腐殖酸和腐殖酸鈉的生物學功能及其在畜禽營養中的研究進展

范秋麗， 蔣守群

（廣東省農業科學院動物科學研究所，畜禽育種國家重點實驗室，農業農村部華南動物營養與飼料重點實驗室，廣東省畜禽育種與營養研究重點實驗室，廣東廣州510640）

2020年7月1日，我國已全面停止在飼料中添加含有促生長類的抗生素。這使得畜禽養殖中對抗生素替代產品的需求更加迫切，眾多研究者也都在致力于尋找可替代抗生素的綠色飼料添加劑。腐殖酸和腐殖酸鈉因具備價格低廉、無腐蝕、無殘留、使用方便和效果明顯等優點，近年來在畜禽生產中受到越來越廣泛的關注。本文將從腐殖酸和腐殖酸鈉作為飼料添加劑，對霉菌毒素的脫毒、重金屬的排除、生長性能、胴體性狀、營養物質吸收、肉蛋品質、免疫和抗氧化功能的改善等方面進行闡述，以期為畜禽生產中腐殖酸鈉的合理應用提供參考。

1 腐殖酸、腐殖酸鈉的理化性質

腐殖酸（HA）是動植物殘體經過微生物腐解后形成的一類較為簡單的含芳香結構有機化合物，再經縮合作用而形成的無定形聚電介質有機高分子化合物復合體，表面呈黑色或者棕色（陳志敏等，2019；龔爭等，2011）。腐殖酸分布在土壤、濕地、煤炭和巖頁中，是一種數量巨大且尚未被充分開發和利用的資源。腐殖酸作為飼料添加劑，能起到抑制氧化和促進飼料中脂肪分散的作用，使飼料便于消化和吸收（任智慧等，2009）。

腐殖酸鈉（HuNa）是腐殖酸的鈉鹽，為有機弱酸鹽，呈烏黑晶亮或者棕黑色的輕質粉末或無定形顆粒，極易溶于水，水溶液為醬油色膠體弱堿性溶液。是用化學方法從褐煤、風化煤和泥炭中提取的一種多功能的高分子化合物，平均相對分子質量為20000～150000，相對體積質量為1.33～1.44，具有較大的比表面積，含有多種生物堿、維生素和生理活性物質。因此，腐殖酸鈉有很強的絡合力、離子交換作用和吸附作用（韓業東等，2018；陳國順等，2014）。

2 腐殖酸、腐殖酸鈉的生物學功能

2.1 霉菌毒素脫毒作用 霉菌毒素污染是畜禽飼料中經常存在的影響動物生長的因素之一，去除飼料中的霉菌毒素一直是養殖業關注的難題（徐子等，2019）。作為霉菌毒素吸附劑，腐殖酸鈉的作用機理主要為：分子中酚羥基等活性基團的H＋解離，使得玉米赤霉烯酮（ZEN）會優先于H＋競爭性地與腐殖酸鈉表面的作用位點結合，同時，H＋與腐殖酸鈉表面的不飽和離子交換作用減弱，使得腐殖酸鈉對ZEN的吸附效果增強。腐殖酸鈉對霉菌毒素的脫毒效果受時間、腐殖酸鈉的添加劑量、溶液pH以及霉菌毒素初始濃度的影響。許靜等（2019）體外研究表明，在37℃，pH 7～8，60 min的試驗條件下，腐殖酸鈉單獨使用對ZEN的脫毒率達79.53%，與活性炭以2∶1的比例復合后，脫毒率可高達95.17%。葉盛群（2009）關于體外人工模擬動物胃腸道環境的研究表明，腐殖酸鈉用量為10 mL（2.5 mg/mL），脫毒時間為60 min，pH 7～8試驗條件下，腐殖酸鈉對黃曲霉毒素B1（AFB1）、ZEN和嘔吐毒素（DON）的最大脫毒率依次為90.83%、50.08%和16.98%。Rensburg等（2006）研究表明，日糧含3.5%的腐殖酸可顯著減少1 mg/kg AFB1對肉雞體重、肝臟和胃造成的負面影響。

2.2 重金屬吸附作用 腐殖酸鈉因其良好的離子交換性和吸附性，已被廣泛應用于遭受重金屬污染的農業土壤改良（費志軍，2019）、種子和廢水處理（周曉燕等，2018；李國清等，2007）。此外，在畜禽生產中，腐殖酸鈉可添加于飼料中螯合重金屬離子，使之排出體外，從而減少畜禽體內重金屬的殘留，且其形成的膠體溶液可保護消化道黏膜免受毒性物質的損害。Herzig等（2007）研究表明，每只雞（32日齡羅斯308肉雞）每天采食0.5 g的腐殖酸，試驗持續10 d，肉雞肝臟、腎臟和腿肌中鎘 （Cd）的含量可分別減少39.6%、34.2%和80.8%。Zraly等（2008a、b）在9周齡伊莎黃雞上研究腐殖酸對體內汞（Hg）和鉛（Pb）沉積的影響，結果表明，每只雞每天采食0.5 g的腐殖酸，10 d后，肝臟、腎臟、大腦和肌肉中Hg的含量分別減少20.6%、23.8%、23.0%和18.6%；肝臟、腎臟、肌肉和骨骼中Pb的含量分別減少30.0%、43.8%、53.8%和50.6%。

2.3 抑菌作用 眾所周知，大腸桿菌為定植于畜禽腸道中的有害菌群。有研究報道，培養基中分別添加5%、10%和15%的腐殖酸鈉（m/V）可顯著降低大腸桿菌活菌數量，且抑菌效果隨腐殖酸鈉添加量的增加越明顯（娜仁高娃等，2014）。腐殖酸鈉的抑菌機理主要為：（1）腐殖酸鈉可改變大腸桿菌生長環境的pH，使菌體處于堿性環境，導致細胞膜的通透性發生改變，影響膜結構和功能（娜仁高娃等，2014）；（2）對數生長期的細胞分裂受到抑制，生長異常，細胞變得稀薄，內部出現空泡，導致紫外吸收值升高，降低細菌代謝，最終導致細胞解體（娜仁高娃等，2014）。植物乳桿菌可調節腸道正常菌群，抑制腐敗菌的繁殖和生長。劉娜等（2014）研究表明，植物乳桿菌固態發酵前期（24 h）在底物和種子液中分別添加2%的腐殖酸鈉可刺激生長，顯著增加活菌數，從而提高代謝產物中乳酸和乙酸的含量，而短鏈脂肪酸則對后腸的代謝調控和機體健康的改善起著重要的作用（余苗等，2020）。也有研究報道，液體培養基中添加4.0%～8.0%的腐殖酸鈉可顯著提高2～6 h植物乳桿菌的自凝集率和與大腸桿菌的共凝集率，使植物乳桿菌對大腸桿菌的抑制能力和黏附能力提高（劉娜等，2019），而乳酸菌的自凝集能力既與其病原菌的共凝集能力有關又與其黏附宿主細胞的能力具有相關性，凝集能力越強，定植能力更好，清除致病菌也越有效（向鑫玲等，2016）。

2.4 防止腹瀉作用 腐殖酸鈉對畜禽腹瀉有很好的防治作用，主要因其為高分子絡合物，且富含生物堿，進入腸道后，因擁有較大的比表面積，能有效地吸附并結合腸道炎性物質和有毒物質，然后將它們從動物體內排出（韓業東，2018）。朱榮生等（2018）研究表明，日糧中添加3.0 kg/t的腐殖酸鈉和1.5 kg/t的核苷酸可顯著降低21～59日齡斷奶仔豬腹瀉率、血清中二胺氧化酶（DAO）和磷酸激酶（CKP）活性。氧化鋅因具有抑制大腸桿菌感染的作用，常被添加于仔豬飼糧中用于抗腹瀉，但高濃度可導致體內鋅的過量累積和排泄，造成環境污染（袁勇，2020）。歐陽富龍等（2017）研究表明，日糧中用0.4%的腐殖酸鈉代替氧化鋅并沒有降低保育豬的腹瀉率，原因可能與目前對腐殖酸鈉的評判標準不一樣有關，產地、原料以及加工工藝都會對腐殖酸鈉中發揮作用的主要成分（黃腐酸、棕腐酸、黑腐酸）的比例造成影響（楊福金等，2013；宋海燕，2009）。

3 腐殖酸、腐殖酸鈉在畜禽生產中的應用

3.1 生長性能和胴體性狀 腐殖酸和腐殖酸鈉中含有多種生物活性成分和礦物元素（鉀、磷、鈣、鎂、鐵、鈷、錳等），可通過調理胃腸道菌群平衡，刺激胃腸道蠕動，促進營養物質的消化吸收而提高生長性能（王玉峰等，2009；夏學鵬等，2009）。陳國順等（2014）研究報道，在添加了黃霉毒素的科寶肉雞日糧中添加1.0%的腐殖酸鈉（腐殖酸含量≥70%）可顯著提高成活率和平均日增重，降低料重比。Skalicka等（2016）研究報道，含黃曲霉毒素B1的海布羅肉雞日糧中添加1%的腐殖酸鈉（腐殖酸含量63.2%）可顯著提高體重。以上研究表明，腐殖酸鈉可通過減少霉菌毒素的毒性，緩解有毒物質對胃腸道的傷害而提高生長性能。

Veronika等（2016）研究報道，日糧含1%的腐殖酸鈉可提高42日齡羅斯308肉雞胴體重和肌胃重量。陳志敏等（2019）研究報道，日糧中添加0.3%的腐殖酸鈉（腐殖酸含量＞70%）可顯著提高1～21日齡AA肉公雞平均日增重，但0.1%、0.3%和0.5%的腐殖酸鈉對42日齡肉雞屠宰率、全凈膛率、半凈膛率、胸肌率、腿肌率和腹脂率無顯著影響。張杰等（2017）研究發現，日糧中添加0.5%、1.0%和1.5%的腐殖酸鈉（腐殖酸含量為62%）可降低1～42日齡AA肉雞料重比，減少死亡率，顯著提高全凈膛率。Henrieta等（2018）研究報道，羅斯308肉雞日糧中添加2%的腐殖酸可提高1～42日齡體重和屠體重。但也有研究報道，日糧添加2.5%的腐殖酸對160～202日齡羅斯308肉雞生長性能和胴體性狀無顯著影響（Can等，2009）。綜合上述研究，相同日齡條件下，腐殖酸的添加量對肉雞胴體性狀影響不同，添加量越高，胴體性狀改善越顯著。但在實際生產中，可根據畜禽日齡和腐殖酸鈉干物質中有效成分含量適當添加。

3.2 營養物質利用率 腐殖酸鈉的吸附作用延長了飼料中營養物質通過腸道的時間，提高營養物質的吸收率 （陳志敏等，2019）。鮑翠俊等（2015）研究報道，1～42日齡AA肉雞日糧中分別添加1%、1.5%和2.5%的腐殖酸鈉可降低28日齡時血清白蛋白含量，而血清總蛋白和白蛋白又是反映家禽蛋白質代謝的重要指標，血清總蛋白和白蛋白含量升高，說明機體對蛋白質吸收率升高（鄭愛娟等，2019）。Alena等（2010）對1～42日齡羅斯308肉雞的研究表明，日糧中添加5 g/kg腐殖酸鈉（腐殖酸含量63.2%）對血清總蛋白、白蛋白、甘油三酯和磷含量無顯著影響。日糧中添加5%的腐殖酸鈉可顯著降低14日齡血清膽固醇含量，血清膽固醇含量可反映脂肪組織發育和體內脂肪沉積的能力，膽固醇含量降低表示脂肪沉積能力減弱（張放等，2018）。從以上研究結果看出，腐殖酸鈉的添加并沒有提高營養物質吸收率，可能與添加劑量、試驗周期或者腐殖酸含量有關，同時也和畜禽體內這些代謝指標受多種因素調節有關。

3.3 畜禽產品品質 畜禽產品質量安全不僅影響消費者身體的健康，也關系到我國畜牧業的發展，隨著生活水平的提高，人們對肉、蛋及相關制品的要求也越來越高（王燕紅等，2017）。Herzig等（2007）和Zraly等（2008a、b）研究發現，每只肉雞每天采食0.5 g的腐殖酸可有效減少Cd、Hg、Pb等重金屬在內臟和肌肉中的沉積。Peter等（2018）在1～42日齡羅斯308肉雞上的研究表明，日糧中添加1%的腐殖酸可增加胸肌和腿肌中肌內脂肪含量。除此之外，基礎日糧中添加0.3%的腐殖酸鈉可顯著提高150日齡來航蛋雞蛋殼密度、強度以及光澤度，減少分裝、運輸、加工以及儲存等環節帶來的損失（馮時琴等，2013）。日糧中添加0.1%和0.3%的腐殖酸鈉均可提高白來航蛋雞雞蛋中蛋白、蛋黃和蛋殼固形物含量，提高蛋殼、蛋黃和蛋白品質（劉學仁等，1983）。通過上述研究可看出，腐殖酸和腐殖酸鈉可減少重金屬沉積、提高肉品質和蛋品質，原因是由于腐殖酸和腐殖酸鈉優異的吸附性和流動性，用作顆粒飼料黏合劑改善了飼料的耐久性，而顆粒飼料相比粉料減少了成分分離，殺滅了病原微生物，提高了適口性（Abdollahi等，2013）。

3.4 免疫和抗氧化功能 研究表明，腐殖酸和腐殖酸鈉結構中含有多種能收縮血管和降低毛細血管滲透性的活性基團，達到消炎止血的作用，因而可增強機體免疫力（李麗，2014）。也有研究報道，腐殖酸鈉在體內各種酶（多酚氧化酶、抗壞血酸酶、過氧化物酶）的作用下，活性基團可分解出較多的初生態氧，呈現殺菌和消炎的作用，從而提高免疫力（王玉峰等，2009）。研究表明，日糧含0.3%和0.5%的腐殖酸鈉可顯著提高21日齡和42日齡肉雞血清中免疫球蛋白A、G、M（IgA、IgG、IgM）含量（陳志敏等，2019）。趙金香等（2008）在生長豬上的研究表明，連續10 d灌喂10 mg/kg體重的腐殖酸鈉可顯著提高血液活花環玫瑰花環（Ea）和補體復合物玫瑰花環（EAC）形成率。Ea水平提高，表明T淋巴細胞介導的細胞免疫水平顯著提高；ECA水平提高，間接反映機體體液免疫水平提高。程郁昕等（2010）研究報道，日糧中添加1.5%的腐殖酸鈉可顯著提高28日齡AA肉雞脾臟指數和法氏囊指數。此外，也有研究報道，1～42日齡肉雞日糧中添加0.3%的腐殖酸可提高血清禽流感病毒（AIV）抗體效價（Tohid等，2010）。以上研究結果說明，腐殖酸和腐殖酸鈉可通過提高病毒抗體效價、淋巴細胞增殖和轉化率以及免疫器官指數、細胞免疫和體液免疫來達到提高畜禽免疫功能的目的。

脂質過氧化是一種反復進行的自由基鏈式反應，其終產物微量丙二醛（MDA）對細胞具有毒性作用。總抗氧化酶（T－AOC）的活性高低可反映機體抗氧化酶系統和非酶系統對外來刺激的代償能力以及機體自由基代謝狀態，T－AOC活性越高，機體抗氧化能力越強（楊梅梅等，2015）。研究報道，肉雞日糧中添加0.3%和0.5%的腐殖酸鈉可顯著減少21日齡血清中MDA含量，提高21日齡和42日齡血清中T－AOC活力（陳志敏等，2019）。魯鑫濤等（2020）研究表明，日糧中添加1000 mg/kg的腐殖酸可提高海蘭白蛋雞血清中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH－Px）活性，而GSH－Px可使機體內有毒的過氧化物還原為無毒的羥基化合物，保護細胞膜免受過氧化物損傷。魯鑫濤等（2020）的研究也表明，日糧中添加1000 mg/kg的腐殖酸可顯著降低熱應激條件下海蘭白蛋雞血清MDA含量。綜合上述研究，腐殖酸和腐殖酸鈉可通過提高抗氧化酶活力和減少脂質過氧化物含量提高畜禽抗氧化功能，其原因與腐殖酸和腐殖酸鈉分子中含有的醌、酚等官能團有關，尤其是醌基團在電子傳遞和清除自由基中起著重要的作用（欒富波等，2008）。

4 總結

腐殖酸和腐殖酸鈉因其獨特的分子結構和理化特性，一方面可作為吸附劑吸附飼料中的霉菌毒素和重金屬，減少體內重金屬沉積，提高畜禽產品品質，另一方面可作為功能性飼料原料改善機體免疫和抗氧化功能，提高生長性能和改善胴體性狀。腐殖酸和腐殖酸鈉具有抑菌、防止腹瀉和解毒等功效，且無耐藥性和二次污染等問題，可作為環境友好型飼料添加劑代替抗生素應用于畜禽飼料中。但其在提高肉品質和蛋品質方面的作用機理，在提高抗氧化和免疫功能方面的具體分子機制，以及在實際生產中的統一應用標準還有待進一步研究。