腐殖酸和腐殖酸钠的生物学功能及其在畜禽营养中的研究进展

范秋丽， 蒋守群

（广东省农业科学院动物科学研究所，畜禽育种国家重点实验室，农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室，广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广东广州510640）

2020年7月1日，我国已全面停止在饲料中添加含有促生长类的抗生素。这使得畜禽养殖中对抗生素替代产品的需求更加迫切，众多研究者也都在致力于寻找可替代抗生素的绿色饲料添加剂。腐殖酸和腐殖酸钠因具备价格低廉、无腐蚀、无残留、使用方便和效果明显等优点，近年来在畜禽生产中受到越来越广泛的关注。本文将从腐殖酸和腐殖酸钠作为饲料添加剂，对霉菌毒素的脱毒、重金属的排除、生长性能、胴体性状、营养物质吸收、肉蛋品质、免疫和抗氧化功能的改善等方面进行阐述，以期为畜禽生产中腐殖酸钠的合理应用提供参考。

1 腐殖酸、腐殖酸钠的理化性质

腐殖酸（HA）是动植物残体经过微生物腐解后形成的一类较为简单的含芳香结构有机化合物，再经缩合作用而形成的无定形聚电介质有机高分子化合物复合体，表面呈黑色或者棕色（陈志敏等，2019；龚争等，2011）。腐殖酸分布在土壤、湿地、煤炭和岩页中，是一种数量巨大且尚未被充分开发和利用的资源。腐殖酸作为饲料添加剂，能起到抑制氧化和促进饲料中脂肪分散的作用，使饲料便于消化和吸收（任智慧等，2009）。

腐殖酸钠（HuNa）是腐殖酸的钠盐，为有机弱酸盐，呈乌黑晶亮或者棕黑色的轻质粉末或无定形颗粒，极易溶于水，水溶液为酱油色胶体弱碱性溶液。是用化学方法从褐煤、风化煤和泥炭中提取的一种多功能的高分子化合物，平均相对分子质量为20000～150000，相对体积质量为1.33～1.44，具有较大的比表面积，含有多种生物碱、维生素和生理活性物质。因此，腐殖酸钠有很强的络合力、离子交换作用和吸附作用（韩业东等，2018；陈国顺等，2014）。

2 腐殖酸、腐殖酸钠的生物学功能

2.1 霉菌毒素脱毒作用 霉菌毒素污染是畜禽饲料中经常存在的影响动物生长的因素之一，去除饲料中的霉菌毒素一直是养殖业关注的难题（徐子等，2019）。作为霉菌毒素吸附剂，腐殖酸钠的作用机理主要为：分子中酚羟基等活性基团的H＋解离，使得玉米赤霉烯酮（ZEN）会优先于H＋竞争性地与腐殖酸钠表面的作用位点结合，同时，H＋与腐殖酸钠表面的不饱和离子交换作用减弱，使得腐殖酸钠对ZEN的吸附效果增强。腐殖酸钠对霉菌毒素的脱毒效果受时间、腐殖酸钠的添加剂量、溶液pH以及霉菌毒素初始浓度的影响。许静等（2019）体外研究表明，在37℃，pH 7～8，60 min的试验条件下，腐殖酸钠单独使用对ZEN的脱毒率达79.53%，与活性炭以2∶1的比例复合后，脱毒率可高达95.17%。叶盛群（2009）关于体外人工模拟动物胃肠道环境的研究表明，腐殖酸钠用量为10 mL（2.5 mg/mL），脱毒时间为60 min，pH 7～8试验条件下，腐殖酸钠对黄曲霉毒素B1（AFB1）、ZEN和呕吐毒素（DON）的最大脱毒率依次为90.83%、50.08%和16.98%。Rensburg等（2006）研究表明，日粮含3.5%的腐殖酸可显著减少1 mg/kg AFB1对肉鸡体重、肝脏和胃造成的负面影响。

2.2 重金属吸附作用 腐殖酸钠因其良好的离子交换性和吸附性，已被广泛应用于遭受重金属污染的农业土壤改良（费志军，2019）、种子和废水处理（周晓燕等，2018；李国清等，2007）。此外，在畜禽生产中，腐殖酸钠可添加于饲料中螯合重金属离子，使之排出体外，从而减少畜禽体内重金属的残留，且其形成的胶体溶液可保护消化道黏膜免受毒性物质的损害。Herzig等（2007）研究表明，每只鸡（32日龄罗斯308肉鸡）每天采食0.5 g的腐殖酸，试验持续10 d，肉鸡肝脏、肾脏和腿肌中镉 （Cd）的含量可分别减少39.6%、34.2%和80.8%。Zraly等（2008a、b）在9周龄伊莎黄鸡上研究腐殖酸对体内汞（Hg）和铅（Pb）沉积的影响，结果表明，每只鸡每天采食0.5 g的腐殖酸，10 d后，肝脏、肾脏、大脑和肌肉中Hg的含量分别减少20.6%、23.8%、23.0%和18.6%；肝脏、肾脏、肌肉和骨骼中Pb的含量分别减少30.0%、43.8%、53.8%和50.6%。

2.3 抑菌作用 众所周知，大肠杆菌为定植于畜禽肠道中的有害菌群。有研究报道，培养基中分别添加5%、10%和15%的腐殖酸钠（m/V）可显著降低大肠杆菌活菌数量，且抑菌效果随腐殖酸钠添加量的增加越明显（娜仁高娃等，2014）。腐殖酸钠的抑菌机理主要为：（1）腐殖酸钠可改变大肠杆菌生长环境的pH，使菌体处于碱性环境，导致细胞膜的通透性发生改变，影响膜结构和功能（娜仁高娃等，2014）；（2）对数生长期的细胞分裂受到抑制，生长异常，细胞变得稀薄，内部出现空泡，导致紫外吸收值升高，降低细菌代谢，最终导致细胞解体（娜仁高娃等，2014）。植物乳杆菌可调节肠道正常菌群，抑制腐败菌的繁殖和生长。刘娜等（2014）研究表明，植物乳杆菌固态发酵前期（24 h）在底物和种子液中分别添加2%的腐殖酸钠可刺激生长，显著增加活菌数，从而提高代谢产物中乳酸和乙酸的含量，而短链脂肪酸则对后肠的代谢调控和机体健康的改善起着重要的作用（余苗等，2020）。也有研究报道，液体培养基中添加4.0%～8.0%的腐殖酸钠可显著提高2～6 h植物乳杆菌的自凝集率和与大肠杆菌的共凝集率，使植物乳杆菌对大肠杆菌的抑制能力和黏附能力提高（刘娜等，2019），而乳酸菌的自凝集能力既与其病原菌的共凝集能力有关又与其黏附宿主细胞的能力具有相关性，凝集能力越强，定植能力更好，清除致病菌也越有效（向鑫玲等，2016）。

2.4 防止腹泻作用 腐殖酸钠对畜禽腹泻有很好的防治作用，主要因其为高分子络合物，且富含生物碱，进入肠道后，因拥有较大的比表面积，能有效地吸附并结合肠道炎性物质和有毒物质，然后将它们从动物体内排出（韩业东，2018）。朱荣生等（2018）研究表明，日粮中添加3.0 kg/t的腐殖酸钠和1.5 kg/t的核苷酸可显著降低21～59日龄断奶仔猪腹泻率、血清中二胺氧化酶（DAO）和磷酸激酶（CKP）活性。氧化锌因具有抑制大肠杆菌感染的作用，常被添加于仔猪饲粮中用于抗腹泻，但高浓度可导致体内锌的过量累积和排泄，造成环境污染（袁勇，2020）。欧阳富龙等（2017）研究表明，日粮中用0.4%的腐殖酸钠代替氧化锌并没有降低保育猪的腹泻率，原因可能与目前对腐殖酸钠的评判标准不一样有关，产地、原料以及加工工艺都会对腐殖酸钠中发挥作用的主要成分（黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸）的比例造成影响（杨福金等，2013；宋海燕，2009）。

3 腐殖酸、腐殖酸钠在畜禽生产中的应用

3.1 生长性能和胴体性状 腐殖酸和腐殖酸钠中含有多种生物活性成分和矿物元素（钾、磷、钙、镁、铁、钴、锰等），可通过调理胃肠道菌群平衡，刺激胃肠道蠕动，促进营养物质的消化吸收而提高生长性能（王玉峰等，2009；夏学鹏等，2009）。陈国顺等（2014）研究报道，在添加了黄霉毒素的科宝肉鸡日粮中添加1.0%的腐殖酸钠（腐殖酸含量≥70%）可显著提高成活率和平均日增重，降低料重比。Skalicka等（2016）研究报道，含黄曲霉毒素B1的海布罗肉鸡日粮中添加1%的腐殖酸钠（腐殖酸含量63.2%）可显著提高体重。以上研究表明，腐殖酸钠可通过减少霉菌毒素的毒性，缓解有毒物质对胃肠道的伤害而提高生长性能。

Veronika等（2016）研究报道，日粮含1%的腐殖酸钠可提高42日龄罗斯308肉鸡胴体重和肌胃重量。陈志敏等（2019）研究报道，日粮中添加0.3%的腐殖酸钠（腐殖酸含量＞70%）可显著提高1～21日龄AA肉公鸡平均日增重，但0.1%、0.3%和0.5%的腐殖酸钠对42日龄肉鸡屠宰率、全净膛率、半净膛率、胸肌率、腿肌率和腹脂率无显著影响。张杰等（2017）研究发现，日粮中添加0.5%、1.0%和1.5%的腐殖酸钠（腐殖酸含量为62%）可降低1～42日龄AA肉鸡料重比，减少死亡率，显著提高全净膛率。Henrieta等（2018）研究报道，罗斯308肉鸡日粮中添加2%的腐殖酸可提高1～42日龄体重和屠体重。但也有研究报道，日粮添加2.5%的腐殖酸对160～202日龄罗斯308肉鸡生长性能和胴体性状无显著影响（Can等，2009）。综合上述研究，相同日龄条件下，腐殖酸的添加量对肉鸡胴体性状影响不同，添加量越高，胴体性状改善越显著。但在实际生产中，可根据畜禽日龄和腐殖酸钠干物质中有效成分含量适当添加。

3.2 营养物质利用率 腐殖酸钠的吸附作用延长了饲料中营养物质通过肠道的时间，提高营养物质的吸收率 （陈志敏等，2019）。鲍翠俊等（2015）研究报道，1～42日龄AA肉鸡日粮中分别添加1%、1.5%和2.5%的腐殖酸钠可降低28日龄时血清白蛋白含量，而血清总蛋白和白蛋白又是反映家禽蛋白质代谢的重要指标，血清总蛋白和白蛋白含量升高，说明机体对蛋白质吸收率升高（郑爱娟等，2019）。Alena等（2010）对1～42日龄罗斯308肉鸡的研究表明，日粮中添加5 g/kg腐殖酸钠（腐殖酸含量63.2%）对血清总蛋白、白蛋白、甘油三酯和磷含量无显著影响。日粮中添加5%的腐殖酸钠可显著降低14日龄血清胆固醇含量，血清胆固醇含量可反映脂肪组织发育和体内脂肪沉积的能力，胆固醇含量降低表示脂肪沉积能力减弱（张放等，2018）。从以上研究结果看出，腐殖酸钠的添加并没有提高营养物质吸收率，可能与添加剂量、试验周期或者腐殖酸含量有关，同时也和畜禽体内这些代谢指标受多种因素调节有关。

3.3 畜禽产品品质 畜禽产品质量安全不仅影响消费者身体的健康，也关系到我国畜牧业的发展，随着生活水平的提高，人们对肉、蛋及相关制品的要求也越来越高（王燕红等，2017）。Herzig等（2007）和Zraly等（2008a、b）研究发现，每只肉鸡每天采食0.5 g的腐殖酸可有效减少Cd、Hg、Pb等重金属在内脏和肌肉中的沉积。Peter等（2018）在1～42日龄罗斯308肉鸡上的研究表明，日粮中添加1%的腐殖酸可增加胸肌和腿肌中肌内脂肪含量。除此之外，基础日粮中添加0.3%的腐殖酸钠可显著提高150日龄来航蛋鸡蛋壳密度、强度以及光泽度，减少分装、运输、加工以及储存等环节带来的损失（冯时琴等，2013）。日粮中添加0.1%和0.3%的腐殖酸钠均可提高白来航蛋鸡鸡蛋中蛋白、蛋黄和蛋壳固形物含量，提高蛋壳、蛋黄和蛋白品质（刘学仁等，1983）。通过上述研究可看出，腐殖酸和腐殖酸钠可减少重金属沉积、提高肉品质和蛋品质，原因是由于腐殖酸和腐殖酸钠优异的吸附性和流动性，用作颗粒饲料黏合剂改善了饲料的耐久性，而颗粒饲料相比粉料减少了成分分离，杀灭了病原微生物，提高了适口性（Abdollahi等，2013）。

3.4 免疫和抗氧化功能 研究表明，腐殖酸和腐殖酸钠结构中含有多种能收缩血管和降低毛细血管渗透性的活性基团，达到消炎止血的作用，因而可增强机体免疫力（李丽，2014）。也有研究报道，腐殖酸钠在体内各种酶（多酚氧化酶、抗坏血酸酶、过氧化物酶）的作用下，活性基团可分解出较多的初生态氧，呈现杀菌和消炎的作用，从而提高免疫力（王玉峰等，2009）。研究表明，日粮含0.3%和0.5%的腐殖酸钠可显著提高21日龄和42日龄肉鸡血清中免疫球蛋白A、G、M（IgA、IgG、IgM）含量（陈志敏等，2019）。赵金香等（2008）在生长猪上的研究表明，连续10 d灌喂10 mg/kg体重的腐殖酸钠可显著提高血液活花环玫瑰花环（Ea）和补体复合物玫瑰花环（EAC）形成率。Ea水平提高，表明T淋巴细胞介导的细胞免疫水平显著提高；ECA水平提高，间接反映机体体液免疫水平提高。程郁昕等（2010）研究报道，日粮中添加1.5%的腐殖酸钠可显著提高28日龄AA肉鸡脾脏指数和法氏囊指数。此外，也有研究报道，1～42日龄肉鸡日粮中添加0.3%的腐殖酸可提高血清禽流感病毒（AIV）抗体效价（Tohid等，2010）。以上研究结果说明，腐殖酸和腐殖酸钠可通过提高病毒抗体效价、淋巴细胞增殖和转化率以及免疫器官指数、细胞免疫和体液免疫来达到提高畜禽免疫功能的目的。

脂质过氧化是一种反复进行的自由基链式反应，其终产物微量丙二醛（MDA）对细胞具有毒性作用。总抗氧化酶（T－AOC）的活性高低可反映机体抗氧化酶系统和非酶系统对外来刺激的代偿能力以及机体自由基代谢状态，T－AOC活性越高，机体抗氧化能力越强（杨梅梅等，2015）。研究报道，肉鸡日粮中添加0.3%和0.5%的腐殖酸钠可显著减少21日龄血清中MDA含量，提高21日龄和42日龄血清中T－AOC活力（陈志敏等，2019）。鲁鑫涛等（2020）研究表明，日粮中添加1000 mg/kg的腐殖酸可提高海兰白蛋鸡血清中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH－Px）活性，而GSH－Px可使机体内有毒的过氧化物还原为无毒的羟基化合物，保护细胞膜免受过氧化物损伤。鲁鑫涛等（2020）的研究也表明，日粮中添加1000 mg/kg的腐殖酸可显著降低热应激条件下海兰白蛋鸡血清MDA含量。综合上述研究，腐殖酸和腐殖酸钠可通过提高抗氧化酶活力和减少脂质过氧化物含量提高畜禽抗氧化功能，其原因与腐殖酸和腐殖酸钠分子中含有的醌、酚等官能团有关，尤其是醌基团在电子传递和清除自由基中起着重要的作用（栾富波等，2008）。

4 总结

腐殖酸和腐殖酸钠因其独特的分子结构和理化特性，一方面可作为吸附剂吸附饲料中的霉菌毒素和重金属，减少体内重金属沉积，提高畜禽产品品质，另一方面可作为功能性饲料原料改善机体免疫和抗氧化功能，提高生长性能和改善胴体性状。腐殖酸和腐殖酸钠具有抑菌、防止腹泻和解毒等功效，且无耐药性和二次污染等问题，可作为环境友好型饲料添加剂代替抗生素应用于畜禽饲料中。但其在提高肉品质和蛋品质方面的作用机理，在提高抗氧化和免疫功能方面的具体分子机制，以及在实际生产中的统一应用标准还有待进一步研究。