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中药发酵与其在家禽业的应用前景

2023-01-26 11:03:57 来源: 编辑:笔名 阅读量:

中药发酵与其在家禽业的应用前景

中药发酵与其在家禽业的应用前景

中药发酵是指用发酵工程技术处理中药材(主要是植物药 )及其活性成分 ,制备更高活性成分含量的中草药 , 或者制备更高活性的次生或稀有成分。 中药发酵也可解析为中药的生物转化。 其中 ,后者的定义更为广泛 ,包括应用微生物 、特异酶和生物细胞处理中药的过程 [1]。现代中药发酵技术汲取了传统中药炮制学发酵法的优良经验 ,结合了现代微生态学 、发酵工程 、生物工程及药物分析等学科的最新研究手段 , 实现了发酵过程和目的产物的有效控制 ,为中药的 “二次或多元开发 ”提供了新思路和新方法。

1 中药发酵的机理

1.1 中药发酵可以产生新的活性物质

中药的有效成分包括苷类、萜(烯 )类 、生物碱类 、黄酮类 、多酚类 、糖类 、酸类化合物 、油脂 、蛋白质 、维生素和氨基酸等 ,中药发酵后其有效成分发生变化 ,产生新的活性物质 , 为新药的开发提供了新思路和新方法。 如:人参、三七发酵后,生成抗肿瘤活性很强的稀有人参皂苷及苷元 (如人参皂苷 Rg3,Rh1,Rh2,CK 等 ) [2,3];甘草 、牛 蒡 子 、黄 芩 发 酵 后 ,产 生可被肠道直接吸收利用的甘草次酸 [4]、牛蒡子苷元[5]、黄芩素 [6]。 紫杉醇副产物发酵后,产生抗肿瘤效 果好的紫杉醇 [7]。 喜树碱发酵后 ,产生 10-羟喜树碱 [8]。 红花的主要成分是黄酮类化合物红花黄色素 A(SYA),发酵后生成一种新的抗血栓作用更强的 SYA-X [9]。微生物发酵拓展了中药的内涵,发现了越来越多的生物活性物质 ,其作用机理不断被揭示 (见表 1),其中 ,微生物强大的酶系统发挥了重要的作用 ,如 :氧化还原 、水解 、基团转移 、异构化等 。

1.2 提高药效

中药发酵提高药效或药理作用的机理主要有以下三类 : 一是微生物的代谢产物破坏中药的细胞结构 、分解大分子物质 ,加速了中药成分的释放 ,提高了有效成分的含量 ,如 :链球菌分别发酵黄芪和党参 ,链球菌发酵产生 α-半乳糖苷酶 ,分解黄芪粉中的 α-半乳糖苷类抗营养因子 , 其分解产物半乳糖通过 Leloir 途径中间产物UDP-半乳糖可能间接参与胞外多糖合成 ,提高了产物中的多糖含量 [10];二是微生物的代谢产物 对中药成分进行降解 、修饰 ,产生了新的活性物质 ,如:中药苷类成分分解为苷元和糖 ;三是微生物的代谢产物 ,如 :抗菌物质 、外源抗原 、细胞因子 、酸碱、芳香物质等 ,具有生物活性或改善了原有中药制剂的色 、香 、味 。 但微生物代谢产物也可能与中药有效成分发生中和作用 , 从而降低中药生物活性,如:酸性物质与生物碱的中和作用等。中药发酵的直接成果是 : 一是改善了中药的口感,为中药炮制或制剂工艺提供借鉴。 利用酵母和醋酸菌对绞股蓝浸提液进行发酵 , 可以改善中药溶液的适口性 ;二是提高了免疫活性 ,如 :黄芪水提液的乳酸菌发酵 ,四君子汤酵母菌发酵 ,复方玉屏风散酵母菌发酵 。 有的中药发酵后抗菌或抗病毒活性提高 ,如 :连翘 、西青果 、白附片 、苏子等用枯草芽孢杆菌发酵后 , 对结核分枝杆菌和榛色青霉的抗菌活性提高 [11];罗 伊氏乳杆菌发酵板蓝根 、陈皮 、苦丁 、苦藟的上清液对大肠杆菌和沙门氏菌等都具有显著的抑菌效果 , 甘草基本无抑菌活性 [12];笔者用乳酸菌发酵板蓝根 、金银花 、栀子和青蒿复方提取液 ,过滤除菌 ,发酵中药鸡胚内抗新城疫病毒的活性提高(待发表)。 还有一些中药,发酵后能够提高抗肿瘤 [13]、抗 衰 老 [14]、溶 血 栓 、降血脂和抑制骨丢失等活性 , 在此不一一列举 。 当然 ,也有许多中药发酵后生物活性并无明显改变 ,甚至药理活性降低 [15],应引起重视。

1.3 改变毒性

中药发酵可以降低中药原有的毒性。 五倍子通过根霉菌发酵,可降低或消除部分患 者服用五倍子后食欲不振的毒副作用,其机理在于根霉菌促进 L-赖氨酸的产生, 促进胃肠道粘膜对食物蛋白质的吸收,避免了五倍子成分鞣酸与食物蛋白质产生沉淀对胃肠道粘膜造成刺激[16]。 大黄发酵后,游离型蒽醌含量增加,结合型蒽醌减少,可缓和大黄峻烈的泻下作用。马钱子毒性成分主要是马钱子碱和的士宁, 通过短刺小克银汉霉发酵后,马钱 子 碱 和 的 士 宁 的 平 均 转 化 率 分 别 为 77.75%和77.10%,其毒性降低 。 前文所述 ,喜树碱发酵转化为 10-羟喜树碱,毒副作用大大降低。

有的中药发酵后,毒性无明显变化。 归脾汤发酵后,对小鼠无明显的口服急性毒性和遗传毒性 ,归脾汤发酵前后安全性未发生变化 [17]。 然而,某些有毒中药能在肠菌作用下呈现毒性 。 苦杏仁的有效成分苦杏仁苷 , 经肠道菌群的 β-葡糖苷 酶水解 ,形成有毒的氢氰酸(HCN);苏铁的有效成分苏铁苷,经肠道菌群 (主要是粪链球菌 )作用后 ,产生具有毒性的苏铁素 , 最后形成具有致癌作用的重氮甲烷 。 因此 , 了解中药毒性成分的生物转化机理,并加以合理使用,十分必要。

2 中药发酵在家禽业的应用

2.1 提高家禽生产性能和免疫力

作为饲料添加剂 , 中药发酵提高家禽生产性能的作用主要体现在提高采食量 、促进增重 、降低料肉比 、提高产蛋率、改善肉质或鸡蛋品质等方面 ;提高家禽免疫力的作用主要体现在提高免疫器官指数 、 提高抗体水平和提高淋巴细胞数量等。 目前,多数的研究集中在将中药发酵制剂影响家禽生产性能和免疫力方面。

中药发酵制剂可长期在饲料中添加 。 ①对于AA 大肉食鸡,黄芪、板蓝根和淫羊藿复合提取液 ,经乳酸菌液体发酵后 ,显著提高脾脏指数 、法氏囊指数和增重 ,显著降低料肉比 [18];连翘 、黄芪 、板蓝根 、茯苓等 8 味中药 ,用枯草芽孢杆菌 、产脘假丝酵母及嗜酸乳杆菌固体发酵后 , 显著提高免疫器官指数 、新城疫抗体水平和外周血淋巴细胞数量 ;②对于地方品种鸡 ,黄芪药渣固体发酵后 ,显著提高青脚麻鸡第 31~35 日龄的日增重 ,显著提高 33日龄的新城疫抗体水平 、脾脏指数 ,显著提高 28d的胸腺指数 ,对其它阶段差异不显著 [19];③对于蛋鸡 ,黄芪 、当归 、川芎 、藿香等 6 味中药提取液 ,经芽孢杆菌液体发酵后 , 显著提高海兰褐蛋鸡的蛋壳厚度,提高产蛋率 、采食量 ,降低蛋料比 ,提高血清 IgG、IgA、IgM 含量 ,但差异不显著 [20,21];金银花 、板蓝根 、蒲公英等 28 味中药 ,用酵母菌和木醋杆菌混合发酵 , 提高了皖北麻鸡肌肉和鸡蛋中的必需氨基酸和不饱和脂肪酸含量 ,但差异不显著 ;党参 、黄芪 、当归等中药用白腐菌 、酵母菌生物发酵后,显著提高罗曼褐蛋鸡的产蛋率 、哈氏单位和蛋壳相对重。

中药发酵制剂也可阶段性添加 。 对于 AA 大肉 食 鸡 ,黄 芪 、茯 苓 、党 参 和 神 曲 等 6 味 中 药 ,用SD-1 菌种液体发酵后 , 在 2~6 日龄 、25~30 日龄使用 ,与未发酵组相比 ,能显著提高新城疫抗体水平和免疫器官指数 ,提高饲料利用率 。 对于肉鸭 ,中药复方(白头翁 、艾叶 、鱼腥草等 )用乳酸菌发酵后,在 1~5、10~15、20~23 日龄使用 ,与抗生素对照组相比 ,可有效促进肉鸭增重 ,降低盲肠中的大肠杆菌数量,提高回肠壁和肠绒毛的完整性 。

2.2 防治家禽疾病

青蒿 、常山 、马鞭草等 11 味中药 ,用酵母菌和乳酸菌液体发酵后 ,抗球虫指数(ACI)达 102.6,病鸡存活率达 90%,高于中药组的70%和地克珠利组的 60%。 陈皮用植物乳杆菌液体发酵后 ,降低死亡率 18.75% ,每日给药 剂 量 应不超过 1g·kg -1bw;在治疗肝 损 伤 方 面 ,白 华 等 将五味子提取液用芽孢杆菌液体发酵后 , 提高肝损伤肉鸡抗氧化能力 ,减轻肝脏病理变化 ,说明其具有治疗肝损伤的作用。

3 结语

我国的现代中药发酵技术尚处于起步阶段 ,上市品种较少,诸多问题尚需解决。

3.1 菌种问题

多使用单一的真菌及乳酸菌对中药进行发酵 ,对于混合菌种研究较少 ,并且单一菌种的特异性发酵机理不清楚 ,转化效率不高 ,缺乏中药发酵模式菌株。

3.2 中药的选择

我国药用植物有 11146 种 ,而中药发酵研究的品种很少 ,这与中药成分复杂 、药效和活性成分代谢途径不清楚 、 活性成分高通量 分析技术薄弱有关 , 建立中药发酵品种选择依据难度大。

3.3 标准化研究

发酵环节 ,中药灭菌或不灭菌处理的标准不统一 ,有效成分的纯化程度不统一 ;检测环节 ,缺乏活性成分 、特异性酶等专属特征的检测指标 ,缺乏杂菌检测指标 ;药理环节 ,药效学研究偏多 ,药代学研究较少 ,中药和活菌的主次作用不清晰。 上述问题的解决,一要摸清中药有效成分及其作用机理和代谢途径 , 探索菌种与中药的相互作用 ;二要建立模式菌株 、中药选择依据和建立标准化研究方法,以实现中药发酵的商品化。

在家禽业 ,中药和微生物 (尤其是有益菌 )具有天然 、无药残 、不易产生耐药性 、效果确切等优点 ,二者的结合 ,不仅可以发挥 “1+1>2”的作用 ,而且符合动物健康和食品安全需求。

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