杜仲叶提取物的生物学功能及其在畜禽养殖中的应用研究进展

黄 林，周 斌，傅张琴，孙 宏

（1.浙江群大饲料科技股份有限公司，浙江海宁 314414；2.浙江省畜牧技术推广与种畜禽监测总站，浙江杭州 310021；3.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，浙江杭州 310021）

抗生素类饲料添加剂的使用给畜牧业生产带来巨大便利，但其滥用所导致的畜禽免疫力降低和抗生素耐药性等问题也日益突出，严重威胁人类健康。我国自2020 年7 月起全面禁止生产含有促生长类药物添加剂（中药类除外）的商品饲料（中华人民共和国农业部公告第194 号），研发饲用抗生素替代品已成为畜牧业研究领域的热点内容。中草药（植物）及其提取物的来源广泛，安全性高，抗菌性强且具有多种生理活性，其作为饲用抗生素替代品具有良好的开发应用价值。

杜仲（）是我国特有的名贵中药材，其种植历史久远，主要分布在我国河南、湖北、贵州、云南和贵州等中南部省份。杜仲叶提取物是从新鲜杜仲叶片中提取的生物活性成分，主要含有绿原酸、黄酮类化合物、酚（酸）类和萜类化合物等，具有抗菌消炎、抗氧化、提高动物免疫力等药学功效。近年来的研究证实，杜仲叶提取物及其所含的绿原酸组分可作为饲用抗生素替代品使用，在提高畜禽免疫力和生产性能方面发挥重要作用。我国2013 年公布的《饲料添加剂品种目录》正式将杜仲叶提取物列入饲料添加剂使用。本文就杜仲叶提取物的主要活性成分、生物学功能及其在畜禽养殖中的应用研究进展进行综述，以期为杜仲叶提取物在畜禽养殖中的应用提供科学参考。

1 杜仲叶提取物的活性成分

目前已鉴定的植物杜仲来源活性化合物成分超过180 种，其中杜仲叶中含有86 种，主要为木脂素类、环烯醚萜类、酚（酸）类、黄酮及多糖类化合物，其代表性化合物成分如表1 所示。

表1 杜仲叶及其提取物中的主要化学成分

杜仲叶提取物的提取工艺按照提取溶剂差异主要分为水提取和醇类（主要是甲醇和乙醇）提取两大类。研究表明，杜仲叶提取物的活性成分在不同提取溶剂中溶解能力存在差异，杜仲多糖类化合物易溶于水溶性溶剂，黄酮和酚（酸）类等则更易溶于醇类溶剂，因而提取工艺影响了提取物中活性成分的含量。陈玉敏等报道，杜仲叶水溶液提取物中绿原酸组分的含量最高可达28.51%。杜仲叶总黄酮则采用60%浓度的甲醇提取效果最佳，总量可达到207.006 mg/g，总酚（酸）则应采用60%浓度的乙醇溶液提取，最高含量为38.439 mg/g；而采用85%乙醇溶剂提取杜仲鲜叶可使提取物中的木脂素含量提高50 倍。此外，在采用乙醇提取时，环烯醚萜类物质——京尼平苷酸含量可达65.8 mg/g。但目前有关不同提取工艺影响杜仲叶提取物中活性成分差异的报道仍较少，且主要集中于对特定单一目标活性化合物的研究。有研究表明，当仅以环烯醚萜类中的京尼平苷酸和绿原酸为评价指标时，采用醇溶液提取的总提取率为水溶液提取工艺的3 倍。

特定辅助提取工艺（如加入蛋白酶、果胶酶和纤维素酶等酶类和超声波辅助处理）可进一步提高杜仲叶提取物中绿原酸、桃叶珊瑚苷和黄酮类等物质含量，表明通过物理和化学手段扩大植物组织结构间隙，可提高活性成分的溶出量。但上述辅助手段过程较为复杂，如果提高活性成分的提取率所获得的产值增加可覆盖其生产成本，将更利于杜仲叶提取物的工业化生产。综合而言，目前根据《饲料添加剂目录（2013）》（农业部公告第2045 号）的要求判断饲用杜仲叶提取物的品质，主要以绿原酸、黄酮类物质和多糖类物质的含量为指标，且在杜仲叶提取物标准中明确限定了以绿原酸（干燥品计）含量高于4.5%作为质量的控制要求。

2 杜仲叶提取物的生物学功能

2.1 抗菌作用 杜仲叶提取物具有广谱抗菌功效，该作用首先与其所含的高浓度绿原酸有关。但目前绿原酸的抑菌机制尚不明确，可能与酚类物质通过去极化等多种手段影响病原微生物的细胞膜通透性，最终杀灭病原菌的作用模式有关。另一方面，桃叶珊瑚苷等环烯醚萜类物质也发挥了重要的抗菌作用。研究表明，环烯醚萜类物质是一类天然的植物抗生素，主要被植物分泌用于抵御外源病菌侵袭。其抑菌作用主要通过含有二醛结构的苷元与细菌表面蛋白进行共价偶联，从而导致蛋白发生变性而发挥抑菌作用。Li 等深入比较了该类物质对不同病原微生物的作用效果后发现，桃叶珊瑚苷对金黄色葡萄球菌的抑制作用最强，在体外的最小抑制浓度可达到0.031 3 mg/mL，表明其具有替代抗生素的潜力。

2.2 抗氧化作用 由高温、高湿等恶劣养殖环境造成的氧化应激是导致动物细胞损伤，诱发动物机体多种疾病，进而降低养殖生产效率的重要因素。杜仲叶提取物中含有大量的绿原酸等酚（酸）类物质及黄酮类化合物，因而具有显著的清除机体自由基和抗氧化功效。Yen报道，杜仲叶的水浸提物具有极高的抗氧化活性，能够体外清除羟自由基和超氧阴离子自由基；且黄酮类物质含量越高，其抗氧化能力越强。酚类化合物的抗氧化机制主要是基于其包含的特定化学基团（如羟基等）对氧自由基的淬灭作用。在体内，杜仲叶提取物及其所含的黄酮类化合物发挥抗氧化功效则基于多条代谢途径：①通过调节机体内p38MAPK 信号通路和核因子E2相关因子2 通路来降低动物机体的氧化应激水平；②通过直接降低动物机体中丙二醛含量来发挥抗氧化效果，从而保护细胞的正常代谢。

2.3 调节免疫力作用 杜仲叶提取物在动物体内的免疫调节作用包含多个方面。首先，其可直接影响动物免疫器官的发育水平来提高机体的免疫应答能力，进而提高动物整体的免疫力。其次，在特定动物（如仔猪）上，杜仲叶提取物调节免疫功能的作用则与其改善小肠黏膜上皮细胞分泌的一类特殊免疫调节蛋白—Ghrelin 蛋白的能力有关。但上述两方面作用的具体机制及与提取物中某个特定化合物的对应关系仍未明确。目前，了解最为清楚的杜仲叶提取物的免疫调节机制主要是基于Toll 样受体4 介导的核转录因子NF-B 信号通路。如Park 等报道，桃叶珊瑚苷可通过抑制体外小鼠巨噬细胞RAW264.7 中NF-B 信号来抑制肿瘤坏死因子的mRNA 和蛋白质合成。此外，杜仲多糖也可通过抑制Toll 样受体4 介导的该信号通路来降低减轻炎症反应。综上可见，杜仲叶提取物中的多种活性成分可通过NF-B 信号通路发挥抑制动物机体炎症反应的作用。

2.4 调节糖、脂代谢作用 杜仲叶提取物的主要成分绿原酸和京尼平苷可显著提高机体的胆汁分泌，从而促进动物机体脂类物质的代谢。刘青翠等进一步推测，该种脂质代谢调节作用可能与绿原酸降低了血清中胆固醇合成关键限速酶（3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶）活性，促进胆固醇向胆汁酸转化有关。另一方面，研究发现杜仲叶提取物有降低血糖的功效：①杜仲叶提取物中的黄酮类物质（如槲皮素和山奈酚）具有糖基化抑制作用；②竞争性抑制体外Caco-2 细胞内蔗糖酶和麦芽糖酶等二糖酶的作用位点，降低葡萄糖的产生，半抑制浓度分别达到0.07 mg/mL 和0.53 mg/mL；③杜仲叶提取物中的儿茶素等化合物也可与肠道中葡萄糖转运载体结合，影响葡萄糖在肠道内的吸收效率。因此，杜仲叶提取物可用于干预畜禽的过度肥胖等生产问题。

2.5 调节骨代谢作用 目前，针对杜仲叶提取物调节机体的骨代谢能力方面的研究较少，主要集中于对黄酮类物质和桃叶珊瑚苷的作用机制研究。Wattel 等证实，黄酮类物质中的槲皮素在成骨细胞转录因子调控上发挥了核心作用，可显著促进动物的骨分化和生长。桃叶珊瑚苷调控骨代谢的机制则主要通过影响骨细胞和髓间充质细胞的增殖分化来实现。研究表明，桃叶珊瑚苷可抑制MG63 细胞中骨分化相关蛋白OCN、OPN、Collagen I 和Osterix 的表达，同时促进成骨细胞分化关键蛋白BMP2 及其下游Smads 蛋白的磷酸化，实现对骨细胞分化的保护作用。相信随着提取和分离技术的进步，杜仲叶提取物中的其他单一活性组分在调节骨代谢方面的作用机制将得到进一步解析。

3 杜仲叶提取物在动物生产中的应用

3.1 杜仲叶提取物在家禽生产中的应用 杜仲叶提取物在肉鸡上已有广泛应用，对肉鸡生产性能的提高作用明显。作者前期在黄羽肉鸡上的饲养研究表明，添加浓度为300 mg/kg 杜仲叶提取物（绿原酸≥5%、黄酮类≥8%、多糖≥20%）或搭配添加抗生素均可显著改善肉鸡的生长性能、抗氧化能力，并增强肉鸡的免疫功能。同时，添加相同浓度（300 mg/kg）的同种杜仲叶提取物产品还可显著提高黄羽肉鸡的饲料消化率、改善肉鸡十二指肠的肠道形态，提升包括胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶在内的消化酶活性，表明其对肉鸡消化功能和相关营养物质利用也有帮助。杜仲叶提取物（绿原酸28.51%）在AA 肉鸡上的最佳添加浓度为0.15%，在该水平下可显著提高肉鸡生长和免疫功能，提示杜仲叶提取物的最佳应用浓度在不同肉鸡上有差异。同时考虑到目前市场杜仲叶提取物的产品种类多，杜仲叶提取物中绿原酸等有效成分的差异可能也影响了其最佳使用浓度。

在肉鸡日粮中添加杜仲叶提取物还可进一步提升肉鸡的鸡肉品质。Zhao 等报道，添加浓度为1 000 mg/kg 的醇溶液杜仲叶提取物（绿原酸820 mg/g）可显著降低Ross 308 肉鸡的鸡肉滴水损失，显著提高包括pH、肉色a 值在内的肉品质指标，并改善鸡肉中的风味脂肪酸比例。在蛋鸡方面，添加终浓度为300 mg/kg 的杜仲叶水溶提取物（绿原酸≥7%、黄酮类≥15%、多糖≥40%）效果最佳，可显著降低产蛋后期海兰褐蛋鸡的死淘率和软蛋率，提高鸡蛋品质，表明杜仲叶提取物对鸡蛋品质也有提高作用。目前，国内外涉及单一杜仲叶提取物在鸭类养殖中的应用效果研究报道较少。杜仲叶提取物是否对鸭类的健康养殖有辅助作用需要进一步研究证实。

3.2 杜仲叶提取物在猪生产中的应用 杜仲鲜叶在我国用于生猪养殖早在明代就有记载，其提取物对断奶仔猪的作用主要表现为提高仔猪的肠道免疫功能和抗氧化能力，从而保障仔猪的生长性能。陈鹏等报道，给断奶仔猪饲喂浓度为250 mg/kg 的杜仲叶提取物（绿原酸≥5%、黄酮类≥8%、多糖≥20%）显著提高了其日增重和抵御氧化应激的能力。徐明涛等采用浓度为250 mg/kg 的同类杜仲叶提取物产品饲喂杜×长×大断奶仔猪后也发现，其可显著提高小肠绒毛发育水平，提升小肠黏膜上皮细胞分泌蛋白的能力，最终提高断奶仔猪的机体免疫力。对仔猪肠道健康的促进作用可能与杜仲叶提取物中黄原酸等活性物质保护肠道屏障的完整性有关。

另一方面，杜仲叶提取物在育肥猪上的效果主要表现为对猪只生长的促进作用和脂肪代谢的影响。Zhou等研究表明，含有33.7%黄原酸的杜仲叶提取物可显著提高育肥猪的平均日增重，同时降低耗料增重比。此外，由于前述杜仲叶提取物参与了脂肪和糖类在机体的代谢，因而育肥猪日粮中添加杜仲叶提取物对其猪肉品质也有提升作用，特别是可显著影响猪肉pH、纤维密度、颜色等指标，同时显著降低了纤维直径。但目前有关利用杜仲叶提取物改善育肥猪猪肉品质的研究仍较少，其针对所含有效成分所确定的添加比例还需进一步研究。

3.3 杜仲叶提取物在反刍动物生产中的应用 杜仲叶提取物在奶牛上的应用主要表现为提高产奶量和乳品质。孔韬等报道，奶牛基础日粮中添加浓度高于20 g/（d·头）杜仲叶提取物（绿原酸≥3.5%、黄酮类≥8%、多糖≥20%）后可显著提升平均日产奶量和牛奶中的乳蛋白率，进而提高奶牛养殖的经济效益。在相同应用浓度下，添加杜仲叶提取物也可显著提高牛奶乳脂率，同时降低乳腺体细胞数。以上结果表明该浓度可能为奶牛较为合适的应用浓度。与在单胃动物上的研究结果不同，当杜仲叶提取物（绿原酸含量为4.85%）在泌乳奶牛上的添加量达到200 g/（d·头）后对营养物质的消化具有明显的抑制作用，表明其存在安全使用浓度，且其负面影响的机制仍有待进一步研究。另一方面，Liu 等报道，湖羊日粮中添加最高浓度为10 g/kg 杜仲叶醇溶提取物（绿原酸821 g/kg）后，可显著降低瘤胃中硝酸铵浓度，提高机体抗氧化水平。上述研究表明，杜仲叶提取物可能对瘤胃微生物的发酵模式也产生了影响。此外，杜仲叶提取物对肉羊肉品质也具有明显的改善作用，主要表现为羊肉的pH显著提高，肉中丙二醛含量显著降低。需要注意的是，目前多数杜仲叶提取物在养殖动物上的应用评价研究缺乏对原料中活性成分的准确定量检测，从而可能间接导致了不同动物试验的结果差异，也不利于总结归纳出针对特定动物群体的最佳用量。因此，未来在进行相关动物研究时，对原料中绿原酸等成分的定量检测显得十分必要。

4 小结和展望

当前，杜仲叶提取物作为一种新型的多功能饲料添加剂使用逐渐受到重视，但多个有关其生物学活性的关键问题仍有待解决：①特定生物学功能，特别是杜仲叶提取物的免疫调节作用与提取物中单一活性化合物的对应关系及其作用途径；②多种功能活性成分在不同养殖动物上的作用效果的解析；③杜仲叶提取物制备工艺条件优化，特别是不同工艺获得的提取物中活性成分的差异研究与其体内外功能效果的影响。因此，深入探讨单一的活性化合物组分、合适的配伍组合与其生物学功能关系的研究仍将会是未来的重要方向。随着研究的不断完善，杜仲叶提取物作为一种多功能的饲料添加剂在畜禽养殖中的应用将会获得越来越多的关注。