劉超齊 常 娟 王 平 尹清強(qiáng)* 黨曉偉 高天增

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院，鄭州450002；2.河南德鄰生物制品有限公司，新鄉(xiāng)453000； 3.河南廣安生物科技股份有限公司，鄭州450001)

艾草又名艾蒿，是一種多年生半灌木狀菊科蒿屬草本植物，適應(yīng)性強(qiáng)，在路邊、林地、荒坡草地和丘陵地區(qū)都可生長，也可在我國大部分地區(qū)人工種植。艾草是一種野生型藥材，在《本草綱目》和《名醫(yī)別錄》里都有記載其干燥的葉片具有祛除寒濕氣、溫經(jīng)活絡(luò)、抗炎止血消咳等一系列藥學(xué)功效[1-2]。除此之外，艾草還可以散發(fā)出獨(dú)特香氣，是一種營養(yǎng)豐富的食材，可以作為保健食品和食品配料，比如制成艾草紫薯戚風(fēng)蛋糕和艾草南瓜保健蛋糕[3-4]。目前艾草在湖北省蘄春縣和河南省南陽市大量種植，并形成了各自的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，制成各種各樣的產(chǎn)品，每年的產(chǎn)值達(dá)到千億元，解決周邊農(nóng)戶就業(yè)問題，提高農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入，帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[5]。近些年來，隨著抗生素長期使用所出現(xiàn)副作用的逐漸顯現(xiàn)和環(huán)保意識的提高，人們急切尋找抗生素替代品。艾草作為草本植物，具有一定的營養(yǎng)價值，其中艾葉是中醫(yī)的常用藥品之一，兼顧一定的保健功效，而且是來自天然的植物，無殘留，不產(chǎn)生耐藥性，逐漸被人們所重視。目前，將艾草作為飼料添加劑應(yīng)用到畜牧生產(chǎn)上的報道不多，主要由于其成分復(fù)雜，作用于動物生產(chǎn)的機(jī)理不清。采用傳統(tǒng)的營養(yǎng)學(xué)手段分析其單一營養(yǎng)活性物質(zhì)的營養(yǎng)功能，不能作為評價其營養(yǎng)價值的依據(jù)，因?yàn)楦鞒煞謱游餀C(jī)體存在相互作用，這樣會涌現(xiàn)出其本身所不具有的新的屬性和功能，出現(xiàn)總體所特有的屬性和功能。因此，本文運(yùn)用營養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)理論對有關(guān)艾草的國內(nèi)外研究進(jìn)行分析研究，綜述艾草的營養(yǎng)活性物質(zhì)、營養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)功能及在畜牧生產(chǎn)上應(yīng)用的效果進(jìn)行總結(jié)，以期為艾草的營養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)產(chǎn)品的開發(fā)和利用提供理論參考。

1 艾草營養(yǎng)活性物質(zhì)及組學(xué)功能

1.1 艾草營養(yǎng)活性物質(zhì)

艾葉作為艾草的一個重要部位，含有蛋白質(zhì)、脂肪、多糖、纖維和礦物質(zhì)元素。脂肪中含有多種脂肪酸，脂肪酸中含量最高的是多不飽和脂肪酸，高達(dá)60.42%[6]，是細(xì)胞膜的主要組成成分，對癌癥、心血管疾病具有治療效果，還參與生長發(fā)育和基因調(diào)控[7]。從艾葉中的提取的多糖，具有提高動物機(jī)體免疫力、降血糖、抑菌、抗病毒等作用[8]。研究發(fā)現(xiàn)，艾葉中的粗蛋白質(zhì)的含量達(dá)到13.1%，粗脂肪含量達(dá)到5.69%(含有多種脂肪酸)，還含有16種氨基酸和14種礦物質(zhì)元素[9]。

艾草既然能作為中草藥，除了這些常規(guī)的營養(yǎng)物質(zhì)外，必定含有一些能夠發(fā)揮營養(yǎng)調(diào)控和保健功能的物質(zhì)。通過對艾葉的化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)其營養(yǎng)活性物質(zhì)主要有揮發(fā)性油類、黃酮類、桉葉烷和三萜類等[2,10]。

揮發(fā)性油類可通過有機(jī)溶劑提取、微波提取、超聲波提取、加壓萃取和超臨界流體萃取等處理方法從艾葉中提取，是具有多種化合物的混合物，包括烴、醇、醛、酮、酯、單萜和倍半萜等[11-13]。因產(chǎn)地、采集時間以及提取方法的不同，得到的揮發(fā)性油類的組分和含量也不盡相同，而且隨著科技的發(fā)展，越來越多的物質(zhì)被鑒定出來，從原來的二三十種到現(xiàn)在100多種,其中易于分離純化且含量較多的物質(zhì)有1,8-桉葉油素、樟腦、龍腦、石竹烯、氧化石竹烯、ɑ-側(cè)柏酮、β-側(cè)柏酮和4-松油醇[14-16]。

黃酮類化合物通常是指2個酚羥基的苯環(huán)通過中央3個碳原子相互連結(jié)而成的一系列化合物。從艾葉中提取黃酮類化合物常用的方法有浸提法、超濾法、酶解法、吸附法、微波法、超聲波法及超臨界流體萃取法，將提取的粗黃酮進(jìn)行層析、鹽析和萃取，進(jìn)一步進(jìn)行純化分離[17]。申湘忠[18]利用有機(jī)溶劑乙醇和乙醚浸提艾葉中的粗黃酮，并優(yōu)化AB-8型大孔吸附樹脂純化條件，得到粗黃酮的量是原來的3.1倍。衛(wèi)星星等[19]對索氏提取工藝提取黃酮的條件進(jìn)行正交優(yōu)化，得到在一定料液比、溫度和時間條件下，艾葉總黃酮得率高達(dá)3.85%。艾葉中黃酮類化合物的種類很多，包括黃酮類、黃酮醇、花色素類、槲皮素、二氫黃酮類、二氫黃酮醇類、查爾酮、黃烷-3,4二醇類、雙苯吡酮類和雙黃酮類等[10]。

三萜類化合物是指含有數(shù)個異戊二烯再去掉羥基后首尾相連，形成的由27～30個碳原子的組成萜類化合物，廣泛存在于植物體中。三萜類化合物通常采用有機(jī)溶劑(三氯甲烷或乙醚)從艾葉中提取，常見的三萜類化合物為α,β-香樹脂醇、豆甾醇、α,β-香樹脂醇的乙酸酯、β-谷甾醇、羽扇烯酮、羊齒烯酮及3β-甲氧基-9β,19-環(huán)羊毛甾-23(E)烯-25,26-二醇[20]。桉葉烷化合物目前研究還不夠透徹，分離出來的物質(zhì)不多，包括柳杉二醇、1-氧-4β-乙酰氧基桉葉-2,11(13)-二烯-12,8β-內(nèi)酯、魁蒿內(nèi)酯、1-氧-4α-乙酰氧基桉葉-2,11(13)-二烯-12,8β-內(nèi)酯等[21]。

1.2 艾草營養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)功能

1.2.1 抑菌、抗病毒

自然界中存在大量的微生物，有細(xì)菌、真菌和病毒，有些是對動物機(jī)體具有破壞作用，比如能夠?qū)е聶C(jī)體腹瀉的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等。如何減少這些危害菌在腸道中增殖成了研究者急切希望解決的科學(xué)問題。黃雪泉等[22]研究發(fā)現(xiàn)，將艾草煮沸，冷涼后的液體進(jìn)行大腸桿菌體外抑菌試驗(yàn)，效果優(yōu)于其他7種中草藥。Ahameethunisa等[23]也發(fā)現(xiàn)，艾草提取物對大腸桿菌有抑制效果，而對金黃色葡萄球菌和糞腸球菌沒作用。有些研究表明，運(yùn)用超聲波法提取艾葉的有效成分，能夠?qū)ΤＲ姴≡瘘S色葡萄球菌、白色葡萄球菌和大腸桿菌有較好的抑菌效果[24-25]。另外，韋嬪等[26]發(fā)現(xiàn)艾葉經(jīng)煎煮后得到的液體有抑制大腸桿菌活性的作用，并且可以減少大腸桿菌對慶大霉素的耐藥性。努爾比耶·奧布力喀斯木等[27]通過水蒸氣蒸餾法和硅膠柱層析法獲得的揮發(fā)性油類和單體化合物(桉樹腦和，4-松油烯醇)對疫霉、黑曲霉、粉紅聚端孢、青霉、鏈格孢都有抑制作用，可以作為食品的抗腐敗劑。除了對細(xì)菌和真菌有抑制作用，艾葉提取物還對病毒有較好的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，從艾葉中提取的揮發(fā)性油類和乙酸乙酯可以在體外較好地抑制乙型肝炎病毒(HBV)對HepG2.2.15 細(xì)胞的感染，對乙型肝炎具有一定的治療作用[28-29]。

1.2.2 抗氧化

正常生理狀態(tài)下，機(jī)體細(xì)胞進(jìn)行有氧代謝時，線粒體會產(chǎn)生過氧化氫、超氧陰離子和羥自由基等，一般情況下，機(jī)體內(nèi)的抗氧化體系會將這些物質(zhì)消除掉，保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。外界環(huán)境(比如飼糧、溫度、濕度)的改變會引起機(jī)體內(nèi)這些物質(zhì)大量增加，機(jī)體不足以消除，引起氧化應(yīng)激，從而導(dǎo)致動物生產(chǎn)性能下降和疾病發(fā)生，甚至死亡。有研究發(fā)現(xiàn)，用熱水浸提法提取艾葉中的多糖，并回收純化，進(jìn)行體外消除羥自由基試驗(yàn)，能夠較好地去除羥自由基，并且在一定范圍內(nèi)，隨著多糖量的增加，其消除能力越強(qiáng)[30-31]。Han等[32]運(yùn)用乙酸乙酯對艾葉進(jìn)行連續(xù)分餾純化得到的總酚和類黃酮對超氧陰離子自由基具有較高的清除作用。Melguizo-Melguizo等[33]采用浸漬法和超聲波輔助提取，得到綠原酸衍生物以及共軛木犀草素、槲皮素，山萘酚等物質(zhì)，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，它們的抗氧化性很強(qiáng)。

1.2.3 抗癌

動物機(jī)體受到外界致癌因子誘導(dǎo)后，其體內(nèi)會經(jīng)過一系列的代謝活動，形成自由基，這些自由基富集在細(xì)胞膜周圍，引起膜上的脂質(zhì)過氧化，也會進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)攻擊DNA，造成DNA損傷而致癌。另外，脂質(zhì)過氧化后產(chǎn)生的過氧化物也會引起突變和致癌。Shoemaker等[34]將艾葉中蒸餾得到的粗提物，加入到不同的癌細(xì)胞系中，均可抑制癌細(xì)胞的生長，可以作為抗腫瘤的潛在藥物。還有研究表明，黃酮類物質(zhì)可以抑制一些細(xì)胞色素P450的活性或者使該酶失活，使其不能促使化學(xué)致癌物活化為有致癌活性的中間物，從而引起致癌物脫毒。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)槲皮素還可抑制腫瘤細(xì)胞生長、分化，從而達(dá)到抗癌的目的[35]。Kim等[36]對韓國的5種艾葉進(jìn)行提取，得到比較純的酚和黃酮類物質(zhì)，在體外進(jìn)行癌細(xì)胞抑制試驗(yàn)，效果比較好。Seo等[37]還發(fā)現(xiàn)，用甲醇提取艾葉中的黃酮類化合物，并經(jīng)過純化得到2種化合物(5,6-二羥基-7,3,4-三甲氧基黃酮和5,6,4-三羥基-7,3-二甲氧基黃酮)，這2種化合物對小鼠結(jié)腸癌的抑制率分別達(dá)到44.6%和14.6%，而不會引起體重的下降。這說明蒿屬植物可以作為一種抗癌的功能性食品原料的理想來源。

1.2.4 抗炎、提高免疫力

動物機(jī)體在受到外界因素干擾后，組織或器官對此做出一系列的反應(yīng)，防御和減緩這種因素所造成的損傷。這樣機(jī)體就會出現(xiàn)一些炎癥現(xiàn)象，比如紅腫、發(fā)熱、腫脹。Shin等[38]發(fā)現(xiàn)，艾葉和從艾葉中提取的脫氫母菊內(nèi)酯酮，能有效地降低誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的基因表達(dá)和核因子-κB(NF-κB)磷酸化，減輕脂多糖誘導(dǎo)的氣道炎癥反應(yīng)。田璐[39]提取了艾葉中的化學(xué)成分，并通過在體外構(gòu)建巨噬細(xì)胞炎癥模型和斑馬魚體內(nèi)創(chuàng)傷感染炎癥模型，發(fā)現(xiàn)提取物具有一定的抗炎作用。Nam等[40]從艾葉中提取的棕矢車菊素能夠抑制膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。尹美珍等[41]運(yùn)用乙醇和純化水從艾葉提取粗多糖，作用于巨噬細(xì)胞細(xì)胞后可以增加巨噬細(xì)胞對墨汁和金葡萄菌的吞噬作用。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)小鼠脾細(xì)胞，在添加艾葉提取粗多糖后，能夠顯著提高小鼠脾細(xì)胞分泌的腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素-2(IL-2)的活性[42]。余桂朋等[43]研究也表明，艾葉多糖能夠增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)功能。隆雪明[44]提取了艾葉中的揮發(fā)性油類，并制成揮發(fā)油乳劑，對小鼠進(jìn)行灌胃，連續(xù)7 d，檢測結(jié)果表明艾葉揮發(fā)油乳劑能夠提高機(jī)體的免疫力。

1.2.5 其他組學(xué)功能

除了具有以上生物學(xué)功能外，從艾葉中提取的某些物質(zhì)還具有抗衰老、預(yù)防神經(jīng)變性、平喘鎮(zhèn)咳、止血等功效。Xu等[45]將艾葉干燥制成艾條，點(diǎn)燃，發(fā)現(xiàn)艾條煙霧會引起小鼠腦內(nèi)5-羥色胺、多巴胺、去甲腎上腺素含量變化，而它們是中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的神經(jīng)遞質(zhì)，與神經(jīng)功能和衰老密切相關(guān)。Ha等[46]從蘄艾中提取的酚類化合物(異澤蘭黃素和棕矢車菊素)對過氧化氫誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性具有減弱作用，可以作為預(yù)防神經(jīng)性病變的食物來源。

2 艾草在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用

艾草本身具有的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分，使其在藥學(xué)和保健方面受到人們的關(guān)注。除了將艾草作為藥物進(jìn)行疾病治療，也對艾草在動物生產(chǎn)上應(yīng)用的安全性進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)艾草不會對動物產(chǎn)生毒害作用[47]。將艾草制成粉狀，添加到飼料中，飼喂畜禽，可以提高畜禽的生產(chǎn)性能、抗氧化能力、機(jī)體免疫力和畜禽產(chǎn)品品質(zhì)，以下總結(jié)了近些年在畜禽上的一些研究，旨在為艾草的利用提供依據(jù)。

2.1 豬、雞和鵝

研究發(fā)現(xiàn)，給豬飼喂2%的艾葉粉可以提高三江白豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率，降低飼養(yǎng)成本[48]；Hwang等[49]利用艾草燃燒產(chǎn)生的熱氣在幾個穴位處進(jìn)行傳統(tǒng)的針灸，發(fā)現(xiàn)感染大腸桿菌致腹瀉的豬能夠恢復(fù)81.8%，高于用新霉素的恢復(fù)率，說明傳統(tǒng)的針灸法對控制豬早期誘發(fā)大腸桿菌性腹瀉是有效的。研究還發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加艾草提取物，然后注射脂多糖使仔雞感染發(fā)生炎癥，結(jié)果顯示，添加提取物的仔雞生產(chǎn)性能沒有下降，而且血液中的皮質(zhì)醇激素、白細(xì)胞介素-2和免疫球蛋白G含量比不添加提取物組降低了，說明艾草提取物可以減輕肉仔雞的免疫應(yīng)激[50]。吳有華等[51]給雛雞飼喂不同比例的艾葉粉，可以促進(jìn)免疫系統(tǒng)的發(fā)育和肉雞的生產(chǎn)性能。徐紅蕊等[52]發(fā)現(xiàn)，在熱應(yīng)激條件下給蛋雞飼喂一定量的艾葉粉，可以提高蛋雞對熱應(yīng)激抵抗能力和產(chǎn)蛋性能并改善雞蛋品質(zhì)；飼喂肉鵝也具有以上優(yōu)勢，并且也可提高肉鵝的成活率[53]。

2.2 羊和牛

據(jù)孫克年[54]報道艾葉可提高羊增重及羊毛產(chǎn)量和品質(zhì)。除此之外，艾葉還可與其他中草藥配伍作為受孕母羊的飼料，可以滿足母羊受孕期間的營養(yǎng)需求[55]。研究還發(fā)現(xiàn)，利用艾葉飼喂奶牛，發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加量為600 g/(頭·d)時，可以提高奶牛的產(chǎn)奶量、色澤度和均勻度，減少牛奶中的異味，降低乳汁中體細(xì)胞含量，穩(wěn)定瘤胃液pH[56-57]。

2.3 兔和魚

研究發(fā)現(xiàn)，艾葉水提液飼喂斷奶后的肉兔，發(fā)現(xiàn)對其免疫器官、腸道發(fā)育、生長性能和肉質(zhì)有明顯改善作用[58-59]。王華等[60]研究發(fā)現(xiàn)，給伊拉兔每天灌服艾葉水煎醇提液，血液中白細(xì)胞數(shù)量增多，血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶活性降低，表明艾葉水提液對機(jī)體免疫力有增強(qiáng)的功效。劉洪麗等[61]研究發(fā)現(xiàn)，艾葉粉在添加量3%～6%時，對營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率、氮代謝和肌肉品質(zhì)沒影響，可以作為肉兔的飼料資源。另外，對池塘中的不同魚種飼喂添加艾葉的顆粒飼料，發(fā)現(xiàn)魚生長速率都有不同程度的提高，說明艾葉也可以促進(jìn)魚的生長[9]。

3 小 結(jié)

近些年來，對于艾草的研究越來越多，艾草中的一些成分和生物學(xué)功效也逐漸被人們所認(rèn)知。報道最多的是艾草作為中草藥去治療疾病，也有用于保健品，但是關(guān)于艾草及其加工產(chǎn)品在動物生產(chǎn)中應(yīng)用的系統(tǒng)研究及相關(guān)機(jī)理相對較少。艾草本身就含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)元素以及一些維生素，是一種較好的植物性飼料原料。將艾葉制成粉狀，添加到飼料中飼喂動物，不僅滿足一部分的營養(yǎng)需要，更多是發(fā)揮其藥學(xué)功效和保健功效，比如促進(jìn)動物生長，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，增加機(jī)體抗氧化性和抗癌等。未來的發(fā)展方向有2個：1)對艾草及其加工副產(chǎn)品在不同動物生產(chǎn)中的適宜添加比例進(jìn)行研究，開發(fā)艾草營養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)產(chǎn)品，進(jìn)一步利用艾草飼料資源；2)對艾草成分進(jìn)行科學(xué)提取或生物發(fā)酵提高其有效成分含量，制備綠色、環(huán)保、健康的替代抗生素的艾草營養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)的飼料添加劑產(chǎn)品，將是畜牧業(yè)發(fā)展的一個新的思路和方向。