天然植物饲料的生物学功能与应用研究

■张 博 卢丽枝 谷 旭 李 俊*

（1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；2.广西壮族自治区畜牧站，广西南宁 530022）

20 世纪50 年代起，抗生素在饲料工业和畜牧业 中发挥着举足轻重的作用，可抗病、促生长，而且价格低廉，为养殖业的发展节本增效。但越来越多的研究表明，抗生素持续、大量的使用给动物性产品质量安全、生态环境乃至人类健康造成隐患。“饲料质量安全—动物健康—环境友好—动物性产品质量安全—食品安全—人类健康”是一个完整生态链，也是一种大食品观，所以需要从源头——饲料质量安全抓起，杜绝抗生素可能会给食品和环境带来的风险，保障人类健康。农业农村部发布第194号公告，“饲料无抗”在政策上得到保障。饲料“无抗”后可能会出现动物生长减缓、死淘率上升等问题，加之消费者对动物性产品质量安全和食品安全的新要求，促使积极研究与开发绿色、环保、安全、高效的抗生素替代品成为饲料端和养殖端的重要工作。我国幅员辽阔，天然植物资源丰富且绿色安全无残留，是替抗的理想产品之一。文章就天然植物饲料的定义、分类、生物学功能及应用等方面进行综述，并对天然植物饲料在实际应用中存在的问题进行梳理，以期为天然植物饲料原料的研究和应用提供参考。

1 天然植物饲料的定义与分类

1.1 定义

天然植物饲料分为二部分，一是指来自《饲料原料目录》的117 种药食同源天然植物，即植物或植物的特定部位经干燥或粗提或粉碎获得的产品；二是指以植物提取物为有效成分的植物饲料添加剂，包括来自《饲料添加剂品种目录》和暂未列入《饲料添加剂品种目录》（已过监测期和在监测期内）的饲料添加剂。需要注意的是，农业农村部194 号公告发布后，一些可以在饲料中长期添加使用的具有促生长功能的中药类（如博落回散、山花黄芩提取物散、裸花紫珠末、女贞子提取物散等）不再归为药物饲料添加剂，而是作为中兽药使用。一些天然植物具有一定的生物学功能，其中的活性物质可提升动物肠道健康指数，促进生长、消除炎症、抗病，是绿色、安全、环保、高效的抗生素替代品。

1.2 分类

我国天然植物资源丰富、来源广泛、组成成分复杂。按照其来源不同，分为农作物类、果蔬类、中药类、茶叶类和香辛料类等；天然植物饲料原料中的活性物质因植物的产地、品种、使用部位、收获季节、加工工艺不同而存在差异。按照活性物质的差异，分为生物碱、黄酮、多糖类、多酚类、萜类、挥发油及有机酸和色素类等；按照功能的不同，分为促生长类、免疫调节类、抗氧化类、调味类、防霉类、产品品质和环境改良类等。按照产品形态差异，则分为经干燥后的植物原始状态、粉末状、膏状、固态及液态等。

2 天然植物饲料主要功能及应用

天然植物饲料作为绿色、安全、环保、高效的抗生素替代品，主要是植物自然或人工栽培生长过程中合成的次级代谢产物，如生物碱、黄酮、多糖、多酚、萜类、挥发精油及有机酸和色素等发挥作用。天然植物饲料活性物质多样复杂，不同品种的植物，活性物质存在差异，同一品种植物，也受产地、部位、加工方式等因素的影响，活性物质不尽相同。不同天然植物饲料的主要功能则取决于某一种或几种活性物质的含量。植物提取物，从天然植物中提取的活性物质，有抗氧化、改善胃肠、促生长、抗菌抑菌、提高动物免疫功能、减少环境污染等作用。

2.1 提高动物抗氧化能力

动物细胞因为环境变化、感染性疾病等在机体内会产生大量的自由基，而自由基过量则会给动物细胞功能造成破坏，从而损害机体，降低动物的生产性能。某些植物提取物能清除自由基，防止氧化应激所造成的机体损伤，还能够提高血清抗氧化状态和细胞抗氧化能力。大量研究表明，迷迭香、大蒜、山银花、黄芩、牛至草等多种植物的提取物均有抗氧化能力，相比之下迷迭香具有更强的抗氧化能力。抗氧化的有效活性物质为多酚类、黄酮类、萜类、维生素类、多肽类与有机酸等。陈祥宇等（2021）研究表明，以大蒜素和菊粉为主要成分的复合植物提取物可提高蛋鸡的抗氧化能力。杨敏等（2017）试验结果表明，在雏鸡日粮中添加3%的老蒜提取物，能有效减少蛋雏鸡血清中自由基产生，且效果优于抗生素对照组，同时使血液中过氧化氢酶含量和超氧化物歧化酶活性有所增长；添加2%时，谷胱甘肽过氧化物酶活性体现出增强趋势，说明添加老蒜提取物可以提高抗氧化能力。具有抗氧化作用的天然植物饲料原料种类较多，需要结合当地资源优势，针对特定动物及不同生长阶段开展应用研究。

2.2 促进肠道健康

肠道的好坏关乎动物对食物的消化与吸收率，也决定了动物机体抵御病原微生物侵害的能力；肠道还是动物机体非常重要的免疫器官，构建了机体免疫的第一道防线，肠道特异性免疫及黏膜屏障组成了肠道免疫系统。植物提取物中的多糖、多酚、皂苷、精油及醇类等通过改变肠道内环境、形态结构、微生物菌群、肠道上皮防御功能等方面调节动物肠道健康。改善肠道环境：刺激消化酶的分泌，增强消化酶活性，改善动物肠道消化机能。改变动物肠道的形态结构：增加肠道绒毛高度，减少隐窝深度，提高二者比率，调整和改善机体小肠壁黏膜形态。平衡动物肠道内各种菌群：增加有益菌的定植，阻抑有害菌的增殖，保持肠道菌群的均衡，进而促进肠道健康。维持肠道特异性自我免疫：提高自我免疫反应的灵活性和敏感程度，加强肠道上皮细胞防御疾病能力，清除肠道由于氧化应激造成的损伤，提高受损肠道的自我修复功能。周瑞（2019）研究发现，在羔羊饲粮中加入牛至精油，可有效促进羔羊的胃和肠道生长发育，均衡胃肠道内菌群。王志宏等（2016）研究表明，杜仲黄酮可促进刀豆球蛋白、LPS 刺激下的小鼠脾淋巴细胞的增殖，并且有助于推进免疫细胞因子IL-2 与IFN-γ的分泌。研究报道，金银花提取物能显著促进有益菌定植，抑制有害菌繁殖。

2.3 促进动物生长

研究表明，植物提取物有促生长的功能。其中所含有的香味物质，可以提高适口性进而增加动物的采食量；植物提取物通过优化肠道菌群平衡，提高饲料转化效率，促进动物生长；植物提取物可以促使影响动物生长的激素分泌，进而提高生产性能。宋军帅等（2019）研究报道，在断奶的母猪日粮中加入200 mg/kg的大蒜、薄荷等6 种不同浓度比例的复合植物精油，与加入抗生素延胡索酸泰妙菌素（96 mg/kg）+金霉素（75 mg/kg）+吉他霉素（200 mg/kg）的日粮相比，料肉比下降，仔猪采食量与平均日增重(ADG)都得到显著提升。Long 等（2021）在饲粮中添加1 g/kg 刺五加提取物能增加肉鸡的体重和饲料转化率，对肉鸡的生长性能产生有益影响。在断奶仔猪日粮中添加1%的杜仲黄酮，在第35 天体重增加了21%，在0～15 d 和0～35 d 仔猪腹泻率分别降低了64.3%和59.3%，证明杜仲黄酮可以促进断奶仔猪的生长。在尼罗罗非鱼的饲料中添加绿茶可以有效改善饲料转化效率，促进生长，添加量为0.5 g/kg 时效果最好。也有一些研究使用了《饲料原料目录》以外的植物原料。

2.4 抗菌、杀菌、抗病毒作用

抗生素在治疗动物由细菌和病毒造成的疾病中发挥了重要作用，减少了动物死淘率，降低了养殖损失。抗生素在发挥良好作用的同时又反向危害动物、环境和人的安全与健康，相比之下，植物提取物规避了抗生素易产生细菌耐药性和动物性产品药物残留的两大弊端。近年来在植物提取物抗菌杀菌方面做了大量研究。植物提取物中的生物碱、挥发油、黄酮、有机酸等均能抑菌。植物提取物的抑菌机理：①抑制细菌肽聚糖的合成，破坏其形态结构，进而抑制细菌的生长；②改善细菌细胞膜的完整性和通透性，削弱质子的运动能力，使细菌失活；③阻抑细胞内脱氢酶的活性，进而减慢细菌细胞新陈代谢的速度；④提高动物机体免疫力，增强抵御细菌能力。植物提取物受种类和成分等多因素的限制，抑菌机理纷繁复杂，对不同菌类的抑制程度存在差异，要明确植物提取物起作用成因，还要对其作用机理进行更深入研究。赵露露等（2017）用牛津杯法对10种植物提取物以单一或复配形式抑制鸡大肠杆菌和沙门氏菌的有效性进行比较研究，结果发现单一肉桂精油对大肠杆菌的抑制有效性最高。钟华晨等（2020）研究表明，蒲公英、金银花、益母草等对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌存在不同程度的抑制作用。孙琦（2016）研究表明，肉桂醛能降低黄曲霉菌丝细胞内活性氧代谢水平和减弱氧化应激反应的程度，并加剧菌丝细胞氧化损伤程度，说明其对黄曲霉菌生长和产毒有抑制作用。总体上看生物碱的研究相对较少，挥发油或精油类产品的成分较为复杂，且有的成分是人工合成的。

2.5 提高动物机体免疫功能

研究报道，植物提取物中的多糖、皂苷、生物碱、精油和有机酸等活性物质能有效增强奶牛的免疫功能。曹楠等（2022）研究表明，在岭南黄鸡饲粮中添加白术多糖，可以增加肝脏双核细胞、胸腺中的成熟胸腺细胞以及法氏囊中大淋巴滤泡数量，促进免疫器官的正常生长发育。Ayeka 等（2017）研究发现，甘草多糖在携带CT 26 肿瘤的荷瘤小鼠中表现出明显的免疫调节活性，通过增加荷瘤小鼠的胸腺、脾脏指数与T 淋巴细胞的数量，提高血清抗肿瘤细胞因子IL-2、IL-6和IL-7的水平，同时降低促肿瘤细胞因子TNFα来抑制肿瘤生长。

植物提取物能抑制炎症因子分泌，降低机体抗炎反应，从而增强动物免疫功能。宋洁等（2020）在患有乳腺炎的奶牛日粮中添加益母草、连翘、金银花、蒲公英等复合植物提取物，第15 天时，出现明显抗炎效果，抗炎因子IL-4含量提升至试验期最高值，30 d时奶中的体细胞数（主要由98%～99%的免疫细胞和1%～2%的乳腺上皮细胞组成）显著减少，表明炎性介质对乳腺的损伤减弱，奶牛15～45 d的产乳量、采食量和乳成分在不同程度上得到改善，表明饲粮中添加由金银花、益母草、连翘、蒲公英复配物能增强机体对炎症的抵御能力。但连翘不在《饲料原料目录》中。此外，值得注意的是，植物提取物的免疫调节有多面性，机体自身因素也会影响植物提取物的免疫调节功能。

3 天然植物饲料产品研究与应用中存在的问题与建议

3.1 存在问题

3.1.1 产品质量良莠不齐，部分产品重金属污染较为严重

饲用天然植物受不同品种、部位等内因与收运环境、加工方式等外因影响较大，几种因素相互制约，活性物质组分复杂、差异明显，质量不稳定。从产品标签或说明书上看，一些产品使用了《饲料原料目录》以外的植物。目前对饲用天然植物的有效活性物质测定没有统一的标准，对其产品质量控制来说，更是雪上加霜。于治芹等（2020）对来自全国10个省份100份天然植物饲料样品进行重金属检测，发现铬污染问题比较突出，铬含量大于5 mg/kg 的样品占比为24%，有1 个样品的铬含量达到927.63 mg/kg。卢莹莹等（2019）对5 个省份的27 批次姜黄样品进行重金属检测，发现镉的超标率较高，37.04%的样品存在中度或重度污染。

3.1.2 作用机制和有效添加量不明确

目前，对天然植物饲料的研究以体外试验和单一原料为主，主要集中在使用效果上，缺乏对其长期使用及不同植物原料间相互作用的研究，对其作用机理、代谢规律、有效或推荐添加量还不是十分明确。对于不同复配型天然植物饲料是否存在协同或颉颃作用，不同产地的同种产品对不同动物、不同生长阶段的生长性能影响研究也比较缺乏。如姜黄素在饲料中的应用主要集中在幼鱼上，可促进幼鱼生长和提高其抗氧化能力，且能起到保护肝脏的作用。姜黄素在不同重量、不同种类的幼鱼饲料中添加量存在差异，在个体重约12.3 g 的美洲鳗鲡饲料中添加229.58～235.50 mg/kg的姜黄素，从美洲鳗鲡的增重率和饲料效率角度考虑，为最宜添加量。在个体重为2.5 g的尼罗罗非鱼饲粮中添加50 mg/kg姜黄素时，能够有效促进其生长；在金鱼养殖中姜黄素的最大有效添加量为5 000 mg/kg，生长效果最佳，可见，姜黄素在不同种类幼鱼中有效添加量相差悬殊。这可能与动物的生理功能、姜黄素纯度与安全范围等因素有关，对姜黄素的有效添加量还要进一步研究。

3.1.3 产品信息标识较为混乱，部分产品夸大宣传

根据近3 年对饲用天然植物提取物生产企业的现场调研，发现目前天然植物提取物产品形态多样，有的使用植物超微粉作为植物饲料原料，有的使用植物提取物作为独立的产品，有的作为混合型饲料添加剂的载体。多样化的形态，对天然植物饲料产品来说，其特点也存在弊端。对产品类型定位和分类不清晰，容易造成天然植物饲料原料和天然植物饲料添加剂的混淆，给使用带来困扰，也造成政府监管的困难。部分产品夸大其功能，标示具有预防或者治疗动物疾病作用的内容，有“假兽药”之嫌。一些天然植物饲料生产企业也同时是兽药生产企业，存在饲料与兽药的交叉污染风险。通过对天然植物饲料产品的药物筛查的结果也证实，部分饲料产品受到乙酰甲喹、喹烯酮、对乙酰氨基酚、磺胺类兽药的污染，也不排除人为添加兽药或违禁物质的风险。由此可见，一些标称有特定功能的产品真正起作用的可能是违规添加的兽药或人用药。

3.2 建议

3.2.1 制定产品标准和检测方法标准

目前处于快速发展阶段的天然植物饲料原料及添加剂产品，面临严重的标准缺乏问题，天然植物饲料原料中没有强制性标识要求，只有少数的天然植物提取物有质量标准，这也限制了天然植物饲料的推广应用，所以亟需开展天然植物饲料标准和检测方法标准的制修订及宣贯工作，来规范天然植物饲料的生产、流通和使用等环节。

3.2.2 完善风险预警和执法联动机制

采用现场调研、风险排查、监督抽查等方式相结合，对天然植物饲料掺假售假、非法添加、标签不规范的行为加大处罚力度，对违法行为起到威慑作用。可以从标签检查入手，有效规范天然植物饲料界定不明、虚假夸大宣传等乱象。不断完善天然植物饲料中非法添加物筛查数据库，提高筛查技术水平，让非法添加物无处遁形。同时，天然植物饲料生产、流通和使用环节责任主体的法律意识要不断增强。

3.2.3 深入研究天然植物饲料的作用机理

天然植物及其提取物由于其自身的复杂性，对其作用机理和有效添加量的研究是一项漫长而耗力的工程，应加大天然植物饲料相关科研投入，深入研究天然植物饲料的作用机理，特别是替代抗生素的作用机理，从安全性和经济性的角度提出适宜添加量。

4 结语

天然植物饲料的应用越来越广泛，可以提高动物抗氧化能力、改善动物胃肠健康、促进动物生长、增强动物机体免疫力，在一定程度上可以替代饲粮中添加的抗生素。也可以改善动物性产品品质，满足市场消费的刚性需求。但由于天然植物及其提取物本身的复杂性，需要在应用基础研究、标准化体系构建、政府监管和行业自律等方面同时发力，才能充分发挥我国天然植物资源的优势，促进相关产业的高质量发展。