中草药添加剂在畜禽养殖中的应用潜力及挑战

高 铎，孙 鹏

(中国农业科学院 北京畜牧兽医研究所，北京 100193)

自抗生素被发现以来，一直被用于人类的药物生产和畜禽养殖中，其作为饲料添加剂对畜牧业做出了巨大贡献，大大提高了饲料利用率和动物的生产性能，保障了动物的健康[1]，但也直接引起了病原菌的耐药性问题，导致抗生素耐药性病原体在全世界的出现和传播[2-4]。抗生素在畜禽生产中的过量使用导致其残留在肉、蛋、奶等动物产品中，进而威胁人类健康[5]。农业农村部发布194号公告，要求从2020年1月1日起禁止除中药外的所有促生长药物饲料添加剂的使用[6]，饲料端“禁抗”、养殖端“减抗、限抗”已是大势所趋。中草药添加剂不但含有丰富的营养物质，还具有预防和治疗动物疾病的功能，相对于抗生素而言，中草药因其特有的多功能、低毒副等作用被使用在饲料添加剂中。然而，潜力和挑战并存，尽管关于中草药添加剂在畜禽养殖中的应用已经做了大量的工作，但是仍存在许多需要解决的问题，还未能将其广泛应用于畜禽生产中。

1 全球养殖业抗生素使用情况及“禁抗”历程

据估计，全球每年每生产1 kg牛肉、鸡肉和猪肉的抗生素平均使用量分别为45 mg、148 mg和172 mg。2010年，全球畜牧业抗生素使用量最多的5个国家分别是中国(23%)、美国(13%)、巴西(9%)、印度(3%)和德国(3%)。预计到2030年，这个排名将是中国(30%)、美国(10%)、巴西(8%)、印度(4%)和墨西哥(2%)[7]。

抗生素的使用量在各大洲表现出很大的区域性差异：在南亚和东南亚，包括中国的中东部地区、越南的红河三角洲、曼谷北部郊区、印度南部沿海以及孟买和德里市；在美洲，包括巴西南部、墨西哥城郊区以及美国中西部和南部抗生素使用量最高[7]。全球对食用动物蛋白的需求正以前所未有的速度增长，对有些国家而言，传统的养殖方式已被大规模集约化生产模式取代，而抗生素是保证畜牧业集约化、规模化发展的有效手段。2000年以来，得益于集约化的养殖模式，加之对于抗生素的长期滥用，这些地区的肉类产量急剧上升。据估计，在2010年至2030年间，全球抗生素使用量将增加67%，从63 151±1 560 t增加到105 596±3 605 t[7]。抗生素的不合理使用引起了耐药细菌的增加[8]，非洲猪瘟的发生与蔓延，其一部分原因当归结于规模化猪场对于抗生素的滥用，这种长期滥用抗生素的行为，必将导致猪的免疫力下降，进而造成大规模疾病的发生。

2013年，中国使用的16.2×104t抗生素中，52%被用于食用动物生产[9]。抗生素在养殖业中的大量使用引起了人们的普遍关注，全球养殖业掀起“禁抗”热潮。1976年，欧盟率先禁止青霉素类和四环素类抗生素在饲料中使用[10]；1986年，瑞典禁止使用促生长类抗生素[11]；2002年，加拿大卫生部提出限制使用抗生素，包括限制利用抗生素进行疾病的治疗，并提出通过开处方的方式获得抗生素；2006年，欧盟DANMAP 97报告指出，禁止使用促生长类抗生素，该禁令直接导致其他出口到欧盟国家的动物产品也必须符合同样的规定，对全世界养殖业产生了重要的影响[12]；2008年，日本开始禁止在饲料中使用抗生素[13]；2014年，美国联邦食品和药物管理局(FDA)宣布，在未来三年将逐步禁止促生长类抗生素的使用，自2017年1月1日起禁止在动物饲料中使用预防性抗生素[14]；韩国于2018年7月全面禁止抗生素在饲料中使用[15]。中国农业农村部发布的194号公告称，为减少滥用抗生素造成的危害，维护动物源食品安全和公共卫生安全，自2020年7月1日起，饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂(中药类除外)的商品饲料，此前已生产的商品饲料可流通使用至2020年12月31日[16]。此外，中国农业科学院发布了农业绿色发展科研计划(2019-2030年)，谋划开展农业绿色发展相关技术，以期到2025年实现畜禽用抗生素总量减少50%～55%，到2030年畜禽用抗生素总量减少60%～65%的目标[17]。目前，在蛋鸡和奶牛饲料上实现“无抗”基本可以被接受和认可，对于肉禽、猪仍需要一段时间[18]。当前国内外都热衷于饲用抗生素替代物的研究，抗生素不能完全替代，但可以通过抗生素替代品弥补“禁抗”带来的经济效益的下降，抗生素替代物的研发及产业化成为“替抗、减抗”以及促进养殖业绿色发展的关键技术之一。我国具有丰富的中草药资源，如能因地制宜，利用好资源优势发展中草药饲料添加剂将大有可为[19]。

2 中草药添加剂应用在畜禽养殖中的优势

2.1 天然性

大部分中草药来源于天然植物或者人工种植，保持着各种成分原本的结构和生物活性，经过长时间的筛选和实践，保留了各种对动物生长有益的天然精华，其提取物成分容易被动物消化吸收，具有高度的天然性和可靠性[20]。

2.2 多功能性

中草药兼具营养和药物双重作用，中草药添加剂的化学成分复杂多样，从而保证了其功能的多样性。中草药含有许多营养物质，包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、微量元素、维生素等，具有一定的营养价值[21]。其含有丰富的生物活性物质，如多糖、精油、生物碱、甙类等，相互协调使用，具有抗微生物感染、抗应激、提高抗病力、增强免疫力、促进动物生长等多重功效[22]。中草药是多种成分的复合体，其复合成分都是以整体调节为主要作用机制，对机体的神经-免疫-代谢网络进行调节，使动物机体朝健康方向发展[23]。此外，中草药添加剂还具有抗饲料氧化、抑制霉变、改善饲料风味和提高适口性等功能[24]。

2.3 低毒副作用，无耐药性，不残留

长期的实践证明，大多数中草药添加剂无毒副作用，只有少数具有很低的毒副作用，且大多数成分无害[25-26]。中草药的有效成分从多种环节干扰病原菌代谢，从而发挥抑菌、杀菌的作用[27]。其特有的抗微生物机理，不致使病原菌产生耐药性，并可以长时间添加和使用，且成分容易被机体吸收、利用，没有被吸收的也可以排出体外，不易残留和污染环境。

2.4 资源丰富

据统计，全世界有植物约30万～50万种，可入药的占5%～15%；动物约150万种，可入药的约占0.15%；海洋生物约17万种，可入药的约占1%。我国幅员辽阔，各地都有中草药的分布，植物药材资源种类丰富，素有“世界药库”之称。其中，陆地中药资源约有12 807种，具有药用价值的中草药大约有11 146种，而且还有两万多种海洋植物，仅长白山地区而言，就有900多种药用植物[28]。

3 中草药添加剂在畜禽养殖中的应用

中草药不仅可以为动物提供蛋白质、必需氨基酸、脂肪酸、淀粉、低聚糖、维生素和有机矿物质等营养物质，而且还含有多种生物活性成分，具有增强免疫力、抗微生物和减轻应激等特性[29]，其促进动物生长的主要作用方式包括调节动物营养代谢、增强畜禽机体的免疫能力等。中草药添加剂可降低幼龄动物应激水平，促进肠道健康和功能，特别是在仔猪断奶和雏鸡等幼小动物生命周期的关键阶段，对建立健康的胃肠道微生态系统，控制潜在病原体和消化系统紊乱具有至关重要的作用[30-31]。在中草药或其成分中，一些传统中草药配方和多糖、精油等显示出了最大的潜力，在我国养殖业中已被广泛应用。据武汉轻工大学侯永清教授介绍，我国市场上的饲料约30%不含抗生素，为有效防范细菌耐药性持续传播，确保人类健康，有必要学习借鉴欧盟国家的经验，先从饲料生产环节入手，加强饲用抗生素管控，而利用中草药作为抗生素的替代品，对畜禽产品安全和养殖业的绿色、可持续发展具有重要意义。

3.1 中草药添加剂在猪养殖中的应用

随着我国进入新的发展阶段，对养殖业的养殖水平及安全、健康的要求越来越高，如何提高养殖效益和食品安全已成为广大养殖界人士共同关注的焦点。近些年，中草药添加剂在猪、奶牛、家禽等养殖过程中得到了广泛应用。由于人们的保健意识日渐加强，猪肉的品质问题受到了越来越多的关注，生产者为追求高瘦肉率，滥用一些抗生素、激素、高铜、高锌和砷制剂添加剂，从而导致猪肉品质下降，对人类健康具有潜在的威胁[32]。针对生猪长期大量使用甚至滥用化学合成类添加剂引起的药物残留及猪肉风味、品质下降等问题，利用具天然、毒副作用小的中草药，饲喂后既能提高猪的生产性能，又能有效改善猪肉品质，使其嫩度增加、风味改善，猪肉胆固醇含量降低，优化肠道有益微生物类群，提高个体免疫力[33]。母猪产后缺乳和仔猪腹泻，影响了仔猪的生长发育，增加了仔猪的死亡率，这严重制约着养猪业的发展。谷新利等[34]研制出猪用新型中草药添加剂催乳保健Ⅰ号、催乳保健Ⅱ号、催乳保健Ⅲ号。通过推广应用，使所产的80万头仔猪腹泻发病率在原来的基础上降低23%，45日龄成活率在原来的基础上提高11%，45日龄个体重在原来的基础上提高18%，对提高母猪产乳量、降低仔猪腹泻发病率，促进仔猪生长具有很好的效果。可见，中草药添加剂的研制对于养猪业，尤其是增加仔猪成活率、提高免疫力及改善肉品质等方面都具有显著的实际应用效果。

3.2 中草药添加剂在禽养殖中的应用

中草药提取物可以改善家禽肠道健康，从而降低微生物毒素和其他有害微生物代谢物(如氨和生物胺)对动物的伤害，因此可减少其免疫防御应激，使肠道吸收更多的必需营养素，获得更好的遗传潜力和生长性能[35]。在肉鸡饲养过程中，抗生素可减少致病菌的数量，预防疾病，保证其产品的健康。作为家禽生产中替代抗生素的一种饲养策略，杨志强等[36]对中草药饲料添加剂进行了系统的研究，通过调查和分析，明确当归股梢、红芪头尾等中草药富含微量元素、维生素和氨基酸，具有较高的营养和药用价值。在资源调查和化学成分分析的基础上，以中兽医理论为理论基础，对肉用仔鸡进行饲喂试验，筛选出具有良好增重和抗病性能的中草药饲料添加剂“归蒲方”，该研究成果在提高肉用仔鸡生产性能，预防营养代谢病、腿部病和肠道病等方面具有显著效果。胡忠泽等[37]研究发现，添加1%的杜仲提取物于仔鸡饲料中可显著提高鸡胸肌、大腿肌瘦肉的比例和持水量，减少腹部脂肪的百分比、滴水损失和烹饪损失。中草药添加剂还具有抑菌和抗病毒的作用，可提高机体自身的免疫机能，对鸡的病毒性疾病防治有很好的应用效果[38]。在中草药的多种免疫活性成分中，多糖是主要的免疫活性物质，是增强免疫功能的基础。此外，皂苷能增强网状内皮系统的吞噬功能，提高淋巴细胞的转化率，促进抗体的形成[39]。有研究通过组方筛选，研制成适用于蛋鸡的抗球虫中药制剂“孢囊净”和具有增强其免疫功能的纯中药添加剂“增免散”，该中药免疫增强剂还能够降低鸡的料重比和死淘率，提高日增重，改善鸡蛋品质，降低其药物残留。此研究在细胞免疫和分子免疫的水平上初步揭示了该中药制剂增强机体免疫作用的机理，对于发展生态养鸡、降低鸡蛋中药物残留具有广泛的应用前景[40]。

3.3 中草药添加剂在奶牛养殖中的应用

畜牧业的发展是衡量一个国家经济状况的重要指标，而奶牛养殖业在畜牧业中又占有至关重要的地位。建国后，尤其是改革开放以来，我国奶牛养殖业发展迅速，在奶牛营养与饲料方面也取得了多项显著的成就[41]。近年来，学者们对于中草药添加剂对奶牛生产性能、瘤胃发酵、乳房炎、消化代谢以及热应激等方面进行了大量的研究，研究表明中草药添加剂在提高奶牛生产性能、防治相关代谢疾病以及缓解热应激等方面发挥了切实可行的作用[42-46]。马峰涛等[47]就金银花提取物对泌乳中期热应激奶牛的生产性能、免疫性能以及血液生化指标的影响进行了研究，筛选出了28 g/d为泌乳奶牛的最佳添加剂量，研究表明金银花提取物可增强奶牛的免疫反应，降低奶牛血清热休克蛋白72含量，具有缓解奶牛热应激的作用。下一步将从血液和肝脏转录组、蛋白组、代谢组以及瘤胃微生物组等方面进行多组学的深入研究，以期阐明其增强奶牛免疫力及缓解热应激的机制，为金银花提取物在奶牛养殖的应用提供数据参考和科研支撑。综上所述，中草药添加剂具有药物和营养的双重作用，在实际应用中可预防和治疗疾病，促进畜禽的成活和生长，提高其免疫和生产性能，具有较大的开发应用潜力。

4 中草药添加剂在畜禽养殖应用中存在的问题

4.1 成分复杂，作用剂量及机理不明确

中草药添加剂的功效主要依赖传统的经验及少量的试验结果，且相关研究多集中关注畜禽的生产性能，而传统中医理论主要是针对人，因为动物对这些物质的代谢和免疫机制与人类不同，因此不能解释中草药添加剂对动物的真正作用机制。中草药的有效成分众多，且多具有复杂的相互作用，多味中草药一般经混合使用以达药理作用，因此很难将其功能归于某一特定的中草药。从中草药分离得到的活性成分与整个中草药的药理作用不同，对于一些已知的活性成分，如多糖和精油，尽管已经被证明对动物的生长性能有积极的影响，但其活性位点和分子机制在很大程度上仍未知，缺乏系统的方法来评价其作用机制[48]。并且人们缺乏中草药对畜禽的最佳剂量的研究，如果畜禽使用剂量过高，中草药可能具有副作用，对畜禽产生不利的作用效果，这也不利于中草药的最大化利用[49]。

4.2 加工工艺落后

中草药的制备很大程度上还是按照传统的工艺进行，加工工艺相对粗糙，市场上规模化生产的中草药添加剂产品很少，且产品的创新性研制较为落后[50]。中草药通常以简单加工后的分散剂或粉剂的形式直接加到饲料中，没有将其有效成分提取和纯化，或仅仅针对中草药某种成分进行简单提取应用，其营养效果和有效活性成分得不到保障，相应的营养和促生长效果也得不到充分的发挥，给畜禽饲料的营养成分比例的调控带来一定麻烦，导致中草药添加剂的研究结果存在较大的差异性[51]。加之，生产和加工过程中的质量控制也不是很严格，加工技术还没有达到国家标准，其质量在不同的制造商之间也会有所不同[52]。

4.3 作用效果不稳定

虽然大多数中草药成分是相对稳定的，但也有某些成分是光不稳定、热不稳定，地理位置、土壤类型、气候条件、海拔、生长季节、收获过程和贮藏条件都可能影响中草药有效成分的组成和含量，进而造成其作用效果的不稳定。品种和环境生长条件、采收时间和成熟度、保存的方法和时间、提取方法以及可能的增效或拮抗作用、抗营养因素以及微生物污染也会对其有效成分的质量和功效产生重大影响[53]。一些中草药成分挥发性很强，蒸发速度快，最终也会导致产物的浓度变化很大。此外，中草药提取物可能会吸收饲料成分，导致其活性降低[54]。因此，加工和运输过程中，还需要对其进行适当的保护。

4.4 精准配伍问题

影响中草药疗效的因素有很多，其不仅有防治疾病的一面，也有不利的一面。研究者对中草药的研究多集中在对畜禽生产有利的方面，少有研究关注中草药的副作用、配伍后对畜体不利的影响因素以及需要注意的问题。中草药添加剂的功效多数具有综合性，配方多且搭配类型复杂，很难做到精准配伍，有些药物本身没有毒性，配伍后才会产生副作用。因此，既要研究药物的有利作用，还需了解它可能产生的副作用，特别是药效强烈或者有毒的药物，应避免使用[55]。

4.5 缺乏统一的规范、标准

当前，无论是在生产上还是在应用上，中草药添加剂的原材料质量控制标准、加工质量标准、配方标准、产品质量标准、安全检测标准都不完善，从而导致中草药添加剂的质量参差不齐。加强对药源和药材的品质监管，建立良好的农业操作规范、生产操作规范和中药材生产加工的质量控制程序是保证中药材质量的重要环节[56]。并且，当前缺乏统一的管理办法以及科学的中草药饲料添加剂评价标准和体系，这对中草药使用的监管、批准将是一个潜在的障碍，在中医不被认可的西方国家，监管壁垒则会更高，这非常不利于中草药添加剂的大范围推广和应用，也不利于品牌形象的树立和效益的提升[57]。

4.6 经济可行性

中草药添加剂的提取成本较高，且由于中草药中的有效成分不能被最大化地浓缩利用，为保证其直接添加的效果，多通过加大添加剂量来增加药效，最终导致成本增高[58]。中草药添加剂在畜禽养殖中应用的经济可行性方面，当前的研究也有限，还不能完全确定它的使用是否有重大的经济效益。

5 展 望

综上所述，中草药饲料添加剂可以提高动物的生产性能和生产力，有望成为抗生素的替代品，合理使用抗生素，不断开发抗生素替代物，是保证畜牧业高质量发展的需要。然而，未来仍需要一个系统的方法来评估中草药添加剂的功效和作用模式，应集中研究如何低成本提取中草药有效成分，将现代生物技术引进中药饲料添加剂研究，从细胞和分子水平上加强中草药添加剂的理论研究。目前，抗生素仍是保障养殖业发展的必要手段，养殖业实现全面“无抗”基本不可能。有些人对抗生素的作用过度扩大化，过度解读了抗生素的负面作用，其实只要严格规定畜禽的治疗时间和休药期，合理合规使用抗生素，其负面作用是有限的。需要注意的是，禁用抗生素仅是在饲料端禁止促生长类抗生素的添加，这并不代表抗生素没有作用，也不代表不使用。抗生素替代物的研制是一个循序渐进的过程，综合遗传改良、营养技术和环境清洁才是“无抗”养殖的关键。对此，建议：(1)完善动物饲养管理，注重如何有效地通过饲料来满足动物的营养和健康需要；(2)改进饲养设施，加强环境控制，改善生产卫生条件，尽可能减少动物与病原微生物接触；(3)实行高校、科研院所和企业相结合，充分利用先进的生物技术手段，研究有利于生产，有利于人类和环境的解决方式。如此才能真正实现我国畜牧业的全面、协调、可持续发展。