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2024

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植物提取物在反刍动物生产中的应用研究


摘要:植物提取物是一种新型的饲料添加剂,即以植物为原料,运用物理、化学以及生物学等方法分离、提纯植物原料中的有效成分。植物提取物在一定程度上具有抗微生物以及促生长、能提高动物肠道健康的作用,且不易出现耐药性、毒副作用小等。基于其具有“安全、高效、稳定、可控”的特性,在动物中应用越来越广泛,本文主要从植物提取物在反刍动物生产中的研究进展进行简要概述,为以后反刍动物生产利用提供理论参考。

关键词植物提取物 反刍动物 应用

引言

抗生素在畜禽饲料中的应用已有60多年,然而,随着抗生素在动物体内产生耐药性以及药物残留问题的日益严重,很多国家禁止使用或者限制使用抗生素在饲料添加剂中的应用。然而,人们发现了抗生素的替代品植物提取物,不仅与抗生素一样具有类似的促进生长,改善肠道菌群的作用,而且具有安全、纯天然等优点。因此,植物提取物逐渐在动物生产中被应用。

常用植物提取物的种类

在生产中我们应用到的植物提取物因其产地、收获季节以及部位的不同而其提取出来的活性成分的功能以及含量会有所差异。根据5—碳构架(异戊二烯)的数量不同,植物提取物可分为萜和酚两种类型,萜又可分为单萜、倍半萜和二萜,分别含有2、3和4个异戊间二烯单元,根据环状结构、二键和氧的立体化学结构,可再细分萜的衍生物,估计有1000多种单萜和3000多种半萜。酚是由具有3碳侧链的6碳芳香环组成,仅存在50多种。

植物提取物的生物学功能

2.1抗病毒、抗菌防病方面

天然植物提取物的抗病毒作用是通过直接或间接抑杀病毒来实现。直接作用主要是植物特定的活性成分直接作用于病毒,抑制病毒DNA的生物合成,阻止病毒穿入寄主细胞或抑制病毒释放,植物提取物中的黄酮类、多糖及其衍生物、三萜类化合物及其衍生物(如甘草甜素衍生物)、生物碱及苷类等,都通过阻止病毒颗粒对宿主细胞的吸附而发挥抗病毒作用。多酚类物质可以抑制流感病毒蛋白质和RNA的合成,也可以抑制流感病毒的吸附作用。目前已发现具有抗病毒作用的植物提取物比较多,如柴胡、鱼腥草、紫花地丁、白头翁、蒲公英、黄柏、板蓝根、连翘、防风、鸭趾草、虎杖等。间接抗病毒主要是通过增加和调节机体免疫能力发挥作用,较多植物提取物具有免疫调节作用和抗病毒作用,抗病毒感染的单味中草药具有抑制病毒增殖或灭活,阻止病毒吸附细胞的作用。

2.2提高采食,促进生长方面

植物提取物的成分比较复杂,它的一些成分可以调节肠道微生物菌群以及增加肠道上皮的防御能力,对于肠道健康具有促进作用。例如:薄荷科和蔷薇科在植物提取物虽不能直接杀死病原微生物,但可通过增加肠道上皮细胞对它们的防御能力,从而起到抵抗腹泻的作用。多酚物质在植物提取物中能够起到调节肠道微生物的作用,能够增加有益菌,从而对机体产生有力的作用,对于维持动物健康产生了一定的效果。

天然植物中某些物质可以散发出特殊的香气,改变饲料色泽或风味,刺激消化道蠕动,调节消化酶的活性,从而刺激动物食欲,提高饲料消化利用率。如大蒜、茴香、花椒、山楂、辣椒、白术等能改变饲料色、香、味;生姜、麦芽、山楂等有促进消化液分泌的功能(谢仲权,1996)[1]

植物提取物在反刍动物上的应用

目前研究发现一些植物提取物可以提高饲料适口性,改善饲料消化率,降低粪便及肥料中不良气昧。同时也有研究表明,植物提取物具有调控甲烷产量,延缓蛋白质降解,改善瘤胃发酵的功能。近年来,植物提取物作为饲料添加剂在反刍动物营养研究主要集中在提高采食量和饲料消化率、抑制甲烷生产、提高过瘤胃蛋白数量、调控瘤胃脂肪酸发酵模式及改善产品品质上。

3.1提高采食量和饲料消化率

植物提取物在反刍动物的应用,主要是由于植物提取物可能在调节瘤胃功能上起调节作用。反刍动物在饲养过程中,采食食物时,并未经过咀嚼,而是直接进入瘤胃中进行发酵,在瘤胃发酵过后经过再返回嘴里再次咀嚼。植物提取物例如中草药添加剂对反刍动物能够提高其适口性,进而诱导其采食,增加采食量。中草药添加剂因其含有不同的营养成分,可以改善饲料中原有的营养成分和结构比例,进而提高其饲料利用率和饲料的转化率,从而提高动物的生产性能。

马明智等(2014)[2]探究育肥羊增重效果的试验中,添加了不同剂量的以大黄、山楂、陈皮和神曲等为主的中草药添加剂,结果发现日均添加量与日均增重量成正比。植物提取物中草药添加剂能够提高反刍动物的抗应激能力。应激反应指在外界环境比如温度、湿度、过量的有毒气体,饲养管理突然改变以及受到惊吓等刺激,从而影响动物的生产性能,危害动物的身体健康。Salema等[3]将垂柳和银百合的提取物以30mL/d的剂量添加到羔羊的全混合日粮中,研究其对DM、OM采食量及消化率的影响。结果显示,与对照组相比,3期试验后(每期21d)垂柳添加组的DM、OM的平均日采食量分别由1039、912kg提高到1104、966kg,消化率分别由81.0%、82.1%提高到85.2%、86.0%,均达到显著水平(P<0.05)。同时,粗蛋白质和粗脂肪的采食量和消化率也显著提高(P<0.05)。植物提取物之所以能提高反刍动物对饲料的采食量和消化率,可能是因为提取物的添加改善了饲粮的适口性,同时改变了瘤胃微生物菌群,使得降解粗饲料的微生物数量增多,从而改善了其发酵类型。

3.2抑制甲烷生成

甲烷是一种长寿命温室气体,每年家畜所产生的温室气体大约占温室气体排放总量的18%,其中73%是反刍动物所排放的,而瘤胃发酵产生的甲烷占反刍动物甲烷总产量的90%以上。甲烷的产生是瘤胃发酵能量损失的主要原因,依据饲养水平、饲粮组成等的差异,以甲烷形式损失的能量占饲料总能的2%、15%。因此,研发新的植物提取物添加剂,抑制瘤胃甲烷产生,不仅能够降低反刍动物甲烷生成对环境的影响,而且可以减少瘤胃发酵过程中的能量损失,提高饲料的利用率。

研究显示,植物提取物单宁具有降低瘤胃甲烷生成的作用。Puchala等[4]分别用胡枝子和牛茅草替代部分饲粮饲喂安哥拉羊,结果显示,胡枝子组较牛茅草组甲烷生成量极显著降低(P<0.01),造成如此大差异的原因在于二者缩合单宁含量不同:胡枝子中缩合单宁含量达到17.7%,而后者含量只有0.5%。单宁降低甲烷产量的可能机制有以下2方面:一是直接抑制产甲烷菌和原虫的活性;二是单宁与纤维形成复合物,降低了纤维的降解率,从而减少了用于甲烷合成的氢气的产生,间接抑制了甲烷的生成。

3. 3提高过瘤胃蛋白数量

植物提取物可与蛋白质结合形成不易被瘤胃微生物降解的复合物,从而提高过瘤胃蛋白的数量,提高饲料蛋白质利用率。单宁是一种天然的过瘤胃蛋白保护剂,在瘤胃发酵过程中,pH在5~7时单宁和蛋白质结合成稳定的复合物,不易被瘤胃微生物降解。当复合物流经真胃(pH2.5)和小肠(pH8-9)时,蛋白质与单宁分离,被胃蛋白酶和胰蛋白酶分解成容易被机体吸收的小分子物质,即起到过瘤胃保护作用。张晓庆[5]等用尼龙袋法测定了经6个浓度(0、5%、10%、15%、25%、35%)单宁酸水溶液处理的高蛋白质豆粕(CP含量为45.46%)和3组不同单宁含量的红豆草饲粮在绵羊瘤胃中的雀白质降解率,结果显示,随着单宁含量的增加,蛋白质的降解率逐渐降低。当绵羊饲粮中每千克干物质含3.4g单宁时,氮的存留率比不含单宁处理的氮的存留率提高了40.7%,而且此水平的单宁对氯的消化率和瘤胃细菌蛋白质合成无负面影响。

3.4调控瘤骨发酵模式

乙酸/丙酸值在一定程度上反映了瘤胃发酵类型,常被用于饲粮的比较和相对营养价值的评定,在生产实践中也常作为调节精粗料饲喂比例的参考。植物提取物的添加可降低乙酸/丙酸值,提高丁酸的含量,可以在一定程度上维持反刍动物葡萄糖代谢平衡,特别是高粗料饲粮,可以缓解葡萄糖合成不足而导致的一些问题。Alexander等[6]将辣木籽(皂苷含量40.9g/kgDM)以2mg/mL添加到白三叶中进行体外发酵试验,结果显示辣木籽组乙酸的产量降低了14%,而丙酸产量无显著变化(P>0.05),从而降低乙酸/丙酸值。Devant等[7]给高精料饲养的荷斯坦公牛饲喂适量的洋葡、刺五加和葫芦巴混合物的提取物,与对照组相比,提高了瘤胃丙酸比例,且这种效果在高精料饲喂的情况下更显著。上述试验研究中所用植物提取物的活性成分主要是皂苷,皂苷对纤毛原虫、纤维素分解菌等有很好地抑制作用,而这些细菌在瘤胃内主要合成乙酸,这些微生物数量的减少影响了乙酸的生成,从而使乙酸/丙酸值降低。

3.5改善畜产品品质

随者生活水平的提高和膳食健康意识的增强,人们对畜产品的追求逐渐由数量转为对品质的追求。生产上常用的化学合成防腐剂不仅增加了生产成本,而且合成添加剂的使用也影响肉质的风味。目前,植物提取物作为一种天然的添加剂,已被广泛用于改善畜产品品质。

Rituparna等[8]将椰菜粉提取物以l.0%、1.5%和2.0%的比例添加到羊肉中研究其对肉质的影响,设二基羟基甲苯添加组为对照组,结果显示,添加1.5%和2.0%试验组的羔羊肉pH降低的速度显著低于对照组(P<0.05),说明提取物有抑制肌糖原降解的作用;硫代巴比妥酸反应物含量也显著低于对照组(P<0.05),且2.0%的添加量效果最好。Gema等[9]的试验得到了相同的结果,将百里香叶的提取物添加到母羊的饲粮中(3.7%和7.5%),研究其对所产羔羊羊肉品质的影响,结果显示,试验组羔羊肉颜色变暗的时间较对照组显著延长(P<0.05),脂肪的氧化腐败和有害菌的数量也显著低于对照组(P<0.05),同时获得较好的感官品质。

小结

本文主要从植物提取物的成分以及其生物学功能介绍了植物提取物在反刍动物上的生产应用。植物提取物在作为饲料添加剂在抗氧化、抗菌、促生长、调节胃肠道等的方面提供了质量评价标准。植物提取物在反刍动物的应用等做了相关的综述。今后的研究可进一步的明确每种活性成分的作用方式,剂量以及添加剂之间的相互作用。

参考文献

[1]谢仲权,牛树琦.天然物中草药饲料添加剂大全[M].北京:学苑出版社,1996,96

[2]马明智.不同配比中草药添加剂饲喂奶山羊的效果观察[J].畜牧与兽医,2014,46(10):129-130.

[3]SALEMA Z M,OLIVARES M,LOPEZ S,et al.Effect of natural extracts of Salix babylonica and Leucaena leucocephala on nutrient digestibility and growth performance of lambs[J].Animal Feed Science and Technology,2011,170(1/2):27-34.

[4]PUCHALA R,MIN B R,GOETSCH A L,et al.The effect of a condensed tannin-containing forage on methane emission by goats[J].Journal of Animal Science,2005,83(1):182-186.

[5]张晓庆,郝正里,李发弟.植物单宁对反刍动物养分利用的影响[J].饲料工业,2006(13):44-46.

[6]ALEXANDER G,SINGH B,SAHOO A,et al.In vitro screening of plant extracts to enhance the efficiency of utilization of energy and nitrogen in ruminant diets[J].Animal Feed Science and Technology,2008,145(1/2/3/4):229-244.

[7]DEVANT M,ANGLADA A,BACH A,et al.Effects of plant extract supplementation on rumen fermentation and metabolism in young Holstein bulls consuming high levels of concentrate[J].Animal Feed Science and Technology,2007,137(1):46-57.

[8]RITUPARNA B,VERMA A K,DAS A K,et al.Antioxidant effects of broccoli powder extract ingoatmeat nuggets[J].Meat Science,2012,91(2):179-184.

[9]GEMA N.PEDRO D,SANCHO B,et al.Effect on lamb meat quality of including thyme (Thymus zygis ssp.gracilis)leaves in ewes'diet[J].Meat Science,2010,85(1):82-88

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