肖莉春 孔祥峰 郭小權(quán)

(1.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410125;2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌 330045)

中藥是我國(guó)特有的天然資源，有著悠久的歷史。許多中藥均具有抑菌作用，并且殘留低、不易產(chǎn)生耐藥性。在養(yǎng)豬生產(chǎn)中使用抑菌中藥不影響豬肉的食用安全與品質(zhì)，符合當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)的綠色健康養(yǎng)殖主題，有著廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景。因此，研發(fā)高效的中藥抗菌劑對(duì)發(fā)展健康養(yǎng)豬業(yè)具有重要作用。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外中藥抑菌成分研究進(jìn)展及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用作一綜述，以供同行參考。

1 中藥抑菌成分及其抑菌活性

中藥的抑菌成分十分復(fù)雜。20世紀(jì)80年代以來(lái)，人們利用現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)，對(duì)中藥抑菌成分進(jìn)行了大量研究。截止到目前，已發(fā)現(xiàn)的中藥抑菌成分大致包括以下幾類(lèi)，即揮發(fā)油、有機(jī)酸、生物堿、黃酮、醌類(lèi)、鞣質(zhì)和多糖等化合物。

1.1 揮發(fā)油

揮發(fā)油又稱(chēng)精油，是存在于植物中的一類(lèi)具有芳香氣味、可隨水蒸氣蒸餾出來(lái)而又與水不相混溶的揮發(fā)性油狀成分的總稱(chēng)。含揮發(fā)油的中藥很多，尤以唇形科(如薄荷、紫蘇、藿香等)、傘形科(如茴香、當(dāng)歸、芫荽、白芷和川芎等)、菊科(如艾葉、茵陳篙、蒼術(shù)、白術(shù)和木香等)、蕓香科(如橙、桔和花椒等)、樟科(如樟和肉桂等)和姜科(如生姜、姜黃和郁金等)等植物中的含量最為豐富。揮發(fā)油為多種類(lèi)型化合物的混合物，其中的脂肪族化合物包括烴、醇、醛、酮和酯等，如正丙醇、辛醛、醋酸乙酯、甲酸乙酯和辛酸乙酯等，萜類(lèi)化合物包括單萜類(lèi)、倍半萜類(lèi)、二萜類(lèi)和多萜類(lèi)物質(zhì)等。

1.2 黃酮

黃酮類(lèi)化合物是泛指具有15個(gè)碳原子的多元酚化合物，廣泛分布于被子植物中，以蕓香科、菊科、玄參科、傘形科、苦苣苔科和豆科植物中的含量較高。二氫黃酮類(lèi)分布較普遍，尤其在薔薇科、蕓香科、姜科、菊科、杜鵑花科和豆科等被子植物中的分布較多，包括黃酮類(lèi)、黃酮醇類(lèi)、二氫黃酮類(lèi)、二氫黃酮醇類(lèi)、查爾酮類(lèi)、雙黃酮類(lèi)和異黃酮類(lèi)等物質(zhì)。

1.3 生物堿

生物堿是存在于動(dòng)植物和蕈類(lèi)中的一類(lèi)含氮的堿性有機(jī)化合物，且大都是氨基酸的衍生物，呈苦澀味。絕大多數(shù)生物堿分布在高等植物中，尤其是毛茛科、罌粟科、防己科、茄科、夾竹桃科、蕓香科、豆科和小檗科等雙子葉植物，極少數(shù)生物堿分布在低等植物中。按照生物堿的基本結(jié)構(gòu)，可分為以下幾類(lèi):有機(jī)胺類(lèi)(如麻黃堿、益母草堿和秋水仙堿等)、吡咯烷類(lèi)(如古豆堿、千里光堿和野百合堿等)、吡啶類(lèi)(如菸堿、檳榔堿和半邊蓮堿等)、異喹啉類(lèi)(如小檗堿、嗎啡和粉防己堿等)、吲哚類(lèi)(如利血平、長(zhǎng)春新堿和麥角新堿等)、喹唑酮類(lèi)(如常山堿等)、嘌呤類(lèi)(如咖啡堿和茶堿等)、甾體類(lèi)(如茄堿、浙貝母堿和澳洲茄堿等)、二萜類(lèi)(如烏頭堿和飛燕草堿等)和其他類(lèi)(如加蘭他敏和雷公藤堿等)。

1.4 有機(jī)酸

有機(jī)酸是分子結(jié)構(gòu)中含有羧基的一類(lèi)化合物，在烏梅、五味子和覆盆子等中草藥的葉、根特別是果實(shí)中廣泛分布。常見(jiàn)植物中的有機(jī)酸包括脂肪族的一元、二元和多元羧酸，如酒石酸、草酸、蘋(píng)果酸和枸櫞酸等，亦有芳香族有機(jī)酸，如苯甲酸、水楊酸和咖啡酸等。

1.5 其他

除了上述4大類(lèi)活性成分外，中藥的抑菌成分還包括蒽醌類(lèi)、鞣質(zhì)、茶多酚等物質(zhì)。茶多酚是茶葉中兒茶素類(lèi)、丙酮類(lèi)、酚酸類(lèi)和花色素類(lèi)化合物的總稱(chēng)。各類(lèi)抑菌中藥的主要抑菌成分、抑菌譜和最小抑菌濃度見(jiàn)表1。

表1 中藥抑菌成分及其抑菌活性Table 1 Antibacterial ingredient and activity of Chinese herb

續(xù)表

續(xù)表

2 中藥成分的抑菌機(jī)制

中藥的抑菌成分復(fù)雜多樣，按照“構(gòu)效關(guān)系”理論，即一種成分可產(chǎn)生一種作用來(lái)說(shuō)，一種中藥可發(fā)揮多重抑菌作用，其抑菌機(jī)制也就特別復(fù)雜，既便是同一類(lèi)有效成分，其抑菌機(jī)制也不相同。例如，有機(jī)酸類(lèi)的抑菌機(jī)制包括多個(gè)方面，不同的有機(jī)酸其抑菌機(jī)理也不一樣。目前對(duì)中藥抑菌機(jī)制的研究報(bào)道還很少，已知的中藥抑菌機(jī)制可概括為以下4方面。

2.1 破壞菌體結(jié)構(gòu)的完整性

菌體細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的完整性被破壞后，細(xì)胞內(nèi)大量分子外泄，細(xì)胞壁的防御功能喪失，細(xì)胞膜的運(yùn)輸作用改變，生物信息跨膜傳遞的作用受阻。王關(guān)林等［25］利用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，天南星醇提物可破壞大腸桿菌的菌體結(jié)構(gòu)，使菌體縊縮變形，直至其縊縮成顆粒狀殘?bào)w而死亡;透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，天南星醇提物使大腸桿菌的細(xì)胞質(zhì)固縮，導(dǎo)致質(zhì)壁分離，隨藥物作用時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞質(zhì)解體并出現(xiàn)空腔，部分細(xì)胞壁缺失，細(xì)胞膜破裂。張慧蕓等［26］通過(guò)檢測(cè)細(xì)菌細(xì)胞 ATP、K+和Na+的含量以及細(xì)胞裂解率的變化，并結(jié)合透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)丁香提取物可通過(guò)破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜而快速殺死大腸桿菌和單增李斯特菌。

2.2 抑制菌體蛋白質(zhì)的合成

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的增減會(huì)影響生命活動(dòng)的進(jìn)行。SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳表明，天南星醇提物可降低大腸桿菌表達(dá)的總蛋白質(zhì)，尤其是較大分子的蛋白質(zhì)的含量，表明其對(duì)菌體內(nèi)較大分子蛋白質(zhì)有破壞作用或抑制其合成［25］。肉桂醛、檸檬醛、丁香酚、百里香酚等物質(zhì)可通過(guò)使蛋白質(zhì)變性而發(fā)揮其殺菌作用。例如，檸檬醛能破壞黃曲霉細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的選擇通透性，同時(shí)使菌絲體DNA、RNA、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)等的生物合成受到抑制，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡;茶多酚的酚羥基可與蛋白質(zhì)分子中的氨基或羧基結(jié)合，其疏水性的苯環(huán)結(jié)構(gòu)也可與蛋白質(zhì)發(fā)生疏水結(jié)合，阻止細(xì)菌的侵染，從而發(fā)揮抑菌活性［27］。

2.3 抑制細(xì)菌DNA或RNA的合成

DNA和RNA作為遺傳物質(zhì)具有相對(duì)穩(wěn)定性，能通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成和調(diào)節(jié)整個(gè)生命體的代謝，控制生命體的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異等生命過(guò)程。藥物等外部因素的作用會(huì)影響菌體的自我復(fù)制過(guò)程及遺傳物質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)合成的指導(dǎo)作用，使菌體的繁殖和生長(zhǎng)受到抑制。王倩等［28］研究表明，木犀草素能影響金黃色葡萄球菌細(xì)胞膜的通透性，作用16 h后，菌體可溶性蛋白、DNA和RNA含量分別減少了64.5%、48.4%和39.4%，當(dāng)其濃度為1.6 mg/mL時(shí)，拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ和Ⅱ的活性可被完全抑制。因此認(rèn)為，木犀草素的抑菌機(jī)制主要是抑制DNA和拓?fù)洚悩?gòu)酶活性，進(jìn)而影響菌體核酸及蛋白質(zhì)的合成。黃國(guó)霞等［29］研究表明，楊梅素、槲皮素、桑色素和山萘酚黃酮類(lèi)物質(zhì)通過(guò)干擾大腸桿菌遺傳物質(zhì)的復(fù)制，使其無(wú)法產(chǎn)生正常的下一代，從而達(dá)到抑菌作用。

2.4 抑制細(xì)菌的能量代謝

Haraguchi等［30］研究發(fā)現(xiàn)，甘草查爾酮A和C可通過(guò)呼吸抑制方式干擾細(xì)菌的能量代謝，強(qiáng)烈抑制金黃色葡萄球菌和微球菌中氧氣的消耗，同時(shí)抑制NADH2細(xì)胞色素C還原酶，推斷其抑制細(xì)菌電子呼吸鏈的位點(diǎn)在輔酶Q和細(xì)胞色素C之間。精油可通過(guò)直接破壞微生物細(xì)胞膜或影響能量代謝途徑達(dá)到抑菌效果，其中的類(lèi)萜類(lèi)物質(zhì)可降低生物膜的穩(wěn)定性，從而干擾能量代謝的酶促反應(yīng)。

3 中藥抑菌成分在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 植物精油

在仔豬飼糧中添加10%牛至油預(yù)混劑300 g/t，能明顯提高日增重，降低料重比，有效降低腹瀉率［31］。牛至油可明顯提高仔豬的生長(zhǎng)速度，降低腹瀉率和死亡率，有效替代飼糧中的抗生素［32］。另外，牛至油還可以防治大腸桿菌感染。例如，飼喂5%牛至油預(yù)混劑第5天，仔豬的臨床癥狀基本消失，死亡率為10%，而對(duì)照組發(fā)病率仍為 70%［33］。

大蒜素作為一種綠色飼料添加劑，能增強(qiáng)飼料的適口性，促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，抑菌殺菌，提高機(jī)體免疫力，已被廣泛應(yīng)用于養(yǎng)豬生產(chǎn)中。王銀錢(qián)等［34］研究發(fā)現(xiàn)，20、40 和 80 mg/kg 大蒜素組仔豬的平均日增重較對(duì)照組分別提高了14.32%、20.99%和22.22%，料重比分別降低了6.79%、11.31%和13.57%，淋巴細(xì)胞刺激指數(shù)分別提高了7.02%、22.81% 和 68.42%。方熱軍等［35］在28日齡斷奶的三元雜交仔豬飼糧中添加適量植物精油提取物，能提高平均日增重、平均日采食量、血清總蛋白濃度，降低料重比、腹瀉率和尿素氮含量，顯著提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶與超氧化物歧化酶的活性。

3.2 黃酮

在大約克夏和二花臉母豬妊娠85 d至產(chǎn)后7 d期間的基礎(chǔ)飼糧中分別添加8和5 mg/kg的大豆異黃酮，仔豬初生個(gè)體重和窩重均增加;與對(duì)照組比較，大約克夏仔豬20日齡時(shí)的個(gè)體重和窩重分別提高了1.38和14.30 kg，28日齡斷奶時(shí)的個(gè)體重和窩重分別提高了1.21和12.23 kg，二花臉仔豬45日齡斷奶時(shí)的個(gè)體重和窩重分別提高了0.51和6.01 kg。同時(shí)，大豆異黃酮對(duì)大約克夏和二花臉母豬下一胎次的繁殖性能均無(wú)不良影響［36］。在飼糧中添加大豆黃酮可極顯著提高妊娠98 d母豬的血清免疫球蛋白M(IgM)濃度，顯著提高初乳中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)的濃度和泌乳母豬14 d常乳中IgM的濃度。因此，在妊娠后期和哺乳期飼糧中添加大豆黃酮有助于增強(qiáng)母豬免疫功能，提高乳中免疫活性物質(zhì)的濃度［37］。

腹瀉、免疫力和抗病力低下是影響斷奶仔豬健康的關(guān)鍵因素。異黃酮能夠減少仔豬腹瀉，改善斷奶仔豬健康狀況。程忠剛［38］報(bào)道，添加大豆黃酮后，仔豬腹瀉率有降低趨勢(shì);添加20 mg/kg大豆黃酮可提高仔豬血清T淋巴細(xì)胞CD4+和CD3+亞群比例及其比值，也可提高T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，可見(jiàn)大豆黃酮可改善仔豬的細(xì)胞免疫水平。黃豆苷元可使仔豬的大腸微生物區(qū)系多樣性增加，并且可選擇性地促進(jìn)某些菌群的富集［39］。Yao［40］報(bào)道，大豆黃酮是仔豬飼料的一種可能化學(xué)益生素來(lái)源，有助于仔豬建立有益的微生物區(qū)系，促進(jìn)有益菌、抑制病原菌的生長(zhǎng)，從而預(yù)防腸道疾病的發(fā)生和保障仔豬健康。

3.3 多糖類(lèi)

多糖具有良好的免疫調(diào)節(jié)、微生態(tài)調(diào)節(jié)和抗感染等功效。在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，多糖對(duì)提高機(jī)體免疫力、防治斷奶仔豬腹瀉、改善腸道微生態(tài)多樣性和提高生產(chǎn)性能等發(fā)揮著重要作用。魏鳳仙等［41］報(bào)道，在飼糧中添加黃芪多糖有提高生長(zhǎng)豬生產(chǎn)性能的趨勢(shì)，可提高血清中球蛋白與白蛋白比值，增加牛血清白蛋白免疫抗體及植物血凝素刺激的皮褶厚度，提示機(jī)體的免疫力增強(qiáng)。朱惠玲等［42］研究表明，牛膝多糖可降低脂多糖對(duì)斷奶仔豬的應(yīng)激刺激，顯著提高日增重，顯著緩解脂多糖刺激導(dǎo)致的腫瘤壞死因子－α和皮質(zhì)醇含量的上升以及胰島素樣生長(zhǎng)因子－I含量的下降。Li等［43］報(bào)道，白術(shù)多糖可劑量依賴(lài)性地顯著增加斷奶仔豬的平均日增重和料重比，顯著降低腹瀉率，顯著增加機(jī)體免疫細(xì)胞因子的表達(dá)與含量。

4 小結(jié)

我國(guó)中藥種類(lèi)繁多，但其資源量有限。中藥資源的過(guò)度、無(wú)序開(kāi)采已導(dǎo)致其多樣性急劇減少。近年來(lái)，中藥在食品、保健品、日用化妝品中的廣泛使用致使中藥資源的需求量劇增。上述情況均導(dǎo)致中獸藥與中藥對(duì)中藥材資源的競(jìng)爭(zhēng)。只有大面積推廣中藥材人工種養(yǎng)殖技術(shù)，合理開(kāi)發(fā)中藥材，改進(jìn)其生產(chǎn)工藝，才能緩解“人畜爭(zhēng)藥”問(wèn)題。目前，對(duì)中藥抑菌活性的研究大都是體外篩選。雖然體外試驗(yàn)簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)、重復(fù)性好，結(jié)果能為新藥研發(fā)提供參考，但是沒(méi)有考慮藥物在體內(nèi)的復(fù)雜代謝過(guò)程。因此，通過(guò)體內(nèi)、外試驗(yàn)并結(jié)合生產(chǎn)使用效果觀察，才能篩選出效果良好的中藥抑菌劑。中藥中的成分復(fù)雜，甚至含有毒性成分。因此，要提高中藥制劑的質(zhì)量和使用效果，有必要對(duì)中藥的主要有效組分進(jìn)行提取分離，去除其有毒成分，提高其有益作用。只有明確抑菌中藥的有效部位和有效成分，全面了解和闡明中藥的抑菌作用，才能研發(fā)出低毒、高效的中藥抑菌制劑。

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