1 黄芪的主要成分
黄芪的主要有效成分为黄芪多糖(astragalus polysacharin,APS)、黄芪黄酮以及黄芪皂苷,此为研究最多的3种化合物,还有部分氨基酸、微量元素等研究较少。各类研究表明,黄芪有着多种药理作用,如抑制肿瘤生长、保护心脑血管、提升免疫能力,且对肝脏、肾脏组织等有一定的保护作用[3]。黄芪有抗氧化、抗炎、抑菌、免疫调节及促进营养物质吸收等特性,被广泛应用于动物生产领域。
1.1 APS
1.2 黄芪黄酮
1.3 黄芪皂苷
1.4 其他
2 黄芪的功能
2.1 免疫调节
黄芪可通过调节肠道菌群、调节肿瘤微环境、抗氧化应激等多种途径发挥免疫调节作用[20-21],发挥功能的成分包括APS、ASⅣ、毛蕊异黄酮、环黄芪醇等[22]。APS在动物机体免疫调节中发挥着重要作用,在特异性免疫中,APS能够推动免疫细胞增殖与分化的进程,刺激浆细胞大量产出抗体,并精细调节T淋巴细胞亚群的平衡,增加血清抗体的浓度,进而有效提升机体的特异性免疫功能[23]。在非特异性免疫方面,APS可以加强非特异性免疫细胞的活力,从而提高机体免疫力[24]。除了增强免疫器官以及免疫细胞的能力外,APS还刺激细胞因子的释放,影响神经-内分泌-免疫系统网络,对机体的免疫功能实现全方位的调节,同时也能促进相关基因的表达,从分子生物学层面为机体的免疫功能提供支持[25]。另外,ASⅣ可通过调节核因子-κB(NF-κB)以及应激活化蛋白激酶(JNK)信号通路抑制炎症因子的表达,同时控制中性粒细胞黏附相关分子发挥抗炎作用[26]。ASⅣ不仅能够抑制各类促炎因子,如白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等,还可促进抗炎因子白细胞介素-10(IL-10)的分泌,进而达到抗炎的作用[27-28]。
2.2 抗氧化
在机体的正常生理活动中,细胞的常规生理过程以及化学毒物于体内的代谢,均会引发自由基的产生。在机体内存在的酶性抗氧化系统,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px),能够清除体内代谢产生的自由基,维持其动态平衡[29-33]。而当自由基的数量过多时,酶性抗氧化系统无法及时清理完所有自由基,过多的自由基则会攻击细胞内的生物大分子,如脂质、蛋白质和核酸[34]。这一现象会对细胞的正常生理功能产生影响,导致细胞发生损伤和甚至死亡,机体表现为氧化应激状态。所以这3种酶(SOD、CAT、GSH-Px)活性的提升,会有助于增强动物的抗氧化能力与抗衰老能力。而据研究显示,黄芪中的APS及黄芪黄酮均能有效提高动物体内SOD和GSH-Px的活性[35-36]。黄芪黄酮本身就是一种天然抗氧化剂[37],可直接发挥其抗氧化能力,而APS凭借独特成分提升生物机体免疫力,兼具清除自由基与抗脂质过氧化功能实现抗氧化[29]。
2.3 抗菌
研究发现,黄芪的抗菌机制作用包括2个方面:一方面,黄芪具有抑制细菌、病原菌等产生的毒性物质活性的作用,能够干扰细菌的正常生理代谢过程,例如,阻碍细菌细胞壁的合成,或抑制细菌蛋白质与核酸的合成路径,进而限制细菌的生长繁殖,削弱病原菌产生的细胞毒性物质对机体细胞的损害;另一方面,黄芪可以强化动物的免疫调节能力,加强免疫系统对入侵机体的细菌和病原菌的杀灭[38-39]。例如,APS能够通过提升干扰素-γ(IFN-γ)的分泌量,促使巨噬细胞分泌TNF-α、一氧化氮(NO)以及白细胞介素-12(IL-12)等物质,共同参与抗菌免疫应答[40],形成强大的抗菌防线,从而增强对细菌的杀伤能力。然而,值得注意的是,当APS处于高浓度状态时,反而会对巨噬细胞的吞噬作用产生负面影响[41],干扰正常的免疫防御过程。
2.4 增强肠道健康
黄芪在增强动物肠道健康、促进营养物质吸收方面有着良好的功效,其作用机制呈现在多个方面:一是促进消化酶活性,黄芪富含的多糖成分能够对肠道内的消化酶产生刺激,促进脂肪酶和蛋白酶的分泌量,并有效提升它们的活性,在这种情况下,动物的消化系统对蛋白质和脂肪等关键营养物质的分解能力得到了大幅提升,使食物在肠道内的消化过程更加高效、充分,为后续的吸收创造了有利的条件;二是能够精准调节肠道内微生物的平衡,抑制有害细菌生长,促进肠道有益菌的繁殖,营造一个有利于营养吸收的肠道微生态环境,提升肠道对营养物质的摄取能力;三是增强肠道免疫力,黄芪能够显著增强免疫细胞的活性,激活肠道淋巴组织启动免疫反应,提升肠道黏膜免疫球蛋白的分泌水平[42]。肠道防御能力的增强,有助于维持肠道良好的健康状态,这对确保营养物质的正常吸收起着重要作用。
3 黄芪对家禽生产的影响
3.1 消化系统
3.1.1 肠道消化酶
家禽肠道内消化酶的协同对营养物质的摄取起着重要作用。淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶等在肠道中发挥着关键功效,它们能将大分子营养物质,如蛋白质、淀粉和脂肪,分别分解为各类小分子,如氨基酸、麦芽糖和脂肪酸等,以便于肠道吸收[43]。在常树军[44]的试验中,对饲粮中添加了APS的肉鸭空肠和回肠的食糜进行研究,发现3种消化酶(淀粉酶、脂肪酶以及胰蛋白酶)的活性均得到显著提升,其中200 mg/kg添加量效果最好。王志祥等[45]针对肉仔鸡开展的试验显示,在其饲粮中添加了APS后,2 000与3 000 mg/kg组的十二指肠食糜中的淀粉酶和脂肪酶活性明显增强,总蛋白水解酶活性也同步提高。在张利娟等[46]研究APS和小檗碱两者的复合制剂对蛋鸡的肠道影响试验中,发现添加不同比例的复合制剂,对蛋鸡十二指肠、空肠和回肠的蛋白酶及淀粉酶活性均有显著提高,表明其在小肠内的各个阶段都能产生作用。
3.1.2 肠道微生物
正常情况下,动物肠道内含有一定数量种群的细菌,这些肠道益生菌在动物体内发挥着有利的作用。它们与宿主之间属于互利共生的关系,良好有益的菌群能够帮助肠道消化营养物质,并可以协助调节免疫系统以及在抵抗病原体入侵方面同样发挥着作用[47]。在常树军[44]的研究中,APS除了提升肉鸭肠道消化酶活性外,同时显著减少了肠道内大肠杆菌和沙氏杆菌的数量,这一现象有效降低了肠道内发生细菌性疾病的概率。其可能的原因或有2个方面:一方面,黄芪中的多糖类物质能够促进肠道中有益菌的繁殖,而这些有益菌可促进产生消化酶,从而助力肠道营养物质的消化吸收;另一方面,黄芪本身对于细菌就有的抗菌功能。居锦霞等[48]的试验中,黄芪粉加入蛋鸭的饲粮可有效改善肠道菌群,蛋鸭肠道中的大肠杆菌数量明显减少,乳酸杆菌及双歧杆菌这类有益菌的数量大幅增多。Qiao等[49]的研究中也发现,APS改善了肉鸡盲肠中微生物组成的多样性。刘佳惠等[50]研究结果表明,APS、黄芪皂苷与益生菌复合物的联合使用能够对肉鸡盲肠内因大肠杆菌引发的菌群失衡加以调整,同时促进修复十二指肠受影响的损伤部位。综合上述研究成果发现,黄芪展示出了对肠道菌群的正向调控作用,即能够推动肠道有益菌的增殖与分化进程,其抑菌功能又对有害菌的生长进行抑制。在家禽的饲粮中添加黄芪后,肠道内的病原菌数量会显著减少,与此同时,益生菌有了更为有利的生长繁殖条件。健康的肠道微生物环境降低了肠道疾病的发病率,促进家禽在生长过程中更好的营养吸收。
3.1.3 肠道屏障
肠道屏障是机体消化系统为抵御外界有毒物质入侵的膜类结构,由肠上皮细胞、细胞间连接复合体和肠黏膜共同组成的。其中,最重要的组成部分是细胞间连接复合体,它包含紧密连接、黏附连接、间隙连接和桥粒[51-52]。肠道紧密连接结构破坏会导致病原菌等致病抗原移位到体内,从而造成全身性的慢性炎症等症状。Qiao等[49]在肉鸡的基础饲粮中补充了300 mg/kg的APS,发现显著上调了闭锁蛋白(Occludin)和紧密连接蛋白(Claudin)1的mRNA表达。徐昊亮[52]研究了APS对运输应激雏鸡肠道功能的作用,先是发现了Claudin1、Claudin3、Occludin和闭锁小带蛋白-1(ZO-1)的基因表达水平因运输产生的应激而降低,这表明运输应激对雏鸡的肠道屏障功能产生了负面的作用,然后发现在APS的影响下,由运输应激导致的紧密连接分子基因表达水平的下降得到了显著的改善。这样的结果表明,APS能够显著提高雏鸡的肠道屏障功能,从而有效应对运输过程中可能产生的应激而对肠道造成的损伤。张兆杰等[53]发现,在肉仔鸡饲粮中添加2%黄芪和1%党参茎叶粉后,空肠Claudin以及ZO-1基因的表达量得到了明显的提升。张国欣等[54]研究发现,饮水中添加1、2 g/L的APS和牛磺酸混合剂,均可对肉鸡空肠ZO-1基因表达水平产生上调作用。Liu等[55]发现,在白羽肉鸡的饲粮中添加500 mg/kg的由黄芪为主要成分的中草药,发现上调了肉鸡空肠黏膜中Claudin1的基因表达水平。这些结果表明,将黄芪与其他中草药进行合理的配伍应用,能够切实有效地增强家禽的肠道屏障功能,为家禽的生长繁殖提高保障。
3.2 免疫功能
分泌型免疫球蛋白A(sIgA)在机体的黏膜防御体系中占据关键地位,它能够有效抑制微生物的黏附,减缓病毒的繁殖速度。刘佳惠等[50]在雏鸡的饲粮中添加APS、黄芪皂苷和益生菌复合物,结果发现感染大肠杆菌O78的雏鸡十二指肠内的sIgA含量与对照组相比,出现了极为显著的提升。李鑫航等[56]的试验发现,在山鸡的饲粮中加入浓度为1 600 mg/kg的APS后,大幅提升了血清内的免疫球蛋白A(IgA)和免疫球蛋白G(IgG)含量,与此同时,具有促炎作用的TNF-α含量显著下降,而有着抗炎及免疫调节功效的IL-10含量则明显上升,这表明APS有助于增强处于应激状态下的山鸡的免疫能力。虞伟祥等[57]在试验中将APS加入肉仔鸡的饲粮中,发现当添加量在200~800 mg/kg时,血清中IL-6、IL-1β以及TNF-α含量出现了不同程度的降低,这表明了其能够通过抑制促炎因子的表达,从而增强肉仔鸡的免疫力。这些研究无不证明了黄芪具备增强特异性免疫细胞增殖、分化能力的功效,从而推动免疫球蛋白含量的提高。深入探究其原因,可能是黄芪中富含的黄酮类、皂苷类以及多糖类等活性成分,能够作用于动物体内的淋巴系统与骨髓,促进具有活性的免疫细胞数量增加,进而提升免疫能力。
3.3 血清生化指标
血清总蛋白分为白蛋白和球蛋白,其含量可以反映机体内蛋白质的合成、吸收与代谢的情况,其中,白蛋白对于运输代谢物及维持渗透压很关键。虞伟祥等[57]的试验中,在肉仔鸡的饲粮中添加400 mg/kg的APS,明显提高了血清总蛋白与白蛋白的含量。Liu等[55]的试验中发现了免疫指标的提升,饲喂黄芪为主的中草药后,不仅降低了肉鸡血清中IL-6、IFN-γ、干扰素-β(IFN-β)、TNF-α的含量,同时使得抗炎细胞因子IL-10的基因表达水平也得到了提升。Lv等[58]的试验中也发现,崇仁麻母鸡饲粮中补充APS降低了血清中白细胞介素-2(IL-2)、IL-6、TNF-α和丙二醛(MDA)的含量,同时增加了CAT和SOD活性。Shi等[59]研究指出,发酵黄芪处理的母鸡血清中CAT、GSH-Px、SOD活性和总抗氧化能力(T-AOC)均显著提高,血清中MDA含量降低。Wei等[60]的试验表明,肉鸡育肥阶段增加饲喂黄芪、APS及乳酸菌的组合剂增加了血清IgA、IgG和补体(C)3和C4含量。而在Luo等[61]的研究中发现APS对鹅有着相同的作用。
3.4 生产性能和繁殖性能
研究表明,黄芪通过调控禽类生理代谢、增强抗氧化能力及改善生殖内分泌等途径,可显著提升其生长速度、饲料转化效率与繁殖性能。林厦菁等[62]研究表明,与对照组比较,在白黄羽肉种母鸡的饲粮里添加200 mg/kg的APS显著降低了母鸡的腹脂率,添加APS还能显著提升受精率与卵巢指数,这意味着APS在改善肉种母鸡繁殖性能和体脂分布方面发挥着积极作用。Lv等[58]对崇仁麻鸡的生产性能进行了研究,发现随着APS添加量的增加,不仅提高了崇仁麻鸡的产蛋率,而且降低了料蛋比。Dong等[63]在蛋鸡的饲粮中添加了一定比例的发酵黄芪,发现显著降低了料蛋比。Shi等[59]的试验也证明,黄芪发酵过后更能够提高产蛋率,同时与其他饲粮添加剂对比,料蛋比最低。在Tian等[64]的研究中,利用黄芪代替抗生素不仅有效提升了肉鸡的生长性能,同时大大降低了药物残留的风险。这些研究充分体现出黄芪在提升禽类生产、繁殖性能等相关问题上的良好效果。
3.5 屠宰指标
随着生活水平不断提高,使得消费者对于肉类质量的要求也在提高,良好的肉品质可通过多项指标来判定,如肉色、熟肉率、滴水损失、大理石纹、肌肉嫩度以及剪切力等。景若曦等[65]在白羽肉鸡的饲粮中添加0.6%黄芪和黄芩等比例混合物,发现对出肉率等有一定影响,屠宰率得到了较大提升。Liu等[66]的研究中发现,发酵后的APS通过调节肠道菌群和增强肠道屏障功能,显著提高了肉鸡屠宰率。刘平平等[67]的试验同样发现,将APS应用于肉仔鸡饲粮时,其皮脂厚度出现显著降低,与此同时,肉仔鸡的胸肌率、腿肌率和瘦肉率均得到提高,其中添加0.4% APS的效果最好。进一步证明,APS对减少肉仔鸡体内的脂肪沉积、改善肉质品质有着积极的作用。
3.6 产蛋率与蛋品质
研究证实,黄芪可通过提高产蛋率、改善蛋壳厚度与蛋黄品质等多途径优化蛋鸡生产性能。肖宇航等[68]在饲粮中添加0.5%黄芪,海兰褐蛋鸡的产蛋率得到了明显提高。宋予震等[69]研究发现,经黑曲霉发酵的黄芪可更大程度提升蛋鸡产蛋率,显著高于未发酵黄芪组及对照组,同时降低了其料蛋比。蛋品质的评估主要从蛋重、蛋壳厚度、哈夫单位与蛋黄颜色等方面进行。其中,蛋壳厚度是衡量蛋壳强度的间接指标,通常情况下,蛋壳的厚度越大,其在储存期间以及运输环节中的出现破损的概率就会越低。陈志港[70]通过在蛋鸡的饲粮中添加100~300 mg/kg的APS发现,APS的添加量越大,蛋壳厚度也随之增大,呈现出明显的上升趋势。张尧等[71]在对蛋鸡饲粮中加100、200、400 mg/kg的APS后,同样发现鸡蛋的蛋黄颜色得到改善,且蛋壳厚度有所提高。Lv等[58]研究发现,饲粮中添加APS能够使崇仁麻鸡的蛋黄重量、蛋黄颜色、蛋壳重量等均得到提升。在Dong等[63]的试验中,蛋鸡饲粮中添加发酵后的黄芪还降低了鸡蛋的胆固醇含量。这些试验均证明,黄芪除了对家禽自身各项指标有所提升外,对于其蛋品质也具有一定的改善效果。
4 小结
综上所述,黄芪通过多靶点调控机制(如优化肠道微生态、增强免疫稳态及改善代谢效率)显著提升家禽生产性能,涵盖生长效率、繁殖潜力、屠宰品质及蛋/肉产品附加值等关键指标。然而,当前研究仍存在一些有待深入探索的方面。例如,黄芪不同活性成分之间及其与其他添加剂的协同作用机制尚未完全清晰;在不同家禽品种、不同生长阶段和不同养殖环境下的精准应用剂量和方案仍需进一步优化,包括其发酵工艺、中药配伍制剂等。未来研究需整合多组学技术、分子互作网络分析及精准饲养模型,开发高效、安全、便捷的黄芪制剂和应用方案,为家禽产业的绿色集约化转型提供理论范式与技术支撑,助力畜牧业可持续发展。