甘草及其提取物在羊生產(chǎn)中的應用研究

摘要：甘草是豆科多年生草本植物，功能主治為清熱解毒、去痰止咳、補脾益氣、緩急止痛、調(diào)和諸藥，具有抗病毒、抗炎殺菌、抗氧化等藥理方面的作用，在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中得到廣泛應用。該文對甘草三菇類、甘草黃酮類、甘草多糖類等甘草活性成分的生物學功能及其對羊生長性能、肉品質(zhì)、免疫機能、瘤胃發(fā)酵、脂肪代謝等方面的影響進行綜述，以期為開發(fā)羊新型飼料添劑提供參考。甘草在我國最早的古籍《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有記載，其干燥的根莖為我國常用的傳統(tǒng)大宗中藥材。甘草，又被稱為“蜜甘”、“蜜草”，也有“美草”之美稱，素有“十方九草”之說。甘草全身是寶，其根、根狀莖、甘草梢和甘草節(jié)等均可入藥，具有補脾益氣、止咳鎮(zhèn)痛、清熱解毒等作用，對諸多中藥也有調(diào)和作用。我國甘草分布區(qū)橫跨了溫帶地區(qū)的干旱、半干旱和半濕潤地區(qū)，資源十分豐富，甘草、甘草提取物及其加工副產(chǎn)物作為新型飼料添加劑或非常規(guī)資料資源的開發(fā)應用潛力較大，本文就甘草開發(fā)研究背景、甘草活性成分的生物學功能及其對羊生長性能、肉品質(zhì)、免疫機能、瘤胃發(fā)酵、脂肪代謝等方面的影響進行闡述，以期為甘草在牛羊養(yǎng)殖及飼料生產(chǎn)的應用研究提供參考。1甘草作為飼料添加開發(fā)研究背景飼料添加劑主要功能是提供營養(yǎng)、保護飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)、促進消化吸收、調(diào)節(jié)機體代謝、增進動物健康、提升飼料利用效率、改進動物產(chǎn)品品質(zhì)等。近幾十年來，飼料添加劑產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，特別是藥物飼料添加劑在提高動物免疫力、防治疾病發(fā)生等方面發(fā)揮了重要作用。從20世紀50年代初開始，藥物作為飼料添加劑已經(jīng)開始應用于畜牧業(yè)生產(chǎn)，前后經(jīng)歷了三階段：初始階段(20世紀50年代），這個階段多使用的抗生素且是人畜共用的；第二階段(20世紀60年代），人用與畜用抗生素分開，出現(xiàn)了多種畜禽專用抗生素；第三階段(20世紀80年代），隨著研發(fā)水平的提升，這個階段篩選和研制多種出新的抗生素，它們對人類更安全且更有效，不易被腸道吸收、殘留較少或者無殘留。60多年來，畜產(chǎn)品從奢侈品成為價廉質(zhì)優(yōu)的日常食品，但隨著生活水平的提高，人們從關注“量”的增加轉(zhuǎn)移到注重畜產(chǎn)品“質(zhì)”的提升，提質(zhì)增優(yōu)成了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然，飼料添加劑濫用導致的食品安全問題越來越受到公眾關注，原農(nóng)業(yè)部第168號公告共計收錄藥物飼料添加劑33種，其中早已被禁用6種藥物添加劑產(chǎn)品，按照新規(guī)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194號公告，11種促生長類抗生素未來將完全禁止使用，2種中獸藥和14種抗球蟲藥需由“獸藥添字”改為“獸藥字”，可在商品飼料和養(yǎng)殖過程中繼續(xù)使用。在新的時代條件要求下，減少藥物性飼料添加劑應用，研發(fā)“替抗”、“減抗”新產(chǎn)品大勢所趨，所以安全、健康、環(huán)保、低殘留、無副作用的綠色環(huán)保型的飼料添加劑，將會是是未來飼料研究重點和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展方向。目前替抗技術主要針對酶制劑、酸化劑、微生態(tài)制劑、精油以及中國傳統(tǒng)中草藥等進行研發(fā)，中草藥飼料添加劑作為綠色環(huán)保型飼料添加劑的典型代表，必然會成為研發(fā)重點。中草藥、中草藥提取物、中草藥藥渣及其他加工副產(chǎn)物逐漸進入養(yǎng)殖業(yè)，在促進動物生長、改善產(chǎn)品品質(zhì)、提高動物免疫力、降低發(fā)病率等方便發(fā)揮至關重要的作用，是畜禽主要的保健品和治療藥物。中草藥飼料添加劑以提取物形式居多，如中藥浸膏、中藥純提物等，該類添加劑在使用上類似于中草藥但也存在不同，甘草作為“眾藥之主”，經(jīng)方少有不用者，其開發(fā)研究與應用有待進一步深入。2甘草化學成分及其活性2.1甘草化學成分中草藥本身就含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，例如豐富的氨基酸、水溶性維生素、脂溶性維生素、人體必須的礦物質(zhì)元素等，這些營養(yǎng)成分能促進畜禽機體新陳代謝速度，促進蛋白質(zhì)和酶的合成，從而促進畜禽生長。甘草是中草藥的典型代表，據(jù)相關研究測定干草中含碳水化合物47.11%、蛋白質(zhì)9.15%、粗纖維24.48%、脂肪0.53%、粗灰分7.70%。鈣和磷的含量分別達到1720mg和78mg(每100g粗制甘草提取物中），脯氨酸含量達到1.02%、天冬氨酸含量達到0.88%、丙氨酸含量達到0.51%和谷氨酸達到0.50%，更值得一提是甘草粗纖維含量少，也是一種優(yōu)良的豆科牧草。除此之外，甘草提取物質(zhì)還含有多種活性成分，這些活性成分與其抑菌消炎、抗病毒、促生長、防衰老抗氧化、提高免疫力等功能。有研究發(fā)現(xiàn)，甘草提取物含有多種甘草多糖(葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖），300余種黃酮類化合物(查爾酮、黃烷類、異黃酮類）、甘草酸、甘草次酸20余種皂苷三萜類以及香豆素、丹寧等化合物，成分種類豐富，活性較強，最具有代表性的為皂苷類、黃酮類和甘草多糖，是甘草主要活性成分，甘草功能作用與其有密切關系。2.2甘草三菇類的藥理活性三菇類化合物是甘草主要的生理活性成分，可溶于水，由30個碳原子組成，多呈四環(huán)三菇和五環(huán)三菇的結(jié)構，五環(huán)三菇類化合物典型代表就是甘草酸、甘草次酸，具有成分含量較高、生理活性較強等特點，特別是根莖部位含量最為豐富。甘草具有抗癌、抗病毒、抗氧化、增強免疫、調(diào)節(jié)代謝等藥理作用均與該類化合物有直接關系，甘草酸可以降低環(huán)氧化酶活性，使機體前列腺素E2的生成量減少，也可以參與白細胞介素的免疫調(diào)節(jié)過程，起到促進抗體、γ-干擾素及T細胞產(chǎn)生的作用，能夠增強巨噬細胞的吞噬活性，提高動物機體的抗病毒能力，并間接抑制血小板的聚集以及炎癥因子的產(chǎn)生，具有較強的抑制作用，在抑菌消炎、增強牛羊免疫方面效果顯著。甘草次酸及其衍生物就具有抗氧化活性、消炎、抗病毒等多種生物學活性，其來源廣資源豐富，無毒副作用，受到各領域關注。2.3甘草黃酮類的藥理活性黃酮類屬于酚類化合物，來源廣，功能強，以C6-C3-C6為母核，目前，甘草屬植物中已發(fā)現(xiàn)黃酮、查耳酮、異黃酮、二氫黃酮等多種結(jié)構類型，黃酮類化合物藥效作用復雜，具有多種藥物學功能，目前甘草影響機體免疫功能的主要黃酮類化合物有異甘草苷、光甘草定、甘草素、新異甘草苷和甘草查爾酮A等。有研究表明，黃酮類化合物為甘草提取物中主要的抗氧化活性成分，對DPPH自由基有25%的清除率，對O2-自由基有79.07%的清除率為，對OH自由基有29.51%清除率。甘草黃酮類化合物與甘草的免疫調(diào)節(jié)功能密切相關，甘草黃酮可加快小鼠淋巴細胞的增殖，其對增加試驗小鼠機體白細胞介素-2分泌量、提高體內(nèi)免疫球蛋白G抗體水平作用效果顯著，具有提高動物機體免疫力作用。甘草黃酮類化合物除抗氧化、增強免疫力之外，還具有較強的抗菌抗、病毒等作用，對病毒和細菌具有直接或間接抑制效果。2.4甘草多糖的藥理活性甘草多糖是由葡萄糖和葡萄糖醛酸組合而成的有機大分子物質(zhì)，由兩種主要核心主鏈組成，一是葡萄糖主鏈結(jié)構，另一個是1,3-D-半乳糖主鏈結(jié)構，多為黃白色粉末，無甜味，易溶于水在生物體的生長發(fā)育過程中起著重要的作用。衣蕾等注射雞新城疫Ⅳ系疫苗于高羅曼雞體內(nèi)，構建試驗模型，然后再分組注射1mL的生理鹽水和甘草多糖(肌肉注射1、2和4mg/mL3個濃度梯度），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘草多糖組可以顯著提高總抗氧化能力、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶三種酶活力，添加甘草多糖3個試驗組提高了雞體的抗氧化能力。除了抗氧化作用之外，也有研究表明甘草多糖可以通過調(diào)節(jié)動物機體本身固有的細胞免疫應答、細胞因子和體液免疫等來增強機體抵抗力和免疫力，還可以通過提高機體抗氧化能力、調(diào)控MAPK信號通路以NF-KB核因子發(fā)揮其抗炎作用。甘草多糖可促進有益菌繁殖增生，改善腸道微生物環(huán)境，調(diào)控微生物區(qū)系，提高機體免疫力。甘草多糖功能廣，效果顯著且無細胞毒性，在畜牧養(yǎng)殖及飼料加工中應用前景廣闊。3甘草及其提取物在羊生產(chǎn)中的應用3.1甘草及其提取物對羊生長性能及其肉品質(zhì)的影響甘草可改善羊生產(chǎn)性能及其肉品質(zhì)。馮曉燕研究發(fā)現(xiàn)，舍飼肉羊?qū)Ω什萸o葉的日采食量達到5000g時，肉羊的生長速度及羊肉的品質(zhì)最為理想。張巧娥等研究表明，甘草提取物具有增加灘羊體重的趨勢，并提高了羊肉中粗蛋白質(zhì)以及粗脂肪含量，具有改善羊肉品質(zhì)的作用。侯芳等研究發(fā)現(xiàn)甘草莖葉添加組對背最長肌、粗米龍、膝圓和臀腰肉的常規(guī)營養(yǎng)成分與對照組比較均無顯著差異，但添加水平為20.41%組具有提高背最長肌中粗脂肪含量的趨勢，有利于改善羊肉背最長肌中肌苷酸、膽固醇、風味氨基酸，提高羊肉背最長肌中不飽和脂肪酸、必需脂肪酸、人體必需脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)，添加水平為20.41%～29.98%組有提高背最長肌中灰分含量的趨勢，說明阿勒泰羊育肥羊日糧中添加甘草莖葉能夠改善羊肉的食用品質(zhì)。薛正芬等用甘草莖葉對羔羊進行補飼，也證實甘草能促進動物的生長，增加血清中的總蛋白、清蛋白和血糖血鈣含量，增強動物蛋白代謝。但也有不同的研究結(jié)果，潘軍等研究發(fā)現(xiàn)，對照組平均日增重顯著高于25%甘草莖葉替代苜蓿試驗組，極顯著高于50%甘草莖葉替代苜蓿試驗組，且隨著甘草莖葉的替代苜蓿比例的增加，羊日增重呈現(xiàn)下降趨勢。這可能跟試驗條件、羊品種、飼料配方、甘草適口性等有關系。3.2甘草及其提取物對羊免疫機能的影響甘草能夠調(diào)整血液生理生化指標，提高羊機體免疫力。楊建中等發(fā)現(xiàn)以日糧干物質(zhì)為基礎，添加20%或30%的甘草莖葉有助于提高免疫力，降低血清脂肪代謝，添加30%的甘草莖葉有利于促進血清能量代謝。有研究發(fā)現(xiàn)，用甘草莖葉替代苜蓿干草飼喂綿羊，發(fā)現(xiàn)替代量25%組、替代量50%組血清中總蛋白、白蛋白含量均顯著高于對照組，替代量25%組血清中磷水平顯著高于對照組，替代量50%組綿羊血液血紅蛋白水平顯著高于對照組，說明甘草莖葉替代苜蓿干草的比例應低于25%，甘草莖葉能在一定程度上提高動物的免疫功能。趙正偉等研究表明，甘草次酸可提高灘羊生長性能，黃芪多糖、枸杞多糖可改善灘羊血清抗氧化性能，3種中草藥活性成分均可降低灘羊血清中促炎因子含量。也有研究表明甘草皂苷對卡拉庫爾羊血液中免疫球蛋白IgA和IgG的有正向作用。甘草增強免疫力的功效在綠色發(fā)展的大背景更應該得到充分的挖掘，促進健康養(yǎng)殖的高效發(fā)展。3.3甘草及其提取物對瘤胃發(fā)酵的影響甘草對羊瘤胃微生物發(fā)酵具有調(diào)節(jié)作用。郭雪峰等體外試驗研究表明，添加甘草提取物的試驗組能有效抑制甲烷菌生長，降低產(chǎn)氣量，說明甘草具有增強瘤胃發(fā)酵的潛在能力，其中添加1.0%甘草提取物有利于改善體外發(fā)酵。王永力等研究發(fā)現(xiàn)甘草的莖葉來代替25%常規(guī)料，能提高巴楚白山羊瘤胃發(fā)酵能力。劉俊峰等體外研究表明，甘草提取物可降低瘤胃乙酸產(chǎn)量及總產(chǎn)氣量，因此甘草提取物可能會抑制瘤胃發(fā)酵?？梢姡什輰α鑫赴l(fā)酵和微生物區(qū)系的影響還要進一步深入研究。3.4甘草及其提取物對脂肪代謝的影響矯麗娟等研究發(fā)現(xiàn)，與對照組(0mg/kg）相比，添加甘草提取物試驗組1(1000mg/kg）、試驗組2(2000mg/kg）、試驗組3(3000mg/kg）和試驗組4(4000mg/kg）均能降低肝臟甘油三酯含量，分別下降28.3%、45.5%、44.0%及40.8%，但也顯著提高了總脂酶、肝脂酶等酶活性，說明甘草提取物可以調(diào)節(jié)與脂肪氧化相關酶的活性，影響肝臟內(nèi)脂肪沉積及向外周組織的轉(zhuǎn)運，發(fā)揮其降低皮下脂肪沉積，初步對其調(diào)節(jié)脂肪代謝作用機制進行探索。常彥飛等研究也得到類似結(jié)果，與對照組相比，添加3000mg/kg甘草提取物組降低皮下脂肪重18.11%，能降低血清總膽固醇，與對照組相比降低8.72%，甘草提取物亦能降低皮下脂肪組織葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性。因此，依據(jù)上述數(shù)據(jù)可以推測甘草可以通過調(diào)節(jié)脂肪合成途徑的關鍵酶活性來抑制灘羊皮下脂肪的沉，說明甘草提取物具有降低皮下脂肪重、血清總膽固醇的作用潛力，這與矯麗娟等研究一致，但甘草提取物對綿羊皮下脂肪代謝關鍵酶的調(diào)控機制，尚需進一步深入探索、研究與確認，并應用這個機理生產(chǎn)高品質(zhì)羊肉，促進羊產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。4小結(jié)甘草及其提取物具有促進生長，調(diào)節(jié)羊瘤胃發(fā)酵，