甘草及其提取物在羊生产中的应用研究

摘要：甘草是豆科多年生草本植物，功能主治为清热解毒、去痰止咳、补脾益气、缓急止痛、调和诸药，具有抗病毒、抗炎杀菌、抗氧化等药理方面的作用，在畜牧养殖业中得到广泛应用。该文对甘草三菇类、甘草黄酮类、甘草多糖类等甘草活性成分的生物学功能及其对羊生长性能、肉品质、免疫机能、瘤胃发酵、脂肪代谢等方面的影响进行综述，以期为开发羊新型饲料添剂提供参考。甘草在我国最早的古籍《神农本草经》中就有记载，其干燥的根茎为我国常用的传统大宗中药材。甘草，又被称为“蜜甘”、“蜜草”，也有“美草”之美称，素有“十方九草”之说。甘草全身是宝，其根、根状茎、甘草梢和甘草节等均可入药，具有补脾益气、止咳镇痛、清热解毒等作用，对诸多中药也有调和作用。我国甘草分布区横跨了温带地区的干旱、半干旱和半湿润地区，资源十分丰富，甘草、甘草提取物及其加工副产物作为新型饲料添加剂或非常规资料资源的开发应用潜力较大，本文就甘草开发研究背景、甘草活性成分的生物学功能及其对羊生长性能、肉品质、免疫机能、瘤胃发酵、脂肪代谢等方面的影响进行阐述，以期为甘草在牛羊养殖及饲料生产的应用研究提供参考。1甘草作为饲料添加开发研究背景饲料添加剂主要功能是提供营养、保护饲料中的营养物质、促进消化吸收、调节机体代谢、增进动物健康、提升饲料利用效率、改进动物产品品质等。近几十年来，饲料添加剂产业得到了迅猛发展，特别是药物饲料添加剂在提高动物免疫力、防治疾病发生等方面发挥了重要作用。从20世纪50年代初开始，药物作为饲料添加剂已经开始应用于畜牧业生产，前后经历了三阶段：初始阶段(20世纪50年代），这个阶段多使用的抗生素且是人畜共用的；第二阶段(20世纪60年代），人用与畜用抗生素分开，出现了多种畜禽专用抗生素；第三阶段(20世纪80年代），随着研发水平的提升，这个阶段筛选和研制多种出新的抗生素，它们对人类更安全且更有效，不易被肠道吸收、残留较少或者无残留。60多年来，畜产品从奢侈品成为价廉质优的日常食品，但随着生活水平的提高，人们从关注“量”的增加转移到注重畜产品“质”的提升，提质增优成了产业发展的必然，饲料添加剂滥用导致的食品安全问题越来越受到公众关注，原农业部第168号公告共计收录药物饲料添加剂33种，其中早已被禁用6种药物添加剂产品，按照新规农业农村部第194号公告，11种促生长类抗生素未来将完全禁止使用，2种中兽药和14种抗球虫药需由“兽药添字”改为“兽药字”，可在商品饲料和养殖过程中继续使用。在新的时代条件要求下，减少药物性饲料添加剂应用，研发“替抗”、“减抗”新产品大势所趋，所以安全、健康、环保、低残留、无副作用的绿色环保型的饲料添加剂，将会是是未来饲料研究重点和养殖业发展方向。目前替抗技术主要针对酶制剂、酸化剂、微生态制剂、精油以及中国传统中草药等进行研发，中草药饲料添加剂作为绿色环保型饲料添加剂的典型代表，必然会成为研发重点。中草药、中草药提取物、中草药药渣及其他加工副产物逐渐进入养殖业，在促进动物生长、改善产品品质、提高动物免疫力、降低发病率等方便发挥至关重要的作用，是畜禽主要的保健品和治疗药物。中草药饲料添加剂以提取物形式居多，如中药浸膏、中药纯提物等，该类添加剂在使用上类似于中草药但也存在不同，甘草作为“众药之主”，经方少有不用者，其开发研究与应用有待进一步深入。2甘草化学成分及其活性2.1甘草化学成分中草药本身就含有多种营养物质，例如丰富的氨基酸、水溶性维生素、脂溶性维生素、人体必须的矿物质元素等，这些营养成分能促进畜禽机体新陈代谢速度，促进蛋白质和酶的合成，从而促进畜禽生长。甘草是中草药的典型代表，据相关研究测定干草中含碳水化合物47.11%、蛋白质9.15%、粗纤维24.48%、脂肪0.53%、粗灰分7.70%。钙和磷的含量分别达到1720mg和78mg(每100g粗制甘草提取物中），脯氨酸含量达到1.02%、天冬氨酸含量达到0.88%、丙氨酸含量达到0.51%和谷氨酸达到0.50%，更值得一提是甘草粗纤维含量少，也是一种优良的豆科牧草。除此之外，甘草提取物质还含有多种活性成分，这些活性成分与其抑菌消炎、抗病毒、促生长、防衰老抗氧化、提高免疫力等功能。有研究发现，甘草提取物含有多种甘草多糖(葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖），300余种黄酮类化合物(查尔酮、黄烷类、异黄酮类）、甘草酸、甘草次酸20余种皂苷三萜类以及香豆素、丹宁等化合物，成分种类丰富，活性较强，最具有代表性的为皂苷类、黄酮类和甘草多糖，是甘草主要活性成分，甘草功能作用与其有密切关系。2.2甘草三菇类的药理活性三菇类化合物是甘草主要的生理活性成分，可溶于水，由30个碳原子组成，多呈四环三菇和五环三菇的结构，五环三菇类化合物典型代表就是甘草酸、甘草次酸，具有成分含量较高、生理活性较强等特点，特别是根茎部位含量最为丰富。甘草具有抗癌、抗病毒、抗氧化、增强免疫、调节代谢等药理作用均与该类化合物有直接关系，甘草酸可以降低环氧化酶活性，使机体前列腺素E2的生成量减少，也可以参与白细胞介素的免疫调节过程，起到促进抗体、γ-干扰素及T细胞产生的作用，能够增强巨噬细胞的吞噬活性，提高动物机体的抗病毒能力，并间接抑制血小板的聚集以及炎症因子的产生，具有较强的抑制作用，在抑菌消炎、增强牛羊免疫方面效果显著。甘草次酸及其衍生物就具有抗氧化活性、消炎、抗病毒等多种生物学活性，其来源广资源丰富，无毒副作用，受到各领域关注。2.3甘草黄酮类的药理活性黄酮类属于酚类化合物，来源广，功能强，以C6-C3-C6为母核，目前，甘草属植物中已发现黄酮、查耳酮、异黄酮、二氢黄酮等多种结构类型，黄酮类化合物药效作用复杂，具有多种药物学功能，目前甘草影响机体免疫功能的主要黄酮类化合物有异甘草苷、光甘草定、甘草素、新异甘草苷和甘草查尔酮A等。有研究表明，黄酮类化合物为甘草提取物中主要的抗氧化活性成分，对DPPH自由基有25%的清除率，对O2-自由基有79.07%的清除率为，对OH自由基有29.51%清除率。甘草黄酮类化合物与甘草的免疫调节功能密切相关，甘草黄酮可加快小鼠淋巴细胞的增殖，其对增加试验小鼠机体白细胞介素-2分泌量、提高体内免疫球蛋白G抗体水平作用效果显著，具有提高动物机体免疫力作用。甘草黄酮类化合物除抗氧化、增强免疫力之外，还具有较强的抗菌抗、病毒等作用，对病毒和细菌具有直接或间接抑制效果。2.4甘草多糖的药理活性甘草多糖是由葡萄糖和葡萄糖醛酸组合而成的有机大分子物质，由两种主要核心主链组成，一是葡萄糖主链结构，另一个是1,3-D-半乳糖主链结构，多为黄白色粉末，无甜味，易溶于水在生物体的生长发育过程中起着重要的作用。衣蕾等注射鸡新城疫Ⅳ系疫苗于高罗曼鸡体内，构建试验模型，然后再分组注射1mL的生理盐水和甘草多糖(肌肉注射1、2和4mg/mL3个浓度梯度），结果发现，甘草多糖组可以显著提高总抗氧化能力、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶三种酶活力，添加甘草多糖3个试验组提高了鸡体的抗氧化能力。除了抗氧化作用之外，也有研究表明甘草多糖可以通过调节动物机体本身固有的细胞免疫应答、细胞因子和体液免疫等来增强机体抵抗力和免疫力，还可以通过提高机体抗氧化能力、调控MAPK信号通路以NF-KB核因子发挥其抗炎作用。甘草多糖可促进有益菌繁殖增生，改善肠道微生物环境，调控微生物区系，提高机体免疫力。甘草多糖功能广，效果显著且无细胞毒性，在畜牧养殖及饲料加工中应用前景广阔。3甘草及其提取物在羊生产中的应用3.1甘草及其提取物对羊生长性能及其肉品质的影响甘草可改善羊生产性能及其肉品质。冯晓燕研究发现，舍饲肉羊对甘草茎叶的日采食量达到5000g时，肉羊的生长速度及羊肉的品质最为理想。张巧娥等研究表明，甘草提取物具有增加滩羊体重的趋势，并提高了羊肉中粗蛋白质以及粗脂肪含量，具有改善羊肉品质的作用。侯芳等研究发现甘草茎叶添加组对背最长肌、粗米龙、膝圆和臀腰肉的常规营养成分与对照组比较均无显著差异，但添加水平为20.41%组具有提高背最长肌中粗脂肪含量的趋势，有利于改善羊肉背最长肌中肌苷酸、胆固醇、风味氨基酸，提高羊肉背最长肌中不饱和脂肪酸、必需脂肪酸、人体必需脂肪酸的质量分数，添加水平为20.41%～29.98%组有提高背最长肌中灰分含量的趋势，说明阿勒泰羊育肥羊日粮中添加甘草茎叶能够改善羊肉的食用品质。薛正芬等用甘草茎叶对羔羊进行补饲，也证实甘草能促进动物的生长，增加血清中的总蛋白、清蛋白和血糖血钙含量，增强动物蛋白代谢。但也有不同的研究结果，潘军等研究发现，对照组平均日增重显著高于25%甘草茎叶替代苜蓿试验组，极显著高于50%甘草茎叶替代苜蓿试验组，且随着甘草茎叶的替代苜蓿比例的增加，羊日增重呈现下降趋势。这可能跟试验条件、羊品种、饲料配方、甘草适口性等有关系。3.2甘草及其提取物对羊免疫机能的影响甘草能够调整血液生理生化指标，提高羊机体免疫力。杨建中等发现以日粮干物质为基础，添加20%或30%的甘草茎叶有助于提高免疫力，降低血清脂肪代谢，添加30%的甘草茎叶有利于促进血清能量代谢。有研究发现，用甘草茎叶替代苜蓿干草饲喂绵羊，发现替代量25%组、替代量50%组血清中总蛋白、白蛋白含量均显著高于对照组，替代量25%组血清中磷水平显著高于对照组，替代量50%组绵羊血液血红蛋白水平显著高于对照组，说明甘草茎叶替代苜蓿干草的比例应低于25%，甘草茎叶能在一定程度上提高动物的免疫功能。赵正伟等研究表明，甘草次酸可提高滩羊生长性能，黄芪多糖、枸杞多糖可改善滩羊血清抗氧化性能，3种中草药活性成分均可降低滩羊血清中促炎因子含量。也有研究表明甘草皂苷对卡拉库尔羊血液中免疫球蛋白IgA和IgG的有正向作用。甘草增强免疫力的功效在绿色发展的大背景更应该得到充分的挖掘，促进健康养殖的高效发展。3.3甘草及其提取物对瘤胃发酵的影响甘草对羊瘤胃微生物发酵具有调节作用。郭雪峰等体外试验研究表明，添加甘草提取物的试验组能有效抑制甲烷菌生长，降低产气量，说明甘草具有增强瘤胃发酵的潜在能力，其中添加1.0%甘草提取物有利于改善体外发酵。王永力等研究发现甘草的茎叶来代替25%常规料，能提高巴楚白山羊瘤胃发酵能力。刘俊峰等体外研究表明，甘草提取物可降低瘤胃乙酸产量及总产气量，因此甘草提取物可能会抑制瘤胃发酵。可见，甘草对瘤胃发酵和微生物区系的影响还要进一步深入研究。3.4甘草及其提取物对脂肪代谢的影响矫丽娟等研究发现，与对照组(0mg/kg）相比，添加甘草提取物试验组1(1000mg/kg）、试验组2(2000mg/kg）、试验组3(3000mg/kg）和试验组4(4000mg/kg）均能降低肝脏甘油三酯含量，分别下降28.3%、45.5%、44.0%及40.8%，但也显著提高了总脂酶、肝脂酶等酶活性，说明甘草提取物可以调节与脂肪氧化相关酶的活性，影响肝脏内脂肪沉积及向外周组织的转运，发挥其降低皮下脂肪沉积，初步对其调节脂肪代谢作用机制进行探索。常彦飞等研究也得到类似结果，与对照组相比，添加3000mg/kg甘草提取物组降低皮下脂肪重18.11%，能降低血清总胆固醇，与对照组相比降低8.72%，甘草提取物亦能降低皮下脂肪组织葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性。因此，依据上述数据可以推测甘草可以通过调节脂肪合成途径的关键酶活性来抑制滩羊皮下脂肪的沉，说明甘草提取物具有降低皮下脂肪重、血清总胆固醇的作用潜力，这与矫丽娟等研究一致，但甘草提取物对绵羊皮下脂肪代谢关键酶的调控机制，尚需进一步深入探索、研究与确认，并应用这个机理生产高品质羊肉，促进羊产业高质量发展。4小结甘草及其提取物具有促进生长，调节羊瘤胃发酵，