葎草的化學成分、藥理作用及其在動物生產中應用的研究進展

王悅尚， 于美俊， 陳 宇， 孫美英， 董 珊， 王 慧， 韓成全

（1.臨沂大學醫學院/農林科學學院，山東臨沂 276000；2.華中農業大學動科動醫學院，湖北武漢 430070；3.中國農業大學動物醫學院，農業部動物流行病學與人畜共患病重點實驗室，北京 100193；4.臨沂市婦幼保健院，山東臨沂 276016）

葎草喜陰耐濕，生存能力強，廣泛分布在北半球炎熱帶和溫帶地區，我國大部分地區均可生長。葎草現有三個栽培種， 分別為葎草（Humulus scandens Lour.Merr.）、忽布（H.lupulus L.）、華忽布（Humulus lupulus L.var.cordifolius）， 其中華忽布是我國特有品種。葎草性寒，味甘、苦，歸肺、腎、大腸經，具有清熱解毒、抗菌消炎、利尿通淋的功效（Zhang 等，2021；馬奮剛等，2017），還可用于治療熱毒瘡瘍、皮膚瘙癢、癰疥腫毒、濕疹、蟲蛇咬傷等，是一種常用中草藥（孫婉萍等，2021）。除了藥用外，其還具有許多應用價值，例如其果穗可作為釀酒的原料，植株的纖維可用作造紙，種子油可用作肥皂。 近年來，飼料需求量增大，飼料短缺成為影響畜牧業發展的因素之一， 開發利用非糧型飼料資源顯得尤為重要。 葎草來源廣、成本低，且營養成分豐富，具有較高的飼用價值，在一些研究中被用作粗飼料使用，顯著降低了飼料成本，是一種潛在的優質飼料（Zhou 等，2020；郭萬華，2009）。此外，近年來，人們對動物性食品衛生健康狀況的關注不斷提高，隨著2020 年7 月1 日全國飼料端全面“禁抗”政策的推行，尋找低毒、低殘留的抗生素替代物成為國內外畜牧獸醫學及藥物學領域的研究熱點。 綜合考慮葎草的抗菌特性及天然來源等屬性，目前已有研究將其作為飼料添加劑使用，有效提高了動物的生產性能和畜產品品質。本文系統性綜述了葎草活性化學成分、 藥理作用及功效等方面的研究進展， 并回顧和闡述了其在動物生產中的應用情況， 旨在為葎草作為粗飼料及純天然飼料添加劑的使用和推廣提供一定的參考。

1 葎草的活性化學成分

葎草植株中除含有氨基酸、維生素、微量元素外，還含有各種復雜的化學成分，例如黃酮類、甾醇類、萜類、生物堿類、揮發油類等。葎草植株的不同部位所含的主要化合物不同， 如葎草的莖葉中含有杜荊素、大波斯菊苷、N-p-香豆酰酪胺、東莨菪素等成分，果實中含有葎草酮、酒花酮等成分。

1.1 黃酮類化合物 黃酮類化合物是植物體內常見的一類化合物，通常與糖類結合成苷類。黃酮在植物的生長發育過程中發揮重要作用， 并具有抗菌、抗病毒、抗炎、增強免疫力、抗氧化、抗腫瘤等功能。 葎草中的黃酮類物質含量最高， 主要包括木犀草苷、大波斯菊苷、杜荊素等（Stevens 等，2000），其中木犀草苷和大波斯菊苷對葎草的藥用活性至關重要。

1.2 甾體類化合物 甾體類化合物是以環戊烷多氫菲為基本骨架的化合物的總稱， 也稱為類固醇。 在植物中常以甾醇、甾體皂苷、甾類激素等形式存在，在植物的生殖、繁殖過程中發揮重要作用（蔡文偉等，2007）。 葎草中含有多種甾體類化合物，例如豆甾醇、胡蘿卜苷、β-谷甾醇、β-脫皮甾酮、豆甾烷等。植物中提取的天然甾體類化合物具有多種功效，可被用于麻醉、抗炎、抗病毒、抗菌、抗腫瘤、促進膽汁分泌、神經阻斷劑、消散膽結石、止血、鈣調節等，同時也是一類治療乳腺炎和前列腺癌的重要輔助性藥物（Khan 等，2020）。

1.3 萜類化合物 萜類化合物在植物體內廣泛存在，由甲戊二烴酸衍生而成，是植物次生代謝產物中最多的一類化合物。在植物中常以植物油、植物醇等形式存在，具有多種植物生長調節活性，并在植物與病原體的相互作用中發揮重要作用（魏文君，2019；Xu 等，2011）。葎草中含有多種萜類化合物，3β-木栓醇、 白樺脂酸以及α-葎草烯等萜類化合物被相繼發現（蘆雪霞等，2013；吳迎春等，2012；李天磊等，2010；李俊婕等，2008；王鴻梅等，2003）。 萜類化合物具有抗炎、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、提高免疫力、保肝等多種生物學活性。 除了具有珍貴的藥用價值外， 萜類化合物還可以作為食用調味品、芳香劑、香料等（Chen 等，2021），也用于香水和化妝品的制作，具有很高的經濟價值。

1.4 香豆素類化合物 香豆素類化合物是一類具有苯駢α-吡喃酮結構和芳香氣味的天然有機物，在植物中普遍存在。當植物受到病菌侵染等刺激時，香豆素類化合物合成增多，其可抑制病菌生長，發揮抵抗病菌感染的效果（代英宏等，2021）。香豆素類化合物種類繁多， 主要包括簡單香豆素類、呋喃香豆素類、吡喃香豆素類及其他香豆素類（龔蕾等，2015）。 葎草中含有多種香豆素類化合物，例如7-甲氧基香豆素、東莨菪內酯等（Es 等，2020；曹莉，2012）。 香豆素類化合物具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗凝血、舒血管、殺蟲、抗真菌等多種生物活性（孔令雷等，2012）。此外，因其具有芳香氣味，香豆素類化合物還常被用于制作化妝品、香水、去污劑等（Desam 等，2021）。

1.5 揮發油類化合物 揮發油又稱為油精，是從植物中通過蒸餾、擠壓、冷浸、溶劑提取等方法萃取得到的具有揮發性的芳香物質。 植物可借助揮發油對周圍其他植物產生直接或間接的有害作用，影響周圍植株的生長和發育（劉欣，2010）。葎草中含有數十種揮發油，如石竹烯、β-葎草烯、1，8-桉葉油素、β-月桂烯、α-芹子烯等，并且不同部位中揮發油的成分及含量存在明顯差異（彭小冰等，2014；殷獻華等，2010；王鴻梅等，2003）。揮發油具有多種生物學活性，如抗菌、驅蟲、調控反芻動物的瘤胃消化功能、減少瘤胃中的甲烷排放、提高動物生產性能等。 此外，揮發油也是香料、食品及化工工業上重要的原材料（Sharmeen 等，2021）。

1.6 其他化合物 除了上述幾種活性物質外，葎草還含有糖類、生物堿、氨基酸、維生素、微量元素等。 葎草中的糖類主要包括葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、甘露糖李鼠糖等（陳再興等，2011）；生物堿類主要包括天門冬酰胺、 膽堿等 （楊新，2015）；氨基酸主要包括亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等18 種必需及非必需氨基酸（郭兆娟等，2017）；維生素主要包括維生素E、 維生素C、 維生素B1和維生素B2等（楊新，2015）；微量元素主要包括鈣、磷、鎂、鈉、鉀、硒、鋅、鐵、銅等（李俊婕等，2008）。 這些成分在葎草的生長、繁殖及抗病的過程中發揮重要作用。

2 葎草的藥理作用及功效

葎草的全草、根、花和果穗均可藥用，研究表明葎草具有抗菌、抗氧化、調節免疫、促進消化、抗癌、抗炎及鎮咳等作用。

2.1 抗菌作用 葎草提取液具有很好的抗菌作用，并且其抗菌活性受提取方法影響。不同的提取方法影響黃酮、多糖等主要成分的含量和比例，進而影響葎草的抗菌特性。通過不同萃取劑、不同條件下獲得的葎草提取物的抑菌活性存在差異（Macchioni 等，2021）， 葎草乙醇提取液對革蘭氏陰性菌的抑制活性要強于革蘭氏陽性菌（李曉翠，2012），而葎草黃酮則對革蘭氏陽性菌的抑制活性強于革蘭氏陰性菌， 其中對金黃色葡萄球菌具有極顯著的抑制作用（韓軍艷，2014）。葎草多糖對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、鏈球菌具有較好的抑菌活性，對芽孢桿菌幾乎沒有抑制作用，而葎草粗提取物則對芽孢桿菌具有較好的抑菌活性（褚衍亮等，2010）。 此外，葎草的抗菌活性還與劑量有關，葎草正丁醇提取物對結核桿菌的抑菌活性呈顯著的劑量依賴性（陳偉光等，2006）。 需要注意的是葎草中抗菌活性物質的熱穩定性較低，經過常規熱壓處理后其抑菌活性明顯下降，加工過程中降低濕熱滅菌溫度可有效保持其抗菌活性（于淼等，2020）。

2.2 抗氧化作用 機體在炎癥、應激、感染和衰老等過程中產生大量氧化產物， 氧化產物的堆積又可誘導氧化應激加重炎癥等不良反應， 影響動物健康。 葎草中的酮類等成分具有明顯的抗氧化作用 （Tra 等，2021；Alonso-Esteban 等，2019），葎草提取液可高效清除超氧陰離子和羥自由基等氧化產物（梁斐等，2018；丁勇等，2009）。葎草的抗氧化活性與增強抗氧化酶活性有關，研究表明，葎草多糖等提取物能顯著增強小鼠血清、肝、腦組織中抗氧化物酶超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、過氧化氫酶（CAT）的活性，降低細胞內活性氧ROS 水平（Wang 等，2022；Zhang等，2021；韓丹等，2015）。 此外，不同部位的抗氧化物含量存在明顯差異， 葉子中酚類抗氧化物的含量最高，莖中最低（Vergun 等，2021）。

2.3 調節免疫 葎草對機體的免疫調節主要通過增強免疫屏障、提高吞噬細胞活性等方式實現。腸道黏膜是腸道免疫屏障的第一道防線， 研究表明， 葎草乙醇提取物可增加小鼠十二指腸黏膜上皮淋巴細胞、杯狀細胞、肥大細胞的數量，并能促進腸道黏膜黏液的分泌， 從而加強黏膜的機械性免疫屏障保護功能（周孝瓊等，2017a）。此外，葎草乙醇提取物還可提高血液中淋巴細胞的轉換率和增強巨噬細胞的吞噬活性，提高機體免疫能力（周孝瓊等，2017b；劉濤，2011；劉來亭等，2008a）。

2.4 抗癌作用 近年來，隨著對葎草活性成分提取、分離技術的發展，葎草新的藥理作用被逐步揭示，例如抗癌作用。 季宇彬等（2008）發現，在葎草中提取的葎草酮具有抑制胃癌的活性， 其能夠通過競爭性抑制胃癌細胞N-乙酰轉移酶1（NAT1 ）酶的活性及NAT1 基因的表達抑制胃癌細胞生長（高世勇等，2010b、2010a）。 陳再興等（2016）研究表明， 葎草中黃酮類化合物木犀草苷和大波斯菊苷對肝癌細胞具有顯著的抑制作用， 且呈劑量依賴性。 Tobe 等（1997）發現，葎草酮通過抗氧化作用引起癌細胞HL-60 發生氧化應激，誘導癌細胞凋亡。

2.5 其他藥理作用 除上述藥理作用外，葎草還具有抗炎、抗病毒、止癢、鎮咳、祛痰等多種作用（豐茂秀等，2021；Kenda 等，2021；Wu 等，2010）。葎草顆粒可通過修復支氣管病理損傷，發揮抗炎、鎮咳及祛痰的作用（李東麗，2015），而葎草中豐富的黃酮類化合物則使其具有一定的抗病毒能力（豐茂秀等，2021）。葎草提取物可通過抑制組胺及炎性因子的釋放，發揮止癢作用（王雪蘭等，2008）。

3 葎草在動物生產上的應用

鑒于葎草豐富的藥理作用， 動物生產中常用葎草治療多種疾病，例如腹瀉、氣管炎等（周平平等，2015）。除了染病后藥用外，葎草還可直接添加于飼料， 作為化學合成藥物及抗生素的替代物使用（王永旭等，2012）。此外，葎草中豐富的糖類、油類、維生素等營養成分使其具有很高的飼用價值，可作為優質飼料使用 （Zhou 等，2020； 郭萬華，2009；郭萬華等，2008b；郭萬華等，2008a）。

3.1 治療疾病 葎草的抗菌作用較為顯著，可用于治療各類細菌性感染，例如腹瀉、下痢等。 趙凱科等（2015）研究發現，葎草醇提物可用于治療由金黃色葡萄球菌引起的小鼠腹瀉。 呂海霞等（2013）研究發現，在治療細菌性痢疾時，葎草同阿米卡星一同使用可明顯降低阿米卡星的不良反應。 葎草提取物灌服可顯著降低大腸桿菌感染所致仔豬腹瀉（周平平等，2015）。 此外，由于抗生素濫用、細菌基因突變等原因，在一些腸炎病例中，由于細菌產生耐藥性， 常規腹瀉藥物如硫酸慶大霉素、磺胺類藥物、氟苯尼考等治療效果不明顯，而應用新鮮葎草飼喂患病家兔一周后， 家兔排糞恢復正常，精神和食欲明顯改善（孫憲會，2007）。葎草對腹瀉、 下痢等疾病的治療與其抗氧化作用密切相關（才志陽等，2012；才志陽，2012）。

除了治療細菌性感染外， 葎草還可用于多種動物疾病的治療。畜禽舍通常粉塵較多，動物易患支氣管炎，李東等（2015）證實，葎草顆粒具有鎮咳和祛痰的作用，其可通過下調炎癥因子TNF-α 和IL-8 的表達，顯著抑制氣管炎的發展。 葎草煎劑治療后，急性腎衰竭大鼠的腎損傷明顯改善，尿中蛋白、 肌酐等腎損傷指標顯著下降 （周玉娟等，2007）， 這可能與葎草的利尿功能有關（羅輝等，2019）。葎草黃酮可顯著抑制奶牛乳腺上皮細胞炎性因子的表達， 對奶牛乳房炎起到良好的預防作用（毛智斌等，2017）。葎草提取物可提高肺水腫小鼠模型中肺水清除率，顯著降低肺內的積水（陳再興等，2015）。

3.2 除螨止癢 螨蟲等寄生蟲感染及過敏等導致的皮膚瘙癢是畜禽生產中的常見病， 引起脫毛、貧血等癥狀， 如治療不當導致畜禽死亡（葛優等，2022；侯志軍等，2012）。葎草同百部、黃柏等一同使用可具有除螨止癢的功效（盧柯遐等，2021； 袁蓉等，2020；宋皞等，2018；馮國強等，2002）。組胺是引起皮膚瘙癢的一類重要物質， 在氯喹誘癢試驗中，葎草提取物可通過抑制組胺及炎性因子IL-4 的釋放， 顯著提高致癢閾， 發揮止癢作用（王雪蘭等，2008）， 葎草乙醇提取物可顯著減少小鼠的抓撓行為（Wu 等，2010）。 此外，葎草提取液還可殺死朱砂螨等（孫廷林等，2012；陶士強等，2011）。

3.3 優質粗飼料 葎草含有豐富的蛋白質、糖類、油類及維生素等營養物質，具有較高的飼用價值，且其產量高、來源廣、成本低，是一種優質粗飼料。 生產中常將葎草同麥秸一起碾壓、 微貯后使用。 舍飼條件下， 飼喂葎草麥秸微貯飼料的羊干物質采食量和日增重明顯高于飼喂花生秧組，且其料肉比略高于花生秧， 可替代花生秧用于羔羊育肥（王學君等，2020）。 方磊涵等（2015）報道，葎草麥秸碾青料可提高家兔纖維素酶活性， 促進盲腸發酵功能，且添加量為30%時效果最佳。 葎草麥秸碾壓青料可滿足肉牛的營養需求， 與采食苜蓿的肉牛相比， 其凈肉率有改善的趨勢（劉秀玲等，2014）。 此外，新鮮葎草也可直接飼用，與新鮮苜蓿相比， 育肥羊在采食較少的野生葎草的情況下，仍可維持同等日增重，料肉比顯著降低（郭萬華等，2008b）。這說明新鮮葎草不但能滿足育肥羊正常生長發育需求，而且還能提高飼料轉化率。葎草與紫花苜蓿以50:50 比例混合后的新鮮草料，可作為家兔育肥飼料的替代物， 并能有效預防腹瀉（Guo 等，2009）。 豬飼料中添加少量葎草原料，還可改善母豬的泌乳能力，促進仔豬生長（劉太宇等，2009）。葎草作為粗飼料使用時，飼料中無需添加抗生素， 可作為一種畜禽養殖中的無抗飼料廣泛推廣（鄒艷山等，2020）。 隨著近年葎草飼料加工機的發明和使用， 使葎草加工過程更加簡單方便， 為葎草這種優質粗飼料的應用提供了更多的便利性（彭亞威，2019；劉秀玲等，2018）。此外，在一些野生動物保護及養殖基地中， 由于葎草生命力強、耐旱、耐高溫，采用葎草和牧草混播的方式構建人工草地，作為麋鹿等動物的食物來源，也是值得推薦的策略（田宏等，2021）。

3.4 飼料添加劑 中草藥添加劑在我國具有悠久歷史，目前中草藥添加劑在禽類、豬、牛、羊等養殖過程中廣泛應用。研究發現，葎草及其提取物也可作為飼料添加劑使用，其能夠促進消化、提高肉品質、促進生長以及替代抗生素預防畜禽疾病。李正紅等（2016）研究發現，葎草提取物具有促進小鼠胃排空和腸道蠕動作用的功能， 且水提物的效果要強于醇提取物。 飼料中添加葎草提取物可增高草魚腸道黏膜的絨毛高度、增加絨毛數量，降低絨毛的寬度和腸壁的厚度， 促進腸道對營養物質的吸收， 對草魚生長具有明顯的促進作用（李洋等，2021；張勇等，2014；劉來亭等，2008b）。葎草提取物添加劑還能夠增強肉雞鈣、磷、蛋白質和脂質的代謝（趙香菊等，2017；劉濤等，2011），提高蛋雞產蛋率和產蛋量，有效提高飼料利用率，降低料蛋比，提高飼料報酬（王永旭等，2012），研究表明，葎草提取物對雞的促生長作用與其抗氧化能力有關（趙香菊等，2017）。 0.4%葎草提取物添加劑可提高斷奶羔羊的生產性功能，減緩羔羊斷奶應激（李亞輝，2017）。 葎草顯著的抗菌活性使其成為一種熱門的飼料用抗生素替代物（韓軍艷，2014），在畜禽飼料中具有廣闊的應用前景。 尤其是近年研制的葎草提取物一體式加工機的發明， 使得葎草提取更加便捷， 為其在飼料中的大規模使用提供了可靠的基礎（陳麗，2018；馬東予等，2017）。

4 展望

葎草適應性強，生長力旺盛，在我國大部分地區均可生長，來源非常廣泛。葎草中多糖、酮類、固醇類及揮發油等成分具有很強的藥用價值， 通過參與抗菌、抗氧化、調節免疫等過程，在動物疾病治療、驅蟲止癢、促進生長及改善畜產品品質等方面發揮作用。 葎草提取物是一種新型的飼料添加劑，具有綠色、純天然、無殘留等優點，是化學合成類藥物及抗生素等傳統飼料添加劑的有效替代物。 此外，葎草本身也具很高的飼用價值，是一種優質飼料，且其易獲取、成本低，具有良好的推廣價值。 但由于葎草帶有倒刺， 對一些動物而言適口性較差，且給飼料加工者帶來麻煩。 因此，一直以來，葎草的飼用價值并未被充分挖掘。 另外，葎草作為飼料添加劑使用時常以其提取物形式，多采用傳統溶劑提取法，提取過程相對繁瑣，也為葎草在飼料添加劑應用上增加了阻礙。因此，為了加快我國豐富葎草資源的開發利用， 改善飼用葎草的適口性及優化葎草活性成分的提取工藝十分必要。目前，葎草專用飼料加工機和葎草提取物一體式加工機的發明和使用， 在一定程度上解決了相關難題， 但此類加工機在全國范圍內的推廣應用仍需時間，并且相關技術尚需進一步完善。 此外，作為飼料添加劑使用時，常使用葎草粗提物，具體是哪種化學成分發揮主要作用及相關機制尚需進一步探究。葎草作為一種傳統的中草藥，常同其他草藥配伍才能發揮最大功效， 因此在動物生產中葎草同其他草藥搭配方案也是值得深入研究的問題。雖然葎草在實際應用中還存在一些問題，但其在提高畜禽生長速度、 改善畜產品質量以及增強動物抗病能力方面的效果非常明顯。 隨著養殖業中化學合成藥物及抗生素禁令的實施， 葎草因其藥食同源天然產物的特性， 在畜牧生產中的需求將越來越廣。因此，未來需要持續深入地研究葎草改善動物生長性能及畜禽產品品質的相關機制，為后續葎草的大規模應用提供參考。