摘 要：植物提取物飼料添加劑具有較強的抗菌特性、抗氧化特性，在動物無抗飼料中替代抗生素和改善動物產品質量具有廣闊的應用前景。本文綜述了最新的植物提取物飼料添加劑的抗氧化特性及其作用機制，并總結了近十年來植物提取物飼料添加劑在動物無抗飼料中替代抗生素及其在改善動物產品質量上的應用研究進展。
關鍵詞：植物提取物；抗氧化；抗菌；無抗飼料；止痢草
作者：金立志，楊江濤

近十幾年來，由于抗生素耐藥性和殘留問題日益凸顯，作為抗生素重要替代物之一的植物提取物飼料添加劑，在動物飼料生產和畜禽養殖中越來越受到重視。尤其 2006 年歐洲禁止抗生素作為飼料添加劑以來，植物提取物飼料添加劑在作用機制方面研究更加深入，學術
界和產業界對植物提取物在動物營養和飼料領域的應用研究也越來越多。大量研究結果表明，植物提取物添加劑在動物飼料與養殖中具有抗菌殺菌、提高動物自身免疫機能、促進唾液和消化液的分泌、改善適口性提高采食量、改善體內抗氧化活性等作用[1-2] 。樸香淑 [3] 、金立志[4-5]就植物提取物的抗菌殺菌及其作用機制已經做了詳細闡述。有關植物提取物添加劑的名稱和定義非常混亂，如草藥（Herbs）、藥用植物（Phytoceuticles）、中草藥添加劑（Chinese traditional medicine）、陽生素（Phytobiotics）等。本文采用“植物提取物飼料添加劑（Phytogenic feed additive）”一詞，定義為從植物中提取（非化工合成），活性成分明確、含量穩定并且可以測定，對動物和人類沒有任何毒副作用，并已通過動物試驗證明可以提高動物生產性能的飼料添加劑[4] 。本文就植物提取物飼料添加劑的抗氧化功能及其作用機制、植物提取物飼料添加劑在“后抗生素時代”替代抗生素促生長劑的實際研究應用做一綜述，重點闡述止痢草提取物的相關研究結果，兼談其他相關植物提取物的重要研究結果。

1 植物提取物飼料添加劑的抗氧化作用機制
1.1 植物提取物飼料添加劑的抗氧化機制分析 
有關植物提取物飼料添加劑抗氧化作用機制的研究近年來越來越多。植物提取物中的組分主要為萜烯化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含硫含氮化合物。植物提取物中存在的天然抗氧化物質多種多樣，但主要通過以下幾種方式發揮抗氧化作用：①抑制氫化氧化物生成，清除活性氧[6] ；②中斷氧化過程中的鏈式反應，阻止氧化過程進一步進行[7] ；③抑制氧化酶的活性，使其不能催化氧化反應的進行[8] ；④螯合起催化作用的金屬離子等 [9] 。

植物中唇形科類植物提取物具有較強的抗氧化活性，如止痢草（Origanum Vulgare ssp Hirtum）、牛至草（Oregano）、百里香、迷迭香、丁香和肉桂等。Franz 等[2]以豬油作為載體，對迷迭香及其提取物、橄欖油及橄欖葉提取物、不同質量茶葉樣本的抗氧化能力進行酸敗試驗，結果顯示迷迭香提取物抗氧化能力最強。Milos 等[10]系統評估了一系列物質的抗氧化性能，包括止痢草的揮發性糖苷、止痢草精油、純百里香酚、百里醌和維生素E（ α - 生育酚），在沒有抗氧化劑的情況下（對照組）過氧化氫的生成速度在儲藏 10 d 后即顯著飆升；添加止痢草 / 牛至提取物和糖苷配基組即使是在儲藏了 80 d 后還可以抑制過氧化氫的形成，而純化的百里香酚和百里醌則抗氧化效果很低。Kacaniova 等[11]通過 DPPH 法研究止痢草與百里香提取物對氧自由基清除能力（30 min和 60 min 測定 DPPH 清除率）的結果表明，不同濃度的止痢草提取物具有更強的 DPPH 清除能力，且對DPPH 的清除率隨濃度的增加和作用時間的延長而增加；通過相同時間內清除 50% 的 DPPH 所需試劑濃度的試驗結果顯示，止痢草提取物的 DPPH 清除活性不僅高于維生素 C，也高于化工合成抗氧化劑 BHT

近年來，Wei 等[6]比較了止痢草提取物（該提取物含有 30 多種有效成分，主要成分為香芹酚和百里香氛，以及葉綠素合成二者的前體，由廣州美瑞泰科公司提供）、維生素 E、維生素 C 和 α - 硫辛酸對大鼠肝勻漿脂質自氧化抑制率，發現止痢草提取物的體內抗氧化能力（以抑制脂質自氧化能力計，IC50 為 0.03 mg/mL）優于維生素 E（0.21 mg/mL）、維生素 C（0.756 mg/mL）與 α - 硫辛酸。Milos 等[10]通過比較豬油儲藏中的過氧化值變化，系統評估了止痢草提取物、止痢草成分、化工合成百里香酚、百里醌和維生素 E（ α - 生育酚）的抗氧化性能，結果發現止痢草精油和其糖苷配基比維生素E 更能抑制過氧化氫的形成，化工合成百里香酚和百里醌對過氧化氫形成的抑制能力比維生素 E 弱，這說明止痢草精油中的其他次要成分很可能也在抗氧化方面發揮著重要的協同作用。

Youdim 等[8]發現，麝香草提取物及其主要成分百里香酚可有效清除自由基，從而影響體內的抗氧化防御系統，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和維生素 E。麝香草精油中起抗氧化作用的主要是百里香酚和甲基異丙基苯 -2,3- 二醇[8] 。Farag 等[12]研究發現，百里香酚結構苯環上的羥基為脂肪氧化中第一步產生的自由基提供氫離子，以延緩過氧化過程，這可能是百里香酚具有高抗氧化活性的原因。除了香芹酚和百里香酚之外，其他酚類（咖啡酸、對聚傘花素 -2，3- 二醇及一些雙酚和類黃酮）化合物也有抗氧化活性，其中有些酚類化合物的抗氧化性能比維生素 E 的抗氧化功能還要高。

1.2 植物提取物飼料添加劑抗氧化應激的機制分析 
從2011 年至 2015 年，根據中國與歐盟的科技合作協議，華中農業大學彭健教授的研究團隊與歐洲 Aristotle 大學合作，對植物提取物在動物體內減少氧化應激損傷及其作用機制做了大量研究[6,13-16] 。陳剛 [13]利用 Diquat誘導的大鼠氧化應激模型研究了植物提取物飼料添加劑緩解斷奶仔豬腸道氧化應激損傷及其作用機制，結果發現，止痢草提取物能顯著增強斷奶仔豬腸道抗氧化酶的活性，降低丙二醛（MDA）含量，抑制血漿皮質醇水平的提高和促炎性因子的表達，降低食糜中大腸桿菌數量，提高乳酸桿菌數量，修復受損的腸黏膜上皮，增強上皮緊密連接中咬合蛋白 Occludin 的表達，結果說明止痢草提取物能緩解斷奶造成的仔豬腸道氧化應激，并能改善腸道通透性，從而提高仔豬的生長性能。止痢草提取物對斷奶仔豬腸道屏障功能發揮保護作用的主要作用機制可能是通過抑制產活性氧（ROS）菌數量、增強腸道抗氧化酶活性、發揮其清除自由基能力，減少腸黏膜 ROS 含量及其對腸上皮緊密連接的氧化損傷，從而降低 MDA 水平。

運輸性應激也是動物腸道氧化應激損傷和肉質變差以及動物福利所關注。Wei 等[6]利用大鼠作為模型，發現大鼠經歷運輸應激后，體溫升高，體重下降，激素水平上升，Hsps mRNA 表達量升高，氧化還原狀態改變，表明大鼠處于應激狀態；在其日糧中添加止痢草提取物、維生素 C、維生素 E、槲皮素和硫辛酸可以具有較好的清除 DPPH 自由基和抑制脂質自氧化的能力，降低脂質過氧化水平，能夠改善機體的氧化還原狀態，提高抗氧化酶活性，增強大鼠機體抗氧化能力，抑制腸道黏膜結構的損傷，降低空腸組織熱休克蛋白基因表達量。該試驗結果表明在日糧中添加止痢草提取物等抗氧化劑，一定程度上緩解了運輸應激對大鼠機體的損傷，其中止痢草提取物、槲皮素和維生素 E 可顯著改善大鼠的生長性能。Zou 等[14,17]的研究結果發現，在育肥豬屠宰前 30 d 內日糧中添加止痢草油提取物，能提高育肥豬生長性能，同時改善育肥豬運輸應激過程中失重增加、胴體性狀下降、肉品質降低和腸道氧化損傷，止痢草提取物主要通過提高 IPEC-J2 細胞適應性抗氧化的能力，增加胞內超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）的水平，其中轉錄因子 Nrf2 在止痢草提取物介導的IPEC-J2 細胞保護中起了關鍵性調控作用；通過體外試驗進一步證實，免疫細胞活化產生的 ROS 是誘導上皮細胞氧化損傷的重要原因，預處理止痢草油提取物能抑制脂多糖（LPS）誘導的 RAW264.7 細胞 NADPH 氧化酶的表達，從而降低活性氧的產生。

正常懷孕的母豬在妊娠后期和泌乳前期更容易產生氧化應激。Tan 等[15]發現，母豬日糧添加止痢草提取物能在一定程度上緩解妊娠引起的氧化應激，可能是通過改善母豬泌乳期胰島素敏感性來提高母豬泌乳期采食量，從而提高母豬繁殖性能；而對母豬體重背膘及斷奶至發情間隔、母豬血液和初乳抗體水平及乳常規成分、產仔性能及產程等無顯著影響。近 10 年的研究結果表明，止痢草提取物可以減少體內氧化應激帶來的機體損傷（圖 1） [15] ，對動物生產性能的改善與畜產品質量的改善大有裨益[17] 。
2 植物提取物飼料添加劑在動物無抗飼料營養中的應用
2.1 植物提取物飼料添加劑在仔豬上的應用
腹瀉是仔豬斷奶后最常見的一種臨床癥狀，往往導致豬的生長抑制甚至死亡，給養豬生產造成嚴重的經濟損失。目前治療豬腹瀉的主要手段是應用抗生素，然而因為細菌不斷產生耐藥性，使得抗生素療效甚微。因此，許多研究者將目光轉移到天然植物提取物上，研究了植物提取物完全或部分取代抗生素對斷奶仔豬生長性能和腸道健康的影響。Tsinas [18] 早期的研究發現，飼喂添加 250 g/t 止痢草提取物（商品名：好力高）日糧的斷奶仔豬其日增重、飼料轉化率與硫酸粘桿菌素組基本相當，腹瀉指數和死亡率略優于硫酸粘桿菌素組；而飼喂添加 500 g/t 止痢草提取物日糧的斷奶仔豬的上述幾個指標則優與硫酸粘桿菌素組。史東輝等[19]也比較了止痢草提取物與復配抗生素對斷奶仔豬生產性能的影響，發現日糧添加止痢草提取物替代 50% 抗生素（桿菌肽鋅 40 g/t 和金霉素 70 g/t）可以提高斷奶仔豬的生產性能；替代全部抗生素有提高斷奶仔豬生產性能的趨勢。近十年來，使用止痢草植物提取物（250~500 g/t）飼料分別全部或部分替代抗生素促生長劑包括硫酸粘桿菌素、黃霉素、阿維拉霉素、金霉素、土霉素（鈣）等單一的或復合的抗生素促生長劑的研究發現，與對照組相比，止痢草提取物組的仔豬增重提高 1.6%~8.6%，飼料轉化效率幾乎相似（0.6%~2.3%）；死亡率也相差不大（0%~2.78%）（表 1）。這些研究結果說明，止痢草提取物取代仔豬飼料中的抗生素添加劑，仔豬腹瀉控制和生長性能不會受到影響。
止痢草提取物與抗生素在乳仔豬的平均日增重、飼料報酬、腹瀉率和死亡率等方面的效果基本一致，說明使用植物提取物添加劑替代抗生素是可行的方式之一[22] 。在乳仔豬無抗飼料中盡量使用優質蛋白與油脂原料，選擇使用惰性纖維和優質復合酸化劑等綜合措施提高仔豬生長性能。
2.2 植物提取物飼料添加劑在育肥豬無抗低蛋白飼料中的應用
植物提取物飼料添加劑能夠增進豬的食欲，增加采食量；興奮動物胃腸道，促進消化腺分泌，提高消化吸收功能；穩定消化道內微生態環境的平衡，促進豬生長發育，提高飼料利用率[2] 。Zou 等 [22] 研究結果顯示，在育肥豬飼糧中添加 300 g/t 止痢草提取物，改善了腸道的屏障功能，降低了空腸、回腸和結腸中大腸桿菌的數量，改善了生長育肥豬的腸道健康。曾代勤等[23]研究發現，與抗生素組相比，混合植物添加劑組豬的日增重、飼料報酬、經濟效益都得到提高。劉家國等[24]以 75~80 日齡體重相近生長豬為研究對象，結果顯示，植物添加劑（1%）組肉豬在凈增重、日增重及耗料增重比方面都顯著優于金霉素組（25 mg/kg）和對照組。
隨著無抗時代的來臨以及行業對環境污染壓力的關注，生長肥育豬使用低蛋白平衡氨基酸日糧成為解決無抗飼料的措施之一，使用低蛋白日糧也可以減輕豬糞嚴重的氮排放污染。Cheng 等[21]研究結果表明，在生長肥育豬飼料粗蛋白質水平降低 2% 同時平衡前 4 種限
制性氨基酸，豬生長速度得以維持但飼料轉化率降低。Kerr 等[25]報道，日糧粗蛋白質濃度與凈能對豬增重耗料比的影響存在相互作用，長期飼喂凈能較低的低蛋白日糧會降低生長肥育豬的飼料轉化率。Cheng 等[21]進一步比較了在低蛋白平衡氨基酸日糧中添加止痢草提取物和金霉素對豬生產性能的影響，結果發現，金霉素和止痢草提取物都可以提高生長育肥豬的生長速度和改善飼料轉化率，縮短出欄時間，與抗生素組相比，止痢草提取物組日增重略優，飼料利用率略差，但統計差異不顯著，止痢草提取物組的出欄時間比金霉素組提前 4 d [17] 。研究者把止痢草提取物對生長育肥豬生產性能的提高歸結于其對消化功能的改善。該研究進一步發現，止痢草提取物通過改善粗蛋白質消化和吸收來促進肌肉中蛋白質的沉積，促進瘦肉生長，改善了生長育肥豬空腸和回腸的絨毛高度、系統性抗氧化酶活性（如 T-SOD、T-AOC和 GPx）和回腸食糜中乳酸桿菌的數量，并降低了豬血漿硫代巴比妥酸還原值（TBARS）的水平。這為生長育肥豬應用低蛋白平衡氨基酸日糧技術進行無抗生產提供了重要的理論參考。

2.3 植物提取物飼料添加劑在家禽無抗飼料營養的應用
在實際養殖過程中，由于細菌產生抗藥性，許多營養師或配方師不得不超倍使用和使用多種抗生素。但即使如此，由于 50%~60% 以上的致病菌已經產生抗藥性，畜禽下痢和腸道亞健康的情況仍頻繁發生，不僅給養殖業帶來巨大損失，也使養殖企業面臨食品安全及成本的壓力。大多數研究表明，植物提取物飼料添加劑對家禽的采食量沒有顯著影響，而對增重與飼料報酬則有顯著改善。樸香淑[3]綜述中指出，日糧中添加止痢草或牛至草提取物添加劑的結果比較一致，平均改善飼料報酬3.1%（幅度 1%~9%），而對日增重和采食量方面的影響結果并不一致。
大多數植物提取物飼料添加劑具有高效的殺菌、抑菌作用，能明顯改善動物腸道健康，提高動物的抗病力，進而提高動物生產性能。在肉雞日糧中使用止痢草提取物（商品名：好力高，150~300 g/t 飼料）替代抗生素包括阿維拉霉素、黃霉素、恩拉霉素、硫酸粘桿菌素、桿菌肽（鋅）和吉他霉素等，止痢草提取物組肉雞平均增重、飼料報酬等與使用抗生素的效果相仿，并且止痢草提取物組能夠降低肉雞死亡率（表 2）。

另外，美國普渡大學的 Lu 等[31]研究結果發現，與鹽霉素組相比，植物提取物（好力高）組在肉雞生長前期（0~21 d）的增重和飼料報酬方面表現最好，植物提取物與鹽霉素組 21 日齡肉雞能量和干物質的回腸表觀消化率顯著高于干酵母組；鹽霉素和植物提取物組肉
雞的氮和磷的消化率較益生素乳酸菌和干酵母組也有顯著提高。

3 總 結
綜上，植物提取物飼料添加劑可以有效改善豬禽的小腸組織形態和機體抗氧化酶活性，提高營養物質消化率和生長性能，長期添加植物提取物飼料添加劑獲得的生產性能與各種抗生素添加劑相似，并在動物產品品質方面有所改善。除歐盟之外，韓國、中國、印尼、越南等國家都已經提出了明確的法律上禁止使用抗生素促生長添加劑的具體時間表。美國也嚴格限制飼料使用抗生素添加劑。通過嚴格的生物安全措施、飼料配方的調整、選用適當的替抗減抗飼料添加劑已經迫在眉睫。這些替抗的飼料添加劑必須成分清晰、作用機制明確，在大學與研究機構都已經進行科學嚴謹的細致研究，并在實際生產中得到了驗證。

參考文獻略