安全无害的植物饲料添加剂

2001年07月07日 14:52 来源：中国家禽2001年第23卷第11期

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在欧盟，仅有几种抗生素仍可作为非药物促生长添加剂使用。虽然许多人对将被禁用的抗生素很关注，但他们仍希望某些抗生素能继续使用，如抗球虫添加剂。同时，替代传统抗生素添加剂的研究也在不断深入，这些非药物促生长饲料添加剂主要包括酶、可直接饲用的微生物、有机酸、植物或植物的精华以及挥发油。 营养学家们普遍认为没有一种添加剂能单独替代传统的抗生素促生长剂。因此，欧盟的大多数国家正在开发既安全又无害的成分间有协同作用的饲料添加剂。这里的“安全”是指在人类食品生产中认为是安全的；“无害”是指在科学上被认为是对环境没有危害或无副作用。饲料级的酶、可直接饲用的微生物和有机酸一般都可作为安全而无害的成分。 目前，植物学家也寻找具有同样作用的植物饲料添加剂，在饲料或动物体内的主要功能包括：控制或抵制病原体，包括抗微生物和抗真菌的活性；抗氧化性，控制代谢中造血自由基引起的自动氧化；耐毒性，包括耐霉菌毒素和耐肝活动中产生的毒素；助消化，包括激发内源酶的活性、生理和形态效应中氮的吸收；控制污染，包括控制粪便气味和氨味，限制结合氮的活性。 1 植物饲料添加剂的作用模式与安全性 随着科学的不断发展与研究的深入，人们对植物性饲料添加剂提出了许多关键问题，主要是作用方式与安全性。第一，作用方式——植物如何促进动物健康成长；第二，安全性——不能仅因为成分是“天然的”或“有机的”，就确定它在饲料中的添加是安全的。 植物饲料添加剂(甚至一个品种的提取液)是许多化合物的复杂混合，他们中不止一种“活性成分”，许多研究集中于活性成分的关键性的生理效应和活性化合物在生物上的代谢途径。安全性的问题是很复杂的，对植物添加剂而言，许多天然抗微生物复合物的识别或定量是一项较复杂的任务，更不用提它们代谢的副作用。 现代典型的植物饲料添加剂主要由一种或多种来源的植物混合而成，这些植物已经用作人类食品或作为人类食品的组成成份，包括迷迭香、百里香、牛至、丝兰、菊苣、大蒜、各种柑橘、葫芦巴和大茴香。目前，它们中只有几种服从自然选择，大部分仍是在简单的树林中生长。作为添加剂原料的野生植物，由于所处的生长、收获和贮存条件不同，活性成分在质量和浓度上有相当大的差异性。 2 确保植物添加剂的质量 植物添加剂的生产必须不断监控原材料的来源和质量，目前欧盟许多国家对植物的管理状态也成为影响它的最终质量和效率的不确定因素。现在，法律定义的植物添加剂指“所有天然的产品和相应的有机产品”，没有对它们在动物饲料中的添加进行限量。这将有利于研究者在植物添加剂领域的开发，但是由于缺乏明确的标准也引起对植物管理的不确定性，欧盟最终会以酶和直接饲用的微生物的方式对其进行管理。在丹麦和瑞典的农场主、饲料生产者已经在商业技术上找到了一些有效的植物来代替抗生素促生长剂。 3 植物中酚化合物的抗微生物作用 植物的抗微生物研究中的一个重点集中在牛至、百里香和迷迭香的“挥发油”中提取酚化合物。联合国的一位植物厂商指出：希腊从20世纪80年代中期就开始对牛至品种的抗微生物效应进行研究，到目前为止，已经测评了40多个野生牛至属品种。亚里士多德大学的研究发现牛至属中的香芹酚和百里酚的含量最高，且酚化合物的抗微生物作用最强。并计划在商业种植条件下通过5年的育种变异和品种杂交来提高牛至中酚的水平。现在，高酚牛至第一年生产已收获，通过对叶子和花用无害蒸馏技术进行蒸馏得到了一种浓缩的挥发油，而且已经注册为植物饲料添加剂的商标。 4 牛至抗微生物的协同效应 香芹酚、百里酚这类特定“化学型”牛至含挥发油高达85％，除这些多酚外，它们生物合成的前体γ－萜品烯和ρ－异丙甲苯的酚水平也很高，它们也有抗微生物活性。在牛至提取液中有30多种化合物可产生抗微生物协同效应，这也表明“挥发油”比化学型的潜力更大。 早在一个世纪以前，就已知它们有抗微生物效应，酚由于不受细菌感染被广泛应用。他们的抗微生物活性主要是对细菌细胞壁结构蛋白的变性和凝固来实现的，通过改变H＋和K＋的渗透性使细胞胞质膜上的酚相互作用，离子成分的分散导致细胞内关键过程受阻，这使细胞成分渗漏，水分失去平衡，最终细菌发生死亡。 香芹酚和百里酚在肠粘液的成熟腔上皮细胞的上皮层有活性效应，这些肠粘液受细胞内病原体影响引起死亡，然后在肠内腔脱落，带走坏死组织。而且，牛至提取液在肠绒毛表面加速成熟腔上皮细胞的更新率，这会减少病原体对腔上皮细胞的感染和提高营养吸收能力。 实验室用最小抑制浓度(MIC)进行实验，结果表明特定化合型挥发油对常见细菌病原体的抑制能100％通过体外效应来抑制细菌生长，见表1。其他的研究也提到控制成熟中的腔上皮细胞内的病原体(包括在肉鸡中的球孢子菌病和猪的肠增生病)来抑制细菌生长。 表1 通过IMC来观察牛至特定化合型挥发油对常见细菌病原体抑制的体外效应 微生物 参考品系 MIC（μl/mL） 白色念株菌 R3251 0.195 梭状芽孢杆菌 Y185 0.781 大肠杆菌F41+ Y2315 0.781 大肠杆菌K88+ Y36 0.781 金黄色葡萄球菌 Y118 0.781 193型鼠伤寒沙门氏菌 Y196 0.781 104型鼠伤寒沙门氏菌 Y2666 0.781 金黄色葡萄球菌（对照组） NCTC6571 0.391 大肠杆菌（对照组） NCTC10418 0.391 这种商标化的牛至提取液和其他饲料添加剂如酶、有机酸、氨基酸螯合物、常见的抗生素结合似乎有一种协同效应。但使用时的唯一禁忌症是依靠微生物作用的模式，因此，对同时包含酵母的产品，添加牛至非常不适合。 对于食品安全性问题，在瑞典和英国的商品化牛至产品的试验中，用最大的相容量饲喂(家禽300g/吨，猪500g/吨)与不添加的商品对照组比较，从试验组和对照组取不同部位的肉，由评审专家组进行“自由评价试验”。结果表明，在不同处理间质量(香味、气味、组织)上没有差异，最重要的是没有检测到药草型。 5 体内和体外的比较 总之，“安全而无害”的植物饲料添加剂的成功应用，主要是它们能够提高动物生产性能，增加动物产品价值，取得经济上的回报。奥地利植物厂商托马斯先生指出：比较植物添加剂在体内和体外的试验是很难的，这涉及到一些复杂植物添加剂作用的多种模式，除了抗微生物和抗毒素作用外，还包括：刺激嗅觉神经和味觉乳头状突起，增加饲料采食量；增加内源酶和消化液的分泌量，促进饲料消化等。 托马斯还指出一些百里酚含量高的植物添加剂对蛋白代谢影响很大，特别是能增加氮的吸收，这在体外效应很明显，如在奥地利、波兰、瑞典、匈牙利大学的试验中，试验动物的瘦肉率就明显增加。 酶、可直接饲用的微生物、有机酸将是现在和未来药物型抗生素生长促进剂的部分替代物。但随着研究者们对植物有效活性成分及提取液组合物的进一步研究，保证植物饲料添加剂安全、无害，控制植物管理对产品的影响因素，植物添加剂在与其他添加剂的协同和结合上很可能会发挥更大的作用。

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