中草药提取物替代抗生素在猪精液常温保存中的应用研究进展

赵甜甜，寇忠云，庞卫军

(西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100)

精液的保存技术使猪的人工授精使用范围越来越广泛，迅速成为最有效的生猪繁殖手段之一[1]。与自然交配相比，人工授精有诸多优点：1)扩大公母比例，提高优良品种利用率；2)减少生殖疾病的传播；3)克服时间地域的差异。人工授精涉及诸多环节，如采精、精液保存以及输精等。在猪精液常温保存过程中更容易受到来自多个环节的微生物污染，这些污染会影响保存过程中精子的质量，造成经济损失。因此在制备精液稀释剂的过程中会加入抗生素抑制细菌的增殖。但是随着禁抗时代的来临，我们需要寻找更多无副作用的活性物质来代替抗生素。中草药主要抗菌物质为植物提取物中的植物多酚、植物多糖、生物碱、有机酸和黄酮类物质，因为毒副作用小、低残留、取材广泛而在畜牧行业广泛应用，起到了多方面的作用。本文主要从以上几类物质在猪精液常温保存中的应用研究进行综述。

1 猪精液的保存技术

精液保存技术分为低温保存、冷冻保存和常温保存3种。猪精液低温保存和冷冻保存保存温度较低，可以控制某些病原体、细菌和真菌的增殖，保护猪群的健康状况[2]。并且低温和冷冻保存的时间较长，可以克服远距离运输的问题。但是目前的低温保存和冷冻保存在实践中仍旧存在一些问题：公猪精液对温度下降的敏感性低，尤其是在冷冻保存过程中，精子更容易发生冷休克而死亡；设备要求较高，价格昂贵；并且Janice等发现与常温保存相比，低温保存精子的繁殖母猪产仔率会降低20%～30%[3]。常温保存将精液在15～18 ℃的环境下保存，保存期一般不超过3 d[4]。在这个环境保存的精子并没有破坏结构和活力，仅仅是代谢能力下降，处于休眠状态，在回温到37 ℃后，仍旧可以恢复正常的活力和代谢水平[5]。且常温保存无需昂贵的仪器设备、操作过程简单易行、更有利于商业推广和应用[6]。所以在生产实践中精液的常温保存应用范围更加广泛。

但是在常温保存中同样存在一些问题，微生物污染是猪精液保存中不可避免的，如果污染就会降低精液质量和缩短精液的寿命，并且受污染的精液可以降低受胎率，导致胚胎早期死亡等[7]。污染一方面来源于动物本身，如粪便、包皮腔液、皮肤和毛发；另一方面来源来自如环境污染、人员、使用容器用具和添加剂的污染等[8]。向精液中添加抗生素是防止细菌传播和保持精液质量的常见做法[9]。尽管添加抗生素可以抑制细菌的生长，但是盲目地添加大剂量的抗生素会导致细菌对抗生素产生耐药性，所以目前世界动物卫生组织(OIE)和粮食农业组织(FAO)都在积极地采取措施减少动物抗生素的使用[10]。我国在2019年10月7号发布了中华人民共和国合同法农业农村部第194号公告，宣布退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种，兽药企业停止生产相关产品，标志着我国禁抗时代的来临，寻找有效的抗生素替代产品迫在眉睫。

2 中草药提取物

目前的抗菌替代种类丰富，主要有抗菌技术和抗菌替代制剂等。单层离心和精浆过滤是目前抑菌效果理想的技术，抗菌替代剂包括微生态制剂、寡聚糖类、酶制剂、酸化剂和天然植物提取物等。中草药在中国的研究历史悠久，是一种很有开发价值的原料，在畜牧业应用广泛[11]。中草药提取物是以植物及其产物为原料，经物理、化学和生物学手段分离、提纯的某一种或多种有效成分。近年来，由于中草药提取物的促生长、抗炎杀菌、抗氧化和免疫调节等多种生物学功能和天然、环保，无毒副、无耐药、低残留等优点成为比较适宜的抗生素替代品之一[12-13]。比较清楚的抑菌机理主要有3种：1)干扰抑制生物酶活性，抑制新陈代谢；2)通过影响蛋白质活性来影响细菌的生存和繁殖；3)改变细胞膜的通透性，使其体内的酶类和代谢产物逸出失活[14]。

3 中草药提取物在猪精液常温保存中的应用

中草药提取物中的抗菌物质主要为植物多酚、植物多糖、生物碱、有机酸以及植物黄酮类物质等，本文就以上几种物质在猪精液常温保存中的应用研究进行阐述。

3.1 植物多酚类

茶多酚(表1)是一类从茶叶中提取的天然多酚类物质，是茶叶中的主要活性物质[15]。因其无毒、无残留和取材丰富被誉为绿色抗菌剂。茶多酚具有很强的抗氧化、抗菌、抗肿瘤、预防心血管疾病等生物学活性[16]。谢东淇[17]在精液基础液中加入茶多酚，发现可以有效延长精子的保存时间，并且抑制细菌的繁殖[18]，并且证明，在常温条件下0.04 g/L的茶多酚在抑制细菌的繁殖的同时还可以提高精液的质量。

绿原酸(表1)是一种在咖啡、茶叶、水果及杜仲中广泛存在的酚类物质[19]。具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肥胖等多种生物学功能。孙敬春[20]将绿原酸添加到精液稀释液中，发现可以提升精液的抑菌能力的同时还可以提高抗氧化能力，从而提高常温保存过程中精液的质量。这类活性物质既解决了精液保存过程中的微生物繁殖问题，同时还解决了抗氧化问题，在稀释剂的添加中潜力巨大。

没食子酸(表1)是从中草药五倍子和石榴等水果中提取出来的天然多酚类物质。具有较强的抗菌、抗病毒、抗肿瘤等生物学功能[21]。赵琦[22]发现没食子酸可以提高精子的质量，但是抑菌能力并不显著，并不能代替庆大霉素。进一步的抑菌浓度和提高浓度是否会影响精子仍旧需要进一步研究。

安石榴甙(表1)是一种天然酚类化合物，广泛存在于石榴籽及石榴皮中。安石榴甙最主要的功能就是抗氧化及抗菌功能[23]。安石榴甙对于大肠杆菌、假丝酵母菌[24]、金色葡萄球菌[25]以及白色念珠菌[26]都有明显的抑制效作用。郝哲等[27]将安石榴甙应用到添加剂中，证明安石榴甙可以抑制细菌的繁殖，提高常温保存过程中的精液质量。与绿原酸相同，二者都兼顾抗氧化和抗菌活性，发展前景巨大，未来对于具有多种生物活性物质的研究会越来越广泛。此外。一些植物多酚类物质，如香芹酚、百里酚和子丁香酚等同样具有抗菌特性，未来也可以考虑将这些物质添加到精液稀释剂中，以期替代抗生素。

表1 植物多酚类提取物在猪精液常温保存中的应用

3.2 植物多糖

植物多糖是植物细胞代谢产生的由10个单糖以上组成的多糖[28]。植物多糖具有多种功能，如免疫调节、抗肿瘤、抗炎、抗病毒和抗辐射等多种功能[29]，并且具有安全、高效和低毒等优点[30]成为研究的热点。近年来对于植物多糖的研究越来越深入，发现了很多多糖分子用于畜牧业、食品加工和制药业的发展与建设。

最新研究表明[31]，黄芪多糖可作为抗氧化剂保护由2型糖尿病引起的肝损伤。人参多糖用于发酵饲料可以作为抗生素的有效替代品改善肠道形态和微生物成分[32]。藻酸钠添加到水牛精液稀释剂中可以清除自由基，提高稀释剂的抗菌能力[33]。虽然以上多糖类物质尚未运用到猪精液常温保存过程中，但是证明了其抗菌活性，未来可以考虑添加到猪精液中研究其抗菌效果。

近年来的研究发现，枸杞多糖(表2)具有多种生物学特性，如抗氧化、免疫调节[34]、益生元[35]和抗菌特性[36]。枸杞多糖可以作为抗氧化剂保护神经元免受损伤[37]。并且有试验证明枸杞多糖可以选择性地支持益生菌的生长[35]。将枸杞多糖添加到17 ℃保存的精液稀释剂中可以显著提高精子的活力，降低精子畸形率[36]。壳聚糖(表2)是一种天然多糖，具有抗氧化、抗菌等多种生物学功能。因其资源丰富、价格低廉和生物相容性而被广泛应用于饲料添加剂、食品保鲜和药物中。谢东淇[17]发现了壳聚糖在精液保存中可以抑制精液繁殖，延长精液保存的时间，可能的原因是：阻碍细菌代谢；干扰遗传物质的功能，改变细胞膜通透性等。

表2 植物多糖提取物在猪精液常温保存中的应用

3.3 其他

甜菜碱(表3)，别名甜菜素，是一种从甜菜、甘蔗、小麦等植物中提取出来的天然生物碱[38]。有研究报道了甜菜碱中的季铵盐应用于纺织产品中可以起到抗菌活性，试验结果显示甜菜碱可以增强棉纺织物对于大肠杆菌和金色葡萄球菌的抗菌效率[39]。此外甜菜碱也应用于稀释液中，研究报道，甜菜碱应用于17 ℃条件下储存的精子，可以提高精液质量[40]。

淫羊藿(表3)是一种重要的药用植物，目前在淫羊藿属中发现了260多种化学成分，其中淫羊藿苷是最重要的成分之一，属于黄酮类化合物，具有抗氧化、抗菌、免疫保护和抗癌作用[41]。侯震坤[42]发现淫羊藿苷对于大肠杆菌和金色葡萄球菌具有一定的抑菌效果，添加到精液稀释液中可以抑制细菌生长，并且在一定程度上可以代替庆大霉素。

柠檬叶提取物具有抗氧化、抗炎[43]等活性，还可治疗外伤。将柠檬草提取物应用于男性精液中可以抑制致病微生物的繁殖[44]。日后可以运用到精液稀释剂中抑制微生物的繁殖。

五味子提取物中含有多酚、黄酮醇和木质素等具有抗菌、抗氧化、细胞毒性的活性物质，主要是从中药五味子中提取的[45-46]。Eva等[47]将五味子提取物加入到牛的精液扩展液中，发现可以提高精液抗氧化能力的同时还能提高精液的抗菌能力。

茶树油(表3)是从互花千层叶中提取出来的挥发油，具有广谱抗菌性。迷迭香挥发油(表3)是从迷迭香中提取的挥发油，同样具有抗菌活性。Alberto等[39]将两种挥发油添加到猪冷冻精液稀释剂中，都可以替代氨苄青霉素作为抗菌剂从而抑制精液中细菌增殖。

表3 其他类中草药提取物在猪精液常温保存中的应用

4 总结与展望

在猪精液常温保存过程中，不可避免会受到微生物的污染，因此在制备精液稀释剂的过程中通常会添加一定量的抗生素来抑制细菌的繁殖。但是随着我国禁抗时代的来临，寻找抗菌替代品成为主要趋势。中草药提取物具有无毒副作用、低残留、抗性低和抗菌性强的特点，将其应用于猪精液常温保存稀释剂中，可为精液抗菌替代品研究提供新的思路。但是中草药提取物也存在一定的问题：如中草药提取物的稳定性难以控制；提取物不同部位，有效成分也会存在含量的差异；在提取过程中的分离提纯以及温度等条件难以精确控制；中草药提取物的价格也高低不一。因此一方面需要进一步完善中草药提取工艺，提高中草药提取物的纯度；另一方面仍旧需要积极开发中草药提取物复合剂，降低成本；同时筛选更加有效的中草药提取物来代替抗生素。中草药提取物应用于猪精液稀释剂以提高常温保存效果的研究将是具有广阔应用前景的新方向。