营养保健添加剂的研究及应用

近年来，随着人们生活水平的提高，对畜产品的需求也越来越多，但由于在农业生产中大量施用农药，养殖业中应用抗生素、催肥剂等，使畜产品中的“三R”（Residence——残留，Resistance——抗性，Resurgence——再猖獗）越来越严重，这不仅使畜产品口味不佳、营养价值下降，而且这些物质大部分直接通过食物链进入人体，使消费者产生各种不良影响，甚至死亡。1994年美国拒受澳大利亚牛肉，就是因为牛肉内抗生素及农药超标；在马来西亚市场上销售的肉鸡体内发现有强致癌物质硝基呋喃的残留；美国牛体内荷尔蒙增加引发的争论更令人震惊。所以各国非常重视从天然物质中寻找理想的无毒无残留高效广谱抗菌促生长的营养保健添加剂，以生产出安全可靠的食品——“绿色畜产品”，来满足人们需求。

1   营养保健添加剂的种类

    目前常用的营养保健添加剂有益生素、酸化剂、酶制剂、抗氧化剂、酵母培养物、中草药、调味剂、大蒜素、类胡萝卜素、寡糖和磷脂类脂等。它们大多是纯天然物质，应用前景十分诱人。

2   营养保健添加剂的特点

    天然无毒无副作用、无残留和无抗药性；提高饲料适口性；保证饲料营养价值不降低；提供营养，防治疾病，促进生长；促进养分消化吸收，提高饲料转化率；可提高免疫调节能力；提高动物抗应激能力；改善环境、水质，改良池塘淤泥？可扩大饲料来源。

3   几种常用的营养保健添加剂

3.1   益生素

    指一些有益于畜禽胃肠道微生态平衡的活的或死的微生物及其发酵产物，包括乳酸菌、又歧杆菌、光合成菌、酵母菌、放线菌及发酵系列的丝状菌等几十种微生物组成的复合或单一培养物。它通过改善畜禽胃肠道内的微生物群落，竞争性排斥病原微生物，维持胃肠道内环境的动态平衡，促进营养物质消化吸收转化，从而改善饲料的营养与动物的健康，预防腹泻性疾病的发生，特别是动物处于出生、断奶、转群、运输和气温突变等应激情况下使用效果更显著。对新生反刍动物添加益生素，可刺激瘤胃微生物生长，促使幼龄反刍动物早日采食纤维性日粮，等其微生物区系幼龄反刍动物早日采食纤维性日粮，等其微生物区系一旦建立起来，添加益生素目的则转变为提高动物采食量及阻止酴中毒的发生。另外，反刍动物添加乳酸菌除了产生有机酸外，还产生多种次生代谢产物（过氧化氢、丁二酮、氨及脂肪酸）和抗微生物蛋白（细菌素），这些产物对肠道病原菌也有抑制作用。乳酸菌抑制大肠杆菌生长的机制主要是抑制消化道壁粘附病原菌，中和毒性产物，杀菌作用，抑制氨的合成和增强免疫力等，嗜酸性乳酸菌产生的一种叫酸菌素的抗生素，能抑制肠道病原性微生物的生长。一般来说，日粮应激的影响程度与乳酸杆菌的数量成反比关系。

    益生素对畜禽作用的机制有以下几种：①竞争肠上皮的附着位点。②与有害病原菌竞争营养。③产生抗菌物质（如酸菌素、细菌素、类细菌素物质及各种对抗性物质——过氧化氢、有机酸）。④刺激免疫系统，使动物主动免疫早日建立。⑤降低动物的应激。使用益生素还必须遵循以下原则，以保证其使用效果：①重申选的菌株必须具有较快的增长速度。②必须有足够数量的细菌。③能快速产酸和酸化肠腔。④细菌对所饲喂的畜禽种类必须有特异性。⑤创建适宜益生素生长的生态环境（如为益生素提供体内微生物不能利用的养分）。从植物中提取或合成的果糖寡聚糖（FOS）是一种特殊养分，哺乳动物酶不能将FOS消化，其进入结肠后，乳酸菌和双歧杆菌就可以利用它作能源。随着抗生素的使用被被限制，无残留和无抗药性又不污染环境的益生素的使用将有广阔的前景。

3.2   酶制剂

    酶制剂是微生物体内合成的高效能生物活性物质，在畜禽饲养中的主要营养作用是通过外源消化酶的作用，提高饲料消化、吸收利用率，促进畜禽生长。饲料中添加酶制剂有3个理由：①幼龄动物因缺乏消化酶而不能有效利用营养素，这时添加酶（如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等）可充分消化饲料中的碳水化合物、蛋白质及脂肪等，②添加植酸酶以提高动物对植酸磷的利用率，减少排泄物中磷的含量，防止磷对土壤及环境的污染。③饲料中含有大量不虹的被动物消化的成分，如小麦和黑麦中的木聚糖，大麦和燕麦中的β-葡聚糖，豆科植物中的果胶、α-半乳糖和纤维素、半纤维素等。这些纤维性多糖（也称可溶性非溶性非淀粉多糖即NSP）在肠道溶解后，本身相互结合而缠绕在一起成网状物，增加了食物的粘稠性，堵塞了内源酶与肠道内容物接触，限制了其它养分（脂肪、蛋白质等）的消化吸收，同时会增加粪便中养分排出量及粪便粘稠性，使采食以大麦为基础日粮的肉鸡垫草潮湿。而且这些NSP在畜禽营养中产生很多负面效应，它在禽类日粮中具有抗营养因子作用，黑麦木聚糖对日粮干物质和脂肪的消化具有负面影响，特别是使脂肪消化率降低直接影响能量利用率。所以在畜禽饲料中要添加酶制剂，包括β-葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶等，可充分消化饲料中的NSP为淀粉进一步被淀粉酶利用。酶制剂的作用机制是：①蛋白酶主要是分解贮存的蛋白质，分解抗营养因子等。②淀粉酶与脂肪酶分别降解淀粉和体内脂肪。③纤维素分解酶类主要是分解植物细胞壁，从而提高养分利用率，降低食糜粘稠度，增加畜禽对淀粉、蛋白质的吸收，提高采食量，减少微生物增殖和养分由源性损失，也能解决湿粪和垫草潮湿问题。另外，酶制剂可促使谷物的多聚糖释放出“Prebiotic”寡聚糖，其作用类似于果糖寡聚糖，有益于保持肠道内健康的微生物区系。在使用选择酶制剂时应与饲粮类型、动物种类、消化生理特点及饲养环境对应，同时还要注意激活剂（胃酸、铜、锰、锌、镁）和抑制剂（银等）对饲用酶制剂活性的影响，以达到最佳效果，此外，如能与益生素等配合使用，效果优于单一使用。

3.3   酸化剂

    长期以来，酸化剂被用于断奶仔猪日粮中以帮助克服断奶应激，在生长猪和肥育猪应用中，酸化剂可代替药物生长促进剂。许多不同的酸和盐已被用作酸化剂，但实际中常用的有柠檬酸、甲酸、延胡索酸、乳酸、丙酸、磷酸和甲酸钙，这些制品可单独使用，也可将若干配合制成特别添加剂作用。那么为什么应用酸化剂？仔猪在断奶后健康与生长性能方面所遇到的实际困难在于消化道内对消化起重要作用的酸量不足，猪只有将胃液与胃内的饲料充分混合并使pH达3.0左右，才能政党进行消化。哺乳仔猪因为其胃内的乳酸杆菌可将来自母乳中的乳糖发酵而产生乳酸，但断奶后日粮中所含谷物的淀粉及其它碳水化合物就无法发酵，这时仔猪胃酸不足，大大降低仔猪饲料消化率。更有甚者，断奶日粮中的碳水化合物、蛋白质、矿物质还会吸收仔猪产生的酸，从而进一步降低消化率，较大量未消化饲料就会进入大肠并在该处经细菌发酵而产生复杂的多种挥发性脂肪酸、有毒多胺类物质和NH₃，这些物质不但会影响仔猪的健康和生长，而且对环境也有不利的影响。添加酸化剂可大大解决以上问题，使胃肠道pH值降低，还可抑制埃希氏大肠杆菌的生长繁殖，减少沙门氏菌的数量，使肠道具有一定抗菌能力。另外消化酶在偏酸的环境中活性高，如淀粉酶催化淀粉分解的最适pH值为6.5，催化糊精分解在pH4.4时效率最高。

    有些酸（甲酸、乳酸、丙酸）已知具有抗菌作用，乳酸盛夏人有强抗菌性，常用于食品业以去除食品的污染，许多养猪者在饮水中使用乳酸作为抗菌剂以便控制下痢。这些酸化剂，多数本身就具有营养价值，如延胡索酸具有每千克8.9兆焦的能量，磷酸是日粮中良好磷源，柠檬酸、延胡索酸及乳酸等大部分是动物代谢的重要中间产物，使用酸化剂可减少后段肠道中NH₃和有毒多胺类物质的产生。与抗生素相比，酸化剂最大不同在于，它是天然产物或性质上与天然产物相一致，多数国家都完全允许在任何阶段猪日粮中使用酸化剂。

3.4     抗氧化剂

    从所周知，氧是能源物质，但同时也是一个自由基源，自由基可以无选择地损害体组织，并诱发各种疾病。在正常的代谢中生成各种形态的氧，它们比正常形态的氧更具有活性，被称为活性氧，这类氧在机体中与其它分子相互作用产生大量损伤活组织的自由基，如果自由基的量超过了抗氧化防御系统的防御能力，则出现细胞和组织损伤，所以某种程度上，防御系统的效率是以采食稳定的非氧化性饲料为基础的，这种饲料中必须包括各种抗氧化剂。缺乏抗氧化剂则会引起很多不良反应，如奶牛乳房炎、乳房水肿和繁殖机能下降等与氧化应激有关，缺乏VE和Se的牛易患营养性肌肉萎缩症，该病以骨骼和心肌坏死为特征，可导致跛行或死亡，在该病的病理过程中出现了肌肉的氧化反应，可通过补饲α-生育酚和Se来预防。

    抗氧化性营养保健添加剂有人工合成的，也有天然的。VE的生物活性形式是α-生育酚，其抗氧化能力有限，与α-生育酚相比，虽δ-生育酚和γ-生育酚抗氧化能力很强，但缺乏活性。其它许多饲料成分如：类胡萝卜素、类黄酮、胆胺、磷脂、草药和香精等都具有抗氧化活性。随着家畜使用年限的延长，防止氧化对健康和免疫状态造成损害是极其重要的，宠物、奶牛和种禽对自由基很敏感，因此需要不断摄入含有抗氧化剂的日粮和氧化稳定性好的饲料。

3.5     调味剂

    加入到饲料中以改善饲料适口性的添加剂叫作饲料调味剂，它可增进动物食欲，促进动物对营养物质的消化吸收。它可分为天然、人工合成和复合三类。天然调味剂是指由动植物直接提取而成的，如茴香油、甘草精、干乳烙、粉炒全脂大豆等；人工合成的是指合成氨基酸、脂、酸、醛、酮等。调味剂是由植物的根、茎、叶、花、果及动物撮物再加上人工合成原料及香料配制而成，品质优良的调味剂必需保持完好的香气平衡及味觉部分。能够嗅到的气味主要是不饱和脂肪酸及其它易挥发物质产生的。而味觉物质的作用是开胃，增加食欲助消化等，比如酸味不仅可提高畜禽适口性，降低胃内pH值，激活消化酶，而且可减少肠道内细菌对营养物质的竞争。而苦味物质能够刺激消化液分泌，使动物产生愉快感觉，辣味能增进食欲等，并有杀菌作用，甜味与感味也是增加食欲等。关于调味剂的作用可归纳为以下几点：①有效掩盖饲料中不良气味，改善饲料适口性，提高饲料品质；②利于开发新的饲料资源，降低饲料成本；③使日粮配合更灵活；④具有强烈诱食性，增进食欲，加大采食量；⑤克服各种应激，增强抗病力；⑥加强消化系统功能，提高饲料转化率。调味剂作用机理是：香料物质产生嗅觉刺激，使动物想吃，引诱采食增加，而调味料物质则产生味觉刺激使之觉得可口，通过大脑皮层反射性调节，动物有一种“愉快”心理，唾液、消化液分泌增强，各种消化酶浓度提高，分解消化饲料加快，胃肠蠕动加强，机械性消化也增强，从而提高饲料转化率，促进动物生长发育。在使用调味剂时，由于各种动物有其自己偏受的口味，且动物对调味剂的嗜好随着年龄的增长有所差异，所以必须经过科学试验最终确定什么动物用何种调味剂。另外，使用剂量必须合适，太多会引起不良气味，甚至使动物拒食，发生中毒。

3.6     酵母培养物

    它是一种用于提高动物生产性能，抵抗应激的营养保健添加剂，酵母中含有丰富的维生素、酶、各种营养成要和某些重要的协同因子，是一种基本的营养源。畜禽日粮中添加酵母或其培养物能提高矿物质元素、粗蛋白和能量的利用率。酵母培养物具有促进特定的瘤胃菌群繁殖和活性的能力，稳定瘤胃内环境，促进菌体蛋白合成，改变十二指肠内氨基酸构成比，促进厌氧菌特别是乳酸菌的生长繁殖，补饲酵母培养物还可提高单胃动物对营养物质、特别是纤维素和磷的消化利用。此外，酵母培养物对动物的健康会产生影响，能抑制胃肠道疾病，这与酵母细胞抑制黄曲霉素性、吸附有毒物质和病源细菌有关。酵母培养物的作用效果受家畜种类、日粮组成和类型及酵母培养物产品的种类影响而差异较大，对动物生产的反应也很不稳定。因此必须筛选适合瘤胃特殊条件或日粮类型的酵母菌系，还要加强酵母培养物产品有效性的检测。

3.7     中草药

    抗菌促生长中草药饲料添加剂是指具有刺激动物生长发育，提高饲料利用率和抗抑病原菌的天然物质，具有悠久的历史。目前，国内外非常重视中草药的开发和研究应用，并已筛选出许多抗抑病原菌的中草药，有些还具有广谱抗菌作用，如黄苓、黄连、连翘、金银花、丹仙、板兰根、穿心莲、牛黄、大蒜、五倍子及公丁香等，它们可以抗细菌、真菌及抗螺旋体。

    抗菌中草药的作用机制是：①通过调速阴阳和扶正祛邪，调动和激发机体内抗病因素，提高器官组织功能，增强抗抑细菌侵害的防御能力和机体抗菌力。如：枸杞、三颗针等有刺激造血功能而抗菌；灵芝有促进脾功能作用而抗菌；党参、何首乌可刺激血细胞生成而抗菌；何首乌含卵磷脂，由于它是神经、脑髓、红细胞原材料而增强抗菌力，丹参、当归能促进巨噬细胞的功能；金银花、穿心莲等可促进单核或多核白细胞的杀菌能力；桔梗可提高溶菌酶活性；黄芪、丹参可刺激生成干扰素而防止细菌侵入正常细胞内进行复制等；还有些中草药可改变机体内pH值，从而制造不利于病原菌生长繁殖的环境而抗菌。②直接作用于病原菌体，影响或破坏其结构、生长、繁殖和代谢活动，从而杀死细菌。如：金银花可直接作用于细菌的细胞壁，抑制细胞壁的形成；黄柏等能抑制细菌呼吸和细菌核糖核酸的合成而抗菌；大蒜可使细菌缺管半脘氨酸，而使其不能进行生物氧化作用，用时还能使细菌巯基失活而抑制与细菌生长、繁殖有关的巯基，达到抗菌作用。总之，国内外已有用中草药组方添加到饲料中代替抗生素作抗菌促生长饲料添加剂，并且已取得了一定成效，中草药应用具有广阔的前景。

4   结束语

    综上所述，人们已清楚地认识到饲料质量、畜禽健康和生产性能之间的关系，现在人、畜禽营养学家应把研究重点放在食品和饲料成分的保健作用上，而营养保健添加剂为解决生态养殖业生产中存在的抗生素使用过量，高蛋白饲料资源不足和畜禽粪便污染等问题提供了一个较理想的途径，且可为人类生产出安全可靠的畜禽产品，它的应用有着广阔的前景，但在这方面研究还存在着许多需进一步解决的问题，如：作用机理如何；它们之间的互作效率；使用质量标准；作用效果的稳定性及影响作用的因素等，有待于进一步研究探讨。