植物提取物對豬腸道健康的影響

江慧青，李 寧

（天津市農業科學院畜牧獸醫研究所，天津 西青 300384）

英國科學家Fleming在1929年發現了青霉素，之后的1946年，Moore等第一次報道了在飼料中添加抗生素能顯著提升肉雞的日增重[1]，這一研究成果的發現，促進了人們對其它動物飼養過程中添加抗生素試驗的研究[2]?？股卦Q為抗菌素，在促進動物生長、疾病的預防和治療以及提高飼料轉化率方面作用效果顯著，在過去的幾十年里，對畜牧業的發展起到巨大的推動作用。但是抗生素不易被動物機體吸收，進入動物機體的抗生素大部分會隨著糞便和尿液進入環境[3-4]。隨著在畜禽飼料中長期添加抗生素和濫用抗生素的現象日益嚴重，各種生產和安全問題日益嚴峻，比如破壞畜禽腸道內的微生態平衡和造成畜產品中抗生素藥物殘留及引發細菌耐藥性，導致耐藥菌或超級菌在環境中比例增加，給人類身體健康和環境安全帶來了嚴重的負面影響[5]。為此我國農業農村部發布《全國遏制動物源細菌耐藥行動2017—2020》，從2020年7月1日起，飼料生產企業需停止生產含有促生長類藥物飼料添加劑（中藥類除外）的商品飼料。在生豬養殖中，仔豬健康是保證出欄率的重要環節，仔豬斷奶相當于離開了母源抗體的保護，自身抵抗力弱，斷奶仔豬易受到各種斷奶應激因素的影響，引發病原微生物的侵襲，出現腸道功能紊亂、腹瀉、生長緩慢，甚至死亡等問題。因此，在養豬生產上，抗生素的主要作用是用來治療或預防各種細菌感染引起的疾病，提高斷奶仔豬生長性能和母豬繁殖性能[6]，但由于飼料生產禁用抗生素的規定，探尋具有類抗生素作用、天然、無殘留、低成本的飼料添加劑來調節畜禽腸道微生物區系和維持腸道健康迫在眉睫。植物提取物（Plant extracts,PE）就是在當前背景下成為替代抗生素的一個熱點研究方向。其主要原因源于植物提取物中的生物活性成分可選擇性抑制部分細菌從而維持消化道菌群的微生態平衡，有益菌的增多有利于促進腸道黏膜發育、腸道免疫增強和消化酶分泌等方面，對調節畜禽健康生長有顯著影響[7]。在人們對畜產品品質要求日益嚴格的情況下，植物提取物以其安全、無殘留、不產生抗藥性等優勢[8-9]，成為抗生素替代品中的一種理想選擇之一。文章借鑒了近年來國內外關于植物提取物在豬生產調控方面的研究成果，簡述了常見的植物提取物，并綜述了不同種類的植物提取物對豬腸道屏障和腸道微生物的影響，為今后合理使用植物提取物提供理論依據，以期達到改善豬腸道健康和提高生產性能的目的。

1 植物提取物概述

天然植物提取物作為香料或藥用價值的研究和使用在人類社會已有悠久的歷史，但是在2000年以后才開始將其作為飼料添加劑進行深入研究[10]。我國根據GB/T 19424—2003《天然植物飼料添加劑通則》，將其定義為以一種或多種天然植物全株或其部分為原料，經物理提取或生物發酵法加工獲得的飼料添加劑。植物提取物有液體和固體兩種物理形態，含有多種活性成分和營養成分，化學成分包含60多種。這些活性成分添加在飼料中具有抗菌、抗氧化、抗應激、改善畜產品品質、提高飼料轉化率、增強免疫力、改善腸道健康及預防某些畜禽疾病等多種生物特性[11-13]。

2 常見植物提取物

植物提取物中具有生物活性的物質有植物精油、多糖、生物堿、皂苷、黃酮類、白藜蘆醇和植物單寧等，作為替代抗生素飼料添加劑在養豬生產應用中效果顯著，在畜牧業中的應用日漸廣泛。其中植物精油是目前應用較多的植物提取物[14]。牛至草、百里香、金銀花、丁香、黃芪、肉桂、茶樹及大蒜等植物，均已證明具有較好的抑制、殺滅細菌及改善腸道健康等作用。以下是常見的植物提取物的活性成分，見表1。

表1 植物提取物的活性成分

2.1 丁香與丁香油

桃金娘科蒲桃屬的丁香是藥食同源的一種熱帶植物，主產于坦桑尼亞、印度尼西亞等地，在我國廣東少數產出[15]。干燥花蕾提取出丁香揮發油，丁香油主要成分是丁香酚。丁香酚也叫丁子香酚、丁香油酚，是一種在常溫下為無色至淡黃色、空氣中易變棕色且有強烈丁香氣息的黏稠液體，幾乎不溶于水，可溶于乙醇、氯、乙醚及油等有機溶劑，具有抗菌、消炎、鎮痛以及保護消化系統等作用。丁香酚主要是通過抑制致病菌遷移、黏附、毒力因子表達和生物膜等形成達到抑菌作用[16]。

2.2 牛至與牛至油

唇形科牛至屬的牛至是一種對寒冷敏感的多年生香草，又名止痢草、野荊芥。牛至草中提取出帶有甜松和甜橘芳香味的牛至油，其主要生物活性成分為百里香酚、百里香素和香芹酚，具有抑菌活性。其中香芹酚和百里香酚二者的主要作用模式是膜穿孔和膜黏合，細胞膜通透性改變和胞內物質外泄，導致重要的酶系統受到損害，從而引起微生物死亡[17]。

2.3 肉桂與肉桂精油

樟科樟屬的肉桂是一種喜溫暖潮濕氣候的常綠喬木。肉桂的提取物是帶有芳香味的肉桂精油，為黃色黏稠液體，主要活性成分為肉桂醛，具有抗菌活性，可有效抑制細菌、真菌和曲霉菌等。研究表明，肉桂醛分子中存在一個親水基團的醛基，易被細菌表面的親水基吸附而穿入細胞壁，破壞細菌、真菌的細胞壁多糖結構，菌體細胞膜形態、通透性和完整性遭到破壞，使之出現形變，影響細胞的代謝活動從而抑制細菌生長[18-19]。

3 植物提取物抑菌機理

植物提取物來源廣泛，其活性成分種類繁多復雜，其抗菌作用可能有多種機制[20]，活性成分之間可能作用單一或相互影響。植物提取物的抗菌作用機制主要包括通過自身所含的酸性物質降低pH，以及膜穿孔及膜黏合[21]，最主要的是具有疏水性的特點，使植物提取物能將細菌細胞膜和線粒體上的磷脂結構分開，破壞或降解細胞壁和細胞質膜及其蛋白質結構使細胞內容物外泄、凝聚細胞質、減弱質子運動力等[22-23]，從而抑制有害微生物的生長。

4 植物提取物對豬腸道健康的影響

4.1 植物提取物對腸道屏障的影響

腸道黏膜是動物機體吸收營養物質的主要部位，腸黏膜屏障結構完整是維護腸道屏障功能完整的結構基礎，主要包含兩大屏障，分別是：1）腸上皮細胞及其緊密連接組成的物理屏障；2）上皮淋巴細胞及sIgA構成的免疫屏障。一般情況下，腸道屏障能防止有毒有害物質透過腸壁進入組織，維持機體的內環境穩定。在調控腸道健康方面，植物精油通過增強屏障與抗氧化功能、改善腸道組織形態和消化吸收功能、調節免疫與菌群結構等途徑維護仔豬腸道健康。Andrew等[24]研究表明，植物精油能調控許多類似的免疫反應，促進腸道黏膜抗體和抗菌肽的產生，對炎性細胞因子和活性氧有強烈抑制作用；林廈菁等[25]通過在飼糧中添加大豆異黃酮飼喂仔豬42 d 后，發現添加量為40 mg/kg的大豆異黃酮能提高斷奶后仔豬空腸超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性，有效改善腸黏膜絨毛結構；Wang 等[26]研究發現，香菇多糖對促炎細胞因子和炎性信號通路有強烈的抑制作用；李成等[27]報道，黨參多糖可有效提高斷奶仔豬小腸免疫蛋白及基因表達水平；張露瀠等[28]研究表明，植物多酚可以有效調節腸上皮細胞內的信號分子，顯著抑制炎性信號通路和炎癥因子的表達，從而增強腸黏膜屏障功能，降低腸道通透性；張永勝[29]發現茶樹油添加量在0.05%以下水平時，在一定程度上具有緩解脂多糖（LPS）引起的豬回腸上皮細胞（IPI-2I）細胞免疫應激，從而增強腸道免疫功能。

4.2 植物提取物對腸道微生物的影響

豬屬于脊索動物門中的哺乳動物，其在母體內是處于無菌環境的，出生后，環境中的微生物能在動物體內尤其是腸道迅速繁衍定殖，且只有形成穩定的微生態區系，才有利于仔豬健康生長。動物腸道黏膜上有大量的微生物定植 ，腸道微生物在腸道中屬于正常菌群，且被視為宿主機體最大的共生微生物棲息地。腸道菌群有助于發揮營養物質代謝調控和修復腸道上皮細胞增強抵抗力，也可調控機體對病原菌的免疫應答、阻止病原菌在腸道的附著，抵抗病原微生物入侵，有利于維持腸道穩態[30]。因此腸道菌群一旦失調易引起動物腹瀉、免疫力降低，嚴重可引起全身炎性反應綜合征、甚至死亡。Cui等[31]研究發現，植物精油的有效成分能通過有害微生物的細胞膜，造成細胞膜的通透性改變和細胞質膜結構的破壞，從而有效抑制細胞內酶的活力，而酶活力被抑制可干擾三羧酸循環，最終通過影響有害微生物的呼吸代謝抑制有害菌群的生長繁殖；體外試驗發現，牛至油、肉桂油和百里香油對豬源產腸毒素大腸桿菌和霍亂沙門菌都有極其明顯的抑制作用[32]；鄧奇風等[33]報道牛至油對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均有抑制作用，從而可改善腸道對養分消化吸收的效率；楊晉[34]報道在飼糧中添加400 mg/kg海藻多糖能增加仔豬盲腸有益菌數量，降低有害菌數量，即用海藻多糖替代抗生素可有效促進腸道微生態系統健康穩定；陳慶菊[35]發現柑橘黃酮添加量為80 mg/kg時，可提高斷奶仔豬的結腸微生物區系的多樣性和相對豐度，有效改善腸道微生物區系。

4.3 植物提取物對斷奶仔豬生長性能的影響

仔豬斷奶是養豬生產過程中非常重要的一部分，比如斷奶應激、進食環境改變及免疫力下降等因素都可能影響仔豬的生長性能。而腸道不僅是食物消化和吸收場所，也是機體重要的免疫器官，腸道健康與否也嚴重影響動物生產性能。因此要想提高動物的生產性能，關注動物機體健康至關重要。張永勝[29]報道茶樹油可促進斷奶仔豬的腸道健康發育和增強免疫功能，從而降低腹瀉率，能在一定程度上提高斷奶仔豬的生長性能；陳慶菊[35]研究表明，柑橘黃酮可降低斷奶仔豬腹瀉率，有效提高斷奶仔豬的生長性能；曾子悠[36]發現在飼糧中添加白藜蘆醇對斷奶仔豬的生長性能沒有影響；戴欣蕊[37]研究表明，柚皮粉能提高斷奶仔豬的小腸消化吸收能力，降低腹瀉率，促進動物的生長發育；李自鵬[38]報道在飼糧中添加1 000 mg/kg紫蘇籽提取物可以有效提高28日齡斷奶體重相對較小的仔豬的生長性能；盧亞飛等[39]分別用山銀花、黃芩、連翹、山茱萸、黃連、黃芪等按不同比例分別配制3組復方天然植物提取物，飼喂斷奶仔豬16 d的結果表明，復方Ⅱ組在降低斷奶仔豬腹瀉率和緩解斷奶應激方面的效果最佳，有效提高了仔豬的生長性能。

5 總結

腸道健康是影響豬生產性能的重要因素，維護豬腸道健康是后抗生素時代豬養殖業的重要使命。植物提取物具有天然、環保、多效、低成本及易提取等優點，其活性成分具有可改善豬腸道組織形態和消化吸收能力，增強腸道屏障、抗氧化和調控免疫應答，進而維護腸道健康等功能，這些功能使其成為了飼用抗生素的理想替代品。但由于植物提取物有效活性成分復雜導致測定和評價困難，對腸道功能的調節機制尚不清楚，因此在以后的生產中需結合豬的消化生理及物質代謝等因素進行調節。隨著植物提取物添加劑的進一步研究開發，不可忽視其存在的安全風險問題，應加強研究力度，確定其作用機制；建立安全可靠的原料基地，實現綠色可持續發展；完善相關標準體系并加強市場監管力度，為其健康、快速發展提供強大推力。