丝兰提取物的活性成分及其在畜牧业中的应用研究

■苏俊玲 史彬林 孙登生 赵 飞 佟满满 李宗楠 闫素梅

（内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特010018）

丝兰（Yucca shidigera）属于龙舌兰科，是一种原产于北美干旱沙漠地区的多年生常绿小型灌木，在我国南方省市也有种植，主要用于城市绿化和观赏。民间医学认为丝兰具有抗关节炎和抗炎作用[1]。土著居民把丝兰用作泻药和护肤品，甚至食用；那瓦霍印第安人用它治疗晒伤和疤痕；在新墨西哥州北部，人们用丝兰的叶和根治疗哮喘和头疼；而且当地人认为丝兰对风湿病、糖尿病以及牛皮癣、头皮屑、脱发和皮肤溃疡等常见疾病也有疗效[2]。此外，丝兰富含多酚，能够减少血小板凝聚，可用于人类饮食和保健来预防心血管及炎性疾病[3]。

丝兰提取物（Yucca shidigera extract,YE）是以丝兰为原料，使用醇溶剂提取浓缩，再经水和正丁醇二相萃取后除去杂质，取正丁醇相蒸干后用乙醚回流得到的乙醚不溶物[4]。目前市场上有汁液和粉末两种丝兰产品。其中，液态的丝兰汁是经物理压榨浓缩制成；固态粉末一种是将液态丝兰汁喷在载体上干燥而成，另一种是直接将植株干燥后磨碎，含有丝兰的全部活性成分，主要包括甾类皂甙、多糖和多酚等[5]。

1 YE的主要活性成分

1.1 丝兰皂甙

皂甙是YE的主要活性成分，由一个称为皂甙元的亲脂性基团与一个或多个亲水性碳水化合物支链组成，具有表面活性，可作为天然乳化剂促进油脂类物质乳化，进而提高其利用率。皂甙的疏水基团可以与胆固醇的疏水基团以微团叠加的方式形成复合物，从而影响肠黏膜细胞的通透性；相似地，皂甙具有抗原虫活性，可以与原虫细胞膜的胆固醇结合，破坏其完整性进而导致细胞溶解[4]。除此之外，皂甙还是一种脲酶抑制剂，可以有效减少氨气生成。

1.2 丝兰酚

丝兰中所含的白藜芦醇和麟凤兰多酚具有很高的生物活性，可有效结合氨基，故推测其是YE抑制氨气产生的重要成分。此外，白藜芦醇能够通过抑制转录因子NF-KB的活性抑制氮氧合酶（iNOS）的表达进而减少NO，发挥其抗炎和抗感染作用[4]，白藜芦醇还是一种具有抗真菌作用的植物抗毒素[6]。值得注意的是，白藜芦醇只在丝兰树皮的死组织中分布，故只有全株提取的丝兰产品中才有这种多酚类物质。

1.3 多糖

由10个以上的单糖通过糖苷键连接而形成的多糖是YE的另一种重要活性成分，其不能被动物自身所分泌的消化酶消化，可在消化道后段作为益生素促进有益菌而抑制致病菌的增殖，进而维持肠道微生态平衡。此外，多糖可作为一种营养物质被肠道益生菌（如乳杆菌和双歧杆菌）分解和利用，还能结合肠道内的氨分子为微生物发酵提供氮源，有效地降低氨气浓度，同时调节肠道的酸碱平衡，促使消化酶活性升高，从而提高营养物质的利用率[4-6]。

2 YE在动物生产中的应用研究

早在1976年，Rowland就报道了YE能够降低蛋鸡养殖场氨气浓度并提高产蛋率[7]。自此，关于YE在动物生产中的应用，吸引了越来越多的关注，经过不断的试验和研究，人们对丝兰的生理功能大致有以下认识。

2.1 促进动物生长，提高饲料转化率

YE具有促生长作用，可以有效提高动物体重、生长速度和饲料转化率，可能是由于丝兰皂甙特殊的化学结构使消化道上皮细胞形态发生改变，细胞膜表面张力降低，而且YE中所含的多糖类物质能够促进肠道有益菌增殖，改善肠道微生态，使肠道内环境更有利于肠绒毛的生长发育，进而改善营养物质的消化和吸收状况。

王勉超等[8]研究发现，添加YE使肉鸡十二指肠和空肠的绒毛长度及黏膜厚度增加，小肠对营养物质的吸收效率提高。Alfaro等[9]研究发现，给肉仔鸡饲喂YE之后，平均日增重和饲料转化率都显著升高，而且其十二指肠绒毛长度有所增加。骆桂兰等[10]研究表明，日粮YE可以提高黄羽肉鸡生长速度和饲料报酬。丁永敏[11]在日粮中添加60～240 mg/kg的YE，使肉鸡平均日增重升高而平均日采食量和料重比降低。周霞[12]试验结果显示，给肉鸡饲喂YE可以显著提高其平均日增重、降低料肉比。李万军[13]的试验结果表明，在基础日粮中添加120、180 mg/kg的YE可以提高饲料转化率和平均日增重。Amber等[14]报道，给新西兰白兔饲喂含有250 mg/kg YE的日粮，平均日增重与对照相比增加了12.1%，饲料转化率也有所提高。Gaber[15]发现，日粮中添加YE可以提高尼罗罗非鱼的蛋白质表观消化率。刘春龙[16]试验显示，添加300 mg/kg的丝兰皂甙可以提高绵羊对干物质、有机物和中性洗涤纤维的消化率。

2.2 减少有害气体产生，改善养殖环境

皂甙是YE的主要活性成分，其作为一种脲酶抑制剂，可以减少含氮物质降解生成氨气，YE中的大分子和活性基团可以吸附氨气分子，多酚类物质可以结合氨基，多糖可以促进微生物利用氨气合成菌体蛋白，这样，一方面减少氨气的生成，另一方面增加氨气的消耗利用，使得环境中氨气浓度下降。

Colina等[17]研究日粮调控以减少保育舍氨气浓度，结果表明，与基础日粮组相比，饲喂含有125 mg/kg YE日粮的断奶仔猪舍内氨气浓度显著降低。王俐等[18]试验结果显示，日粮中添加YE 21 d后，妊娠猪舍和产房的氨气浓度开始显著降低。王保黎等[19]试验发现，给猪饲喂含有YE的饲料能够降低其排泄物的氨气产量，减少养猪场造成的环境污染，添加剂量以90 g/t为宜。周学光等[20]研究发现，与对照组相比，在日粮中添加200 g/t的YE可使封闭式妊娠母猪舍氨气浓度下降88.37%～98.06%。白东英等[21]试验表明，在21 d肉鸡饲料中添加250 mg/kg的YE后鸡舍氨气浓度显著降低了9.05 mg/l；步长英[22]报道，60 mg/kg的YE显著降低了肉鸡排泄物释放的氨气；苏子峰等[23]和李万军[13]报道，在肉鸡饲料中添加60～180 mg/kg的YE不但可以降低鸡舍氨气浓度，而且硫化氢浓度也显著下降。欧阳宏飞等[24]在羊饲料中添加YE使得羊舍氨气浓度极显著低于对照组，且与通风组没有显著差异。此外，YE还可以减少海水和虾场氨气产生[25-26]，降低养鱼场粪氮浓度和氨气排放速率[27]。

2.3 抑制病原微生物，优化肠道微生态

YE中的皂甙是一种具有广谱抗菌作用的活性物质，对溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、百日咳杆菌、痢疾杆菌、变形杆菌、霍乱弧菌、白色念珠菌及常见的致病性皮肤真菌都有较强的抑制作用，兼具抗真菌活性[28]。YE中含有多糖类物质，本身可作为一种益生素为肠道益生菌提供代谢底物，还可结合肠道内的氨分子为微生物发酵提供氮源，降低氨气浓度并调节酸碱平衡，促进有益菌增殖而抑制致病菌，进而维持并优化肠道微生态平衡。

Wang等[29]研究表明，在蛋鸡日粮中添加120 mg/kg的YE和辛酸可以抑制大肠杆菌的生长，但不影响乳杆菌。田丽新[30]报道指出，在新鲜奶牛粪便中添加0.5%～2%的YE，总需氧菌的数量降低，大肠杆菌数量有下降趋势，而乳酸菌数量极显著升高；日粮中添加100、200 mg/kg的YE可以使粪便中总需氧菌和大肠杆菌的数量降低，同时促进乳酸菌的生长繁殖。

2.4 调节瘤胃内环境，降低甲烷产量

YE可减少原虫数量、促进微生物蛋白合成，并有效降低反刍动物瘤胃发酵过程中的氨气和甲烷产量，从而提高饲料利用率、减少能量浪费、降低温室气体等造成的环境污染，主要是其中所含的皂甙、多糖和多酚等活性成分的作用。

Eryavuz等[31]按30 g/(头· d)的水平给绵羊饲喂YE，3周后瘤胃原虫数量和pH升高。唐彦君[32]报道，日粮YE可以降低绵羊瘤胃原虫数量；抑制瘤胃脲酶活性，降低尿素分解速度、氨氮释放高峰浓度和尿液中的尿素含量，同时提高蛋白质代谢率。刘春龙[16]在饲料中添加YE研究其对东北细毛羊瘤胃发酵特性和养分消化的影响，结果表明，全混合日粮中干物质、有机物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的降解率以及纤维素酶、脱氢酶的活性均随YE添加剂量的增加而呈现上升趋势，而各处理组原虫数量呈下降趋势。李国祥[33]研究发现，适当剂量的YE可维持瘤胃pH值稳定，且随着添加水平的升高，瘤胃内原虫数量、氨氮浓度、甲烷产量以及产气量均呈下降趋势。Pen等[34]在羊的体外试验表明，YE可降低总挥发性脂肪酸和氨态氮浓度，但对粪和尿中氮排泄量、机体氮沉积量没有影响，同时降低瘤胃发酵的甲烷产量，提高丙酸浓度，降低原虫数量，具有强效抗原虫活性。Xu等[35]试验表明YE可以降低不同精粗比的体外甲烷释放量。Patra等[36]在2012年进行体外试验时发现，YE可降低丁酸浓度，显著增加了生黄瘤胃球菌、普氏菌和产琥珀酸丝状杆菌数量，可调节瘤胃微生物区系。Narvaez等[37]试验表明YE可在体外条件下降低甲烷产量、微生物蛋白、氨氮、乙酸和丁酸，升高丙酸。

2.5 提高机体免疫功能，降低死淘率

丝兰皂甙具有广谱抗菌作用，可有效抑制溶血性金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等致病菌的增殖；皂甙还能刺激分泌细胞因子，引发先天免疫[38]，并刺激或增强体液免疫和细胞免疫来保护机体不受疾病侵害[39-40]。有研究证实YE可使肠黏膜厚度增加，阻止病毒入侵，并抑制其在消化道内增殖从而保护机体、预防疾病。此外，由于YE可抑制氨气和硫化氢等有害气体的排放，降低畜禽舍内有害气体的浓度，从而给畜禽创造良好的生活环境，减少疾病的发生。

周霞[12]报道指出，在肉鸡日粮中添加YE可以促进免疫器官生长发育，提高脾脏指数；改善血液生化指标，显著提高1～3周龄肉鸡血液CD4+和4～6周龄CD4+/CD8+水平，但对血清新城疫抗体滴度没有显著影响。罗想林等[41]研究发现，在日粮中添加40 g/t的丝兰宝，可使后备猪的眼结膜炎的发生率降低。马彦博等[42]报道，日粮YE使鸡舍氨气浓度显著降低，进而降低肉鸡死亡率，尤其是因患腹水症而造成的死亡率。

2.6 调节脂质代谢，改善畜产品品质

YE中的丝兰皂甙可以降低人和动物血清胆固醇水平，多糖类物质不能被动物自身分泌的消化酶降解，可以延长食物在消化道滞留的时间，使血清中肌酸、胰岛素水平上升，而肌酸水平与肉质正相关，胰岛素可以促进蛋白质合成，故YE具有改善肉品质的作用。

丁永敏[11]研究表明，日粮YE可以降低肉鸡血液中总胆固醇和甘油三酯的浓度，Wang等[29]在蛋鸡日粮中添加YE的试验得到了与其一致的结果。周霞[12]试验表明，日粮中添加YE可以使肉鸡屠宰率、半净膛率、全净膛率升高而腹脂率降低。Kelly等[27]研究发现，给尼罗罗非鱼饲喂含有YE的日粮可以升高鱼体蛋白含量而降低脂肪，同时维持能量水平不变。Gaber[15]的试验验证了该结果。Min等[43]在日粮中添加125 mg/kg的YE，改善了猪的胴体长度、等级以及背膘厚度和眼肌面积。此外，田丽新[30]试验表明，在日粮中添加YE可提高牛奶乳脂率、乳蛋白率和乳总固形物的含量，降低尿素氮和体细胞数，改善奶牛的产奶性能。

3 结语

综上所述，YE作为一种天然植物提取物，不仅能够促进动物生长、提高饲料报酬从而提升经济效益，还能改善畜禽健康状况，同时可以减少排泄物产生的氨气、硫化氢等有害气体以及反刍动物瘤胃发酵产生的甲烷，对人类的饮食安全和控制环境污染以及温室气体排放都具有重要意义，故可以作为一种安全、绿色、高效的饲料添加剂广泛应用于畜牧业生产中。