黃芪多糖的生物學功能及其在畜禽中的應用研究進展

陳 輝

（華中農業大學農業動物遺傳育種與繁殖教育部重點實驗室，農業農村部豬遺傳育種重點開放實驗室，武漢430070）

隨著實現綠色以及可持續畜牧業發展理念的提出，人們意識到前期抗生素的濫用（包括超范圍、超量以及超時使用）會帶來諸多弊端，如藥物殘留、抗藥性以及環境污染等，因而眾多畜牧科技工作者開始尋求一種綠色的抗生素可替代物，以實現畜牧業的綠色及可持續發展。 黃芪多糖（APS）作為一種中草藥飼料添加劑，具有畜禽綠色添加劑的優良特性，如APS 具有天然的低毒性、不易產生抗藥性、低殘留以及無污染等諸多優良特性； 同時大量在畜禽生產中的研究發現，APS 作為生物活性因子， 具有促生長、改善免疫性能、改善腸道微生態、以及抑菌抗病毒等諸多生物學功能，因而在家禽生產、養豬生產以及反芻動物生產中具有廣泛的應用。文章就APS 的生物學功能及其在畜禽生產中的應用展開綜述，并簡要分析了APS 的理化特性以及提取工藝，進而闡明APS 在畜禽生產中的優越性， 旨在為APS在畜禽生產中的應用提供理論參考，進而使畜禽業實現綠色以及可持續發展！

1 APS 的理化特性及提取工藝

APS 是由中藥黃芪中所提取的主要活性成分，為一種中性雜多糖；其物理學特性為：棕黃色粉末，味道微甜，具有吸水性；從其化學組成來看，APS 相對分子質量為59400， 是一種由葡萄糖、半乳糖、果糖和阿拉伯糖組成的多糖以及部分醛酸， 戊糖主要集中在APS 的大分子部位，而葡萄糖則位于其小分子量部位。

關于APS 的提取工藝的研究報道較多，主要提取工藝有微波壓力誘導法、水回流法、水提取法以及水提醇法等。 關于微波法，有研究通過提取試驗表明，當液料比為9.85 mL/g、微波功率為600 W、微波溫度為96℃、微波時間為23.03 min時為最優提取程序，APS 的得率為5.72%；而采用微波法的研究發現，APS 的最優提取工藝為液料比30.46 mL/g，提取時間2.21 h，提取功率204.45 W，此時APS 的得率為9.69%。 有學者用正交法探討了水回流法的最優提取工藝， 結果表明，APS 的最佳提取工藝為：料液比為1∶12，提取1.0 h， 浸泡1.0 h， 提取3 次， 此時APS 的得率為6.4%。在水提取法的研究方面，有研究報道，在料液比為1∶10、100 ℃的條件下用水加熱回流提取2 次、1.0 h /次時為APS 的最佳提取工藝， 此條件下APS 的得率為3.57%。 水提醇法是一種較為高效的提取工藝，研究表明，當提取體系溫度為100℃、水提取2h、醇沉的乙醇體積分數為90%時為最佳提取工藝， 此時APS 的得率為4.29%，純度為31.2%。 綜上，上述方法所得的APS 的效率不高， 因而APS 的提取工藝仍有待進一步發展，對APS 的提取工藝進行深入優化， 從而使APS的提取工藝實現工業化、高效化。

2 APS 的生物學功能

APS 作為一種活性因子，對畜禽生長（生產）性能具有很好的促進作用。 在蛋雞中的研究發現，在249 日齡健康海蘭褐蛋日糧中添加0.2%發酵黃芪粉，飼喂8 周，測定產蛋率等生產性能指標，結果表明，與對照組相比，黃芪組蛋雞產蛋率以及平均蛋重極顯著提高（P＜0.01）。 在斷奶仔豬中的研究發現， 給35 日齡的杜×長×大斷奶仔豬飼喂800 mg/kg 多糖日糧（黃芪多糖、白術多糖和牛膝多糖）可使仔豬的平均日增重（ADG）顯著增加（P＜0.05），單獨添加800 mg/kg APS 可顯著降低仔豬的腹瀉率（P＜0.05）。 反芻動物羔羊中的研究表明，45 日齡斷奶湖羊羔羊日糧中添加3%APS，飼喂4 周，結果表明，與基礎日糧組相比，APS 組羔羊ADG 顯著增加（P＜0.05），而料重比極顯著降低（P＜0.01）。 表明APS 可以通過提高畜禽的日增重、降低料重比，進而有效地改善畜禽生產（生長）性能。

APS 是一種良好的免疫輔佐因子， 可以通過增加免疫器官指數以及免疫因子水平而改善畜禽的免疫性能。 在增加機體免疫器官指數方面，在肉雞中的研究發現，給肉雞飼喂50 ml/kg APS的日糧4～7 周后發現，肉雞的脾臟數、胸腺指數以及法氏囊指數均顯著增加（P＜0.05）；在提高機體免疫因子水平方面， 在斷奶仔豬中的研究發現，仔豬日糧中添加1 mg/kg APS，飼喂4 周后發現仔豬血清中IgG 水平顯著提高（P＜0.05）；同樣的， 在斷奶羔羊日糧中添加0.1g/kg APS 可顯著提高羔羊血清中IgM 水平（P＜0.05）。 除此以外，APS 還是一種良好的免疫佐劑， 有研究表明APS可作為禽傳染性支氣管炎病毒（IBV）疫苗的佐劑以及新城疫病毒（NDV）疫苗的佐劑，從而增強機體對該病毒的抵抗能力。 APS 也可通過提高疫苗的效力而改善機體免疫性能，研究發現給雛雞連續給藥APS，持續8 d，檢測新城疫抗體水平，結果發現，注射APS 后雛雞新城疫抗體水平提高了15.32%。 綜上表明，APS 作為一種生物活性分子，可通過多種途徑來改善機體的免疫性能。

APS 作為生物活性因子， 可調控畜禽腸道形態以及菌群平衡而改善腸道微生態。 在改善機體腸道形態方面，有研究報道，1 日齡蛋雛鴨日糧中添加800 mg/kg APS，飼喂4 周，檢測腸道形態，結果發現，與對照組（日糧中未添加APS）雛鴨相比，APS 組雛鴨回腸隱窩深度顯著降低了31.84%（P＜0.05）， 并且回腸絨毛高度與隱窩深度的比值（V/C）顯著增加（P＜0.05）；在種公雞中的研究表明， 日糧中添加1%APS 可顯著降低種公雞十二指腸隱窩深度并顯著提高空腸V/C 值，表明APS對腸道形態具有改善作用。 在調節腸道菌群方面，據報道，青腳麻肉雞日糧中日糧中添加1%黃芪粉，飼喂40 d，與對照組相比，黃芪組中肉雞盲腸中有益菌乳酸菌數量顯著提高（P＜0.05），而大腸桿菌數量顯著降低（P＜0.05）；同樣的，仔豬中的研究表明，日糧中添加800 mg/kg APS，飼喂4周后可顯著增加仔豬腸道內有益菌乳酸菌以及雙歧桿菌的數量（P＜0.05），并顯著降低有害菌大腸桿菌的數量（P＜0.05）。 表明APS 可通過改善機體腸道形態以及調控腸道菌群數量而有效地改善了機體腸道微生態。

研究表明，APS 可通過提高畜禽機體抗氧化酶活性而改善抗氧化性。 有研究發現，給青腳麻雞飼喂添加1%比例黃芪粉的日糧， 飼喂40 d后，檢測麻雞抗氧化指標，結果發現，飼喂黃芪后，麻雞血漿總抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性以及肝臟T-AOC 均顯著增加（P＜0.05）；在雛鴨中的研究發現，在其基礎日糧中添加800 mg/kg APS， 飼喂4 周后發現雛鴨血清和肝臟T-AOC、總超氧化物歧化酶(TSOD) 活性、GSH-Px 活性均顯著高于基礎日糧組（P＜0.05）；在單胃動物豬中的研究發現，在28 日齡杜長大斷奶仔豬日糧中添加劑1000 mg/kg APS，飼喂37 d，檢測其抗氧化指標，結果表明，APS 組仔豬血清T-AOC 和GSH-Px 活性均顯著增加（P＜0.05），而血清丙二醛（MDA） 含量則顯著降低（P＜0.05）。 在反芻動物奶牛中的研究表明， 在斷奶犢牛每日日糧中按10 g/頭的比例添加APS，飼喂60 天，在第1 d、第30 d 以及第60 d檢測犢牛血清抗氧化指標， 結果發現，APS 組犢牛第30 d 以及第60 d 血清GSH-Px 活性均顯著增加（P＜0.05）， 而MDA 量均顯著降低（P＜0.05）。 表明APS 可通過提高畜禽機體抗氧化酶水平而有效改善畜禽抗氧化性能。

APS 是一種多糖，對多種細菌和病毒具有很好地抑制作用。 在抑制細菌方面，有研究發現，使用APS 作為免疫佐劑， 可誘導特異性Th1 和Th17 免疫應答，從而有效地抑制幽門螺旋桿菌定植；有研究報道，高劑量APS 可通過增加大腸桿菌細胞膜通透性、降低其流動性，從而破壞其細胞膜完整性； 該研究還發現，APS 對大腸桿菌的抑制圈直徑為30 mm 左右， 表明APS 對大腸桿菌具有較好的抑制作用；也有研究發現APS 提取物對貂源肺炎克雷伯菌的抑菌具有中等抑制作業，其抑制圈直徑為10 mm 左右。 在APS 抗病毒方面，研究發現當使用APS 處理感染傳染性支氣管炎病毒（IBV）的細胞，檢測其細胞因子水平，結果發現細胞IL-1B、IL-6、IL-8 和TNF-α 的mRNA 水平降低， 表明APS 通過抑制IBV 復制過程而有效抑制IBV；APS 還是一種豬圓環病毒2 型（PCV2）的抑制劑，有研究報道，使用400 mg/kg APS 處理感染PCV2 小鼠， 處理28 天后發現，小鼠葡萄糖調節蛋白78 （GRP78） 和GADD153 /CHOP 基因mRNA 水平和蛋白表達水平均顯著降低（P＜0.05），研究認為APS 通過抑制內質網應激而抑制PCV2。 綜上表明，APS 作為活性因子，對多種細菌病毒具有良好的抑制作用，這為改善畜禽疾病治療提供了思路。

3 APS 在畜禽中的應用

APS 在家禽生產中的作用主要集中在改善家禽生產性能、 免疫性能以及抗氧化性能等方面。 研究發現，給在肉雞基礎日糧中添加100ml/kg APS 脂質體，連續飼喂2 周，對照組只飼喂基礎日糧，結果表明APS 組肉雞ADG、飼料轉化率以及特定生長率均顯著增加（P＜0.05）；烏蒙烏雞中的研究表明， 在其日糧中添加1000 mg/kg APS，飼喂35 天后發現，烏蒙烏雞平均日采食量以及ADG 與對照組相比顯著提高（P＜0.05），同時發現烏雞胸腺指數、脾臟指數以及法氏囊指數等免疫性能指標均顯著增加（P＜0.05），該研究還發現，在1000 mg/kg APS 的添加量下，烏雞胴體性能以及肉品質也均得到了顯著改善，表明APS 對烏蒙烏雞的生長性能、免疫性能以及胴體和肉品質均有改善作用。 在改善家禽免疫方面，有研究為探討APS 對雛雞免疫性能的影響， 在外周血、胸腺、 脾臟以及法氏囊淋巴細胞培養皿中添加160 ug/ml APS，檢測細胞因子水平，通過ELISA等技術檢測結果表明， 添加APS 后可顯著促進IL-2、IL-4 以及IL-6 等細胞因子的含量 （P＜0.05）， 同時顯著提高了核轉錄因子Gata-3 基因的表達， 表明APS 可通過促進淋巴細胞因子分泌，提高其增殖能力，進而參與機體的免疫調控，改善雛雞免疫性能。 在改善家禽抗氧化性能方面，有研究以青腳麻雞為研究對象，在其基礎日糧中添加1%黃芪粉， 飼喂40 d， 檢測抗氧化指標，與基礎日糧組相比，飼喂黃芪后的麻雞血漿中T-AOC、 肝臟T-AOC 以及GSH-Px 活性均顯著提高（P＜0.05），研究結果表明黃芪對麻雞抗氧化性能具有改善作用。 綜上表明，APS 在家禽生產中具有廣泛的應用， 可有效地改善家禽生長（生產）性能、免疫性能以及抗氧化性能，同時作為活性因子，對家禽的胴體性能以及肉品質均具有很好地改善作用，APS 在家禽生產中的應用將會有效地促進家禽產業的發展。

APS 在養豬生產中具有改善豬群生產性能、免疫性能以及腸道微生態的應用效果。 在改善豬群生長（生產）性能方面，為探討APS 對仔豬生長性能的影響， 有研究以28 日齡斷奶仔豬為研究對象， 在其基礎日糧的基礎上按1000 mg/kg 的比例添加APS，飼喂37 d，檢測仔豬生長性能指標， 結果表明，APS 組仔豬日采食量以及ADG 顯著增加（P＜0.05），而料重比以及腹瀉率則顯著降低（P＜0.05），同時還有效地改善了仔豬的抗氧化性能； 相似的研究表明， 斷奶仔豬日糧中添加1000 mg/kgAPS 可顯著日采食量以及ADG （P＜0.05），顯著降低料重比以及腹瀉率（P＜0.05）；也有研究發現，仔豬日糧中添加2000 mg/kgAPS 可顯著降低料重比（P＜0.05），并改善了仔豬盲腸菌群豐富度。 APS 可以有效地改善仔豬的免疫性能，Tan 等研究表明，妊娠母豬在臨產前一周在其日糧中添加APS，待其分娩后，收集0h 初乳并檢測其免疫因子水平，與對照組相比，結果發現初乳中IgG 和IgM 水平顯著增加（P＜0.05），同時發現對豬瘟病毒的阻斷率提高；在仔豬中的研究發現， 日糧中添加1g/kg APS 可顯著提高仔豬體內IgG 水平（P＜0.05）；表明APS 對豬群的免疫性能具有改善作用。 APS 對仔豬的腸道微生態也具有改善作用， 為探討APS 對仔豬腸道微生態的影響，在其基礎日糧中添加800 mg/kg APS，飼喂4周后檢測仔豬腸道菌群數量， 結果表明，APS 組仔豬腸道有益菌乳酸菌以及雙歧桿菌數量顯著增加，而有害菌大腸桿菌數量顯著下降，研究表明APS 通過調控仔豬腸道菌群數量而改善其腸道微生態平衡。 綜上表明，APS 對豬群生長性能、免疫性能以及腸道微生態平衡具有改善作用，在養豬生產中的應用具有積極作用。

APS 具有促進反芻動物生長、 改善免疫性能以及改善抗氧化性的作用。 在改善生長（生產）性能方面，為研究APS 對湖羊斷奶羔羊生長性能的影響，以45 日齡斷奶湖羊羔羊為研究對象，在其基礎日糧精料中按3%比例添加APS，飼喂4 周，生長性能測定結果表明，APS 組羔羊ADG 以及精料飼料轉化率顯著增加（P＜0.05），同時該研究也發現APS 組羔羊對干物質、粗蛋白以及粗脂肪的消化率顯著提高（P＜0.05）、顯著提高了淀粉酶和脂肪酶活性（P＜0.05）、血清IgA、IgG 和IgM 含量顯著增加， 同時血清SOD 活性、GSH-Px 活性均得到顯著提高；據連慧香報道，在奶牛基礎日糧中按20 g/(頭·d) 的比例添加黃芪粉， 可顯著提高乳脂率，顯著降低體細胞數，提高產奶量，從而改善乳產量和乳品質；表明APS 對羔羊具有多方面的促進作用。 APS 在斷奶犢牛中的研究也的得到了類似的應用效果，據報道，以早期斷奶母犢牛為研究對象， 在其基礎日糧中按10 g/頭的比例添加APS，飼喂60 d，測定其生長性能，與對照組相比，APS 組斷奶母犢牛平均日采食量以及ADG 均顯著增加（P＜0.05），同時改善了其抗氧化性能、降低了發病率。 在改善免疫性能方面，有研究以斷奶羔羊為研究對象以探討APS 對免疫性能的影響， 在其日糧中添加0.1 g/kg APS 飼喂28 d 后， 檢測免疫指標， 結果發現APS 組羔羊IgM 含量顯著增加（P＜0.05），而發病率降低；相似的研究發現斷奶湖羊羔羊精料中添加3% APS可顯著提高羔羊血清IgA、IgG 和IgM 含量；APS可作為口蹄疫的免疫增強劑而用于口蹄疫的預防，研究表明，連續7 d 在荷斯坦奶牛精料中添加10 g APS， 檢測抗體水平發現，APS 可顯著增加奶?？谔阋咭呙绲目贵w水平（P＜0.05），從而有效預防口蹄疫。 APS 可通過提高反芻動物機體中抗氧化酶水平而改善其抗氧化性能， 研究表明，斷奶湖羊羔羊日糧精料中按3%的比例添加APS，飼喂28 d，檢測抗氧化指標，結果發現，APS組湖羊血清中SOD 活性、GSH-Px 活性顯著增加（P＜0.05），而MDA 含量顯著降低（P＜0.05）；也有研究在斷奶母犢牛日糧中按10 g/頭的比例添加APS，飼喂60 d，測定其第1 d、第30 d 以及第60 d 血清抗氧化指標， 結果表明APS 組犢牛血清第30 d 以及第60 dGSH-Px 活性顯著增加（P＜0.05），而MDA 含量顯著降低（P＜0.05）；有研究報道在泌乳期奶牛精料中添加10～50 g/頭*d，連續飼喂14 d， 發現泌乳期奶牛血清T-AOC、SOD 活性以及GSH-Px 活性均顯著提高，而MDA含量顯著降低；表明APS 通過提高反芻動物機體抗氧化酶活性而有效地改善其抗氧化性能。 APS還可改善反芻動物的肉品質，杜麗英等（2017）研究發現，在太行黑山羊基礎日糧中添加2.5～3.5%黃芪，對照組不添加，飼喂60 d 后檢測肉品質，結果表明，黃芪組山羊背最長肌以及后腿中肌苷酸、 必需脂肪酸以及風味氨基酸含量均顯著增加，表明黃芪對其肉品質具有改善作用。 綜上表明APS 在反芻動物生產中具有廣泛的應用，具有推廣價值。

4 小結與展望

縱觀全文，APS 作為一種具有多種生物活性的多糖，具有天然的低毒性、不易產生抗藥性、低殘留以及無污染等諸多優良生物學特性， 同時APS 還具有促生長、改善免疫性能、調節腸道微生態平衡、改善抗氧化性以及抑菌抗病毒等諸多生物學功能，因而在家禽生產、養豬生產以及反芻動物生產中均具有積極作用，逐漸被眾多畜牧工作者所認可。盡管APS 在畜禽生產中發揮了諸多積極作用，但值得指出的是，目前APS 在畜禽中的推廣應用仍有一段很長的路要走，如APS 的提取工藝效率低， 難以滿足當代畜牧生產的需要；其次，從前人的研究來看，不同的研究認為的APS 的添加量存在差異，尚無統一定論；最后，前人的研究大多是單獨研究APS 的作用，沒有考慮APS 與其他營養因子的相互作用，這與多元化畜禽生產是不相符的。雖然APS 在畜禽中的應用還存在困難，但其在畜禽中的應用將是今后的發展趨勢。 相信隨著提取工藝的開發和優化、動物營養學科和生理學科的發展、畜禽APS 的需要量和相互作用的研究更加深入，將會有效地解決上述問題，從而使APS 更加科學地被應用于當代畜禽生產中，進而促進我國畜禽業朝著高效、綠色以及可持續的發展道路前行！

參考文獻（略）