植物提取物对猪肠道健康的影响

江慧青，李 宁

（天津市农业科学院畜牧兽医研究所，天津 西青 300384）

英国科学家Fleming在1929年发现了青霉素，之后的1946年，Moore等第一次报道了在饲料中添加抗生素能显著提升肉鸡的日增重[1]，这一研究成果的发现，促进了人们对其它动物饲养过程中添加抗生素试验的研究[2]。抗生素原称为抗菌素，在促进动物生长、疾病的预防和治疗以及提高饲料转化率方面作用效果显著，在过去的几十年里，对畜牧业的发展起到巨大的推动作用。但是抗生素不易被动物机体吸收，进入动物机体的抗生素大部分会随着粪便和尿液进入环境[3-4]。随着在畜禽饲料中长期添加抗生素和滥用抗生素的现象日益严重，各种生产和安全问题日益严峻，比如破坏畜禽肠道内的微生态平衡和造成畜产品中抗生素药物残留及引发细菌耐药性，导致耐药菌或超级菌在环境中比例增加，给人类身体健康和环境安全带来了严重的负面影响[5]。为此我国农业农村部发布《全国遏制动物源细菌耐药行动2017—2020》，从2020年7月1日起，饲料生产企业需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。在生猪养殖中，仔猪健康是保证出栏率的重要环节，仔猪断奶相当于离开了母源抗体的保护，自身抵抗力弱，断奶仔猪易受到各种断奶应激因素的影响，引发病原微生物的侵袭，出现肠道功能紊乱、腹泻、生长缓慢，甚至死亡等问题。因此，在养猪生产上，抗生素的主要作用是用来治疗或预防各种细菌感染引起的疾病，提高断奶仔猪生长性能和母猪繁殖性能[6]，但由于饲料生产禁用抗生素的规定，探寻具有类抗生素作用、天然、无残留、低成本的饲料添加剂来调节畜禽肠道微生物区系和维持肠道健康迫在眉睫。植物提取物（Plant extracts,PE）就是在当前背景下成为替代抗生素的一个热点研究方向。其主要原因源于植物提取物中的生物活性成分可选择性抑制部分细菌从而维持消化道菌群的微生态平衡，有益菌的增多有利于促进肠道黏膜发育、肠道免疫增强和消化酶分泌等方面，对调节畜禽健康生长有显著影响[7]。在人们对畜产品品质要求日益严格的情况下，植物提取物以其安全、无残留、不产生抗药性等优势[8-9]，成为抗生素替代品中的一种理想选择之一。文章借鉴了近年来国内外关于植物提取物在猪生产调控方面的研究成果，简述了常见的植物提取物，并综述了不同种类的植物提取物对猪肠道屏障和肠道微生物的影响，为今后合理使用植物提取物提供理论依据，以期达到改善猪肠道健康和提高生产性能的目的。

1 植物提取物概述

天然植物提取物作为香料或药用价值的研究和使用在人类社会已有悠久的历史，但是在2000年以后才开始将其作为饲料添加剂进行深入研究[10]。我国根据GB/T 19424—2003《天然植物饲料添加剂通则》，将其定义为以一种或多种天然植物全株或其部分为原料，经物理提取或生物发酵法加工获得的饲料添加剂。植物提取物有液体和固体两种物理形态，含有多种活性成分和营养成分，化学成分包含60多种。这些活性成分添加在饲料中具有抗菌、抗氧化、抗应激、改善畜产品品质、提高饲料转化率、增强免疫力、改善肠道健康及预防某些畜禽疾病等多种生物特性[11-13]。

2 常见植物提取物

植物提取物中具有生物活性的物质有植物精油、多糖、生物碱、皂苷、黄酮类、白藜芦醇和植物单宁等，作为替代抗生素饲料添加剂在养猪生产应用中效果显著，在畜牧业中的应用日渐广泛。其中植物精油是目前应用较多的植物提取物[14]。牛至草、百里香、金银花、丁香、黄芪、肉桂、茶树及大蒜等植物，均已证明具有较好的抑制、杀灭细菌及改善肠道健康等作用。以下是常见的植物提取物的活性成分，见表1。

表1 植物提取物的活性成分

2.1 丁香与丁香油

桃金娘科蒲桃属的丁香是药食同源的一种热带植物，主产于坦桑尼亚、印度尼西亚等地，在我国广东少数产出[15]。干燥花蕾提取出丁香挥发油，丁香油主要成分是丁香酚。丁香酚也叫丁子香酚、丁香油酚，是一种在常温下为无色至淡黄色、空气中易变棕色且有强烈丁香气息的黏稠液体，几乎不溶于水，可溶于乙醇、氯、乙醚及油等有机溶剂，具有抗菌、消炎、镇痛以及保护消化系统等作用。丁香酚主要是通过抑制致病菌迁移、黏附、毒力因子表达和生物膜等形成达到抑菌作用[16]。

2.2 牛至与牛至油

唇形科牛至属的牛至是一种对寒冷敏感的多年生香草，又名止痢草、野荆芥。牛至草中提取出带有甜松和甜橘芳香味的牛至油，其主要生物活性成分为百里香酚、百里香素和香芹酚，具有抑菌活性。其中香芹酚和百里香酚二者的主要作用模式是膜穿孔和膜黏合，细胞膜通透性改变和胞内物质外泄，导致重要的酶系统受到损害，从而引起微生物死亡[17]。

2.3 肉桂与肉桂精油

樟科樟属的肉桂是一种喜温暖潮湿气候的常绿乔木。肉桂的提取物是带有芳香味的肉桂精油，为黄色黏稠液体，主要活性成分为肉桂醛，具有抗菌活性，可有效抑制细菌、真菌和曲霉菌等。研究表明，肉桂醛分子中存在一个亲水基团的醛基，易被细菌表面的亲水基吸附而穿入细胞壁，破坏细菌、真菌的细胞壁多糖结构，菌体细胞膜形态、通透性和完整性遭到破坏，使之出现形变，影响细胞的代谢活动从而抑制细菌生长[18-19]。

3 植物提取物抑菌机理

植物提取物来源广泛，其活性成分种类繁多复杂，其抗菌作用可能有多种机制[20]，活性成分之间可能作用单一或相互影响。植物提取物的抗菌作用机制主要包括通过自身所含的酸性物质降低pH，以及膜穿孔及膜黏合[21]，最主要的是具有疏水性的特点，使植物提取物能将细菌细胞膜和线粒体上的磷脂结构分开，破坏或降解细胞壁和细胞质膜及其蛋白质结构使细胞内容物外泄、凝聚细胞质、减弱质子运动力等[22-23]，从而抑制有害微生物的生长。

4 植物提取物对猪肠道健康的影响

4.1 植物提取物对肠道屏障的影响

肠道黏膜是动物机体吸收营养物质的主要部位，肠黏膜屏障结构完整是维护肠道屏障功能完整的结构基础，主要包含两大屏障，分别是：1）肠上皮细胞及其紧密连接组成的物理屏障；2）上皮淋巴细胞及sIgA构成的免疫屏障。一般情况下，肠道屏障能防止有毒有害物质透过肠壁进入组织，维持机体的内环境稳定。在调控肠道健康方面，植物精油通过增强屏障与抗氧化功能、改善肠道组织形态和消化吸收功能、调节免疫与菌群结构等途径维护仔猪肠道健康。Andrew等[24]研究表明，植物精油能调控许多类似的免疫反应，促进肠道黏膜抗体和抗菌肽的产生，对炎性细胞因子和活性氧有强烈抑制作用；林厦菁等[25]通过在饲粮中添加大豆异黄酮饲喂仔猪42 d 后，发现添加量为40 mg/kg的大豆异黄酮能提高断奶后仔猪空肠超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，有效改善肠黏膜绒毛结构；Wang 等[26]研究发现，香菇多糖对促炎细胞因子和炎性信号通路有强烈的抑制作用；李成等[27]报道，党参多糖可有效提高断奶仔猪小肠免疫蛋白及基因表达水平；张露潆等[28]研究表明，植物多酚可以有效调节肠上皮细胞内的信号分子，显著抑制炎性信号通路和炎症因子的表达，从而增强肠黏膜屏障功能，降低肠道通透性；张永胜[29]发现茶树油添加量在0.05%以下水平时，在一定程度上具有缓解脂多糖（LPS）引起的猪回肠上皮细胞（IPI-2I）细胞免疫应激，从而增强肠道免疫功能。

4.2 植物提取物对肠道微生物的影响

猪属于脊索动物门中的哺乳动物，其在母体内是处于无菌环境的，出生后，环境中的微生物能在动物体内尤其是肠道迅速繁衍定殖，且只有形成稳定的微生态区系，才有利于仔猪健康生长。动物肠道黏膜上有大量的微生物定植 ，肠道微生物在肠道中属于正常菌群，且被视为宿主机体最大的共生微生物栖息地。肠道菌群有助于发挥营养物质代谢调控和修复肠道上皮细胞增强抵抗力，也可调控机体对病原菌的免疫应答、阻止病原菌在肠道的附着，抵抗病原微生物入侵，有利于维持肠道稳态[30]。因此肠道菌群一旦失调易引起动物腹泻、免疫力降低，严重可引起全身炎性反应综合征、甚至死亡。Cui等[31]研究发现，植物精油的有效成分能通过有害微生物的细胞膜，造成细胞膜的通透性改变和细胞质膜结构的破坏，从而有效抑制细胞内酶的活力，而酶活力被抑制可干扰三羧酸循环，最终通过影响有害微生物的呼吸代谢抑制有害菌群的生长繁殖；体外试验发现，牛至油、肉桂油和百里香油对猪源产肠毒素大肠杆菌和霍乱沙门菌都有极其明显的抑制作用[32]；邓奇风等[33]报道牛至油对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有抑制作用，从而可改善肠道对养分消化吸收的效率；杨晋[34]报道在饲粮中添加400 mg/kg海藻多糖能增加仔猪盲肠有益菌数量，降低有害菌数量，即用海藻多糖替代抗生素可有效促进肠道微生态系统健康稳定；陈庆菊[35]发现柑橘黄酮添加量为80 mg/kg时，可提高断奶仔猪的结肠微生物区系的多样性和相对丰度，有效改善肠道微生物区系。

4.3 植物提取物对断奶仔猪生长性能的影响

仔猪断奶是养猪生产过程中非常重要的一部分，比如断奶应激、进食环境改变及免疫力下降等因素都可能影响仔猪的生长性能。而肠道不仅是食物消化和吸收场所，也是机体重要的免疫器官，肠道健康与否也严重影响动物生产性能。因此要想提高动物的生产性能，关注动物机体健康至关重要。张永胜[29]报道茶树油可促进断奶仔猪的肠道健康发育和增强免疫功能，从而降低腹泻率，能在一定程度上提高断奶仔猪的生长性能；陈庆菊[35]研究表明，柑橘黄酮可降低断奶仔猪腹泻率，有效提高断奶仔猪的生长性能；曾子悠[36]发现在饲粮中添加白藜芦醇对断奶仔猪的生长性能没有影响；戴欣蕊[37]研究表明，柚皮粉能提高断奶仔猪的小肠消化吸收能力，降低腹泻率，促进动物的生长发育；李自鹏[38]报道在饲粮中添加1 000 mg/kg紫苏籽提取物可以有效提高28日龄断奶体重相对较小的仔猪的生长性能；卢亚飞等[39]分别用山银花、黄芩、连翘、山茱萸、黄连、黄芪等按不同比例分别配制3组复方天然植物提取物，饲喂断奶仔猪16 d的结果表明，复方Ⅱ组在降低断奶仔猪腹泻率和缓解断奶应激方面的效果最佳，有效提高了仔猪的生长性能。

5 总结

肠道健康是影响猪生产性能的重要因素，维护猪肠道健康是后抗生素时代猪养殖业的重要使命。植物提取物具有天然、环保、多效、低成本及易提取等优点，其活性成分具有可改善猪肠道组织形态和消化吸收能力，增强肠道屏障、抗氧化和调控免疫应答，进而维护肠道健康等功能，这些功能使其成为了饲用抗生素的理想替代品。但由于植物提取物有效活性成分复杂导致测定和评价困难，对肠道功能的调节机制尚不清楚，因此在以后的生产中需结合猪的消化生理及物质代谢等因素进行调节。随着植物提取物添加剂的进一步研究开发，不可忽视其存在的安全风险问题，应加强研究力度，确定其作用机制；建立安全可靠的原料基地，实现绿色可持续发展；完善相关标准体系并加强市场监管力度，为其健康、快速发展提供强大推力。