植物提取物是指一类来源于植物的具有一种或多种生物学功能的物质,添加在饲料中能够提高畜禽生产性能、改善畜产品品质、增强免疫力、预防某些动物疾病等多种作用。当前应用的植物提取物种类繁多,来源广泛。这些活性物质多是植物在生长发育过程中的次生性代谢产物,也是作为饲料添加剂发挥生物学功能的物质基础。它们的有效成分的化学结构常包含酚、醚、萜、酮等基团,这些有机官能团不仅是活性成分鉴别、鉴定的效应物,而且也是其在体内发挥作用时与靶器官相关因子的结合位点。研究表明,植物提取物在动物饲粮中应用具有抗氧化,清除体内多余自由基,缓解氧化应激,增加消化道内源酶的分泌,减少食糜黏度,增加营养物质利用率,提高生产性能等多种生物学功能;在反刍动物饲粮中添加皂甙、单宁等植物提取物还能降低瘤胃甲烷的产生,提高营养物质的利用率。由于植物提取物在有效成分的组成和来源上的差异性,其作用的机理也不尽相同,不同的活性成分在动物机体内可通过多条信号通路作用于靶器官,在细胞生长和增殖、基因表达调控、补体系统的激活、免疫增强、抗氧化应激、清除自由基、抗衰老、抑制恶性细胞生长等诸多方面发挥作用,进而表现出提高生产性能、增强免疫应答调控等多种表型性状。
在当前对畜产品安全高度关注和实现畜牧业可持续发展的背景下,植物提取物以其安全高效、无残留、不产生抗药性等优势,在畜禽饲料中被广泛应用,成为一种新型抗生素替代品。本文综述了近年来对植物提取物生物学功能及其相关的分子机理研究,为今后开发利用新的植物提取物,进一步揭示其作用的分子机制提供参考。
01.常用植物提取物的种类及其特点
生产中应用的植物提取物的种类繁多,主要是从植物的不同部位或全株植物中提取的产物,其活性成分的含量和功能会因使用部位、收获季节和产地的差异而不同。当前应用较多的主要是植物精油、多糖、皂甙、白藜芦醇、黄酮化合物、植物单宁等成分。
植物精油是从植物体组织器官中提取的一类芳香性油状液体,其发挥生物学作用的主要成分包括萜类的混合物以及许多低分子质量的脂肪族的烃类化合物。植物精油能够清除体内的自由基,发挥抗氧化的功能,同时它还具有调节肠道
菌群平衡、杀灭病原菌、促进消化液分泌等功能,是目前应用较多的植物提取物。
常用的植物多糖是由10个以上、通常由几百甚至几千个单糖分子聚合而成的一类化合物,作为饲料添加剂对畜禽具有免疫调节、抗肿瘤、抗衰老等多种生物学功能,且具有毒副作用小、在动物体内和产品中不易造成残留等优点。
皂甙在化学结构上是高分子质量的苷类,即糖与三萜烯或是甾族的糖苷配基结合在一起形成的一种化合物。在传统营养学里,皂甙常被视为抗营养因子,但后来研究表明,适宜剂量的皂甙添加在反刍动物或单胃动物的饲粮中能发挥多种有益的生物学功能,包括降低山羊瘤胃氨的浓度、增加氮利用率、抑制瘤胃原虫、降低甲烷产量等。
白藜芦醇是一种非黄酮类的多酚化合物,存在于多种植物中,结构上存在顺式和反式2种构型,紫外线可促进其由顺式向反式异构体的转化。研究表明,白藜芦醇能够提高动物体内抗氧化酶的活性,增强机体抗氧化能力,同时还能降
低炎性因子的含量,一定程度上减轻机体的炎症反应。
黄酮类化合物是多酚类化合物中一个亚类,可增加蛋白质的周转率,具有抗炎症、抗氧化的功能。
植物单宁又称植物多酚,是广泛存在于植物体内的一类多元酚化合物。一直以来单宁被认为是抗营养物质。饲料中的单宁会和蛋白质结合,从而降低饲料蛋白质降解率。随着研究深入,研究人员发现单宁的生物学作用具有剂量依赖性的特点,在适宜的剂量时具有止血、抑制微生物、抗过敏等作用。在红豆草、百脉根中含有高浓度浓缩单宁,研究表明,饲粮中含有一定量的红豆草和百脉根时能降低瘤胃甲烷的产生。
02.植物提取物的主要功能及其机理