油茶皂苷的生物活性及在畜禽养殖生产中的应用

张向杰，陈 塨，郜 晨，郭梦瑶

（浙江久晟油茶科技股份有限公司，杭州 311614）

我国畜牧业现代化、集约化和规模化进程明显加快，畜禽养殖量随之快速增加，牛、羊、猪的养殖量分别达到8 915万头、31 010万头和42 817万头（国家统计局，2018）。兽药抗生素在降低动物发病率与死亡率、保障产品质、提高饲料利用率等方面起到十分显著的作用，但随之带来的抗生素滥用和兽药残留等问题已愈发严重，严重制约了行业的发展[1-3]。在饲料端“禁抗”，养殖端“减抗、限抗”的大背景下，效果显著、机理科学、成分明确可控的植物提取物饲料添加剂已经逐步得到大众的认同，市场前景可期。

油茶皂苷又名茶皂素，是广泛存在于山茶科植物中的三萜类皂苷复合物，多由油茶饼粕中提取，具有表面活性和生物活性。大量研究表明，油茶皂苷在畜禽生产中作为绿色无公害饲料添加剂具有促进动物生长、协同或替代抗生素（抗菌抗病毒）、提高饲料利用效率等作用，市场前景看好[4-8]。本文综述了油茶皂苷的生物活性及其在畜禽养殖生产中的应用，以期能为油茶皂苷的产品应用及市场推广提供理论参考。

1 油茶皂苷的结构和理化性质

油茶皂苷是一种复杂的皂素类化合物的混合物，其分子结构是由疏水性的三萜皂苷元和亲水性的糖体以及有机酸3部分构成[9-11]。三萜皂苷元为β-香树素（β-amyrin）衍生物，基本碳架为齐墩果烷；亲水性糖体主要由葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖和葡萄糖醛酸组成；有机酸主要包括当归酸、醋酸、肉桂酸等，与皂苷元上C21、C22的羟基结合形成酯。不同的油茶皂苷分子结构的不同在于R1、R2上所连的基团不同，结构见附图。

图1 油茶皂苷结构式

高纯度油茶皂苷（纯度≥90%）为白色至淡黄色微细柱状结晶体，纯度＞60%时，为黄色或棕色粉末，pH 5.0～6.5，熔点为223～224℃，表面张力为47～51N。茶皂素难溶于无水甲醇，易溶于冰醋酸、含水甲醇、含水乙醇，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，对甲基红显酸性，在稀碱性水溶液中溶解度明显增加[12-13]。

2 油茶皂苷的生物活性

2.1 抗菌抗病毒作用

油茶皂苷对水稻纹枯病菌有明显的抑制作用，早期人们用油茶饼粕浸泡后的水溶液施撒稻田防治水稻稻瘟病，有一定的防治效果。黄继光等研究了油茶皂苷对稻瘟病菌、水稻纹枯病菌等12种植物病原菌的抑菌活性，发现油茶皂苷对不同的病原菌表现出明显的选择活性，其对稻瘟病菌具有较好的抑制效果，油茶皂苷80 μg·mL-1对稻瘟病菌的抑制率可达到100%，明显优于硫·三环唑900 μg·mL-1对稻瘟病菌的抑制率（70.65%）[14]。Chung等研究发现，喷洒1%浓度的茶皂素水溶液能大幅降低大白菜感染水稻纹枯病毒AG-4的概率，也得出了同样的结论[15]。黄卫文等以油茶皂苷为原料进行抑菌实验，结果表明油茶皂素可抑制黑曲霉、桔青霉、大肠杆菌、117假丝酵母的生长，对有效菌的最小抑制浓度＜0.625%，其抑菌机理在于油茶皂苷能吸附于菌体表面，改变其细胞膜通透性或影响生物酶活性，导致其新陈代谢不能正常进行而死亡[16]。Hayashi等研究茶籽皂苷对人类A型和B型流感病毒的灭活作用，发现当茶籽皂苷浓度为60、80和100 μg·mL-1时，可分别将A/Memphis/1/71（H3N2）、B/Lee/40和A/PR/8/34（H1N1）病毒几乎完全灭活，1～30 μg·mL-1浓度的茶籽皂苷溶液就能使接种后的A/PR/8/34（H1N1）病毒失活[17]。

2.2 鱼毒溶血作用

油茶皂苷具有天然的鱼毒活性，在我国有多年的用茶粕毒鱼的习俗历史。油茶皂苷溶血机理是油茶皂苷能引起含胆固醇的细胞膜通透性改变，破坏细胞膜活性，进而导致细胞质外渗，最终使红细胞解体失活。茶皂素的鱼毒机理是通过破坏鱼鳃的上皮组织，与鱼的血液接触产生溶血中毒，并且随着呼吸作用和血液循环，导致心脏血液溶血而使鱼中毒死亡。其同时指出水体的盐度能促进油茶皂苷的鱼毒活性，海水鱼的致死浓度显著低于淡水鱼；水温的增高也能增加油茶皂苷的鱼毒活性。

2.3 抗渗消炎作用

油茶皂苷具有显著的药理作用，《本草纲目》记载“茶子，味苦寒有毒，主治喘急咳嗽、去痰垢”，指的就是油茶皂苷的抗渗漏与抗炎症特性。现代研究指出其作用机理是在炎症初起阶段能使受阻碍的毛细血管透过性正常化。目前已经有以羟丙基甲基纤维素和乙基纤维素为骨架材料，乳糖为致孔剂制备油茶皂苷缓释片用于预防心血管疾病的报道，相较于其他药物有减少不良反应、有效控制药物释放速度、减少每日用药次数之优点[18]。

2.4 生物激素样作用

采用高纯度的油茶皂素处理茶树芽孢，能刺激芽孢生长，结合其表面活性剂的特性，可作为农药增效剂使用。另外，茶皂素可作为虾（蟹）的生长调节剂应用于水产养殖，一定浓度的茶皂素能刺激虾体内激素分泌，促进对虾蜕皮从而加快虾体生长速度。目前茶粕、油茶皂素在江苏省、湖北省等水产大省广泛用于虾蟹养殖“清塘剂”，选择性清除敌害鱼类，同时对虾蟹及水生植物有一定的生长促进作用。

3 油茶皂苷在畜禽养殖生产中的应用

3.1 提高动物生长性能

油茶皂苷在提高动物生长性能方面表现突出，作为无公害植物提取物，在保证食品安全的条件下，增加动物产品产出，提高养殖效益，符合现代高效安全养殖的目的。研究指出油茶皂苷主要通过提高消化酶的分泌能力和激活酶的活性，促进养分吸收，从而提高饲料的消化吸收率。刘长忠等报道，饲料中添加油茶皂苷500 mg·kg-1，比添加土霉素150 mg·kg-1试验组的头均日增重高1.9%，料重比低6%，同时有提高机体免疫力，起到抗应激作用。在动物生产中油茶皂苷可以作为土霉素的理想替代品[19]。

瞿明仁等研究发现，肉仔鸡饲料中添加油茶皂苷活性物质能够显著提高日增重和屠宰率，替代常规抗生素会明显促进‘泰和鸡’的饲料转化率和生产性能[20]。陈宝江等给绿壳蛋鸡饲喂含油茶皂苷的日粮，结果表明，绿壳蛋鸡采食量下降了2.41%（P＞0.05），产蛋率提高了7.9%（P＜0.01），蛋重提高了2.1%（P＜0.01），料蛋比降低了14.0%，综合经济效益提高了12.0%，鸡群的健康状况得到显著的改善，发病率由3.0%降低到0[21]。其机理是油茶皂苷中的活性成分三萜皂苷类物质（CN3、CN4）能有效刺激雌性蛋鸡卵巢，使其产卵增加，从而提高产蛋率；另外三萜皂苷类成分（CN3、CN4）还能增加雌性蛋鸡的肠黏膜通透性，促进其营养物质吸收和蛋白质合成，从而提高了蛋重和饲料利用率。

叶均安报道，在湖羊的日粮中添加60%茶皂素0.625、1.25、2.5 g·kg-1，湖羊的平均日增重量比空白对照组可分别提高24.1%、41.4%、44.8%，饲料转化率分别提高27%、34%、32%[22]。苑文珠通过试验也得出类似结论，即在湖羊日粮中添加茶皂素有改善湖羊生长性能、提高湖羊日增重的趋势，同时对采食量无明显影响，以3 g·d-1的添加量效益为佳。其机理是基于茶皂素对于瘤胃发酵的调控作用[23]。茶皂素能抑制瘤胃原虫生长，同时能促进瘤胃发酵，增加丙酸产量，抑制甲烷产生；而原虫生长所需的氮源主要是吞噬瘤胃细菌，原虫数量的减少，可增加过瘤胃微生物蛋白的数量，从而提高饲料的转化效率[24]。

3.2 协同抗生素抗菌、抗病毒

油茶皂苷具有抗菌、抗病毒功能，代谢快、残留少、毒性低，能够在一定程度上协同或替代抗生素，以减少其使用量[25]。徐晓娟进行茶皂素和茶多酚体外抑制未孢子化柔嫩艾美尔球虫卵囊试验，同时通过动物模型试验对各试验组内鸡的存活率、相对增重率、痛变值、卵囊值和抗球虫指数的观察和记录，发现茶皂素或者茶皂素与茶多酚协同，对球虫卵囊孢子化有着明显抑制作用，为防治鸡球虫病提供解决方案[26]。

覃国喜以酶试剂、油茶皂苷、抗生素饲喂仔猪对比试验，结果表明相比于添加氟苯尼考1.5 g·kg-1，断奶仔猪日粮中添加油茶皂苷400 mg·kg-1，料重比明显下降，且提高了早期断奶仔猪免疫水平和抗应激能力[27]。

茶皂素可以与相关的抗菌药物联合用药。潘任桃等采用琼脂稀释法、多孔板-MTT比色法和棋盘法，分别测定了茶皂素与庆大霉素、氟苯尼考、恩诺沙星、氨苄青霉素对大肠埃希茵、金黄色葡萄球茵的最小抑菌浓度（MIC）及分级抑菌浓度（FIC）指数，结果显示，茶皂素联合用药时的MIC为单独用药的1/2～1/32，具有明显的叠加作用[28]。分析原因可能是联合用药中是茶皂素的表面活性剂性质加大了抗菌药物与细菌接触的表面积，提高了抗菌药物的有效作用浓度；也有可能是其能破坏细菌的抗氧化酶系统，增强了病原菌对抗菌药物的敏感性。所以，作为预防性饲用添加剂，油茶皂苷具有某些优于抗生素的功能。茶皂素和抗菌药物的联合用药时，扩大了抗菌药物的抗菌谱，减少抗菌药物使用量[29]。

3.3 改善动物产品的品质

油茶皂苷在改善动物产品的品质方面有明显的作用。陈宁等选用24头黑白花公犊，随机分成3组，研究日粮中添加植物源营养素对荷斯坦公犊生产性能、血液指标及肉品质的影响。结果表明，公犊日粮中添加糖萜素（活性成分为油茶皂苷）可显著提高日增重（P＜0.05），糖萜素和牛至油组血液中超氧化物歧化酶（SOD）、脂肪酶和总蛋白显著高于对照组（P＜0.05）；牛至油组总胆固醇极显著低于对照组（P＜0.01）；糖萜素和牛至油组屠宰率、肉骨比、熟肉率和眼肌面积显著高于对照组（P＜0.05）[30]。

詹勇等、王安娜等研究表明，饲料中添加糖萜素（活性成分为油茶皂苷）375～500 mg·kg-1，能改善育肥猪的猪肉产品品质，具体表现在相比对照组（基础日粮+黄霉素4 mg·g-1），其能改善猪肉产品的肉色（提高红色度值，降低亮度值和黄色度值），提高猪肉中肌苷酸含量以及降低猪肉中胆固醇含量[31-32]。

4小结

油茶皂苷作为新型饲料添加剂在猪、牛、羊、家禽养殖生产中效果明显，目前已逐步得到商品化应用。相比传统兽药抗生素，油茶皂苷既有兽药抗生素提高动物生长性能、预防动物疾病、改善动物产品品质的功效，又不会像兽药抗生素那样导致细菌耐药性、药物残留。在“抗生素滥用”话题日益受到关注的今天，油茶皂苷因具有绿色天然、效果显著、机理科学、成分明确可控等特点，在畜牧养殖生产中具有很好的应用前景。