丝兰提取物的作用机理及其在家禽上的应用研究进展
2016-03-18韩冰,晨光
韩 冰,晨 光
(中牧实业股份有限公司,中牧研究院,北京 100095)
丝兰提取物的作用机理及其在家禽上的应用研究进展
韩 冰,晨 光
(中牧实业股份有限公司,中牧研究院,北京 100095)
摘要对丝兰提取物的主要活性成分、作用机理及其在家禽上应用的研究进展进行了综述,旨在为其作为家禽饲料添加剂的应用与推广奠定理论基础。
关键词丝兰提取物;作用机理;家禽;应用
随着动物养殖的集约化和规模化发展,动物疾病也随之频发。近年来,世界范围内抗生素禁令的不断颁布和实施,使得寻找抗生素替代品已逐渐成为研究热点。在所有抗生素替代品中,植物及其提取物具有天然、无残留、环保绿色、无耐药性等优点,使其具备成为抗生素替代品的前提。在当前用作饲料的植物中,对丝兰(Yuccasmalliana)的研究较多。丝兰是一种生命力顽强的植物,喜阳耐寒,其生长成熟后经过浸泡、机械压榨、蒸馏浓缩等工艺可制成丝兰提取物。大量研究表明,丝兰提取物不仅可以减少鸡舍内的氨浓度[1],提高产蛋率,提高日增重和饲料利用率[2],而且可以降低腹水症引发的死亡率[3-4]。丝兰提取物不仅对家禽抗病力起到改善作用,还减少反刍动物甲烷[5]和海洋生物氨[6]的产生,这对于环境保护和生态农业有着极其重要的作用。笔者对丝兰提取物的主要活性成分、作用机理及其在家禽上应用的研究进展进行了综述,以期为丝兰提取物用作家禽饲料添加剂的应用与推广奠定理论基础。
1丝兰提取物的主要活性成分
丝兰提取物是丝兰的次级代谢产物,具有抗菌、抗炎症、改善动物生产性能等作用,其活性成分包括皂苷、多酚类等多种物质。
1.1皂苷皂苷是丝兰提取物中的主要活性成分之一,是一类较为复杂的化合物,主要由皂苷元、糖、糖醛酸和其他有机酸组成。1961年,美国某制药公司将皂苷添加到猪、牛、羊的饲料中,并且取得了不错的应用效果。根据其化学结构,皂苷主要分为2类,包括三萜皂苷和甾体皂苷。三萜皂苷主要存在于豆科、葫芦科等,而丝兰中提取的皂苷主要是甾体皂苷。三萜皂苷的结构具有疏水性和亲水性,正是这种结构决定了其作用机制。
1.2多酚类多酚类也是丝兰提取物中一种极其重要的组成成分,其主要包括白藜芦醇和多种芪类(Yuccaols A、B、C、D、E)。这些多酚类物质对动物的免疫方面起着极其重要的作用。
2丝兰提取物的作用机理
2.1丝兰提取物具有抑菌作用,可以调节动物肠道微生态平衡 丝兰提取物起抑菌作用的成分主要是皂苷,其可能作用机理是因为皂苷可以提高细菌细胞壁的通透性,从而使细菌致死。体外研究表明丝兰皂苷对大肠杆菌(EscherichiacoliK-12)生长后期具有抑制作用,而体内研究表明丝兰提取物对单胃动物肠道中的大肠杆菌同样具有抑制作用[2]。丝兰提取物对反刍动物的肠道微生态具有显著的调节作用,将不同剂量的丝兰皂苷添加到各处理组,并观察其瘤胃微生物栖瘤胃普雷沃氏菌(Prevotellabryantii)、嗜淀粉瘤胃杆菌(Ruminobacteramylophilus)、反刍兽新月形单胞菌(Selenomonasruminantium)和牛链球菌(Streptococcusbovis)在不同时间的生长,结果发现丝兰提取物可以抑制瘤胃中降解纤维素的细菌和真菌的生长,但对于降解淀粉的细菌具有特异性[7]。丝兰提取物对反刍动物瘤胃微生态的影响在很多文献中均有报道[5,7-9]。
2.2丝兰提取物可以抑制脲酶,提高尿素清除率由于丝兰提取物的主要成分皂苷可以抑制脲酶,抑制氨气的生成,减少氨气在环境中的排放量,同时还可以阻止氮的硝化,从而减少氨气的产生。据报道,丝兰提取物还可以改善肾脏功能,提高其尿素清除率,从而降低血液中尿素和氨的浓度[10]。丝兰提取物不仅对家禽养殖环境可以起到明显的改善作用,而且对水产动物的养殖水体质量也有明显的改善作用,可以明显减少水体中氨的富集量,降低水体氨的污染程度[11]。目前,对丝兰提取物改善环境方面的研究报道较多。
2.3丝兰提取物通过调节免疫因子起到抗炎作用丝兰提取物中的多酚类物质主要起着抗炎抗肿瘤的作用。Yuccaol C能够消除由血小板活化因子诱导的细胞运动性,而Yuccaol A和B可以降低细胞迁移。Balestrieri等[12]研究表明白藜芦醇和Yuccaols与细胞中由血管内皮生长因子诱导的增殖、迁移和血小板活化因子的合成密切相关,并首次提出了丝兰提取物中多酚类物质有抗炎作用的证据。因此,起到抗氧作用的主要是白藜芦醇和多种Yuccaols物质。
2.4丝兰提取物具有抗氧化作用体内研究表明,使用较高剂量的丝兰提取物可以提高小鼠的抗氧化能力和降低外界的氧化应激,增强动物器官的再生能力[13],其可能机理是与丝兰提取物具有抗血小板活性有一定的关系[14]。丝兰提取物的抗氧化作用主要是通过多酚类物质起作用的。
3丝兰提取物在家禽上的应用
3.1丝兰提取物可以改善家禽的生产性能丝兰提取物目前在家禽上的应用取得了不错的效果。据报道,丝兰提取物能够提高肉鸡的平均日增重和料重比,提高饲料转化效率,说明丝兰提取物对肉鸡的生产性能具有很好的改善作用[15]。除了肉鸡外,丝兰提取物对蛋鸡的生产性能有改善作用,可以显著提高蛋重和饲料效率,且随着丝兰提取物用量的增加,血清中的胆固醇含量也有所降低[2]。
3.2丝兰提取物可以提高禽类产品的品质在蛋鸡方面,丝兰提取物也有不少的应用报道。有人曾将1 000 mg/kg的丝兰提取物添加到1日龄的海兰灰蛋鸡的日粮中,结果发现丝兰提取物可以显著提高蛋鸡的日增重和饲料转化率等生产性能,但对采食量无显著影响,此外还能显著提高肝重和增加肠道绒毛的高度[16];除了生产性能外,也有研究者对蛋鸡蛋品质和血液指标进行报道。有研究者用丝兰提取物对36周龄产蛋期的海兰灰蛋鸡的生产性能进行研究,试验中丝兰提取物添加量分别为30、60和120 mg/kg,结果表明丝兰提取物对蛋产量无明显影响,但使蛋重和饲料效率呈线性提高。在为期56 d的试验期内,蛋品质参数无明显变化,但随着丝兰提取物用量的增加,蛋清中甘油三酯和胆固醇的含量以及蛋黄中的胆固醇含量均有降低[2]。以上试验结果均表明丝兰提取物可以明显改善蛋品质。但也有研究表明,丝兰提取物需要一定的剂量才能对动物起到积极的作用,若剂量过低则影响并不明显[17]。
3.3丝兰提取物可以改善动物肠道微生态系统丝兰提取物中的活性物质可以改善动物肠道微生态系统,抑制有害菌群,促进肠道微生态系统向着有益的方向发展。有学者研究了丝兰提取物与酵母细胞壁对母鸡的作用,发现丝兰提取物单独添加处理组、丝兰提取物与酵母细胞壁共同添加处理组与对照组和酵母细胞壁单独添加处理组相比可以增加空回肠小肠绒毛的高度[16],改善动物的肠道健康状况,从而避免动物肠道受到更多外来抗原的入侵;也有研究表明丝兰提取物可以增加十二指肠绒毛的高度[3],从而增加肠道对营养物质的吸收能力。有学者用丝兰提取物对蛋鸡进行试验,发现添加丝兰提取物可以降低肠道中大肠杆菌等有害菌的数量[1],从而可以起到优化动物肠道微生态的作用。
3.4丝兰提取物可以改善家禽的屋舍环境,降低禽舍内氨等有害气体的浓度肉鸡排泄物中的含氮物质被分解后产生氨气,不仅对肉鸡的呼吸道等产生影响,还会影响其生理和生产性能,引起多种疾病的发生。降低鸡舍内有害气体的浓度,改善鸡舍环境是目前关注的热点之一。可通过以下途径来降低鸡舍内有害成分的浓度:①加强饲养管理,及时给鸡舍通风;②改善饲料品质,提高饲料利用率;③利用多种强吸附能力的材料,比如活性炭等吸附有害气体。丝兰提取物在很大程度上缓解了这个问题。丝兰提取物不仅可以作为吸附材料来吸收氨气等有害气体,而且可以通过提高饲料中蛋白质的利用效率,降低粪尿中氮的排出量,从而减少氨气对鸡舍环境的污染[1,15]。
3.5丝兰提取物可以治疗家禽球虫病 球虫病是一种由单细胞寄生虫Ermeria引起的寄生虫病,该病给家禽肉蛋产品带来巨大的损失。疫苗接种可以有效预防球虫病的发生,但是疫苗接种却可能引起动物发生严重的生理反应,而丝兰提取物作为一种天然物质,可以避免此类问题的发生。研究表明,丝兰提取物可以缓解球虫病的发生[3],其中起抑制作用的主要是皂苷。该研究结果可为球虫病的治疗提供新思路。
3.6丝兰提取物可与多种有益物质起到协同作用丝兰提取物除了可以单独添加外,还可以与多种有益添加剂起到协同作用,如微生态制剂、酸化剂等。有学者将丝兰提取物与辛酸一起添加到蛋鸡日粮中,随着二者剂量的增加,其对生产性能、蛋品质的改善和肠道致病菌的抑制作用就越明显[2]。丝兰提取物还可以与枯草芽孢杆菌、酵母细胞壁等微生态制剂联合使用,也具有很好的协同作用[16,18],表明丝兰提取物具有很好的兼容作用。
4小结
丝兰提取物是一种绿色、天然、安全无毒的饲料添加剂[4],是目前应用于家禽养殖中的一种常用的天然植物源饲料添加剂。大量研究表明,丝兰提取物对家禽的生产生理性能、屋舍环境、肠道微生态、产品品质等方面可以起到改善作用,为其作为饲料添加剂的前景已经奠定了基础。但是,因为丝兰提取物的有效成分较为复杂,涉及到机理部分的研究较少,需要进一步研究。丝兰提取物因其多种生物活性,在一定程度上可用作抗生素的绿色替代品。
参考文献
[1] 程志斌,廖国周,张红兵,等,丝兰提取物与枯草芽孢杆菌对肉鸡舍臭气影响[J].饲料研究,2012(7):25-27.
[2] WANG J P,KIM I H.Effect of caprylic acid andYuccaschidigeraextract on production performance,egg quality,blood characteristics,and excreta microflora in laying hens[J].Br Poult Sci,2011,52(6):711-717.
[3] ANTHONY N B,BALOG J M,STAUDINGER F B,et al.Effect of a urease inhibitor and ceiling fans on ascites in broilers.1.Environmental variability and incidence of ascites[J].Poult Sci,1994,73(6):801-809.
[4] BALOG J M,ANTHONY N B,WALL C W,et al.Effect of a urease inhibitor and ceiling fans on ascites in broilers.2.Blood variables,ascites scores,and body and organ weights[J].Poult Sci,1994,73(6):810-816.
[5] HOLTSHAUSEN L,CHAVES A V,BEAUCHEMIN K A,et al.Feeding saponin-containingYuccaschidigeraandQuillajasaponariato decrease enteric methane production in dairy cows[J].J Dairy Sci,2009,92(6):2809-2821.
[6] SANTACRUZ-REYES R A,CHIEN Y H.Yuccaschidigeraextract-a bioresource for the reduction of ammonia from mariculture[J].Bioresour Technol,2010,101(14):5652-5657.
[7] WANG Y,MCALLISTER T A,YANKE L J,et al.,Effect of steroidal saponin fromYuccaschidigeraextract on ruminal microbes[J].J Appl Microbiol,2000,88(5):887-896.
[8] NARVAEZ N,WANG Y,MCALLISTER T.Effects of extracts ofHumuluslupulus(hops)andYuccaschidigeraapplied alone or in combination with monensin on rumen fermentation and microbial populationsinvitro[J].J Sci Food Agric,2013,93(10):2517-2522.
[9] PATRA A K,STIVERSON J,YU Z T.Effects of quillaja andYuccasaponins on communities and select populations of rumen bacteria and archaea,and fermentationinvitro[J].J Appl Microbiol,2012,113(6):1329-1340.
[10] CHEEKE P R.Actual and potential applications ofYuccaschidigeraandQuillajasaponariasaponins in human and animal nutrition[J].Journal of animal science,2000,77:1-10.
[11] SANTACRUZ-REYES R A,CHIEN Y H.The potential ofYuccaschidigeraextract to reduce the ammonia pollution from shrimp farming[J].Bioresour Technol,2012,113:311-314.
[12] BALESTRIERI C,PIACENTE S,PIZZA C,et al.Relative effects of phenolic constituents fromYuccaschidigeraRoezl.bark on Kaposi's sarcoma cell proliferation,migration,and PAF synthesis[J].Biochem pharmacol,2006,71(10):1479-1487.
[13] INCE S,KUCUKKURT I,TURKMEN R,et al.DietaryYuccaschidigerasupplementation reduces arsenic-induced oxidative stress in Swiss albino mice[J].Toxicol Ind Health,2013,29(10):904-914.
[14] OLAS B,WACHOWICZ B,STOCHMAL A,et al.,Inhibition of blood platelet adhesion and secretion by different phenolics fromYuccaschidigeraRoezl.Bark[J].Nutrition,2005,21(2):199-206.
[15] 苏子峰,张红兵,廖国周,等.丝兰提取物与枯草芽孢杆菌对肉鸡生长性能及鸡舍有害气体的影响[J].饲料博览,2012(6):1-5.
[16] GURBUZ E,BALEVI T,KURTOGLU V,et al.Effects of adding yeast cell walls andYuccaschidigeraextract to diets of layer chicks[J].Br Poult Sci,2011,52(5):625-631.
[17] BENCHAAR C,MCALLISTER T A,CHOUINARDP Y.Digestion,ruminal fermentation,ciliate protozoal populations,and milk production from dairy cows fed cinnamaldehyde,quebracho condensed tannin,orYuccaschidigerasaponin extracts[J].J Dairy Sci,2008,91(12):4765-4777.
[18] 陈红艳,廖国周,王桂瑛,等.丝兰提取物与枯草芽孢杆菌组合使用对肉鸡生长性能及养分利用的影响[J].饲料工业,2012,33(22):32-35.
Research Advances of Action Mechanism ofYuccasmallianaExtract and Its Application in Poultry
HAN Bing, CHEN Guang(Zhongmu Institute, China Animal Husbandry Industry Co. Ltd., Beijing 100095)
AbstractThe research progress of main active components, action mechanism ofYuccasmallianaextract and its application in poultry was elaborated, so as to provide a theoretical foundation for its application and extension as poultry feed additive.
Key wordsYuccasmallianaextract; Mechanism of action; Poultry;Application
收稿日期2015-12-28
作者简介韩冰(1983- ),女,山东烟台人,中级畜牧师,博士,从事饲料添加剂的相关研究。
中图分类号S 816.7
文献标识码A
文章编号0517-6611(2016)02-086-02