发酵中草药在畜牧生产中的应用现状

罗永明，刘力萌，秦荣艳，梁见弟，王乐乐，赵 晨，王文奇*

（1.新疆畜牧科学院畜牧研究所，乌鲁木齐 830011；2.新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052；3.新疆畜牧科学院饲料研究所，乌鲁木齐 830011；4.石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832000）

在畜禽养殖过程中，长期滥用抗生素会导致大量细菌产生耐药性，抗生素也会残留在动物体内及畜产品之中，影响食品安全，威胁食用者的身体健康[1]。自2020年我国实施禁止使用抗生素以来，促生长药物饲料添加剂（中草药类除外）的研究已逐渐被淡化，而抗生素替代品的研究成为科研人员关注的热点[2]。中草药资源丰富，其中能够应用于畜禽生产的有300余种，在提高畜禽生产性能、增强抗氧化能力、改善免疫功能和调节生理代谢等方面均有独特的优势[3]。中草药或其残渣在发酵过程中能为微生物菌种提供营养物质，微生物菌种产生的酶等代谢产物能使发酵中的中草药的有效成分释放出来，也能合成新的成分，增加发酵效果[4]。发酵中草药具有提高中草药药效、节省中草药资源、形成新的活性成分等多方面的优势，是一种功能广泛的新型绿色饲料添加剂，在畜牧生产中具有较大的利用价值。

1 发酵中草药的生产原理与方式

1.1 生产原理

发酵中草药是利用生物嫁接的方式，以一种或多种菌种对中草药进行发酵，使中草药中被植物细胞壁阻碍的有效成分充分释放出来。在此过程中参与发酵的菌种可以产生蛋白酶、纤维素酶、酰胺酶等多种生物活性分子物质，而生物活性分子物质可以继续分解转化，最终生成能被动物消化道直接吸收的小分子物质。发酵中草药多选用真菌、细菌、混合菌等作为发酵菌种，其中乳酸菌、芽孢杆菌、双歧杆菌、酵母菌、米曲霉、黑曲霉及各种药用真菌等在发酵过程中最为常见[5，6]。发酵中草药中即含有中草药的有效成分，又含有菌种发酵时产生的多种动物体可吸收的小分子物质，并能提高中草药药效，增强中草药作用效果，因此发酵中草药是一种能绿色、安全、高利用率的新型饲料添加剂[7]。

1.2 生产方式

发酵中草药有固体发酵、液体发酵和双向发酵三种发酵方式。

固体发酵主要从制曲工艺发展而来，并不断优化，以一定湿度的农副产品为营养机制，利用一种或多种菌进行发酵的发酵技术。固体发酵在发酵过程中没有或几乎没有自由水，不需要对农副产品基质进行灭菌，发酵过程中温度、湿度和pH等条件易于控制，但固体发酵极易感染其它杂菌，没有规定具体且科学的发酵判定指标，只能靠人的经验进行判定，以目前的现状很难实现大规模生产和应用[8]。

液体发酵主要从生产抗生素的传统技术发展而来，其是将优势菌种接种到含有中草药的培养基中，在适宜的环境下进行液体发酵培养，所得的发酵产物包括菌丝体及发酵液中的代谢产物[9]。液体发酵操作简便、成本低、效率高，容易实现自动化，适合进行大规模生产[10]。由于大多数中草药的抗菌效果不及抗生素或不具有抗菌作用，在发酵过程中容易被杂菌污染，因此在发酵过程中要做好灭菌工作。

双向发酵是在固体发酵的基础上延伸而来的药用真菌双向发酵技术，其固体发酵中营养物质为中草药或药渣。在发酵过程中，中草药为真菌提供营养物质，而真菌产生的酶、代谢产物等能使中草药中的某些有效成分释放出来，发酵产物中产生了与原来中草药不一样的功能性味，由此具备双向性。由于药用真菌双向发酵技术研究还处于初级阶段，药用真菌影响药性基质的机理研究尚不明确，真菌与药材之间的不同组合机理，有待进一步研究探索[11，12]。

2 发酵中草药的优势

2.1 提高中草药活性物质含量，增强中草药药效

发酵可促使中草药细胞壁破裂，存在于细胞中的黄酮、皂苷、酚类等活性物质分解并转化成小分子物质，更有利于动物机体的吸收利用[13]。屈青松等[14]研究发现，人参的主要功能性成分是人参皂苷，人参经过乳杆菌发酵42 h之后，人参皂苷含量和超氧化物歧化酶活性随之提高，因此利用乳酸菌发酵人参具有较高的应用价值。叶思勇等[15]研究表明，白术经酵母菌、乳酸菌、双歧杆菌发酵后，总黄酮、总多糖含量均明显提高。刘洋等[16]研究发现，用干酪乳杆菌、粪肠球菌、产朊假丝酵母等微生物对王不留行和益母草进行发酵，发酵产物中的可溶性总黄酮提高了55.14%、总生物碱提高了127.28%、粗多糖提高了55.42%、总皂苷提高了49.21%。胡永乐等[17]以泽泻为药性基质，采用不同灵芝菌进行发酵，结果显示，经南韩灵芝发酵后，菌质中粗多糖含量是未发酵的1.37倍，黄酮是8.17倍；鹿角灵芝发酵后，菌质中总三萜酸的含量是未发酵的2.31倍。宋国宾[18]利用牛蒡根下脚料作为赤芝固态发酵的基质，发酵之后牛蒡根下脚料中的蛋白质、还原糖、核苷总量、总三萜酸含量均有较大幅度的提高。

2.2 促使中草药产生新的活性成分

中草药中的某些活性成分在发酵过程中会转变为前体物质或代谢产物，这些物质的结构再通过甲基化、乙酰化、异构化修饰后，最终转化为新的活性成分[19]。韩春杨等[20]将复方中草药制剂（由黄茛、党参、茯苓、山楂、麦芽和白术组成）进行了微生物发酵，结果显示发酵后的复方中草药制剂产生了新的活性成分；发酵后的复方中草药在增强肉鸡免疫、改善生产性能等方面的有较大的贡献。张栋健等[21]报道称发酵后的枳壳产生了新的活性成分，如圣草酚-7-O-葡萄糖苷、橙皮素-7-O-葡萄糖苷、5-去甲基川陈皮素等。谷巍等[22]将蒲公英、乌梅、五倍子等组成的复方中草药发酵后，发现未发酵复方中草药的特征吸收峰消失，而产生新的特征吸收峰，生成了新的活性物质并发挥着抗炎作用。张命龙等[23]以牛蒡根为发酵基质，经灵芝固体发酵后，产生了新的三萜酸和腺苷，与未发酵牛蒡根相比，其黄酮和多糖含量降低，而蛋白质和核苷含量升高。

2.3 降低中草药毒性及毒副作用

俗话说“是药三分毒”，部分中草药因含有毒性，使其在使用时常常会受到限制。但是，发酵技术可降解中草药的毒性成分或转化成其他可利用的成分，起到降毒保效的作用[8]。戚怡婷[24]研究发现银杏果中的白果毒和银杏酸具有毒性，而经植物乳杆菌发酵一周后，银杏果的脱毒率可以达到70.12%。两周后最高可以达到90.19%；江南等[25]利用灵芝菌发酵生川乌，有效降解了生川乌中的总生物碱和酯型生物碱。潘扬等[26]利用朱红栓菌固态发酵马钱子，马钱子中的毒性成分士的宁得到有效降解。何栾樱等[27]以灵芝为药用真菌，采用双向固体发酵技术发酵雷公藤，经30 d的发酵之后，雷公藤抗炎活性中的活性物质（雷公藤甲素、雷公藤红素、雷酚内酯）含量增加，而毒性物质（雷公藤内酯甲）含量减少。江南等[28]探索有毒中药附片的解毒增效发酵炮制，结果显示药用真菌双向固体发酵工程可用于附片的解毒增效。

2.4 提高中草药药效，节省药源

中草药药渣中仍残留着至少30%的有效活性成分，将药渣经过发酵处理后，不仅能便于存放、改善畜禽饲料的适口性，还有助于节约生产成本与药材资源的目的[29]。张桂霞等[30]将党参、黄芪和当归的药渣经过生物菌剂（强微无抗饲料发酵剂和益菌肽）发酵后，很好的改善了绵羊日粮的适口性，显著增加了采食量。王旭东等[31]用甘草、黄芪、杜仲等中草药药渣饲喂小尾寒羊，结果发现未经发酵的中草药药渣与普通日粮组小尾寒羊饲喂效果相差不大，而饲喂经发酵后的中草药药渣的小尾寒羊采食量、日增重和饲料转化率等均显著提高。发酵中草药药渣可为一种新型饲料添加剂，应用于畜牧生产之中，增加畜禽生产性能，减少资源浪费。

3 发酵中草药在畜牧生产中的应用

3.1 提高动物机体抗氧化能力

发酵中草药使中草药中富含的多糖、多酚及黄酮类化合物等活性物质更好的释放出来，能提高动物机体抗氧化能力，在畜牧生产中使用较为广泛。乔宏兴等[32]研究发现肉鸡日粮中添加发酵黄芪，有助于提高肉鸡机体的抗氧化能力和增强血清中总超氧化物歧化酶及谷胱甘肽过氧化物酶活性。史同瑞等[33]将0.2%发酵黄芪粉添加到蛋鸡饲粮中，结果显示蛋鸡血清中谷胱甘肽过氧化物酶活性和总抗氧化能力极显著提高，而丙二醛含量显著降低。赵倩等[34]在鲤鱼饲料中添加枯草芽孢杆菌发酵的黄芪、甘草、板蓝根等中草药，发现0.2%、0.3%发酵中草药组总抗氧化能力、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶均显著高于空白对照组及低水平添加组，而丙二醛则显著低于对照组及低水平添加组。

3.2 缓解动物机体应激，发挥抑菌与抗炎作用

应激、炎症会对动物机体造成伤害，在严重的情况下，可能导致功能障碍。发酵后的中草药制剂在一定程度上能减少动物因气候、环境等外界因素所产生的应激反应，并具有较高的抑菌与抗炎作用。李欣泽等[35]用黄芪、板蓝根、淫羊藿等组成的中药制剂添加至肉鸡日粮中，结果显示中草药制剂对热应激所造成损伤有缓解作用，但发酵组的缓解效果优于未发酵组。张文等[36]利用乳酸菌对5种中草药（甘草、板蓝根、陈皮、苦丁和苦藠）进行发酵，发现除甘草外，其他中草药发酵上清液对有害菌（沙门氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）均具有显著的抑制效果。靳双星等[37]研究表明，黄芪、白术、党参、茯苓、刺五加、酸枣仁、甘草等组成的复方中草药制剂经发酵后能够使免疫应激肉鸡的白细胞数目降低，降低炎症反应。

3.3 提高动物生产性能

发酵中草药添加剂不仅可以改善畜禽饲料的适口性，提高采食量，而且对畜禽生长性能、产奶性能等都有积极作用。李志涛等[38]将陈皮、茴香和山楂等20多味中草药组成3种复合配方进行发酵，并进行肉鸡饲喂实验，结果显示发酵后的中草药组方对肉鸡生长性能和日增重均有显著促进作用。史洪涛等[39]将发酵黄芪（乳酸菌发酵）、黄芪和乳酸菌分别添加到不同组肉鸡饲粮中，结果显示三者均能明显提高肉鸡小肠绒毛的高度、降低隐窝的深度，小肠的形态结构得到了明显改善，而经乳酸菌发酵后的黄芪的作用更明显，实验组的肉鸡肠道改善效果更好。许栋等[40]研究发现，在京红蛋鸡产蛋后期饲粮中添加4 g/kg利用枯草芽孢杆菌5×108CFU/g发酵党参、白术、白芍、茯苓等中草药能够提高产蛋后期的产蛋率，改善蛋品质和脂代谢能力。申红春[41]利用益生菌发酵大青叶、黄芪、紫雏菊等中草药，并用发酵产物饲喂天府肉鸭，结果显示天府肉鸭的生长产量和屠宰性能均显著提高。

4 小结与展望

随着畜禽饲料中禁止使用抗生素的政策的实施，绿色、新型饲料添加剂的需求越来越大，为发酵中药在畜牧行业中的发展提供了重要的机遇。中草药经过微生物发酵后，不仅能够大幅增加中草药有效成分，还可以产生新的活性物质；发酵后的中草药对畜禽增重、料肉比以及机体抗氧化能力等均具有明显的提高作用，是一种效果良好的绿色饲料添加剂，具有较大的开发潜力。发酵中草药技术是将现代化生物技术，微生物学与中草药学紧密联系在一起，发酵中草药技术与中草药研究的紧密结合，必将为畜牧发展开辟新的道路，拓宽新的发展空间。