張成喜，張小東

（1.青島潤博特生物科技有限公司，山東 青島 266331；2.浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 臨安 311300）

畜禽飼料中長期添加抗生素，會(huì)造成動(dòng)物機(jī)體和糞便中抗生素的殘留，不僅會(huì)對環(huán)境造成污染，還會(huì)使機(jī)體產(chǎn)生耐藥菌，對動(dòng)物和人類的健康產(chǎn)生威脅。據(jù)2012 年統(tǒng)計(jì)，全球獸用抗生素的用量是人類用量的2 倍[1]，豬、雞和牛的平均單位動(dòng)物生產(chǎn)過程中消耗的抗生素量分別為172、148 mg·kg-1和45 mg·kg-1[2]。2010 年中國（23%）是全球獸用抗生素用量最大的國家，其次為美國（13%）、巴西（9%）、印度（3%）和德國（3%）。根據(jù)我國《飼料藥物添加劑使用規(guī)范》中的抗生素目錄，可以將其分為兩類：一類主要用于促進(jìn)動(dòng)物生長，可以長期在飼料中添加使用；另一類主要用于預(yù)防和治療動(dòng)物疾病，是通過混飼給藥的飼料添加劑，并且規(guī)定了其用量、用法和休藥期。在實(shí)際養(yǎng)殖過程中，因動(dòng)物種類不同、養(yǎng)殖階段不同，添加量都會(huì)有所不同，例如在生豬養(yǎng)殖的保育階段，抗生素的添加量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于養(yǎng)殖的其他階段。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194 號公告規(guī)定，自2020年7月1日起，我國禁止飼料生產(chǎn)企業(yè)在商品飼料中添加具有促生長類功能的藥物飼料添加劑。這標(biāo)志著我國全面禁止在飼料中添加抗生素。實(shí)際在禁抗前，我國養(yǎng)豬業(yè)者最希望從商品乳豬料上獲取的收益，首先是具有良好的誘食性以提高教槽料的采食量；其次是改善仔豬腸道健康狀況，減少腹瀉的發(fā)生；再就是擁有良好的飼料轉(zhuǎn)化率?？股厥且环N可以廣譜殺菌、直接用于治療腹瀉的產(chǎn)品，無論是畜禽還是反芻動(dòng)物都可以使用抗生素來治療腹瀉。所以，飼料企業(yè)愿意增加成本在飼料中添加抗生素來預(yù)防腹瀉，降低客戶投訴。禁抗之后，養(yǎng)殖者最需要解決的不是采食量問題，也不是飼料轉(zhuǎn)化率問題，而是動(dòng)物腹瀉問題，這也直接影響到動(dòng)物的成活率。市場上替抗的產(chǎn)品比較多，例如益生菌、益生元、合生元、植物天然提取物、有機(jī)酸、抗菌肽等等，本文主要針對植物天然提取物——水解單寧酸在畜禽飼料替抗中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 單寧酸的概述

1.1 單寧酸的定義

單寧酸又名鞣酸、單寧，其化學(xué)式為C76H52O46，是一種廣泛分布在于植物中的多酚類物質(zhì)。1920年Freudenberg 根據(jù)單寧酸結(jié)構(gòu)和活性的不同將其分為兩類：一類是水解單寧酸（見圖1），另一類是縮合單寧酸（見圖2）[3]。水解單寧酸可以作為添加劑應(yīng)用到畜禽飼料中，除本身具有收斂、抑菌和抗氧化作用外，其水解產(chǎn)物葡萄糖和沒食子酸對單胃動(dòng)物的腸道健康和生長性能都有積極的作用?？s合單寧酸是由沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素、兒茶素和表兒茶素按照一定比例聚合而成的低聚物或高聚物（見圖2）。縮合單寧酸分子質(zhì)量較大，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難在消化道中被降解[4]，其生物活性和化學(xué)性質(zhì)與植物來源、組成以及分子間相互作用的不同而存在很大差異[5]。

圖1 水解單寧酸結(jié)構(gòu)式

圖2 縮合單寧酸結(jié)構(gòu)

1.2 水解單寧酸的主要功能

1.2.1 收斂作用

天然提取物水解單寧酸屬于多酚類物質(zhì)，因?yàn)榉肿觾?nèi)存在疏水鍵，這會(huì)促使單寧酸分子向蛋白質(zhì)分子靠近，水解單寧酸的多個(gè)位點(diǎn)鍵都可以與蛋白質(zhì)分子的活性中心結(jié)合形成水解單寧酸蛋白（鞣酸蛋白），而在小腸內(nèi)由于環(huán)境為堿性，又會(huì)促使水解單寧酸蛋白分解，重新釋放出單寧酸分子[6]，通過促進(jìn)血管收縮減少組織液的流出，以及減輕腸內(nèi)容物對腸道的刺激等方式，來為消化道的健康發(fā)育提供良好的環(huán)境。此外，通過收斂作用水解單寧酸還能夠延長食糜在小腸內(nèi)的停留時(shí)間，這有利于減少小腸過料現(xiàn)象，提高動(dòng)物對飼料的利用率，改善機(jī)體生長性能，澀腸止瀉，降低腹瀉率[7]。

1.2.2 抑菌作用

單寧酸通過結(jié)合抑制微生物代謝產(chǎn)生的酶類活性，結(jié)合微生物生長所需要的金屬離子或蛋白質(zhì)，改變微生物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)或直接影響微生物的代謝過程來表現(xiàn)其抑菌活性[8]。單寧酸分子是由許多個(gè)酚羥基或“酚核”構(gòu)成，其分子內(nèi)的苯環(huán)疏水基團(tuán)能夠與蛋白質(zhì)分子中的苯環(huán)、碳?xì)滏湹仁杷鶊F(tuán)結(jié)合，通過收斂作用凝固微生物體內(nèi)的原生質(zhì)和酶，來抑制氮的代謝過程，最終抑制了細(xì)菌和真菌的增殖[9]。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，單寧酸濃度在8 mg·mL-1以上時(shí)，可以抑制金黃色葡萄球菌和變異鏈球菌的活性，在16 mg·mL-1以上時(shí)，可以殺死金黃色葡萄球菌和變異鏈球菌[10-11]。單寧酸抑菌作用具有濃度效應(yīng)，這可能與其抑菌原理有關(guān)。

1.2.3 抗氧化作用

單寧酸化學(xué)結(jié)構(gòu)中的臨位酚羥基極易被氧化，在生物體內(nèi)會(huì)釋放出H+，可以與活性氧（ROS）等自由基競爭結(jié)合，通過阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的方式來保護(hù)脂質(zhì)不被氧化，是一種良好的自由基猝滅劑。單寧酸的抗氧化能力與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，酚羥基的個(gè)數(shù)越多其對自由基的抑制作用就越強(qiáng)，抗氧化能力也就越強(qiáng)[12]。陶勇等[13]研究單寧酸和氧化鋅組合使用對斷奶仔豬的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，組合使用可以提高仔豬的抗氧化能力，作用機(jī)理可能是因?yàn)閱螌幩嵬ㄟ^核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）通路，提高了仔豬機(jī)體的谷氨酰半胱氨酸合成酶的數(shù)量，促使還原型谷胱甘肽的合成增加，最終提高了仔豬的抗氧化能力。此外，水解單寧酸作為天然抗氧化劑可以通過清除超氧離子自由基（O2-·）、二苯基苦基苯肼（DPPH）和絡(luò)合Fe2+等途徑來抑制過氧化和氧化反應(yīng)過程中脂質(zhì)羥自由基的形成，以及抑制亞油酸乳狀液的過氧化反應(yīng)[14-15]。

1.2.4 抗炎癥作用

炎癥是機(jī)體重要的生物反應(yīng)，是移除體內(nèi)有害病原體和毒素的過程，吞噬細(xì)胞通過激活兩種信號通路，銜接子誘導(dǎo)干擾素（TRIF）信號通路和TRIF相關(guān)接頭分子（TRAF）信號通路，來激活核因子κB（NF-κB）的抑制蛋白（IκB）激酶（IKK），促使核因子κB 從復(fù)合物中分離出來并轉(zhuǎn)運(yùn)到核內(nèi)，依靠特定的DNA序列編碼促炎因子白細(xì)胞介素（IL）-1、IL-2、IL-6和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及產(chǎn)生次級炎癥介質(zhì)的酶[16]。動(dòng)物通過利用絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）對轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化處理來調(diào)控體內(nèi)的炎癥，調(diào)控IL-1、IL-6、IL-8 和 TNF-α 等細(xì)胞因子的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，激活后的MAPK還能通過細(xì)胞骨架、酶類以及相關(guān)蛋白磷酸化轉(zhuǎn)錄因子等底物，來調(diào)控機(jī)體多種細(xì)胞的生理過程，從而達(dá)到抗炎癥的目的[17]，水解單寧酸具有抗炎癥的功能，可能也是通過影響吞噬細(xì)胞阻斷炎癥通路的方式來實(shí)現(xiàn)的。陳賽娟等[18]研究單寧酸對家兔腸道形態(tài)和內(nèi)源酶活性的影響時(shí)指出，水解單寧酸分子能夠與腸道的細(xì)胞壁結(jié)合，形成一個(gè)腸道保護(hù)層，該保護(hù)層能隔斷腸道受體與細(xì)菌的結(jié)合，以此來抑制細(xì)菌的感染，從而改善腸道健康狀況，提高小腸吸收營養(yǎng)物質(zhì)的面積和消化酶的活性，促進(jìn)動(dòng)物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

2 單寧酸在畜禽飼料替抗中的應(yīng)用

2.1 單寧酸在豬飼料中的應(yīng)用

腹瀉會(huì)導(dǎo)致畜禽生產(chǎn)性能下降和死亡率增加等問題，給我國畜牧業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也一直制約著我國畜牧業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的獸藥、抗生素等保健措施帶來了許多的負(fù)面影響。隨著我國禁止飼料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑的商品飼料，尋找天然的植物提取物越來越受到人們的重視。

水解單寧酸在預(yù)防治療腹瀉、減少水便、改善腸道健康方面都有明顯的效果。純天然水解單寧酸比較安全，在飼喂過程中也不會(huì)有藥物殘留的問題。大量研究表明，水解單寧酸對豬各階段的生長性能和養(yǎng)分消化率的應(yīng)用效果不同，斷奶仔豬飼料中的抗生素或者氧化鋅，可以用700～1 500 mg·kg-1的水解單寧酸來替代，可降低仔豬的腹瀉率，促進(jìn)腸道的消化吸收，提高仔豬的生長性能[16]。仔豬在小日齡斷奶時(shí)，由于日糧和環(huán)境的改變，是最容易出現(xiàn)各種問題的階段。水解單寧酸能夠減輕仔豬斷奶應(yīng)激，減少仔豬的腹瀉發(fā)生率，增加斷奶體重和腸道健康，刺激小腸絨毛的生長，進(jìn)而更好地消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)。孫展英等[19]在研究水解單寧酸對仔豬生長性能的影響中指出，在日糧中添加1 000 mg·kg-1的水解單寧酸可以提高斷奶仔豬平均日增重（ADG）和飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）。適宜劑量的水解單寧酸對仔豬的生長性能有積極的影響，但是水解單寧酸的添加量并非越多越好，B.Mansoori等[20]研究表明，隨著水解單寧酸添加水平的提高，斷奶仔豬的飼料轉(zhuǎn)化率有下降的趨勢，這可能與水解單寧酸干擾參與簡單分子吸收的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制有關(guān)。M.Brus 等[21]研究水解單寧酸對育肥豬生長性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加1 900 mg·kg-1的水解單寧酸可以提高育肥豬的ADG（46%）和FCR（21%）。

2.2 單寧酸在禽飼料中的應(yīng)用

李軍輝等[22]研究水解單寧酸對肉雞生長性能及腸道健康的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，添加400 mg·kg-1的水解單寧酸可以降低肉雞的死淘率和料重比，提高歐洲效益指數(shù)、乳酸菌數(shù)量和腸道消化酶活性，促進(jìn)肉雞腸道健康發(fā)育。吳清雅[23]在研究不同水解單寧酸的添加量對黃羽肉雞生產(chǎn)性能的影響中指出，在日糧中添加600 g·t-1水解單寧酸可以提高黃羽肉雞的成活率（98.33%）。這可能與水解單寧酸的收斂作用和抑菌、抗炎癥方面的功能有關(guān)：一方面是單寧酸分子通過收斂作用減緩了腸道中食糜的蠕動(dòng)，延長了消化道中食糜的存留時(shí)間，有利于促進(jìn)小腸的消化吸收，提高肉雞的生長性能；另一方面，水解單寧酸具有抑菌和抗炎癥等功能，這在一定程度上對提高肉雞的免疫力有促進(jìn)作用，對提高肉雞的成活率有積極作用。安文亭等[24]研究表明，在肉雞中后期添加1 500 mg·kg-1水解單寧酸可以降低料重比，提高肉雞的采食量、小腸對飼糧養(yǎng)分消化和吸收的能力，與隱窩深度、腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度方面密切相關(guān)[25]。如果腸道隱窩深度變淺、絨毛高度變高，這說明小腸吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力增強(qiáng)；絨毛高度/隱窩深度越大，則說明腸道上皮的表面積越大，完整性越好，小腸的吸收能力就越強(qiáng)[26]。Liu H.W.等[27]研究板栗單寧對熱應(yīng)激狀態(tài)下肉雞的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，板栗單寧可以顯著提高空腸絨毛長度，但是對腸道隱窩深度沒有明顯的影響。也有相關(guān)研究指出，水解單寧酸可以顯著提高肉雞十二指腸和空腸的腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度，降低隱窩深度，但是對回腸并沒有明顯的影響。這可能是因?yàn)樗鈫螌幩岬氖諗孔饔糜欣诰S護(hù)腸道的健康，減少了毒素對腸道形態(tài)的損傷，促進(jìn)了肉雞腸道的健康發(fā)育，提高了小腸對飼糧營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進(jìn)而提高了肉雞的生長性能。目前，“禁抗”已經(jīng)開始，“限鋅”也將成為未來畜牧業(yè)發(fā)展的方向，單寧酸作為天然飼料添加劑安全性高，并且在預(yù)防腹瀉和改善腸道健康等方面有很高的應(yīng)用價(jià)值，對于畜牧業(yè)的健康發(fā)展具有積極的意義。

3 結(jié) 論

隨著我國飼料全面禁抗的開始，畜禽腹瀉和成活率等問題越來越受到人們的重視。水解單寧酸的收斂、抑菌、抗氧化和抗炎癥等功能，對于解決禁抗后出現(xiàn)的養(yǎng)殖問題具有積極的意義，而且作為植物提取物，其綠色、安全、無污染，并不會(huì)存在藥物殘留的問題。