■張海軍 張 博
(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所,北京 100081;2.地綠康(中國)生物技術(shù)有限公司,上海 200060)
中國是植物種質(zhì)資源大國,幾千年來眾多植物資源被廣泛應(yīng)用于人類生活的方方面面。近些年來,隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,對各種植物種質(zhì)資源也提出越來越多的要求。尤其是近年來食品安全和飼料安全理念為更多的人所關(guān)注,在飼料生產(chǎn)中合理有效地應(yīng)用各種植物種質(zhì)資源已經(jīng)被飼料加工生產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)者所重視。因此,除進一步探究可用于提供碳水化合物、蛋白質(zhì)和植物性脂肪等宏量營養(yǎng)素的植物來源之外,作為飼料可利用添加劑來源的功能性植物源性化合物的具體使用實踐也被從業(yè)者所關(guān)注。
目前,植物源性化合物應(yīng)用較廣泛。最為人所熟知的莫過于植物提取物(Botanical extracts),此外還有中草藥添加劑(Traditional Chinese herbs)、免疫調(diào)節(jié)劑(Immune modulators)、植物性飼料添加劑(Phytogenic Feed Additives,PFA,以下簡稱為PFA)等概念也越來越為業(yè)內(nèi)接受和使用。從應(yīng)用角度講,以上提到的各個概念均有實際產(chǎn)品出現(xiàn),功能上也較清楚明晰。主要是應(yīng)對當(dāng)前飼料無抗技術(shù)的要求,執(zhí)行殺菌消炎、提高免疫功能和抗病能力、促進生產(chǎn)性能和健康狀況等功效。在這一領(lǐng)域內(nèi),近20年內(nèi)新技術(shù)和新產(chǎn)品的應(yīng)用層出不窮。但隨著近年來飼料加工生產(chǎn)水平的發(fā)展和從業(yè)者對該類產(chǎn)品具體使用細(xì)節(jié)要明確的愿望,需要正確和合理地選擇和使用同屬植物源性化合物范疇的各個產(chǎn)品。本文就各種植物源性產(chǎn)品在畜禽養(yǎng)殖中的使用狀況進行簡單介紹,以期為在飼養(yǎng)中合理使用提供理論基礎(chǔ)。
我國對植物源性化合物分類相對簡單,主要分為特定功能性添加劑和感官性添加劑。前者包括執(zhí)行促生長作用的植物性飼料添加劑和植物性免疫調(diào)節(jié)劑等,后者包括香味劑、誘食劑和飼料調(diào)味劑等。歐盟對添加劑的分類相對嚴(yán)格,植物源性的化合物分別可歸于感官性添加劑(Sensory additives)、畜禽促生長型飼料添加劑(Zootechnical additives)和營養(yǎng)性添加劑(Nutritional additives)等幾類(見表1)。前者包括常規(guī)意義上的植物提取物(精油類產(chǎn)品)、植物性香味劑或甜味劑等,特定提取方法得到的功能性小肽、功能性脂肪酸短鏈產(chǎn)品等則從屬于營養(yǎng)性添加劑產(chǎn)品。促生長型的植物性飼料添加劑則是本文探討的重點,植物性飼料添加劑是植物提取物和植物源性化合物的標(biāo)準(zhǔn)化混合物,其具有下列特性:①從植物中提取(非化工合成);②活性成分明確、含量穩(wěn)定、可測定;③長期使用對動物和人類沒有任何毒副作用;④已通過動物試驗證明可提高動物生產(chǎn)性能及畜禽產(chǎn)品品質(zhì)。該類產(chǎn)品的提取方法和后處理工藝與常規(guī)植物提取物有所不同,因此效果也不盡相同,該類產(chǎn)品主要為畜禽促生長型飼料添加劑使用,對畜禽的生產(chǎn)成績和健康狀況有一定改善作用。PFA這一專有名詞最早由奧地利地綠康公司(Delacon)于20世紀(jì)80年代提出(H.Dedl,1984)。
PFA產(chǎn)品是復(fù)合型產(chǎn)品,有多種組分。理論上講PFA類產(chǎn)品的主要成分可源自一切植物。例如,從辣椒、胡椒、大蒜等中可分離得到辣椒素、大蒜素等,牛至草、薄荷等可提取百里香精油、薄荷精油等,多種灌木根和種子中可分離得到膠漿等。但限于目前的研究能力,為畜禽養(yǎng)殖所能應(yīng)用的、有明確功效的成分還不算太多,主要包括各類精油、皂苷、苦味物質(zhì)、辛辣物質(zhì)、植物源性“維生素”、類黃酮、膠漿等。各種可能的成分依據(jù)其在畜禽養(yǎng)殖實踐中的作用方式不同而具有不同功效(見表2)。如何準(zhǔn)確地衡量各種可能組分的功效及根據(jù)畜禽生理生化特征進行有效搭配,是PFA生產(chǎn)廠家所面臨的首要問題。
表1 歐盟添加劑分類
表2 不同PFA有效成分對于不同動物不同階段的效果
通常情況下,有效的PFA由植物中的多種初級代謝產(chǎn)物組成,具體使用效果較一般植物源性產(chǎn)品更為具體和明確。
源自多種原料植物的表皮,可用作信號物質(zhì)及抵抗霉菌、細(xì)菌及病毒。精油由多種活性物質(zhì)組成,這些活性物質(zhì)構(gòu)成了一個整體,對動物的新陳代謝有許多正面的效用。具體包括芳香的感官刺激屬性;抗細(xì)菌、抗真菌、抗炎癥、抗氧化;驅(qū)風(fēng)、解痙、祛痰、溶解分泌物等。
來自皂樹的非類固醇三萜,相對更安全、效果更好。主要可以改善腸壁滲透性,使?fàn)I養(yǎng)素更好地吸收及貯存;降低腸道內(nèi)細(xì)菌脲酶活性、阻止尿素分解成氨氣及水、減少體內(nèi)與體外產(chǎn)生的氨氣,進而改善環(huán)境條件;與起到同樣效果的類固醇類(例如絲蘭萃取物)相比非類固醇皂苷更安全,可避免產(chǎn)生類雌激素的效果(不影響母畜禽生產(chǎn))。
出現(xiàn)在許多不同的草本植物中,像蓍草、蒲公英、龍膽屬植物、蛇麻草、矢車菊、當(dāng)歸根與苦艾等。僅在家禽生產(chǎn)中使用。憑借其在消化器官(胃、小腸、肝臟、胰臟)的自主神經(jīng)系統(tǒng),產(chǎn)生反射作用刺激消化液分泌。此外,與家禽的嗉囊直接接觸,可加強胃液分泌,起到促進食欲和幫助消化的效果。
主要是硫化物和硫代物、甲基苯酚化合物、氨基酸等的復(fù)合物。包括大蒜素(大蒜)、姜黃素(姜黃)、辣椒素(辣椒)等。具有刺激熱和(或)痛感受體(辣椒素);抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)(丁香酚);潛在的抗炎癥功效、抗菌(蒜素、丁香酚);刺激消化酶和消化液的分泌及活性(辣椒素)。
為植物色素的一大類,也稱通透性維生素,可調(diào)節(jié)血小管的通透性。主要作用著色、保護植物遠(yuǎn)離蟲害、病毒及真菌侵襲;降低毛細(xì)血管的脆性,提高細(xì)胞膜的滲透性,同時不存在副作用。
主要存在于植物的種子中,為大分子多糖類物質(zhì),吸水時會大大地膨脹,可在黏膜上形成保護層,防止病菌、球蟲等附著在腸壁上;同時膠漿也可以吸收毒性物質(zhì),抵御飼料中霉菌毒素的作用,以及調(diào)整糞便的黏稠度。
相比傳統(tǒng)意義上的其他植物源性化合物,實際上PFA包括植物提取物和植物源性化合物的一大類混合物,且組成產(chǎn)品的各種成分在生產(chǎn)過程中定量控制,實現(xiàn)了成分標(biāo)準(zhǔn)化。滿足植物源性產(chǎn)品四點特征的即為PFA。運用這四點特征,可將目前市面上所見植物源性的產(chǎn)品進行詳細(xì)分類:有些可作為PFA使用,有些則僅能作為香味劑、誘食劑等其他非生長促進性添加劑類型的產(chǎn)品使用(見表3)。
表3 植物源性產(chǎn)品差異
中國雖然是世界范圍內(nèi)最早接觸、嘗試和實際應(yīng)用植物源性產(chǎn)品的國家(我國的中醫(yī)中藥早在2 000多年之前就有明確使用植物源性產(chǎn)品的記載,即早期的中藥藥方),但近年來植物源性產(chǎn)品也僅僅只是隨著加工工藝等技術(shù)手段的發(fā)展將傳統(tǒng)的中醫(yī)中藥理論和使用實踐進行簡單拓展應(yīng)用以期獲益。具體來說就是將中草藥等人用產(chǎn)品(包括精產(chǎn)品和粗提產(chǎn)品以及中草藥殘渣等)和理念簡單應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn),即簡單照搬,關(guān)于單個原材料及組合效應(yīng)的相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究多數(shù)源自人上的應(yīng)用,在畜禽養(yǎng)殖的相關(guān)積累還不夠深入和廣泛。且中草藥的組方、原材料的收獲方式和時間等變化很大,并不易得到完全定量結(jié)果。因此,目前缺乏足夠的研究結(jié)果和技術(shù)參數(shù)可用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。此外,中國幅員遼闊,地域差異使得畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中可使用的植物源性化合物種類繁多。多種為人所熟知的諸如植物提取物、精油、藥用植物等在畜禽養(yǎng)殖實踐中都有廣泛的應(yīng)用案例。但相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究還不夠深入和廣泛,因此目前缺乏足夠的研究結(jié)果和技術(shù)參數(shù)可用于指導(dǎo)畜牧生產(chǎn)實踐。同時,我國目前只是植物源性產(chǎn)品粗產(chǎn)品或者半成品的生產(chǎn)大國,還不具備大規(guī)模推廣開發(fā)、生產(chǎn)專門化PFA產(chǎn)品的能力。
首先,在我國的畜禽養(yǎng)殖市場中,已常規(guī)使用的飼料添加劑型植物源性產(chǎn)品包括:植物精油(如茶樹油、檸檬油、止痢草精油等)、植物性香味劑(藏紅花、丁香等)、植物性誘食劑(如辣椒堿、大蒜素等)以及其他綜合作用型產(chǎn)品(中草藥提取物、殘渣等)。目前成熟的PFA產(chǎn)品尚不多見,整體來說,市場成熟度相對酶制劑、微生態(tài)制劑等較差,還未形成PFA的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、廣泛應(yīng)用、產(chǎn)品及準(zhǔn)確檢測。
其次,成分安全性不明,實際使用受限。前文提到,我國在接觸、嘗試和實際應(yīng)用植物源性產(chǎn)品上起步甚早,近年來,隨著技術(shù)手段的發(fā)展,拓展使用實踐也為數(shù)眾多。但從應(yīng)用安全角度出發(fā),無法獲得完整基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有效性證明,也就無法保證畜禽產(chǎn)品的安全性。歐洲國家則在更深入的具體應(yīng)用結(jié)果、相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝的研究和探討,以及食品和飼料安全水平上的研究更進一步,可代表這一領(lǐng)域的最高水平。完整的畜禽生理生化研究及完善的生產(chǎn)工藝,可保證PFA在保證食品安全和飼料安全上大有可為。
第三,PFA產(chǎn)品作用廣泛,但不是治療藥物。PFA在使用上功能相對廣泛,主要包括促生長、提高采食量、促進內(nèi)源性酶的活性,提高養(yǎng)分吸收率,提高飼料利用率;調(diào)節(jié)畜禽腸道菌群,改善飼養(yǎng)環(huán)境;增強畜禽的免疫性能、提高抗病能力、預(yù)防疾病的發(fā)生;改善肉品品質(zhì);執(zhí)行特定的抗氧化、抗炎癥作用。大部分養(yǎng)殖從業(yè)者由于飼養(yǎng)理念和水平所限,在養(yǎng)殖過程中腸道問題尤為突出。因此,國內(nèi)將這一類型產(chǎn)品大力宣傳的是其抗菌、消炎作用。然而,現(xiàn)行的普遍添加劑量,再結(jié)合有抗菌消炎效果的成分的百分含量不足以支撐其完成全部抗菌消炎作用,不可能達到替代抗生素等治療性藥物的作用。僅可描述為使用植物性飼料添加劑具有一定程度的抗菌、消炎作用。
第四,產(chǎn)品適用度廣泛。所謂的“植物性”應(yīng)當(dāng)是純天然提取而得,因此在實際生產(chǎn)中,PFA可與多數(shù)添加劑產(chǎn)品共用,發(fā)揮更廣泛的作用。例如,可與酸化劑、酶制劑、微生態(tài)制劑等共用。同時,在某種意義上,可替換部分其他添加劑。無論單獨使用還是組合使用、全部替代還是部分替代其他種類產(chǎn)品作用效果都有所不同。但就目前的養(yǎng)殖環(huán)境、疫病狀況等現(xiàn)狀來說,還不能像歐洲等國家一樣,單獨使用PFA作為生長性能的促進劑。目前的主要使用方式是與其他添加劑種類共同使用。合理使用PFA,可與其他添加劑展現(xiàn)協(xié)同作用,對畜禽養(yǎng)殖有益。
前面討論只涉及概念,不足以完全明確地闡述PFA類產(chǎn)品的全部特性。關(guān)于PFA類產(chǎn)品在畜禽養(yǎng)殖中實際應(yīng)用的一些描述,可為了解和正確使用PFA產(chǎn)品提供一定數(shù)據(jù)和參考。
從定義上講,PFA是促生長型飼料添加劑,因此可直接應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖商業(yè)化生產(chǎn)實踐,可有效促進畜禽機體健康水平、改善飼料營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收、增加畜禽產(chǎn)品的產(chǎn)出和品質(zhì)改善。與此同時,PFA與常見的酶制劑、酸化劑、微生態(tài)制劑以及抗生素等常規(guī)使用飼料添加劑均有良好的協(xié)同作用,可共同使用,效果優(yōu)于單一使用一種添加劑。
PFA可促進幼齡畜禽動物腸道的發(fā)育,調(diào)整腸道內(nèi)菌群平衡;改善育成期(肉禽中大禽期、中大豬、育成牛羊)及生產(chǎn)期(生產(chǎn)期種禽及蛋禽、母豬)畜禽的健康狀況,改善腸道內(nèi)環(huán)境及內(nèi)源消化酶的分泌和作用;提高進入畜禽消化道的營養(yǎng)物質(zhì)的消化,兼有對腸道中受損部位進行一定的修復(fù)作用,增加對已消化營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。具有一定的抗菌、消炎作用,一定程度上預(yù)防病毒、細(xì)菌的感染和侵襲,降低畜禽感染疾病幾率,患病畜禽攝入可輔助藥物治療和快速康復(fù);作為組分可參與復(fù)合型產(chǎn)品的組成,進而改善畜禽產(chǎn)品的品質(zhì),提高抗氧化能力,延長貨架期;重新利用和分解后腸道及糞便、圈舍空氣等之中的氨氣等有害物質(zhì),改善圈舍環(huán)境,降低畜禽呼吸道疾病的發(fā)生率。
上述關(guān)于PFA類產(chǎn)品在畜禽養(yǎng)殖上的應(yīng)用概述為我們合理利用PFA提供了一定理論基礎(chǔ)。但就PFA產(chǎn)品的原料生長控制、加工工藝、具體使用示例等還需進行深入分析。合理恰當(dāng)使用PFA產(chǎn)品,可提高畜禽的采食量、改善飼料效率、提高出欄重等生產(chǎn)性能指標(biāo)。此外,PFA產(chǎn)品與其他添加劑一起使用,具有一定替代其他添加劑功能的可能性。