单宁酸的作用及在猪鸡生产中的应用进展

2024-01-09作者庞怡王华朗全春育田瑜

广东饲料 2023年8期

◆作者：庞怡王华朗全春育田瑜

◆单位：广东恒兴饲料实业股份有限公司农业农村部华南水产与畜禽饲料重点实验室

1 单宁酸的来源与作用

单宁酸是一类广泛存在于五倍子、栗木、坚木、绿茶、金缕梅树等植物树皮和果实植物中的多酚类化合物，属于植物次生代谢产物，简称单宁，根据其化学结构可分为水解单宁酸、缩合单宁酸，目前仅能通过植物提取获得，尚不能人工合成。单宁酸味苦涩，适口性差，较高浓度的单宁酸会影响动物的采食量，过量会引起中毒。缩合单宁酸通常被认为是一种抗营养因子，而水解单宁酸则被认为是新型的饲料添加剂，生产中常用五倍子单宁酸、坚木单宁酸、栗木单宁酸等均为水解单宁酸。随着人们对单宁酸认识的不断深入，大量研究证明单宁酸是理想的抗生素替代品，而单宁酸的生物活性与其多元酚羟基结构紧密相关。

高浓度的单宁酸具有一定的细胞毒性，可诱导猪肾细胞发生氧化损伤，但适量的单宁酸具有抗腹泻、促生长、抗氧化、抑菌和抗寄生虫等生物活性（王吉等，2020）。目前，研究关于单宁酸是否促进饲料养分的消化尚未确定，特别是单宁酸对蛋白质消化的影响存在争议。有研究报道，随着饲粮中单宁酸添加量（120mg/kg～960mg/kg）的增加，血浆血红蛋白、血球容积和铁含量显著性降低，粪中铁的排泄量升高，铁的吸收减少导致机体造血功能下降，引发贫血，从而降低仔猪生长性能（薛瑞婷等，2020）。安文亭团队（2014；2014）试验结果表明，饲喂添加1000～2000g/t 单宁酸日粮，仔猪对日粮粗纤维、钙、磷的消化利用率可分别提高 9.09% ～26.43%、6.73%～9.36%、25.01%～44.20%，对粗蛋白的消化利用率影响不大，且可提高乳酸菌的数量，抑制大肠杆菌的繁殖，降低38.78%～55.61%的腹泻率和49.93%～75.03%的死淘率。在生长育肥猪上，饲粮中添加450g/t单宁酸可提高营养物质的利用率和减少腹泻，具体表现为：能量和蛋白质利用率分别提高4.30%、5.04%，钙、磷的利用率分别提高4.90%、18.69%，腹泻率降低 71.18% 。在 Bonjin 等（2019）研究中，添加0.1%单宁酸显著降低了中性洗涤纤维消化率，同时也降低了能量、粗蛋白的全肠道表观消化率以及组氨酸、脯氨酸和半胱氨酸的标准或表观回肠消化率。单宁酸与蛋白质的互作为共价结合或非共结合，不可逆性的共价结合会降低蛋白质的消化率，可逆性的非共价结合对蛋白质的消化率影响不大，而二者之间的互作受蛋白质类型、单宁酸的结构、温度、pH等因素的影响（石长波等，2022）。王亚等（2020）通过体外模拟生长猪胃—小肠的仿生消化，探讨有无饲粮时单宁酸对消化酶活性及饲粮养分消化率的影响，试验结果发现在无饲粮的状态下，不同来源、不同浓度的单宁酸对胃蛋白酶活性影响不显著，但在小肠消化液pH 呈碱性的环境下，单宁酸与消化液中消化酶结合能力变强，从而呈现剂量依赖性抑制小肠消化酶活性。在饲粮仿生消化过程中，单宁酸优先与饲粮中的养分发生螯合，一方面减弱对小肠消化酶活性的抑制，但另一方面阻碍消化酶对蛋白的降解作用，从而呈剂量依赖性显著降低饲粮干物质、粗蛋白的消化率。从王亚等（2020）研究可推断，单宁酸主要是在小肠阶段发挥作用，且弱碱性环境下单宁酸对日粮蛋白质的亲和性大于消化酶，这同样暗示着日粮中单宁酸的添加量不宜过度，否则会影响消化酶的活性。另外，部分学者认为单宁酸还可延长食糜在胃肠中的消化时间，提高饲料养分的消化利用率（刘汉锁等，2019）。

2 单宁酸在猪生产中的应用

2.1 单宁酸在仔猪生产中的应用

单宁酸在仔猪上的研究主要集中在对仔猪生长性能、腹泻及替代氧化锌或抗生素的使用方面。仔猪断奶是仔猪生产中的一大关键节点，断奶应激会造成仔猪肠道发育不良、肠道炎症、生长性能下降和腹泻等问题。大量研究证明，在日粮中添加适量单宁酸，可降低仔猪的腹泻，改善生长性能。如苟昌勇等（2020）在饲粮中添加700～1700mg/kg五倍子单宁酸（环糊精包被，单宁酸含量为40%），可促进断奶仔猪采食，显著提高日均增重4.08%～16.05%和十二指肠胰蛋白酶活性，不降低养分的消化率，分别显著降低腹泻率40.92%～52.82%、腹泻指数39.39%～52.38%和粪中水含量2.05%～4.15%，其控制腹泻的效果优于抗生素（金霉素+恩拉霉素），且单宁酸的效果随着添加量在一定范围内的增加而增加，最适添加量为1700mg/kg。表1 详细列举了日粮中添加单宁酸对仔猪生长性能、腹泻率的效果。由表1可知，适量的单宁酸可提高仔猪的采食量，增强肠道健康，减少腹泻，改善生长性能；断奶仔猪日粮中单宁酸的推荐量在0.04%～0.10%较合适，这与农斯伟等（2020）的推荐量0.07%～0.15%相近。高剂量的单宁酸会影响断奶仔猪的血液学参数，降低肝脏指数，仔猪日粮中单宁酸的添加量不宜超过1%（宋研研等，2020）。

关于单宁酸抗腹泻的作用机理，可能与其“收敛”特性有关。单宁酸的收敛性是指单宁酸与蛋白质的亚胺基交联成键形成不溶于水的复合物。单宁酸收敛性使得单宁酸可与胃肠黏液中的蛋白质结合形成一层保护性生物膜，既阻碍病原菌的侵害，又抑制胃肠的炎性渗出，对改善肠黏膜形态与屏障、减少肠道炎症和调整肠道微生物菌群均有良好的效果。如农斯伟等（2021）研究发现饲喂添加有效含量均为546.8g/t 的栗木水解单宁酸（HCT）、五倍子水解单宁酸（HGT）的日粮，可改善仔猪肠道发育和肠黏膜功能，在一定程度上提高空肠的绒毛高度和隐窝深度，显著提高空肠和回肠的肠黏膜厚度，在二周后有效控制断奶仔猪腹泻，提高饲料报酬，HCT 对仔猪腹泻的控制效果更佳。曹沛文（2021）的研究证明添加适量的包被单宁酸可提高断奶仔猪小肠绒毛高度与绒隐比，改善肠道绒毛与微绒毛形态，增加肠黏膜紧密连接蛋白ZO-1、Claudin-1 和Occludin 的表达量，降低血清二胺氧化酶与内毒素含量，增强肠道屏障功能；可增加粗蛋白消化率，提高胰腺和十二指肠胰蛋白酶、空肠二糖酶活性，而对其他消化酶无抑制作用；还能增加肠道产丁酸菌和其他有益菌的相对丰度；在促进生长性能、减少腹泻方面达到与氧化锌同等的功效。王美维（2021）研究证明饲粮中添加500mg/kg～1500 mg/kg 微胶囊包被的单宁酸对断奶仔猪的生长性能、器官发育和胃肠道pH 值影响不大，效果与抗生素相似；饲粮中添加1000 mg/kg 单宁酸可提高仔猪十二指肠形态、改善肠道抗氧化能力和肠道的微生物菌群的结构，且可促进肠道上皮细胞的损伤修复、提高肠道屏障的紧密连接和保护细胞的氧化还原稳态以缓解氧化损伤。陈亚强和彭津津（2022）研究发现饲喂五倍子单宁酸凝胶不仅能改善仔猪的生长性能，还可显著提高仔猪血清总蛋白、免疫球蛋白和IFN-γ的水平，显著降低尿素氮和促炎因子IL-1β的浓度，这意味着五倍子单宁酸可提高蛋白质的代谢、吸收，增强机体的免疫功能，降低机体炎症反应，最佳使用量为600mg/kg 体重。

2.2 单宁酸在生长育肥猪生产上的应用

苏成文等（2019）在75kg 的育肥猪日粮中添加1000mg/kg 的坚木单宁（单宁酸含量＞75%），日均采食量、日均增重分别显著提高13.85%、18.40%，料重比显著降低3.62%，对育肥猪粪便含水量影响不大，但可显著降低粪便中大肠杆菌的数量，改善肠道菌群，显著延长猪肉的货架期。刘树栋等（2014）在60kg 生长育肥猪日粮中添加150～450g/t 单宁酸，日均采食量变化不大，日均增重显著提高 10.0% ～11.1%，料重比降低4.67%～8.76%，腹泻率分别降低41.76%～71.18%。庞树坤（2015）研究发现60kg 育肥猪日粮中添加0.015%～0.045%单宁酸不仅预防腹泻的效果优于黏杆菌素和金霉素，且呈剂量依赖性显著提高血液中总超氧化物歧化酶水平，降低肌酸激酶和丙二醛的水平，这说明单宁酸可发挥抗氧化和抗应激的作用。目前，除了研究单宁酸对生长育肥猪生长性能、抗氧化能力的影响外，还有部分研究探讨了单宁酸对肠道菌群、猪肉品质和胴体特性的影响。如Bonjin 等（2019）研究发现，0.1%单宁酸虽然降低了生长育肥猪日粮养分的消化率，但可促进了回肠短链脂肪酸的产生，调节肠道pH，平衡氧化菜籽油诱导破坏的肠道菌群结构。Tretola等（2019）在生长育肥期公猪日粮中添加栗木提取物（水解单宁酸含量为50%）不仅可降低肠道细菌丰度，改善菌群结构，还能降低脂肪组织中粪臭素、雄烯酮和吲哚等引起公猪脂肪组织中的腥臭味物质的含量，改善公猪肉的品质。与Tretola 等研究结果相似，在Ivan 等（2021）研究中，育肥猪日粮中添加栗木提取物不影响胴体品质，但增加了猪肉中月桂酸、肉豆蔻酸、亚油酸和总不饱和脂肪酸等含量，减少脂肪组织中粪臭素的含量，改善猪肉品质。

3 单宁酸在鸡生产上的应用

3.1 单宁酸在肉鸡生产上的应用

童玉鑫等（2022）试验发现，150mg/kg 五倍子单宁酸对21 日龄黄羽肉鸡的采食和增重影响不大，但可显著降低料重比；300mg/kg 五倍子单宁酸可在一定程度上改善黄羽肉鸡的免疫功能。李军辉等（2021）在AA 肉鸡日粮中添加水解单宁酸（含量为30.60%）对42 日龄肉鸡的日均增重和日均采食量无显著影响，但可提高十二指肠和空肠消化酶活性，促进肠道发育，调节菌群平衡，显著提高了饲料转化率，降低18.44%的死淘率，在一定程度上提高效益，以400mg/kg的添加量效果最佳。与以上的试验结果相似，杨海涛（2019）则发现单宁酸对肉鸡的采食和增重影响不明显，可在一定程度上提高饲料转化率；且可提高肉鸡的屠宰性能、抗氧化性能力和肠道中脂肪酶、淀粉酶的活性，促进脾脏发育和肠道乳酸杆菌的增殖，单宁酸的推荐使用量为600g/t。而Choi 等（2022）研究显示肉鸡日粮中添加0.25%～2%单宁酸可有效减少副伤寒沙门氏菌在盲肠和肝脏中的定植，降低血液中内毒素的含量，改善回肠黏膜形态，会线性降低前7 日龄感染沙门氏菌肉鸡的生长性能，但在7～21 日龄则线性提高感染肉鸡的生长性能，整体生长性能得到改善，其中1%～2%单宁酸还可改善被沙门氏菌减弱的免疫反应和提高肠道的营养吸收能力。与Choi 等研究相似，陈宝江等（2012）研究表明适量的单宁酸可明显改善肉鸡后期（21～42 日龄）生产性能和提高消化酶活性，体增重增加8.52%～31.00%，采食量增加8.71%～14.39%，料重比降低2.36%～13.74%，而单宁酸对肉仔鸡前期（1～21 日龄）生长有显著抑制作用，表现为体增重降低11.76%～13.47%，料重比增加8.45%～17.91%，这可能与单宁酸抑制生长前期整体消化酶活性，而促进生长后期整体消化酶活性相关，其中单宁酸推荐添加量为0.15%。综合以上所述，单宁酸对肉鸡生长性能的影响存在两种情况，一是单宁酸对肉鸡的增重和采食影响不大，但可改善料重比，二是单宁酸抑制肉鸡前期的生长性能，而促进生长后期的生长速度，提高饲料转化率。另外，日粮中黄曲霉毒素污染会损伤肝脏和肾脏，破坏小肠绒毛结构，降低抗氧化水平，影响营养物质的消化吸收；而在日粮中添加适量的单宁酸可通过激活机体Keap1-Nrf2-ARE 抗氧化信号通路，改善黄曲霉毒素引起的氧化损伤，促进肠道发育，改善肉鸡健康状况（习羽，2022）。

在肉鸡生产中，球虫以特定的方式侵入肠道上皮，引起黏膜屏障和下层组织的炎症和坏死，导致肉鸡营养吸收不良、腹泻、体重增加减少及饲料转化率降低。研究发现单宁酸对球虫的防治有良好的效果。球虫主要通过粪便在禽类之间传播，这意味着在集约化养殖中球虫病的控制较为困难。李简（2022）发现从五倍子、余甘子、板栗中提取的单宁酸可有效减轻AA 肉雏鸡人工感染柔嫩艾美尔球虫的盲肠病变，减少球虫卵囊的排出，抑制体重的下降，抗球虫效果良好；单宁酸体外作用球虫卵囊12～72h 均可抑制球虫卵囊孢子化；这表明单宁酸既可治疗球虫感染，也可抑制环境中球虫的发育。孙俊颖（2020）的研究显示，感染柔嫩艾美尔球虫会降低雏鸡的生长速度，抑制盲肠上皮细胞紧密链接蛋白的表达，促进盲肠炎症因子的表达，降低盲肠短链脂肪酸的含量和破坏肠道菌群平衡；而0.4%单宁酸可有效抑制球虫感染雏鸡导致的增重下降，修复盲肠黏膜屏障，缓解肠道炎症，降低条件性致病菌的丰度和盲肠损伤。Tonda 等（2018）研究发现，肉鸡日粮中添加终浓度为100mg/kg 单宁酸可减少肠道前端、中端和盲肠的损伤程度，显著减少球虫卵囊的58%排出量，治疗效果比盐霉素更佳；肉鸡接种球虫疫苗后，单宁酸单独或联合芽孢杆菌使用可提高饲料的转化率和疫苗的免疫保护效果。综合以上所述，单宁酸可通过阻碍球虫的发育、修复肠道损伤发挥抗球虫作用。也有研究报道，日粮中添加1%单宁酸不仅影响肉鸡正常的生产性能，对球虫感染造成的肠道损伤无改善作用，还会降低抗球虫疫苗的免疫效果，改变机体对球虫病的免疫力，这说明高添加量的单宁酸具有抗营养特性且对肉鸡免疫性能有一定的负面影响（Mansoori 等，2012）。这可能与试验添加的单宁酸来源、添加量加工方法及试验设计等不同相关。目前，关于单宁酸抗寄生虫的作用机制，有学者认为单宁酸通过其独特的化学结构直接结合寄生虫的蛋白酶或结构蛋白，干扰寄生虫重要的生理过程；或是单宁酸增强了宿主的免疫抵抗力，间接起到抗寄生虫的作用（王文霞等，2014）。

3.2 单宁酸在蛋鸡生产上的应用

目前，关于单宁酸在蛋鸡上应用的报道较少。早期有研究报道，日粮中添加适量单宁酸可有效减少蛋鸡产蛋高峰期和产蛋后期的啄肛死亡率（王子芹，1992）。侯海锋（2015）和李谦等（2016）研究表明，日粮中添加水解单宁酸可降低肠道PH 值，促进乳酸杆菌和双歧杆菌的增殖，提高小肠中消化酶活性和料蛋比，且有效降低鸡舍内氨气的含量，这显示单宁酸不仅能改善蛋鸡的生产性能和肠道健康，还能促进了蛋白质的消化吸收，蛋鸡日粮中水解单宁酸的推荐使用量为0.05%或0.10%。在孙澄慧（2022）的研究中，日粮中添加五倍子单宁酸可减少肝脏脂质沉积，降低饱和脂肪酸含量，改变肝脏脂质的组成，下调蛋鸡血糖和血脂水平，改善肝脏脂质代谢，有效提高蛋鸡产蛋后期的产蛋率，这表明五倍子单宁酸可防止蛋鸡脂肪肝，对蛋鸡的生理具有调节作用，推荐添加量为300mg/kg。以上研究显示，单宁酸可改善蛋鸡生产性能、肠道与肝脏健康，但仍需进一步研究。