中药抑菌成分及其在养猪生产中的应用前景

肖莉春 孔祥峰 郭小权

(1.中国科学院亚热带农业生态研究所，中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，长沙 410125;2.江西农业大学动物科学技术学院，南昌 330045)

中药是我国特有的天然资源，有着悠久的历史。许多中药均具有抑菌作用，并且残留低、不易产生耐药性。在养猪生产中使用抑菌中药不影响猪肉的食用安全与品质，符合当今社会倡导的绿色健康养殖主题，有着广阔的发展与应用前景。因此，研发高效的中药抗菌剂对发展健康养猪业具有重要作用。本文就近年来国内外中药抑菌成分研究进展及其在养猪生产中的应用作一综述，以供同行参考。

1 中药抑菌成分及其抑菌活性

中药的抑菌成分十分复杂。20世纪80年代以来，人们利用现代化学分析技术，对中药抑菌成分进行了大量研究。截止到目前，已发现的中药抑菌成分大致包括以下几类，即挥发油、有机酸、生物碱、黄酮、醌类、鞣质和多糖等化合物。

1.1 挥发油

挥发油又称精油，是存在于植物中的一类具有芳香气味、可随水蒸气蒸馏出来而又与水不相混溶的挥发性油状成分的总称。含挥发油的中药很多，尤以唇形科(如薄荷、紫苏、藿香等)、伞形科(如茴香、当归、芫荽、白芷和川芎等)、菊科(如艾叶、茵陈篙、苍术、白术和木香等)、芸香科(如橙、桔和花椒等)、樟科(如樟和肉桂等)和姜科(如生姜、姜黄和郁金等)等植物中的含量最为丰富。挥发油为多种类型化合物的混合物，其中的脂肪族化合物包括烃、醇、醛、酮和酯等，如正丙醇、辛醛、醋酸乙酯、甲酸乙酯和辛酸乙酯等，萜类化合物包括单萜类、倍半萜类、二萜类和多萜类物质等。

1.2 黄酮

黄酮类化合物是泛指具有15个碳原子的多元酚化合物，广泛分布于被子植物中，以芸香科、菊科、玄参科、伞形科、苦苣苔科和豆科植物中的含量较高。二氢黄酮类分布较普遍，尤其在蔷薇科、芸香科、姜科、菊科、杜鹃花科和豆科等被子植物中的分布较多，包括黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、查尔酮类、双黄酮类和异黄酮类等物质。

1.3 生物碱

生物碱是存在于动植物和蕈类中的一类含氮的碱性有机化合物，且大都是氨基酸的衍生物，呈苦涩味。绝大多数生物碱分布在高等植物中，尤其是毛茛科、罂粟科、防己科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科和小檗科等双子叶植物，极少数生物碱分布在低等植物中。按照生物碱的基本结构，可分为以下几类:有机胺类(如麻黄碱、益母草碱和秋水仙碱等)、吡咯烷类(如古豆碱、千里光碱和野百合碱等)、吡啶类(如菸碱、槟榔碱和半边莲碱等)、异喹啉类(如小檗碱、吗啡和粉防己碱等)、吲哚类(如利血平、长春新碱和麦角新碱等)、喹唑酮类(如常山碱等)、嘌呤类(如咖啡碱和茶碱等)、甾体类(如茄碱、浙贝母碱和澳洲茄碱等)、二萜类(如乌头碱和飞燕草碱等)和其他类(如加兰他敏和雷公藤碱等)。

1.4 有机酸

有机酸是分子结构中含有羧基的一类化合物，在乌梅、五味子和覆盆子等中草药的叶、根特别是果实中广泛分布。常见植物中的有机酸包括脂肪族的一元、二元和多元羧酸，如酒石酸、草酸、苹果酸和枸橼酸等，亦有芳香族有机酸，如苯甲酸、水杨酸和咖啡酸等。

1.5 其他

除了上述4大类活性成分外，中药的抑菌成分还包括蒽醌类、鞣质、茶多酚等物质。茶多酚是茶叶中儿茶素类、丙酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称。各类抑菌中药的主要抑菌成分、抑菌谱和最小抑菌浓度见表1。

表1 中药抑菌成分及其抑菌活性Table 1 Antibacterial ingredient and activity of Chinese herb

续表

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2 中药成分的抑菌机制

中药的抑菌成分复杂多样，按照“构效关系”理论，即一种成分可产生一种作用来说，一种中药可发挥多重抑菌作用，其抑菌机制也就特别复杂，既便是同一类有效成分，其抑菌机制也不相同。例如，有机酸类的抑菌机制包括多个方面，不同的有机酸其抑菌机理也不一样。目前对中药抑菌机制的研究报道还很少，已知的中药抑菌机制可概括为以下4方面。

2.1 破坏菌体结构的完整性

菌体细胞壁和细胞膜的完整性被破坏后，细胞内大量分子外泄，细胞壁的防御功能丧失，细胞膜的运输作用改变，生物信息跨膜传递的作用受阻。王关林等［25］利用扫描电镜观察发现，天南星醇提物可破坏大肠杆菌的菌体结构，使菌体缢缩变形，直至其缢缩成颗粒状残体而死亡;透射电镜观察发现，天南星醇提物使大肠杆菌的细胞质固缩，导致质壁分离，随药物作用时间的延长，细胞质解体并出现空腔，部分细胞壁缺失，细胞膜破裂。张慧芸等［26］通过检测细菌细胞 ATP、K+和Na+的含量以及细胞裂解率的变化，并结合透射电镜观察，发现丁香提取物可通过破坏细菌的细胞膜而快速杀死大肠杆菌和单增李斯特菌。

2.2 抑制菌体蛋白质的合成

蛋白质是生命活动的物质基础，其含量的增减会影响生命活动的进行。SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳表明，天南星醇提物可降低大肠杆菌表达的总蛋白质，尤其是较大分子的蛋白质的含量，表明其对菌体内较大分子蛋白质有破坏作用或抑制其合成［25］。肉桂醛、柠檬醛、丁香酚、百里香酚等物质可通过使蛋白质变性而发挥其杀菌作用。例如，柠檬醛能破坏黄曲霉细胞壁和细胞膜的选择通透性，同时使菌丝体DNA、RNA、脂类和蛋白质等的生物合成受到抑制，从而导致细胞死亡;茶多酚的酚羟基可与蛋白质分子中的氨基或羧基结合，其疏水性的苯环结构也可与蛋白质发生疏水结合，阻止细菌的侵染，从而发挥抑菌活性［27］。

2.3 抑制细菌DNA或RNA的合成

DNA和RNA作为遗传物质具有相对稳定性，能通过指导蛋白质的合成和调节整个生命体的代谢，控制生命体的生长、发育、遗传和变异等生命过程。药物等外部因素的作用会影响菌体的自我复制过程及遗传物质对蛋白质合成的指导作用，使菌体的繁殖和生长受到抑制。王倩等［28］研究表明，木犀草素能影响金黄色葡萄球菌细胞膜的通透性，作用16 h后，菌体可溶性蛋白、DNA和RNA含量分别减少了64.5%、48.4%和39.4%，当其浓度为1.6 mg/mL时，拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ的活性可被完全抑制。因此认为，木犀草素的抑菌机制主要是抑制DNA和拓扑异构酶活性，进而影响菌体核酸及蛋白质的合成。黄国霞等［29］研究表明，杨梅素、槲皮素、桑色素和山萘酚黄酮类物质通过干扰大肠杆菌遗传物质的复制，使其无法产生正常的下一代，从而达到抑菌作用。

2.4 抑制细菌的能量代谢

Haraguchi等［30］研究发现，甘草查尔酮A和C可通过呼吸抑制方式干扰细菌的能量代谢，强烈抑制金黄色葡萄球菌和微球菌中氧气的消耗，同时抑制NADH2细胞色素C还原酶，推断其抑制细菌电子呼吸链的位点在辅酶Q和细胞色素C之间。精油可通过直接破坏微生物细胞膜或影响能量代谢途径达到抑菌效果，其中的类萜类物质可降低生物膜的稳定性，从而干扰能量代谢的酶促反应。

3 中药抑菌成分在养猪生产中的应用

3.1 植物精油

在仔猪饲粮中添加10%牛至油预混剂300 g/t，能明显提高日增重，降低料重比，有效降低腹泻率［31］。牛至油可明显提高仔猪的生长速度，降低腹泻率和死亡率，有效替代饲粮中的抗生素［32］。另外，牛至油还可以防治大肠杆菌感染。例如，饲喂5%牛至油预混剂第5天，仔猪的临床症状基本消失，死亡率为10%，而对照组发病率仍为 70%［33］。

大蒜素作为一种绿色饲料添加剂，能增强饲料的适口性，促进动物的生长发育，抑菌杀菌，提高机体免疫力，已被广泛应用于养猪生产中。王银钱等［34］研究发现，20、40 和 80 mg/kg 大蒜素组仔猪的平均日增重较对照组分别提高了14.32%、20.99%和22.22%，料重比分别降低了6.79%、11.31%和13.57%，淋巴细胞刺激指数分别提高了7.02%、22.81% 和 68.42%。方热军等［35］在28日龄断奶的三元杂交仔猪饲粮中添加适量植物精油提取物，能提高平均日增重、平均日采食量、血清总蛋白浓度，降低料重比、腹泻率和尿素氮含量，显著提高谷胱甘肽过氧化物酶与超氧化物歧化酶的活性。

3.2 黄酮

在大约克夏和二花脸母猪妊娠85 d至产后7 d期间的基础饲粮中分别添加8和5 mg/kg的大豆异黄酮，仔猪初生个体重和窝重均增加;与对照组比较，大约克夏仔猪20日龄时的个体重和窝重分别提高了1.38和14.30 kg，28日龄断奶时的个体重和窝重分别提高了1.21和12.23 kg，二花脸仔猪45日龄断奶时的个体重和窝重分别提高了0.51和6.01 kg。同时，大豆异黄酮对大约克夏和二花脸母猪下一胎次的繁殖性能均无不良影响［36］。在饲粮中添加大豆黄酮可极显著提高妊娠98 d母猪的血清免疫球蛋白M(IgM)浓度，显著提高初乳中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)的浓度和泌乳母猪14 d常乳中IgM的浓度。因此，在妊娠后期和哺乳期饲粮中添加大豆黄酮有助于增强母猪免疫功能，提高乳中免疫活性物质的浓度［37］。

腹泻、免疫力和抗病力低下是影响断奶仔猪健康的关键因素。异黄酮能够减少仔猪腹泻，改善断奶仔猪健康状况。程忠刚［38］报道，添加大豆黄酮后，仔猪腹泻率有降低趋势;添加20 mg/kg大豆黄酮可提高仔猪血清T淋巴细胞CD4+和CD3+亚群比例及其比值，也可提高T淋巴细胞转化率，可见大豆黄酮可改善仔猪的细胞免疫水平。黄豆苷元可使仔猪的大肠微生物区系多样性增加，并且可选择性地促进某些菌群的富集［39］。Yao［40］报道，大豆黄酮是仔猪饲料的一种可能化学益生素来源，有助于仔猪建立有益的微生物区系，促进有益菌、抑制病原菌的生长，从而预防肠道疾病的发生和保障仔猪健康。

3.3 多糖类

多糖具有良好的免疫调节、微生态调节和抗感染等功效。在养猪生产中，多糖对提高机体免疫力、防治断奶仔猪腹泻、改善肠道微生态多样性和提高生产性能等发挥着重要作用。魏凤仙等［41］报道，在饲粮中添加黄芪多糖有提高生长猪生产性能的趋势，可提高血清中球蛋白与白蛋白比值，增加牛血清白蛋白免疫抗体及植物血凝素刺激的皮褶厚度，提示机体的免疫力增强。朱惠玲等［42］研究表明，牛膝多糖可降低脂多糖对断奶仔猪的应激刺激，显著提高日增重，显著缓解脂多糖刺激导致的肿瘤坏死因子－α和皮质醇含量的上升以及胰岛素样生长因子－I含量的下降。Li等［43］报道，白术多糖可剂量依赖性地显著增加断奶仔猪的平均日增重和料重比，显著降低腹泻率，显著增加机体免疫细胞因子的表达与含量。

4 小结

我国中药种类繁多，但其资源量有限。中药资源的过度、无序开采已导致其多样性急剧减少。近年来，中药在食品、保健品、日用化妆品中的广泛使用致使中药资源的需求量剧增。上述情况均导致中兽药与中药对中药材资源的竞争。只有大面积推广中药材人工种养殖技术，合理开发中药材，改进其生产工艺，才能缓解“人畜争药”问题。目前，对中药抑菌活性的研究大都是体外筛选。虽然体外试验简便、快速、经济、重复性好，结果能为新药研发提供参考，但是没有考虑药物在体内的复杂代谢过程。因此，通过体内、外试验并结合生产使用效果观察，才能筛选出效果良好的中药抑菌剂。中药中的成分复杂，甚至含有毒性成分。因此，要提高中药制剂的质量和使用效果，有必要对中药的主要有效组分进行提取分离，去除其有毒成分，提高其有益作用。只有明确抑菌中药的有效部位和有效成分，全面了解和阐明中药的抑菌作用，才能研发出低毒、高效的中药抑菌制剂。

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