物等。因采用不同的提取方法、在不同部位进行提取以及收获时间等的不同，会导致同一种植物其活性成分的含量高低不同。因此，其可能会具备各自不同的性质和功能（Sara Burt，2004）。常用植物提取物的适宜添加剂量以及使用功效见表1。

表1 常用植物提取物应用于断奶仔猪的适宜添加剂量以及主要功效

2 植物提取物在断奶仔猪中的应用

2.1 植物提取物对断奶仔猪生长性能的影响植物提取物作为抗生素替代物，添加到断奶仔猪日粮中，能够促进其生长性能。李宁等（2019）研究发现，添加300 g/t黄芪蒲公英提取物可以提高仔猪的抗氧化能力和免疫力，降低其患病率，进而提高其生长性能。断奶应激会降低仔猪的采食量，使其生产性能下降。王晶等（2019）通过在断奶仔猪日粮中添加0.2 g/kg的植物取甜味剂（含8%甘草提取物，其余为载体二氧化硅），平均日采食量和平均日增重均显著提高，腹泻率显著降低，改善断奶仔猪的生长性能。陶新等（2018）研究发现，在饲粮中添加0.10%石榴皮、艾叶、南五味子和吴茱萸复合植物提取物能够提高仔猪的平均日增重，改善其生长性能。还有研究发现，在断奶仔猪日粮中添加800 mg/kg黄芪多糖（APS）和800 mg/kg人参多糖（GPS）均能提高仔猪体重、平均日增重和饲料转化率，降低腹泻率，从而改善断奶仔猪的生长性能（Yang，2019）。综上，适当剂量的植物提取物对断奶仔猪的健康生长有促进作用，可以减少其对抗生素的依赖性。

2.2 植物提取物对断奶仔猪肠道菌群的影响断奶会使仔猪产生断奶应激综合征，造成仔猪肠道形态结构和功能发生变化，肠道绒毛变短，隐窝深度增加，严重影响肠道对营养物质的吸收能力。肠道作为抵御病原微生物侵袭的第一道防线，最重要的是微生物菌群的建立。断奶应激会使肠道内菌群严重失调，导致双歧杆菌、乳酸菌等有益菌的数量迅速下降，大肠杆菌等有害菌的数量增加，打破了正常的肠道微生态平衡，使仔猪肠道更容易受到病原微生物的侵袭（Konstantinov，2003）。利用植物提取物饲料添加剂来调节断奶仔猪肠道微生物区系，会对肠道健康产生促进作用。Wang等（2020）研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加1000 mg/kg微囊化单宁酸，提高了回肠SLC6A19和SLC15A1的基因表达水平，调节了肠道菌群，改善了肠道微生物群落的组成，进而改善其代谢结果，促进肠道健康。

植物多糖不仅在断奶仔猪的生长性能上起到促进作用，亦能够改善肠道微生物区系，促进肠道微生态平衡。目前主要研究的植物多糖有刺五加多糖、牛膝多糖、APS和GPS等。研究表明，植物多糖能够调节肠道菌群，有利于仔猪肠道乳酸杆菌生长，抑制大肠杆菌的增殖，从而改善肠道菌群，促进肠道微生态平衡（张继东等，2006）。韩乾杰（2019）研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加800 mg/kg APS和800 mg/kg GPS可以丰富结肠微生物区系，改变微生物组成，添加APS后，肠道中加氏乳杆菌和植物乳杆菌数量显著增加，毛螺旋菌、美拉那菌和硒单胞菌的比例均有所提高，促进了肠道菌群的平衡，提高肠道微生物的多样性和丰度，增加有益菌含量，有利于仔猪断奶后肠道的健康发育。Zhang等（2019）在断奶仔猪饲粮中添加500 mg/kg的苜蓿多糖发现，大肠中乳酸杆菌的数量最高，沙门氏菌和大肠杆菌数量均随饲粮苜蓿多糖浓度的增加而减少，促进了大肠内有益微生物种群的形成，提高生长速度和饲料转化率。其他研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加牛至油能够提高大肠杆菌的含量，同时增加乳酸杆菌和双歧杆菌的数量，这表明牛至油有调节仔猪肠道菌群的作用，不仅能够增加肠道有益菌的数量，而且还能减少腹泻的发生，有利于肠道健康（韩庆功，2016）。综上，植物提取物能够促进断奶仔猪肠道有益菌的生成，抑制有害菌，对肠道健康产生积极的促进作用。

2.3 植物提取物对断奶仔猪机体抗氧化功能的影响 动物机体产生的自由基在机体内扮演着非常重要的角色，自由基具有极强的氧化性，反应活性极强，适量浓度的自由基会对机体的生长、发育以及基因调控等产生有益作用，而自由基的过量产生会使组织细胞遭到破坏，造成机体的氧化损伤（Youdim，2000）。许多研究表明，植物提取物可以有效清除自由基，具有抗氧化功能（Marion Girard，2018）。温晓鹿等（2020）研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加牛至油，会使断奶后第15天的仔猪血浆超氧化物歧化酶（SOD）活性和总抗氧化能力（T-AOC）显著提高，说明牛至油通过调控机体自由基的生成与清除，可提高机体的抗氧化性能。Xing等（2019）研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加油蒿水提取物，饲粮中丙二醛（MDA）浓度呈线性下降，而抗氧化酶活性和总抗氧化能力呈二次方增加，能够有效地提高断奶仔猪抗氧化能力。Chen等（2019）研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加博落回提取物可导致仔猪血清中T-AOC、SOD和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著提高，对断奶仔猪的抗氧化能力产生了一定的促进作用。由此可见，在断奶仔猪饲粮中添加适量的植物提取物可以有效提高机体的抗氧化能力，有利于机体的健康。

3 植物提取物在断奶仔猪中的作用机理

3.1 植物提取物的促生长作用机理 许多植物提取物都可以起到促生长的作用，例如植物精油、香味剂、甜味剂、酚类和醛类等，其促生长机理可能主要包括以下几个方面：（1）植物提取物通过改善饲粮的适口性，促进动物的食欲，增加采食量。Wang（2014）等研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加甜叶菊提取物甜菊糖苷和莱鲍迪苷A，可以增强仔猪饲粮的适口性，从而增加其平均日采食量，改善生长性能，其中断奶仔猪饲粮中添加甜菊糖的最佳剂量为250 mg/kg；添加莱鲍迪苷A的最佳剂量为191～213 mg/kg。（2）植物提取物通过增强仔猪的免疫力提高其生长性能。韩乾杰（2019）等在断奶仔猪饲粮中添加800 mg/kg植物多糖（黄芪多糖或人参多糖），提高了血液中IgA与IgM的含量，而且还通过调控TLR4/NF-κB信号通路增强机体免疫力和抗肿瘤能力，进而促进了仔猪的生长发育。（3）植物提取物可以通过增加消化酶的活性，改善营养物质的消化，促进肠道有益菌群的生成，提高仔猪生长性能。Zhang等（2019）研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加500 mg/kg的苜蓿多糖不仅能够提高肠道中的乳酸杆菌数量，明显降低沙门氏菌和大肠杆菌的数量，并且能提高饲料利用率，还通过改善小肠的形态，使绒毛高度和隐窝深度的比值显著升高，从而促进消化酶活性，改善营养物质的消化，促进仔猪的健康生长。（4）植物提取物通过对生长相关激素的调节，提高猪的生长性能。熊云霞等（2019）研究发现，在猪的饲粮中添加藤茶提取物显著提高了猪血液胰岛素浓度，与基础饲粮组相比血清生长激素含量有升高趋势，饲料转化率显著提高，促进了猪的生长代谢。可见，植物提取物可以通过不同的机理作用于断奶仔猪，调节机体的健康，起到促进生长的作用。

3.2 植物提取物调节肠道菌群平衡的作用机理我国可以作为植物提取物的植物种类有很多种，所以活性成分也各有不同，因此，所产生的抗菌机制可能会有很多种，包括破坏细胞质膜，降解细胞壁，其膜蛋白质结构也遭到破坏，导致内容物泄露，细胞质凝聚，从而减弱质子的运动力。每种机制并非是独立存在的，它们之间可能会相互影响，一种机制的反应可能会受另一种反应物或生成物的影响（金立志，2009）。

Xu等（2018）研究发现，香芹酚和百里香酚对大肠杆菌的生长具有明显的抑制作用，较强的疏水性是它们的一个重要特点，香芹酚和百里香酚破坏了细胞质膜的完整性，增加了细胞膜的通透性，并导致质子和钾的泄漏，最终导致膜电位的损失，从而损害细菌酶系统，导致微生物死亡。香芹酚可以通过破坏细菌细胞膜磷脂的脂肪酸链，增加细胞质膜的通透性，使细胞内的离子（如磷酸根离子等）流出细胞外。此外，香芹酚和百里香酚作为天然的酚类物质，能导致细菌细胞壁蛋白变性，从而改变细菌细胞壁原有的结构和特性，造成细菌死亡（陈月明等，2010）。Hu等（2019）研究了山鸡椒精油（LC-EO）对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌作用，发现LC-EO对MRS细胞膜有破坏作用，导致细胞内生物大分子渗漏，经LCEO处理后，MRSA的己糖单磷酸途径及其关键酶（葡萄糖-6-磷酸脱氢酶）活性也受到抑制，LCEO的主要成分柠檬醛可以进一步与MRSA的DNA形成嵌合体，从而抑制其生物活性。综上，植物提取物主要通过破坏细胞膜的完整性，使细胞壁蛋白变性，抑制关键酶的活性，调节断奶仔猪肠道微生物群落的平衡，促进肠道健康。

3.3 植物提取物提高断奶仔猪抗氧化功能的作用机理 氧化应激的产生是由于抗氧化系统无法清除机体产生的过量自由基，对机体产生各种不利影响，导致仔猪产生各种代谢疾病，引发脂质过氧化，使细胞及细胞器膜中的脂质受到损伤，损坏细胞的功能和完整性，最终使仔猪的生产性能下降（Panda，2014）。许多植物提取物具有抗氧化活性，通过对自由基产生影响而发挥抗氧化作用，如止痢草、牛至草、百里香、迷迭香、丁香和肉桂等。其抗氧化机理主要包括以下几个方面：

3.3.1 直接清除自由基或过氧化物 植物提取物能够向机体提供氢质子或电子，作为自由基的清除剂或抑制剂，终止一系列自由基产生的反应，发挥抗氧化功能。唇形科植物提取物通过提供活性基团，当机体在氧化还原反应中生成过量的自由基时，作为供氢体与自由基反应，使之形成相应的离子或分子，通过抑制自由基产生和淬灭自由基发挥抗氧化作用，阻断自由基的链式反应;也可以以单电子转移的方式直接清除O2-、羟基和1O2等。对机体内脂质过氧化产生明显的抑制作用从而保护机体免遭自由基的损伤（史东辉等，2012）。例如多酚类物质、维生素E、甾醇等，这些植物提取物主要是通过释放出体积小、亲合性很强的氢质子，捕捉高势能的极活泼的自由基，使之转变为非活性或较为稳定的化合物，同时自身转变成相比于氧化链式反应所生成的自由基而更稳定的物质，从而阻断或延滞链式反应（李秋红等，2008）。而另外一些植物提取物则是通过直接给出电子而清除自由基，发挥抗氧化作用，如多酚类、维生素、植物多糖等。β-胡萝卜素有较好的抗氧化性能，能提供电子从而抑制生成活性氧，清除自由基；而维生素C是通过逐级供给电子而转变成半脱氢抗坏血酸和脱氢抗坏血酸来清除活性氧自由基（朱将伟，2008）。

3.3.2 作用于与自由基有关的酶 与自由基有关的酶有氧化酶和抗氧化酶两类，而主要是通过抑制氧化酶的活性，增加抗氧化酶活性，发挥其抗氧化作用。生物体内与自由基生成有关的氧化酶，能诱发大量的自由基，如髓过氧化物酶（MPO）、P-450酶、黄嘌呤氧化酶（XOD）、脂氧化酶和环氧酶等，另外，诱导型一氧化氮合成酶（iNOS）导致氧化损伤的原因是由于在缺血再灌注时活性增加，产生大量NO（谭榀新等，2010）。豆类植物提取物中含有大量多酚化合物，其中的槲皮素和山奈酚，能够有效抑制黄嘌呤氧化酶活性，具有抗氧化的作用，特别是能够提供对运动引起的氧化应激或组织氧化损伤的保护（Spanou，2012）。机体还有一些抗氧化酶类，如SOD、GSH-Px、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）等，具有防护、清除和修复过量自由基伤害的作用。机体通过提高这些抗氧化酶的活性，改变生物膜的流动性，抑制膜脂质的过氧化反应和生物膜脂质降解，从而防止产生过量的自由基，保持生物膜的通透性，防止动物机体细胞及组织的坏死，起到抑制脂质过氧化作用（史东辉，2012）。魏思宇等（2020）研究发现，在仔猪饲粮中添加姜黄素和白藜芦醇，胰腺MDA含量和超氧化物歧化酶-1（SOD1）活性下降，还原谷胱甘肽（GSH）含量和GSH-Px活性升高，胰腺CAT、GSH-Px m R NA表达水平和胰腺血红素氧合酶1（HO-1）、SOD1 m R NA表达水平均显著提高。说明白藜芦醇和姜黄素联合使用，能够增加胰腺中抗氧化酶活性，消除自由基，缓解脂质过氧化反应，当断奶仔猪由于氧化应激损害胰腺细胞时，起到调节、保护胰腺，发挥抗氧化作用。

3.3.3 螯合钝化过渡金属离子抑制自由基的产生在氧自由基产生过程中，Cu2+、Fe2+等都是重要的过渡金属离子，如能够介导脂质过氧化的Fe2+，同时也能够催化OH等自由基产生（谭榀新，2010）。唇形科植物提取物作用于机体时，其活性成分主要是通过与促氧化中的过渡金属离子螯合发挥抗氧化作用，酚类化合物的邻酚羟基可与金属离子如Fe2+、Cu2+螯合，阻止金属离子对活性氧（ROS）等自由基（如O-2）的生成和链式反应的催化作用抑制自由基产生，从而间接起到抗氧化作用（史东辉等，2012）。综上，植物提取物主要是通过抑制或清除自由基，抑制氧化酶，增强抗氧化酶的活性以及螯合钝化过渡金属离子，提高断奶仔猪的抗氧化能力。

4 小结与展望

植物提取物作为抗生素替代品添加到仔猪饲粮中，可促进断奶仔猪的生长发育、改善肠道健康、提高机体的抗氧化能力。但是，在植物提取物的应用过程中仍存在许多问题影响其作用效果。来自不同种类的植物或者同一种属不同亚种的植物，其有效成分浓度差异较大；动物在不同的生长阶段，饲粮的组成以及生长环境的卫生情况都会影响植物提取物添加剂的应用效果；对于有些植物的作用机理还尚不清楚，所以导致使用过程中的质量和效果不稳定。因此，未来需要开发和利用更多的植物作为植物提取物添加剂，加大对其有效成分以及质量的监管力度，对其作用机制方面进行更加深入的研究，研制和开发出高效、绿色、安全的植物提取物，以减少和替代抗生素的使用，同时为完善植物提取物生物学作用的分子机制提供理论支持，促进植物提取物在动物生产中的推广和应用。