40多年來，抗生素一直作為一項提高飼料轉化率和降低成本的戰略用于牲畜生產飼料的配方中。長期使用抗生素促生長因子（AGP）作為輔助治療，這對抗生素耐藥性微生物的選擇特別有利。近年來，全球對抗生素耐藥性的發展和耐藥性基因從動物向人類的轉移越來越關注。從動物日糧中去除AGP會給畜禽和養殖戶帶來巨大的壓力，其主要后果之一是傳染性疾病的發病率增加，治療中抗生素的使用也隨之增加，經濟成本也相應增加。因此，迫切需要AGP的替代品。面臨的挑戰是在不影響牲畜生產性能和避免抗生素耐藥性微生物增加的情況下實施新的替代方法。植物提取物和純化的衍生物在動物營養方面顯示出良好的效果，無論是從其功效還是從經濟角度來看。單寧酸是一種源自植物的化合物，被成功地用作家禽飼料添加劑，以控制疾病和提高動物性能。任何一種提取物作為飼料添加劑的成功使用都必須確保產品質量一致，且數量足夠滿足家禽生產的實際需求。栗子(水解的)和白堅木(濃縮的)單寧酸可能是最容易獲得的滿足這些需求的商品。本報告將分析支持其使用的可用數據。
關鍵詞：單寧酸，抗生素，生長促進因子，壞死性腸炎，植物提取物，動物健康

引言
抗生素類化合物最初以治療和預防傳染病的預防劑量添加到飼料中，但很快就觀察到抗生素具有促生長作用。因此從20世紀50年代開始，抗生素就被添加到飼料中用以提高飼料利用率和農場動物的生長，降低生產成本(Moore and Evenson, 1946;Jukes et al., 1950)。抗生素作為促生長因子的使用，應該與治療性和預防性使用抗生素區別開來，后者使用較高劑量并在短時間內使用。
AGPs的作用方式仍然未被完全理解。人們提出了不同的潛在機制來解釋AGP介導的生長增加(Gaskins et al., 2002; Dibner and Richards, 2005; Page, 2006)。最普遍接受的機制是通過調節腸道菌群，這在維持宿主健康方面起著關鍵作用(Tuohy et al.， 2005)。菌群的組成影響腸道環境和宿主免疫系統抵御致病性和非致病性抗原的發展和應答(Cebra, 1999;Kelly and Conway, 2005)。
家禽生產中已經大量使用AGPs，但相對而言很少有研究系統地評估抗生素可能對雞整體腸道菌群動態的潛在影響。因此，研究對細菌群落的影響是不可缺少的，包括用AGP喂養的雞的共生細菌中抗生素抗性基因的選擇和分布(Diarra etal.,2007; da Costa etal., 2013)。

AGP在家畜中的應用及其在篩選抗生素耐藥菌中的作用已有大量綜述(Butaye et al.,2003;Wegener, 2003; Kazimierczak et al., 2006; Landers et al.,2012)。值得注意的是AGP長期使用輔助治療劑量，這種情況對于選擇抗生素耐藥性微生物特別有利。在過去的幾年中，全球對抗生素耐藥性的發展和耐藥基因從動物到人類的轉移越來越關注(Salyers et al., 2004; Mathur and Singh, 2005; Devirgilis et al, 2013)。耐藥性產生和傳播的潛在風險導致歐盟自2006年以來禁止使用抗生素作為生長促進劑。盡管食源性傳播對人類抗菌素耐藥性的相對貢獻尚不清楚，但它確實存在，而且可能比目前認識到的更大(Collignon and Angulo, 2006)。一些研究表明，人類攜帶的大多數耐抗生素大腸桿菌菌株可能來自食用動物，尤其是家禽(Johnson et al.，2006)。

在這種情況下，為了保護人類藥物的有效性(Casewell et al, 2003)，在美國FDA禁止在雞和火雞上使用氟喹諾酮類藥物，基于證據表明在家禽上使用這些抗生素導致彎曲桿菌產生耐藥性。這些耐藥菌株可傳播給人類，并對公共衛生造成影響(Nelson et al., 2007)。在非致病菌中耐藥性的選擇是另一個潛在的風險。一些耐藥基因可能存在于非致病性細菌中，然后轉移到致病性微生物中。Fairchild等(2005)研究發現口服四環素并不會引起雞盲腸腸道菌群的顯著變化，但他們發現腸球菌藥敏試驗顯示四環素類濃度增加。這些細菌的抗性基因均為陽性，如四環素(M)、四環素(L)、四環素(K)和四環素(O)，它們可被轉移到空腸彎曲桿菌中，產生四環素抗性。作者認為復雜的生態和遺傳因素可能導致在雞的生產環境中抗生素耐藥基因的流行和轉移。

盡管在飼料中添加AGP會帶來麻煩，但人們普遍認為現代家禽生產的集約化和相關應激源增加，如飼料變化或飲食不平衡，對動物的健康可能有不同的負面影響，如免疫功能降低，高度暴露易感群體(Pinchasov and Noy, 1993)。這可能使肉雞更容易被致病菌侵占胃腸道，對禽類的健康和食品安全造成威脅。從動物日糧中去除AGP會給畜禽和養殖戶帶來巨大的壓力，其主要后果之一是傳染性疾病的發病率增加，治療中抗生素的使用也隨之增加(Inborr, 2001; Casewell et al., 2003; Grave et al, 2006)。沙門氏菌、空腸彎曲桿菌和產氣莢膜梭菌被認為是最重要的病菌，并對家禽和人類健康的威脅日益嚴重 (Van Immerseel et al.，2004;Humphrey et al.，2007)。面臨的挑戰是在不影響畜禽生產性能的情況下實施新的替代方案，且避免增加抗生素耐藥性。

AGPs替代品源于公共衛生項目，在這些項目中益生菌和益生元等營養介質被用于改善炎癥性腸病 (Guarner et al., 2002; Damaskos and Kolios, 2008)和腸易激綜合癥(Fooks and Gibson, 2002)等人類慢性疾病。在單胃動物生產中，以關注腸道健康的具體效果為重點的日糧配方正成為現實，因為當不允許在飼料中使用抗生素時，維持或增強腸道健康對動物的福利和生產力至關重要。在這種情況下，植物提取物和衍生的單寧酸在食用動物生產中表現出良好的效果(Huyghebaert et al, 2011)。

植物提取物和單寧酸
植物合成許多芳香物質，其中大部分是次生代謝物。在多數情況下，這些物質是植物抵御捕食的防御機制。有些物質，如萜類物質賦予植物氣味；其他的(醌類和單寧類)負責植物色素，還有一些負責植物香味(如，來自紅辣椒的萜類辣椒素)。

單寧酸在自然界中被大量發現，是具有沉淀蛋白質能力的可變分子量的水溶性多酚類化合物(Spencer et al., 1988; Cowan, 1999)。單寧酸可分為濃縮單寧酸和水解單寧酸(Scalbert, 1991;Haslam, 1996)。可水解的單寧酸以沒食子酸為基礎，通常與D -葡萄糖形成多重酯，而數量較多的濃縮單寧酸(通常稱為原花青素)則來自類黃酮單體。目前的科學證據表明，單寧酸在改善營養和動物健康方面具有巨大的潛力，尤其是對牛等反芻動物(Frutos et al., 2004)。在過去幾年里已經有許多對酚類化合物的研究(白藜蘆醇、槲皮素、蘆丁、兒茶素、原花青素)，這些研究大多是針對改善人類健康，而且這些研究證明單寧酸具有多種生物活性，包括心臟保護、抗炎、抗癌、抗病毒和抗菌性能，主要歸因于它們的抗氧化和抗自由基的活性(Frankel et al., 1993; Teissedre et al., 1996; Santos-Buelga and Scalbert, 2000)。最近的獸醫學研究提到這些作用反映在不同種類的食物生產者動物具有更好的生長性能。單寧酸以可持續和保護環境的友好方式降低畜禽患病的風險和人畜共患病傳播的風險。最近關于在家禽中使用單寧酸的報道也表現出有前途的結果(VanParysetal. 2010;Andersonetal. 2012;Redondoetal. 2013b; Tosi etal. 2013)。

單寧酸作為抗營養因子的基本概念
傳統的家禽營養概念認為單寧酸是抗營養因子。單寧酸用于反芻動物日糧中可能具有相當大的營養價值，與此相反，單寧酸在單胃動物飼料中通常是不受歡迎的。在單胃動物中，通常認為含有單寧酸的日糧會降低消化率（尤其是粗蛋白），從而降低生長性能(Trevi?o et al., 1992; Smulikowska et al., 2001)。在家禽方面，大量的文章表明單寧酸在雞飼料中的抗營養作用；由于自動采食量和有機物消化率的降低(尤其是蛋白質成分)，這些物質會導致生產性能的惡化(Barroga et al., 985; Longstaff and McNab, 1991; Garcia et al., 2004; Longstaff and McNab, 2007)。

單寧酸抗營養作用的報道大多是基于飼料中單寧酸濃度相對較高的測定，主要使用純化的濃縮單寧酸或含量大量單寧酸的植物，如高粱谷物中的單寧酸。這些試驗顯示出了不良反應，營養利用率降低，動物生產力下降，某些動物死亡。這種有限的試驗信息，以及在植物中的單寧酸對食草動物起防御作用的事實，是單寧酸對動物不利這一概念的起源。然而人們現在知道，單寧酸有益或有害的特性取決于它們的化學結構(通常與植物來源有關)和劑量，以及其他因素，如動物種類、動物的生理狀態和日糧組成。最近證據表明適量的單寧酸可以改善單胃動物的營養和健康狀況。

對家禽生產性能的影響
盡管單寧酸傳統上被認為是抗營養因子，但現在知道這些物質對家禽是有益的。然而，正如之前提到的，有些因素必須考慮和評估，如在飼料中的最終濃度、化合物的結構、飼料制備過程中的應用，以及植物因素，這些因素可能會影響單寧酸對禽類消化功能和全球健康的影響(Hagerman and Butler, 1980)。對不同純化單寧酸的研究證實單寧酸提取物之間存在澀味、蛋白結合等化學性質的差異(Hofmann et al.，2006)。Schiavone等(2008)研究表明在家禽飼養中使用板栗提取物對飼料消化率、胴體質量或氮平衡都沒有影響。實際上如果在日糧的干物質中含量達0.2%，它對生長性能是有積極影響的。同樣，Marzoni等(2005)研究了白堅木單寧酸對生長野雞的影響，試驗表明飼料中單寧酸含量2%對野雞生長性能無影響。此外有些作者提到，板栗單寧酸的使用可改變糞便的濃度，使處理組的糞便更堅實，對幼雛狀況產生積極影響，從而改善集約化生產系統中雞的整體健康狀況和福利。而且栗子果實中所含的酚類物質(五倍子和沒食子酸)對人體健康有多種積極作用，如抗氧化活性、降低心血管疾病的風險、抗癌機制和抗炎特性(de Vasconcelos et al，2010)。單寧酸也可與其他AGPs的替代品結合使用，如益生菌，在促進腸道健康方面顯示出協同作用。最近的一項研究報道板栗提取物在改善乳酸桿菌對胃運輸的耐受力方面表現出驚人的效果，而板栗纖維主要提高對膽汁的耐受性(Blaiotta et al，2013)。

雖然日糧中的單寧酸對動物消化道及動物生產性能具有有益的影響，但它們的主要作用方式通常不足以解釋其在體內的作用。有些作者認為低濃度的單寧酸可以通過刺激采食來改善飼料的適口性和提高單胃動物的性能(Windisch and Kroismayr, 2006)。還有人認為刺激消化分泌物是一種核心的作用方式(e.g. Lee et al., 2003)。然而抗菌特性似乎是最相關的作用模式，尤其是對幼齡動物。一般來說，同AGPs一樣，植物源性的化合物會參與調節微生物群和胃腸道之間高度復雜的相互作用。動物宿主從微生物活性及其副產物中減少可能是降低免疫防御成本的原因(Windisch and Kroismayr, 2006; Kroismayr et al.,2008)。然而腸道微生物菌群的相互作用和動態的復雜性使得很難用定量的術語來定義這種影響。

對家禽健康的影響
在過去幾年里，人們對日糧中單寧酸的作用越來越感興趣，因為它可能會減少哺乳動物 (Athanasiadou et al., 2000; Butter et al., 2002; Min et al., 2005)和鳥類(Marzoni et al., 2005)胃腸道寄生蟲的數量。單寧酸，如來自綠茶或白堅木的濃縮單寧酸已被證明具有抗菌活性(Sakanaka et al.， 2000;Elizondo et al.，2010)，而且會影響雞和豬的胃腸道細菌定植(Hara et al.,1995;Hara, 1997)。多項研究表明單寧酸或植物提取物可控制人畜共患病病原體如彎曲桿菌和沙門氏菌。

彎曲桿菌是世界范圍內導致人類細菌性腹瀉的主要來源之一，空腸彎曲桿菌和大腸彎曲桿菌是最常見的感染種類(Adak et al., 1995; Kapperud et al., 2003)。感染的主要來源之一被認為是家禽來源的食物，單獨的家禽腸道帶菌率通常超過80% (Anderson et al.，2012)。在確定的國家禁用AGP之前，在食源性病原體中觀察到抗生素耐藥性發病率增加(Desmonts et al.，2004)。各種水解和濃縮的富含單寧的提取物對空腸彎曲桿菌的抗菌活性表明，這兩種單寧酸都能抑制空腸彎曲桿菌的生長(Nohynek et al, 2006; Gutierrez-Banuelos et al., 2011; Anderson et al., 2012)。當存在高濃度的氨基酸和可溶性蛋白質時，在控制空腸彎曲桿菌方面濃縮單寧可能不如水解單寧有效(Anderson et al.，2012)。在家禽飼料中添加選定的單寧酸以減少彎曲桿菌在體內的發病率的有效性需要進行評估。

腸炎沙門氏菌是食源性致病菌之一，常與食用家禽制品有關。人類疾病的控制策略是基于減少禽類屠宰時與沙門氏菌污染。通過使用AGP，使AGP在肉類和蛋類中產生殘留物，有助于選擇沙門氏菌和其他病原體的多重耐藥菌株。Van Parys等(2010)發現從板栗(歐洲板栗)中提取的單寧酸能夠抑制鼠傷寒沙門氏菌的體外生長，但是對受感染的豬的細菌排泄無影響。白堅木(Schinopsis lorentzi)原提取物在體外對腸炎沙門氏菌有抑菌作用，在肉雞試驗感染模型中使用時能夠減少細菌的排泄(Redondo et al.，2013a)。同樣，Prosdócimo等(2010)研究發現白堅木對腸炎沙門氏菌和雞沙門氏菌有抗菌活性。產氣莢膜梭菌是一種重要的家禽致病菌，是壞死性腸炎和亞臨床疾病的病原體(Ficken and Wages, 1997)。這兩種疾病對家禽生產都有重要的經濟影響。這種細菌是禁止使用抗生素結果的一個重要例子。AGPs長期有效的預防家禽壞死性腸炎，但是停用AGPs后壞死性腸炎的發生率顯著增加(Van Immerseel etal.,2004)。不同來源的單寧酸具有的抑制作用已經被證明。之前的報道表明來源于板栗和白堅木的單寧酸在體外對產氣莢膜梭菌及其毒素有抗菌和抗毒素活性，并且這兩種單寧酸的混合物保持各自的活性(Elizondo et al.，2010)。本研究結果證實了板栗和白堅木單寧酸在肉雞壞死性腸炎模型中的體內作用，降低了損傷的發生率和嚴重程度，改善了肉雞的生產性能(Redondo et al.，2013b)。這個研究結果得到了其他作者研究結果的支持，在艾美耳球蟲/產氣莢膜梭菌共感染模型(Tosi et al.，2013)中，他們將板栗單寧酸添加到日糧中。雖然板栗單寧酸對產氣莢膜梭菌有很強的殺菌活性，但多數被攝入的單寧酸并不在糞便中，因為它在腸道中被水解和降解。與此相反，白堅木單寧酸主要濃縮的，其抗菌能力較低，但大多數攝入的單寧酸仍留在糞便中。因此，這些不同的能力可以被使用，通過板栗單寧酸減少腸道中產氣莢膜梭菌的負荷，通過白堅木單寧酸控制環境污染物（糞便和鋪墊）避免二次污染。

不同的研究報道有些單寧酸對動物病毒的抗病毒活性。Ueda等(2013)對不同來源的濃縮和水解單寧酸對選定的致病性動物病毒家族進行了測試，結果表明這些化合物對包膜病毒具有非特異性中和作用。同一組報道了通過單寧酸與蛋白質的結合誘導純化的病毒粒子或BSA聚合。
另一種可能的機制是利用人類病毒，如皰疹病毒(Lin et al.，2011)和人類免疫缺陷病毒(HIV-1)，在相同的研究中作者認為減少病毒活性可能是由于單寧酸分別與糖蛋白或CD4結合到細胞受體。雖然但對鳥類病毒的研究很少，但是研究表明含有特定單寧酸的天然提取物可能有助于控制病毒感染。Lupini等(2009)研究表明，板栗和白堅木提取物在病毒被細胞吸收之前，對鳥類的呼腸孤病毒(逆轉錄病毒)和變性肺病毒(副粘病毒)均有抑制作用。在這項研究中，作者報道板栗和白堅木提取物降低細胞外病毒活性，提出細胞外效應可能是由于單寧酸與病毒蛋白之間的相互作用，導致病毒附著和細胞膜滲透的抑制，正如前面提到的其他病毒。在相同的研究中，他們報道了僅有白堅木提取物降低細胞內病毒活性，并提出其主要機制可能是抑制病毒酶。Moreira等(2005)表明白堅木提取物的細胞內活性較高，可能由于來源于這種植物的單寧酸提取物較小可以穿透細胞。
雖然單寧酸或植物提取物顯示出抗病毒 (Lupini et al.，2009)、細菌(Tosi et al.，2013)，和原生動物疾病(Cejas et al.，2011) 的活性，但對這些化合物的抗菌作用和促進生長的機制知之甚少。

有些對抗菌作用模式的解釋可能有助于解釋單寧酸的主要機制。代謝抑制是一種可能的機制；Bae等(1993)研究表明來源于鳥足三葉草(Lotus corniculatus L.)的濃縮單寧酸對瘤胃中纖維素消化琥珀酸纖維桿菌S85的內葡聚糖酶活性有抑制作用。這可能適用于致病因子，正如Elizondo建議的產氣莢膜梭菌毒素 (2010)。另一方面，一些作者提出缺鐵的觀點(Scalbert, 1991; Haslam, 1996;Mila et al., 1996)。單寧酸的作用就像一個鐵載體，從培養基中螯合鐵，使微生物無法利用鐵。鐵是大多數致病菌所必需的，單寧酸對鐵的親和力是大腸桿菌鐵載體的三倍(Chung etal., 1998)。
動物日糧中某些植物組織的作用機制之一是腸道菌群組成的改變。根據不同組的報道，革蘭氏陽性菌似乎對富含單寧酸的植物提取物更敏感(Nohynek et al., 2006; Engels et al., 2011)。值得注意的是，微生物群的變化對幼齡動物的影響更大，因為它們的微生物群在不斷進化。一般認為要到六周齡時才能形成成熟的微生物群(Barnes et al.，1972)。無論什么作用方式，單寧酸的化學特性變化很大，在一種植物提取物中可能存在不同類型的單寧酸。因此，添加到飼料中的植物提取物的來源將決定其最終對微生物群和動物性能的影響。

經濟因素

在不使用抗菌素或任何AGP的可用替代品的情況下，肉雞生產性能和福利的提高取決于肉雞的總體健康狀況。必須考慮對整群健康狀況和性能進行全面和持續的觀察。需要定期進行尸檢、取樣和病原體鑒定，并定期監測生產參數，如采食量和體重增加、整群的均勻度和其他條件。這應該提供生產成本的概述，并可衡量一種疾病的經濟影響，選擇具有成本效益的治療或預防策略。AGP替代品的投資回報率將取決于生物學影響和市場價格動態。整群動物都不使用AGP可能導致生長速度下降，發病率和死亡率升高；但是持續使用可能會導致更多的處罰，因為肉類和衍生產品中的殘留物。在仍然允許使用AGP的國家，必須考慮用對公共健康不構成威脅，且在肉類和衍生產品中不留殘留物的替代產品替代AGP的經濟影響。它將取決于幾個因素，包括影響生產性能水平的影響，任何采用的替代潛在技術的成本彌補終止使用AGP，可能與利益抵消，如對市場要求更加嚴格或特別的市場，如有機食品。在AGP被禁止用于家禽生產的國家，使用離子載體抗球蟲藥物可能暫時彌補其負面影響，由于這些物質與其他抗生素之間關系的報告缺乏，這些藥物被排除在規定之外。考慮到最近的實地調查顯示畜牧業使用的抗菌藥增加了家畜細菌對批準用于人類的藥物產生耐藥性或交叉耐藥性的可能性(Diarra et al., 2007; da Costa et al., 2013)，其他抗菌組試驗表明這些化學物質應立即從動物飼料中去除，基于AGP同樣的原因，開發足夠的替代品，單獨使用或與其他控制措施相結合，以改善腸道健康是非常重要的。根據產品類型、供應商的識別、家禽應對標準、食品法規管理和獸醫定義，需要進一步的工作來確定在家禽中抗生素化合物替換的標準(Rosen, 2003)。

結論
使用植物提取物作為引入注目的替代品替代使用抗生素生長促進因子。這些天然產品在家禽產品中不會殘留。而且植物提取物是復雜物質，具有許多生物活性原理，即在微生物中誘導抗性的機會較少。

任何一種提取物作為飼料添加劑的成功應用，必須確保產品具有穩定的質量和足夠的數量，以提高在AGPs水平的家禽生產，并滿足家禽衍生產品消費者的實際需求。如果產品是有效的，并且能夠獲得足夠的數量來滿足家禽業的需求，那么成功應用的決定性因素將是成本，而且至少應該與AGP的成本類似。盡管市場上有很多產品已被證明在該領域是有效的(Graziani et al., 2006; Lupini et al., 2009; Elizondo et al., 2010;Redondo et al., 2013b)，有些產品的潛力不那么明顯。板栗(可水解的)和白堅木(濃縮的)單寧酸可能是最容易獲得的商品，它們正被使用，而且涵蓋這些需求，以及有大量的數據支持它們的使用。

不同文獻結果的多樣性表明，植物提取物對在不同動物宿主中確定的微生物或疾病的作用是復雜的。為了描述植物提取物對病原微生物、共生菌群及其在動物生產應用的影響，還需要進行進一步的研究。這方面的知識將有助于開發適合用于動物飼料的創新產品，在不損害公眾健康的情況下提高動物生產。