發(fā)酵中草藥添加劑的特點(diǎn)及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

■王曉冰 李仲玄 姚蒙蒙 杜孟思 張日俊

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)飼料生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 動物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

發(fā)酵中草藥是一種綠色的飼料添加劑，利用益生菌對中草藥進(jìn)行發(fā)酵，能夠?qū)⒅胁菟幹械拇蠓肿游镔|(zhì)進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，使其能降解為小分子物質(zhì)而直接被動物消化道吸收利用，從而提高中草藥藥效，增強(qiáng)其作用效果。中草藥功能多樣，不僅含有多種常規(guī)養(yǎng)分，如蛋白質(zhì)、糖類、維生素、礦物質(zhì)等，還含有有機(jī)酸、生物堿、多糖等生物活性物質(zhì)，并且因其天然綠色安全、毒副作用較小，耐藥性低等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。能夠應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)的中草藥添加劑有200余種，在提高畜禽生產(chǎn)性能、抗氧化應(yīng)激、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能以及調(diào)節(jié)生理代謝和防病治病方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢[1]。而用于發(fā)酵的益生菌都是經(jīng)過篩選得到的，本身就是一種優(yōu)良的飼料添加劑，對腸道菌群平衡以及腸道健康具有顯著的益生作用。因此，發(fā)酵中草藥作為二者的發(fā)酵產(chǎn)物，既具有益生菌獨(dú)特的益生作用，又同時具備中草藥本身的藥理效果，是一種潛在的功能廣泛的新型綠色飼料添加劑。

1 發(fā)酵中草藥添加劑的優(yōu)勢

1.1 提高中草藥中有效成分的含量

微生物在發(fā)酵過程能夠產(chǎn)生豐富的酶類物質(zhì)，如纖維素酶、淀粉酶、果膠酶、蛋白酶、木質(zhì)素酶等，這些酶類能夠有效降解中草藥的植物細(xì)胞壁，擴(kuò)大細(xì)胞間隙，與壁內(nèi)物質(zhì)作用，有利于壁內(nèi)有效成分的提取，從而提高藥效分子的含量。研究發(fā)現(xiàn)，用益生菌發(fā)酵五味子后，其有效成分五味子醇甲、五味子脂甲、五味子甲素、五味子乙素等的含量均有所提高[2]。楊鶴巖[3]用釀酒酵母發(fā)酵刺五加提高了黃酮類化合物槲皮素的含量。鄔理洋等[4]發(fā)現(xiàn)五倍子與枯草芽孢桿菌聯(lián)合發(fā)酵可以通過提高沒食子酸等有效成分的含量從而對四種指示菌產(chǎn)生協(xié)同抑菌作用，且效果優(yōu)于單個菌的作用。黨參、當(dāng)歸、甘草、板藍(lán)根可以促進(jìn)白靈菇的生長，能夠提高白靈菇發(fā)酵過程中胞內(nèi)多糖和胞外多糖的產(chǎn)量[5]。李嘉懿等[6]、魏萌[7]分別用乳桿菌和芽孢桿菌發(fā)酵中草藥，通過發(fā)酵工藝的優(yōu)化，可使多糖含量比發(fā)酵前分別提高2.51倍和1.57倍，極大的提高了多糖的得率。單細(xì)胞蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，通過黑曲霉固態(tài)發(fā)酵中草藥藥渣不僅可以降低藥渣對環(huán)境的污染，而且可以提高單細(xì)胞蛋白的含量，為飼料生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的蛋白來源[8]。中草藥與微生物協(xié)同發(fā)酵，因中草藥的種類、添加量等不同，其產(chǎn)生的作用效果也不同。趙小瑞等[9]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，添加80 g/l 當(dāng)歸和黨參提取液可使靈芝胞外、胞內(nèi)靈芝三萜含量達(dá)到最高，分別提高了89.52%、38.47%和33.49%、33.27%。Wen 等[10]通過利用米曲霉對栝樓、丹參、厚樸和甘草4 種中草藥進(jìn)行固體發(fā)酵后發(fā)現(xiàn)，微生物發(fā)酵促進(jìn)了中草藥提取物中有效成分的釋放，與未發(fā)酵的中草藥提取物相比，提高了發(fā)酵產(chǎn)物中總酚類物質(zhì)含量和抗氧化活性，從而增強(qiáng)了中草藥的藥效。其中栝樓和丹參發(fā)酵產(chǎn)物總酚類物質(zhì)含量分別增加了82.15%和9.83%，提高了中草藥的利用率。

1.2 增強(qiáng)中草藥的藥效

益生菌的發(fā)酵作用，使得中草藥的某些成分在體外提前被分解消化，轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)，從而提高了有效成分的消化吸收，增強(qiáng)了中草藥的作用效果。復(fù)方中草藥MA具有平喘的功效，能夠用于治療過敏和炎癥等疾病，通過嗜酸乳桿菌發(fā)酵，提高了復(fù)方中草藥MA 的效力[11]。研究表明，用干酪乳桿菌發(fā)酵黃連解毒湯能夠增強(qiáng)其對破骨細(xì)胞形成和骨質(zhì)疏松的抑制作用，對骨病有良好的治療作用[12]。乳酸菌發(fā)酵青蒿能夠通過抑制NF-κB 通路來達(dá)到更佳的抗炎效果，從而可以改善炎癥性疾病,如皮炎[13]。發(fā)酵紅參與發(fā)酵前相比，其熊果酸、多酚、類黃酮和抗氧化活性更高，并且提高了人參皂苷代謝產(chǎn)物Rg3、Rg5、Rk1、Rh1、F2、Rg2 以及黃酮類化合物含量[14]。Bose 等[15]研究發(fā)現(xiàn)，黃連對RAW264.7 細(xì)胞中脂多糖誘導(dǎo)的關(guān)鍵炎癥介質(zhì)的表達(dá)具有劑量依賴性的抑制作用。與相同劑量的黃連相比，20 μg/ml劑量的發(fā)酵黃連在體外顯示出更強(qiáng)的抗炎活性，在動物體內(nèi)可顯著降低內(nèi)毒素和C-反應(yīng)蛋白水平，降低腸道通透性，并顯著增加了脂多糖處理的動物腸道中雙歧桿菌和乳酸菌的數(shù)量。因此發(fā)酵黃連體外和體內(nèi)抗炎癥效果比未發(fā)酵效果更好。有研究表明，靈芝液體發(fā)酵是一種有效的藥材加工方法，發(fā)酵過程中加入苦參提取物，可增強(qiáng)體外抗肝炎病毒活性，并在體內(nèi)起到保護(hù)肝臟的作用[16]。Han等[17]研究發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵可以增強(qiáng)苦參的抗炎作用。紅參的降血脂和降糖作用能夠通過雙歧桿菌發(fā)酵得到增強(qiáng)，發(fā)酵紅參可以改善高脂血癥和高血糖[18]。

1.3 降低中草藥的毒副作用

有的中草藥含有毒性成分，限制了其在生產(chǎn)中的應(yīng)用，通過發(fā)酵處理能夠降低毒性物質(zhì)的含量或使其轉(zhuǎn)化成其他成分來達(dá)到解毒的功效。士的寧和馬錢子堿是馬錢子中含有的具有毒性的生物堿，5～10 mg即可引起中毒反應(yīng)。潘揚(yáng)等[19]用朱紅栓菌雙向發(fā)酵馬錢子，與生藥組對比，其抗炎鎮(zhèn)痛效果沒有顯著差異，但毒性物質(zhì)士的寧和馬錢子堿含量降低，半數(shù)致死量提高了29.7%，明顯降低了馬錢子的毒性。王身艷等[20]為了降低草烏的毒性而進(jìn)行雙向發(fā)酵，結(jié)果顯著降低草烏中的烏頭堿、新烏頭堿和次烏頭堿等毒性成分的含量，并且增強(qiáng)了草烏的鎮(zhèn)痛效果。通過藥用真菌對雷公藤的雙向發(fā)酵，與生藥組對比，顯著提高了半數(shù)致死量，降低原有的毒性作用，促進(jìn)了雷公藤的臨床應(yīng)用[21-22]。巴豆油和巴豆毒素是巴豆中所含有的主要毒性成分，利用靈芝菌和白僵菌對其進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵后能顯著降低其毒性成分的含量，提高LD50，并且產(chǎn)生了8種新的成分[23]。

1.4 產(chǎn)生新的活性成分

微生物發(fā)酵能夠以中草藥中的某些活性成分作為前體物，或者發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，通過一系列復(fù)雜的甲基化、乙酰化等化學(xué)變化與中草藥有效成分結(jié)合產(chǎn)生新的活性成分，從而產(chǎn)生新的藥理作用。韓春楊等[24]通過HPLC檢測分析發(fā)酵后的中草藥的成分，發(fā)現(xiàn)色譜圖比發(fā)酵前多了新的特征吸收峰，可能是微生物在發(fā)酵過程中和中草藥反應(yīng)，使有些成分發(fā)生分解轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生了新的物質(zhì)。通過黑曲霉和植物乳桿菌混菌發(fā)酵復(fù)方中草藥，同樣采用HPLC梯度洗脫比較發(fā)酵前后藥效成分的變化，結(jié)果與韓春楊等[24]研究大體一致，大多數(shù)中草藥成分的峰面積經(jīng)過發(fā)酵后提高了1～4倍，并且產(chǎn)生了多處新的特征吸收峰[25]。

1.5 提高了中草藥資源的利用率，保護(hù)環(huán)境

中草藥渣是中草藥經(jīng)過炮制、煎、煮、熬等各種加工方法提取藥中的有效成分后剩余的部分，含有大量纖維素、木質(zhì)素等不易降解的成分，如果不加以利用，將會對生態(tài)環(huán)境的污染造成一定的影響。藥渣中的營養(yǎng)成分豐富，氮、磷、鉀等微量元素含量較高，利用微生物發(fā)酵后，藥渣中的木質(zhì)素能夠被有效降解，從而加速了堆肥腐熟，提高種子的發(fā)芽指數(shù)，能夠作為一種安全綠色、無污染、無公害、效果良好的有機(jī)肥料[26]。中草藥藥渣還可以作為動物飼料添加劑，發(fā)酵處理后，不僅更有利于存放，還可以改善飼料的適口性[27]。由黃芪、枸杞、五倍子和甘草組成的復(fù)方中草藥經(jīng)過復(fù)合益生菌劑發(fā)酵后能對水體中的有害污染物質(zhì)進(jìn)行有效降解，從而改善水體質(zhì)量[28]。益生菌發(fā)酵健胃消食片的中草藥殘?jiān)a(chǎn)生的上清，對腹瀉的抑制率較高，能夠維持小鼠腸道菌群健康[29]。因此，中草藥藥渣通過合理有效的利用，不僅可以提高資源利用率，節(jié)約資源，減少藥渣的浪費(fèi)，還可以減少藥渣廢棄對生態(tài)環(huán)境造成的污染，中藥殘?jiān)c益生菌相結(jié)合，可以為解決環(huán)境污染問題和中藥廢渣的再利用提供一種新的方法。

2 發(fā)酵中草藥添加劑在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

2.1 發(fā)酵中草藥添加劑在豬生產(chǎn)上的應(yīng)用

在肥育豬日糧中添加發(fā)酵中草藥對其生長性能具有顯著的促進(jìn)作用，可以提高平均日增重以及平均日采食量，降低料肉比，并且對胴體品質(zhì)的改善也有明顯的作用，顯著提高了瘦肉率，降低平均背膘厚和眼肌面積[30-31]。黃靜等[32]研究發(fā)現(xiàn)用發(fā)酵復(fù)方中草藥制劑飼喂空懷母豬可以明顯緩解熱應(yīng)激反應(yīng)，提高母豬的免疫力和發(fā)情率，促進(jìn)母豬發(fā)情。斷奶仔豬飼喂發(fā)酵北蒼術(shù)可以提高仔豬的免疫力和生長性能，與對照組相比，試驗(yàn)前期添加0.30%發(fā)酵中草藥組血清中IgA、IgM 含量最高，分別提高了6.40%、20.50%，血清總蛋白含量提高了12.10%；試驗(yàn)后期0.2%發(fā)酵組血清中總蛋白、白蛋白、IgA、IgG、IgM 含量分別提高20.90%、15.60%、7.70%、9.90%、7.70%，谷丙轉(zhuǎn)氨酶含量降低30.40%[33]，與高鵬輝等[34]和武洪志等[35]研究結(jié)果一致。斷奶仔豬日糧中添加發(fā)酵六神曲可以促進(jìn)仔豬腸道結(jié)構(gòu)的發(fā)育，提高腸道中乳酸和短鏈脂肪酸的含量以及血清抗氧化能力，并且可以降低腸黏膜炎癥因子水平，從而改善仔豬斷奶應(yīng)激[36]。

2.2 發(fā)酵中草藥添加劑在家禽生產(chǎn)上的應(yīng)用

申紅春[37]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵中草藥能夠顯著提高肉鴨的生長性能，明顯改善其屠宰性能，與基礎(chǔ)日糧組對比，添加1%發(fā)酵中草藥平均日增重、末重分別提高了1.10倍、1.05倍，料肉比降低了9.06%，瘦肉率、腿肌率分別提高了1.12倍、1.28倍。發(fā)酵中草藥除了可以提高生長性能外，還可以增強(qiáng)動物機(jī)體免疫力，減少病菌感染，維持動物健康。謝全喜等[38]研究發(fā)現(xiàn)用鼠李糖乳桿菌和枯草芽孢桿菌復(fù)合協(xié)同發(fā)酵中草藥，1%的添加量就能夠顯著降低肉雞的死亡率和大腸桿菌感染率，提高免疫器官指數(shù)，促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌的增殖，抑制病原菌生長，增強(qiáng)其免疫性能，顯著提高肉雞的存活率。鼠李糖乳桿菌與復(fù)方中草藥協(xié)同發(fā)酵對雛雞球蟲感染的防治效果良好，能夠促進(jìn)IgG 和sIgA 分泌以及提高IL-2 的表達(dá)水平[39]。益生菌發(fā)酵由黃芪、當(dāng)歸、川芎等組成的中草藥制劑飼喂蛋雞，與未發(fā)酵組對比，顯著提高了蛋雞的產(chǎn)蛋率和蛋的質(zhì)量，減少破蛋、軟殼蛋、畸形蛋的發(fā)生率，對蛋形指數(shù)、蛋殼厚度以及免疫抵抗力的提高也有顯著的作用，免疫球蛋白IgA、IgG、IgM 分別提高了21.62%、6.92%、12.70%[40]。崔衛(wèi)濤等[41]在蛋雞日糧中同時添加發(fā)酵飼料和發(fā)酵中草藥，能顯著提高產(chǎn)蛋率、禽流感和新城疫的抗體水平，改善蛋黃顏色，破蛋率和死淘率分別降低了18.05%和25.00%，具有良好的應(yīng)用效果。陳永亮等[42]用芽孢桿菌發(fā)酵復(fù)方中藥制劑能預(yù)防并顯著抑制雞的大腸桿菌病，抑菌率高達(dá)94%，在攻毒保護(hù)試驗(yàn)中其保護(hù)作用表現(xiàn)優(yōu)良，具有87.50%以上的保護(hù)率。

2.3 發(fā)酵中草藥添加劑在反芻動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

中草藥添加劑應(yīng)用在反芻動物生產(chǎn)上，不僅可以改善飼料適口性，促進(jìn)采食量，而且對生長性能、產(chǎn)奶性能和改善熱應(yīng)激等都有積極作用[43-45]。Wang 等[46]在澤西牛飼糧中添加復(fù)合益生菌發(fā)酵的復(fù)方中草藥，能夠顯著提高奶牛的體重、平均產(chǎn)奶量以及乳脂肪含量，血清生長激素、熱休克蛋白以及免疫球蛋白的含量較對照組均差異顯著。因此發(fā)酵復(fù)方中草藥對澤西牛生長性能、免疫力以及耐熱性的提高均有較好的效果。劉春輝[47]在奶牛飼糧中添加0.05%用枯草芽孢桿菌和產(chǎn)朊假絲酵母聯(lián)合發(fā)酵的復(fù)方中草藥制劑能夠顯著提高奶牛的產(chǎn)奶量，比對照組提高了2.64 kg/d，其乳脂肪和乳蛋白含量差異均顯著，乳品質(zhì)得到了有效改善，并且對乳房炎有一定治療效果，能夠降低乳房炎的發(fā)病率。

2.4 發(fā)酵中草藥添加劑在水產(chǎn)動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

謝炎福[48]通過用米曲霉、枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母、植物乳酸菌四種菌組成的復(fù)合菌劑制備的復(fù)方中藥發(fā)酵制劑飼喂黃河鯉，研究對其生長性能以及免疫性能的影響。結(jié)果表明，與對照組相比，添加0.3%益生菌發(fā)酵中草藥組體重增長率提高了18.20%，餌料系數(shù)降低了13.59%，顯著促進(jìn)了黃河鯉的生長；0.3%和0.5%復(fù)方中草藥發(fā)酵組肝臟中谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、超氧化物歧化酶含量、脾臟指數(shù)以及血清中白蛋白、溶菌酶、總蛋白的含量均顯著高于對照組，丙二醛含量顯著降低。因此，發(fā)酵中草藥對黃河鯉機(jī)體蛋白質(zhì)的新陳代謝和抗氧化能力的提高具有顯著的效果，還具有增強(qiáng)非特異性免疫的作用。添加0.5%～1.5%由大黃、黃芪、茵陳、黃芩組成的復(fù)方中草藥發(fā)酵制劑飼喂羅非魚可以促進(jìn)其生長與采食，其末重、特定生長率以及增重率均較空白組有所提高，并顯著提高了肝體比、臟體比以及肝臟超氧化物歧化酶、過氧化氫酶含量，其形態(tài)以及抗氧化性能得到了改善[49]。李永娟等[50-51]用女貞子、決明子、杜仲葉、黃芪等配伍形成的復(fù)方中草藥經(jīng)過發(fā)酵后，以不同水平添加到草魚飼料中研究其對草魚生長性能及抗嗜水氣單胞菌感染能力有無影響。結(jié)果顯示，與其他組相比，發(fā)酵復(fù)方中草藥能提高草魚抗嗜水氣單胞菌感染的能力，并能提高草魚的存活率和抗病力，但對其生長性能沒有顯著影響。結(jié)果與其他人研究存在差異，可能與中草藥種類、添加水平、飼養(yǎng)管理、魚的種類不同等多種因素有關(guān)。發(fā)酵復(fù)方中草藥飼喂白對蝦也具有良好的效果，不僅能夠改善增重、存活率、料肉比，而且對肝臟超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等抗氧化指標(biāo)也具有顯著提高的作用[52]。

3 展望

隨著健康意識的提高，人們對畜產(chǎn)品的品質(zhì)有了更高的要求，綠色健康無抗的畜產(chǎn)品需求的呼聲也越來越多，因此迫切需要尋找一種高效環(huán)保、綠色健康的飼料添加劑來替代抗生素。發(fā)酵中草藥作為一種療效明顯的綠色飼料添加劑越來越廣泛的應(yīng)用在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中。但目前關(guān)于具有協(xié)同作用的中草藥以及益生菌發(fā)酵組合的研究較少，中草藥的質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致發(fā)酵效果的不穩(wěn)定、發(fā)酵產(chǎn)品保存時間較短等問題，需要更多的研究來進(jìn)一步優(yōu)化，提高其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用。總而言之，發(fā)酵中草藥是一種具有潛力的綠色飼料添加劑。