生物碱的提取工艺、生物学功能及在动物生产中的应用研究进展.pdf

广东饲料2023 年 6 期近年来，植物提取物在动物生产中的应成了研究热点。生物碱是一类可以从植物中提取出来的碱性代谢产物，主要提取方法包括试剂提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取物法、内部沸腾法等（高倩等，2022；拉巴次旦等，2021），其中试剂提取法配合超声波辅助提取法是一类较为常用且高效的提取技术。生物碱原料分布广泛、价格低廉，常用于畜牧养殖饲料中的有血根碱、甜菜碱、小檗碱等。生物碱具有提高机体免疫力、抗氧化、抗菌、抗肿瘤、调节肠道健康等功能（周汨等，2023；武志远等，2022；李顺泽等，2022）。作为一种饲料添加剂，在当今畜牧业“全面禁抗”的大环境下有着更为广泛的应用前景（欧淑琦等，2019）。本文对生物碱的相关研究展开综述，旨在总结生物碱的提取工艺和生物学功能，并为生物碱在动物生产中的应用提供理论参考。1 生物碱的提取工艺试剂提取法是根据目标提取物的溶解性，选择合适的溶剂进行溶解，是一种原理比较简单，操作比较方便，使用较为广泛的植物提取方法。除了用水溶液作为溶剂，通常采用有机试剂甲醇或乙醇进行提取。影响醇提取法的因素有很多，醇的体积分数、提取温度、提取时间等条件都会影响提取效果。钟惠苹等（2022）在提取紫九牛（瑶药）的研究中发现，当乙醇体积分数为50%60%时，提取效果与体积分数呈正相关，当乙醇体积分数超过 60%时，提取效果随着体积分数的升高而降低。由于生物碱存在极性，只有在适宜的醇浓度范围内才能更好地溶解，低于或超过一定范围后，提取效果也会随之降低（李伶等，2022）。罗伟等（2023）研究发现，提取荷叶总生物碱的最适温度为 50，当温度低于 50时，提取率随着温度的升高而升高，但当温度高于 50生物碱的提取工艺、生物学功能及在动物生产中的应用研究进展作者：周权 张常明 左建军 曹庆云单位：华南农业大学动物科学学院摘要：生物碱也称植物碱，是一类广泛存在于植物细胞中的含氮有机化合物，为植物细胞代谢的中间产物。生物碱具有抗氧化、抑菌、调节肠道健康、提高免疫力等功能，可从植物中提取作为动物饲料添加剂，应用于动物日粮中具有调节动物生理机能的作用。本文综述了生物碱的提取工艺、生物学功能以及在动物生产中的应用，旨在为生物碱在动物日粮中的应用提供科学的理论依据。关键词：生物碱；提取工艺；生物学功能；饲料添加剂中图分类号S816.79文献标识码 A文章编号1005-8613（2023）06-0031-04作者简介周权（2001-），男，广东省惠州市人，华南农业大学动物科学学院 2020 级本科生。通讯作者曹庆云（1978-），女，高级实验师，博士，主要从事饲料质量检测与安全评价的研究。淫 添 加 剂 淫淫 添 加 剂 淫31窑窑广东饲料2023 年 6 期时，提取率随着温度升高而降低。可能是因为高温破坏了生物碱的化学结构，影响溶解效果。敬思群等（2021）研究发现，提取油莎草总生物碱的提取时间超过 3 小时后，提取率随着提取时间的延长而减少。醇的体积分数、提取温度和提取时间超过一定范围后，可能会破坏植物中生物碱的结构，增加非生物碱物质流出溶于有机试剂中，从而降低整体的提取效果（何晋浙等，2014）。王靓等（2022）以提取时间、提取温度和乙醇浓度作为单因素变量，探讨其对于提取效果的影响，结果表明提取温度对于提取效果的影响最大，提取时间次之，溶剂浓度对提取效果的影响最小。超声波辅助提取法是将植物原料粉碎并浸泡在溶剂中，利用空化作用，通过声波作用于溶剂产生高温高压，冲击细胞并破坏植物细胞的完整性，加速细胞内容物溶解于溶剂中（刘凤霞等，2018）。超声波辅助提取法并不是一种可以单独使用的提取方法，而是需要通过配合其他提取方法如醇提取法等，才能实现提取效果。超声波辅助提取法的提取效果较好，可以有效缩短提取时间，操作难度不大，且此法消耗溶剂总量较少，可以降低对环境造成的污染，安全性较高（韩 伟 等，2011；苏 小 丽 等，2021）。超声波辅助提取法的提取效果受到提取时间和超声波功率的影响。不同的植物原料由于细胞结构存在差异，相同提取条件下对于不同种类的植物原料的提取效果的影响也存在不同。由于生物碱的提取受到多方面因素的影响，单因素之间存在相互作用，简单的单因素实验无法得到完整的提取工艺数据，常运用统计学的原理综合各方面因素，采用线性回归方程的计算方式得到最有效的工艺数据（王江枫，2022）。2 生物碱的主要生物学活性2.1 抗氧化动物处于应激状态时，体内代谢加快并生成大量自由基，若体内自由基的清除速度低于生成速度，则容易使大量自由基堆积，形成强氧化作用并造成氧化损伤（王硕等，2023）。生物碱具有清除体内自由基的能力，可以提高动物血液中抗氧化酶的活性，从而起到抗氧化的功能（杨文武等，2020）。据报道，生物碱的还原能力一定程度上与其浓度呈正相关（牛鹏等，2023）。李小阳等（2021）研究发现，分别根据小鼠体重用 2 mg/kg、4 mg/kg和 8 mg/kg 剂量的碱蓬草总生物碱给高脂模型小鼠进行灌胃处理，结果表明用三种剂量的碱蓬草总生物碱进行灌胃均可显著提高高脂模型小鼠肝脏过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶含量，说明碱蓬草总生物碱有较好的抗氧化性。2.2 抑菌作用生物碱具有良好的抑菌能力，且不会产生严重的耐药性，在畜牧生产中可以作为天然的劼抗 生 素 替 代 剂 使 用（孙，2017）。据报道，血根碱可以通过抑制细菌分裂减少细菌增殖，并刺激细菌细胞自溶，抑制真菌和细菌细胞膜的形成（侯博等，2018）。另有报道称，血根碱对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌的敏感程度依次增加，且抑菌效果强于青霉素（胡贵丽等，2018）。袁杨斌等（2021）研究表明，在体外抑菌实验中，辣椒碱可以抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌的生长增殖，最小抑菌浓度分别为 1 g/L、2 g/L和 2 g/L。生物碱抑制的细菌种类较为广泛，抑菌效果可能超过传统的抗生素，在一定范围内随着浓度的升高而升高，且毒性较低，不会造成严重的环境问题（王静慧等，2012）。2.3 调节肠道健康肠道是动物消化和吸收营养物质的主要场所。肠道绒毛是动物吸收营养物质的主要部位，绒毛长度越长表明吸收功能越强。隐窝深度越浅，表明肠道细胞的分泌功能越强，细胞成熟水平越高（郭航等，2008）。有研究表明，血根碱可以刺激动物肠道细胞增殖分化，具有提高肠道绒毛长度和降低隐窝深度的功能，且血根碱可以抑制肠道有害菌的生长，对肠道具有保护作用（陈家顺等，2018）。据报道，生物碱可以提高消化道内源性消化酶的生理活性，促进大分子物质分解成可以被吸收的小分子，从而提高饲料营养物质的消化率（李宜芳等，2022）。肠道内富含微生物菌群，可以将部分营养物质发酵，参与动物机体消化代谢。据报道，小檗碱可以调节肠道菌群的丰度和种类多样性，促进有益菌增殖，维护肠道稳态和功能（王其龙，2022）。此外，有研究表明，小檗碱可以调节肠道运淫 添 加 剂 淫淫 添 加 剂 淫32窑窑广东饲料2023 年 6 期动，延缓肠道排空，并降低肠道腹泻病原菌的数量，从而防止动物腹泻（郭恺等，2022）。肠道内微生物代谢所产生的毒素可能损伤肠道黏膜，造成肠道通透性增大，抗渗透压能力下降，肠道功能受损。生物碱可以有效调节肠道通透性，抑制肠道微生物毒素引起的肠道损伤，有助于恢复肠道通透性，维持肠道稳定的消化吸收功能（林森等，2020；康保聚等，2019）。2.4 提高免疫力体液免疫是动物机体免疫的重要组成，免疫球蛋白在体液免疫中发挥重要功能。据报道，益母草生物碱可以促进免疫细胞增殖分化，提高机体免疫球蛋白 Ig A、Ig M、Ig G 的活性，抵抗外界病原菌的侵害（黄元元，2022）。凌浩等（2021）研究表明，血根碱可以提高动物血清中白细胞介素 IL-2 和 IL-4 的含量，促进 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞增殖分化，提高机体血液抗体水平，保障动物健康。胸腺和脾脏是动物机体重要的免疫器官，胸腺指数和脾脏指数是反映动物免疫器官发育水平的重要指标，数值越大表明机体免疫水平越高（马猛等，2023）。胡屹屹等（2012）研究发现，对小鼠进行腹腔注射青藤碱、吴茱萸碱和川芎嗪可以显著提高小鼠脾脏指数。据报道，中草药和甜菜碱的复方制剂可以促进机体肾脏和脾脏生长发育，抑制细胞退化和坏死，从而提高机体免疫力（安立龙等，2008）。3 生物碱在动物生产中的应用3.1 生物碱在猪生产中的应用在生猪日粮中添加适量的生物碱具有促进生长发育，改善生猪肠道机能，提高抗氧化能力等功能。徐伟风等（2023）研究发现，在育肥猪基础日粮中添加1.25 g/kg 的甜菜碱盐酸盐，可以分别显著提高育肥猪平均日增重、平均日采食量 10.51%和4.29%，显著降低料重比 5.58%。甜菜碱可能可以提高饲料风味，改善适口性，促进生猪采食。袁书林等（2022）研究发现，在 30日龄断奶仔猪的基础日粮中添加 80 mg/kg 的小檗碱，可以显著提高空肠、回肠的绒毛高度、绒毛高度与隐窝深度的比值进而促进动物机体更好的消化吸收日粮中的营养物质（金慧琴等，2022）。张鑫（2022）研究发现，在育肥猪基础日粮中添加 4 mg/kg的辣椒碱，可以分别显著提高血清过氧化氢酶、血清谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶含量22.80%、23.30%、28.60%。血清过氧化氢酶、血清谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶是动物血清中的抗氧化物质，一定程度上反映了机体的抗氧化水平。3.2 生物碱在鸡生产中的应用在鸡日粮中添加生物碱，具有提高种鸡产蛋性能、提高鸡的免疫力和产肉性能等功能。陈栋（2019）研究在产蛋后期肉种鸡基础日粮中分别添加 0.05、0.15和 0.25 g/kg 的白屈菜碱以探讨其对种鸡生产性能的影响，结果表明：与空白对照组（不添加白屈菜碱）相比，三组试验组的平均产蛋率、健雏率均显著提高，料蛋比和死雏率均显著降低，当添加量为 0.15 和 0.25 g/kg 时，蛋白高度和蛋壳强度均显著提高。祝凯（2021）研究发现，在后备蛋鸡日粮中添加 500 mg/kg 的博落回生物碱，可以极显著降低6 周龄和 12 周龄血清丙二醛含量，显著提高 6 周龄、12 周龄和17 周龄血清谷胱甘肽过氧化物酶活性。马建爽等（2015）研究发现，在肉鸡基础日粮中添加0.20%的甜菜碱，可以显著提高肉鸡全期平均日增重，显著降低肉鸡全期料重比，并显著提高肉鸡胸肌和腿肌的肌肉脂肪含量。据报道，甜菜碱具有提高饲料适口性，改善动物机体脂肪合成代谢，从而改善肉质（李正云等，2008）。3.3 生物碱在反刍动物生产中的应用在反刍动物日粮中添加生物碱，具有提高动物生长性能、采食量和泌乳性能等功能。张卫兵等（2018）研究发现，在犊牛基础日粮中添加 0.05 mg/kg 的血根碱，可以显著提高 180 日龄犊牛体重，并显著增加 150 和 180日龄犊牛的十字部高和体高。刘运辉等（2022）研究发现，在湖羊羔羊基础日粮中添加 0.2%的甜菜碱，有提高湖羊平均日增重的趋势，并显著降低料肉比 8.70%。犊牛和羔羊的生长发育水平影响后期生产效率，通过改善犊牛营养水平促进犊牛发育，可以提高后期生产效率。奶牛在夏季泌乳早期时，因为产奶量相对较多但食欲较差，摄入的能量常低于泌乳所需的能量，故容易导致能量负平衡，影响产奶潜能。朱靖淫 添 加 剂 淫淫 添 加 剂 淫33窑窑广东饲料2023 年 6 期等（2021）研究发现，在每头泌乳早期奶牛的日粮中每头添加 1.2g/d 的辣椒碱，可以显著提高试验第 60 天的 4%标准乳产量，显著提高试验第 30 天和 45 天的乳脂率。与单胃动物相比，反刍动物拥有一个富含微生物的瘤胃，可以分解发酵饲料中的营养成分，并在微生物作用下生成挥发性脂肪酸和维生素等物质。柏雪梅（2022）研究表明，在杜泊羊的日粮中添加辣椒碱，会抑制瘤胃正常发酵，减少挥发性脂肪酸的生成。生物碱对于瘤胃发酵功能的抑制可能与生物碱能够抑制瘤胃微生物活性有关，此法可以防止因饲喂高精粗比日粮而造成的反刍动物瘤胃酸中毒。在生产中，可以对生物碱进行“过瘤胃保护”，以减少瘤胃微生物与生物碱之间的相互影响（陆雪洁等，2021）。4 总结与展望生物碱是一种天然的植物性成分，分布较为广泛。生物碱的提取主要运用试剂提取法配合超声波辅助提取法进行，操作较为简单，实际应用中花费时间较短、提取效果较好且不会产生大量污染。生物碱在动物生产中具有抗氧化、抑菌、调节肠道健康、提高机体免疫力等功能，在生猪、鸡和反刍动物的生产中有着广泛的应用前景。相信随着对生物碱的研究不断深入，生物碱的提取工艺能不断被优化，生物学功能更加清晰，能更好地提高畜牧养殖的生产效益，推动行业不断进步。作者简介 倪凯伦（1990-），女，浙江富阳人，大学本科，初级兽医师。研究方向为动物养殖与疾病防控研究。酶制剂在畜牧业中的应用已经得到广泛关注和研究。随着畜牧业的发展和技术的进步，越来越多的研究表明，酶制剂在畜牧业中具有很大的应用潜力和经济效益。酶制剂是一种可以加速饲料中难以消化的营养素的消化和吸收的生物制剂，可以降低饲料中的粗纤维、淀粉和蛋白质等含量，提高其营养利用率和生产性能，从而降低饲料成本和环境污染。因此，在畜牧业中应用酶制剂不仅可以提高畜禽的生产性能和健康水平，而且还可以减少饲酶制剂在猪饲料中的应用作者：倪凯伦单位：浙江省杭州市富阳区农业林业资源保护中心摘要：猪的消化系统结构和功能对于饲料中难以消化的纤维素、淀粉和蛋白质等营养素的消化和吸收能力有限。因此，为了提高猪的生产性能，降低饲料的成本，研究酶制剂在猪饲料中的应用已成为畜牧业领域的热点之一。酶制剂是一种可以加速饲料中难以消化的营养素的消化和吸收的生物制剂。酶制剂可以降低猪饲料中的粗纤维、淀粉和蛋白质等含量，提高其营养利用率和生产性能，从而降低饲料成本和环境污染。本综述将从酶制剂种类及其作用、酶制剂在猪饲料中的应用、酶制剂的使用技术、发展趋势与展望等方面，对酶制剂在猪饲料中的应用进行综述。关键词：猪；酶制剂；应用中图分类号S816.7文献标识码 A文章编号1005-8613（2023）06-0034-03淫 添 加 剂 淫34窑窑