植物提取物饲料添加剂开发应用的影响因素及对策

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植物提取物是以植物为原料,经过物理化学提取分离,获取到浓集植物中的某一种或多种有效成分,而不改变其有效成分结构的中间体。但由于植物成分复杂,影响提取、分离、纯化和功效的因素较多,需要解决产品质量稳定、功能维护、检测标准等问题。本文就植物提取物饲料添加剂开发应用的影响因素及开发对策作一概述。

1 植物提取物饲料添加剂的主要活性成分及功效植物中含有丰富而复杂的有机成分, 其中许多有机成分都具有抗菌抑菌、抗氧化、双向调节机体免疫功能等生物活性。目前研究报道较多的天然植物提取物主要有皂甙、生物碱、多糖、茶多酚、黄酮类、挥发油等。

1.1 皂甙

皂甙是由皂甙元和糖、糖醛酸等物质组成的化合物,它广泛存在于植物中,世界上一半以上的植物中都含有皂甙。根据皂甙被水解后生成的皂甙元的化学结构,可将皂甙分为三萜皂甙和甾体皂甙。过去一直把其作为有毒的物质,随着研究的深入,皂甙的生理功能和药用价值逐步被人们认识,人参皂甙、黄芪皂甙、党参皂甙、绞股蓝皂甙、白芍皂甙及淫羊藿甙等相应被开发应用,苜草素和糖萜素则是国家批准的在养殖业中应用的含有皂甙类的饲料添加剂。据报道,皂甙类具有能影响机体淋巴细胞的增殖,诱导动物产生多种细胞因子,清除机体的自由基,增强抗氧化能力,提高动物机体免疫抗体产生水平等功效。

1.2 生物碱

生物碱是生物体内一类含氮的具有显著生理活性的有机碱性物质,其分子结构多属于仲胺、叔胺或季胺类,少数为伯胺类,常含有含氮杂环。生物碱存在于植物体的叶、树皮、花朵、茎、种子和果实中,分布不一。双子叶植物中的茄科、豆科、毛莨科、罂粟科、夹竹桃等所含的生物碱种类多、含量高。一种植物往往同时含几种甚至几十种生物碱,如已发现麻黄中含7种生物碱,抗癌药物长春花中已分离出60多种生物碱。不同植物提取的生物碱具有特殊的生物活性,如麻黄中的麻黄碱具有松弛支气管平滑肌、收缩血管、兴奋中枢神经作用;茶叶中的咖啡碱和茶碱能抑制磷酸二酯酶的活性,抑制细胞内环腺苷酸(cAMP)的水解, 使

细胞内cAMP水平提高,对细胞增殖有双向调节功能。目前在养殖业中研究应用较多的是甜菜碱,它是一种季胺型生物碱。

1.3 多糖

多糖是由醛糖和(或)酮糖通过糖苷键连接,聚合度超过10以上的多聚糖。它种类繁多、结构复杂,普遍存在于植物体内。多糖按照立体结构分为4种,即拉伸带状结构、曲状螺旋结构、皱型结构和屈曲线状结构。多糖的生物活性与它的结构有密切关系,其中具有曲状螺旋结构的多糖具有较高的生理活性。现在已经提取的多糖较多,如黄芪多糖、枸杞多糖、茯芩多糖、党参多糖、淫羊藿多糖、刺王加多糖、甘草多糖、茶叶多糖和红花多糖等,他们大都具有双向调节动物免疫功能、抗菌、抗病毒、抗肿瘤及改善动物生产性能等多种功效。

1.4 茶多酚

茶多酚是茶叶中酚类物质及其衍生物的总称,它由黄烷醇类、黄酮类和黄酮醇类等成分组成,其中黄烷醇类为茶多酚的主体成分,约占茶多酚总量的65%~80%。茶多酚为淡黄色至茶褐色的粉末或晶体,易溶于温水、乙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯,微溶于油脂,有吸湿性,耐热、耐酸性好,是一类具有抗氧化、清除自由基和抗菌等特性的生物活性物质。生产中可用作抗氧化剂、保鲜剂、保色剂、解毒剂。

1.5 黄酮类

黄酮类主要是由2个苯环中间通过三碳链连接形成C6:C3:C6基本骨架的一类化合物的总称,主要分布于银杏科、豆科、芸香科、菊科等植物体中,是一类重要的生理活性物质,具有雌激素和抗雌激素样作用、抗氧化作用及调节机体的免疫力等多种生理功能。其中大豆黄酮是当前研究应用较多的一类,在医药、食品、化妆品等行业中有极其广泛的用途,用作饲料添加剂具有使用剂量小、见效快等优点,是一种开发应用前景看好的饲料添加剂。

1.6 挥发油

挥发油是一类常温下具有挥发性、可随水蒸气蒸馏,与水不相溶的油状液体。挥发油所含成分复杂,主要由萜类、芳香族化合物、脂肪族化合物等组成,具有特殊的香气或辛辣味。目前养殖生产应用较多的产品主要有大蒜素、牛至油等。大蒜素是百合科多年生宿根草本蒜中所含的生物活性成分,它由丙基二硫化丙

烯、二硫化二丙烯、三硫化二丙烯等挥发性含硫化合物组成,具有抗菌、增强免疫功能、诱食助消化、改善畜产品品质等功效。牛至油是从牛至中提取的一种挥发油,其化学成分主要由百里香酚、香芹香酚、γ-萜品烯和ρ-异丙苯组成,具有抗菌谱广、作用迅速等特点,是一种有较高应用价值的饲料添加剂。

2 当前影响植物提取物饲料添加剂开发应用的主要因素

2.1 不同来源植物提取的同类活性成分功效有差异

我国植物资源丰富,分布区域广,植物中含有的同类生物活性成分也因植物种类、产地不同和化学结构差异而在功能上存在差异。生物碱分布于植物的50多个科120多个属中,不同植物提取的生物碱具有特殊的生物活性。小檗碱分布于黄连、黄柏等植物中,主要具有抗菌消炎等功效;茶叶多糖主要有降血脂、抗凝血、抗血栓等功能;黄芪多糖主要有抗辐射、增强免疫、抗溃疡等功能;枸杞多糖主要有调节机体免疫、延缓衰老、抗病毒、抗肿瘤和抗氧化等作用;皂甙也由于三萜皂甙和甾体上取代连结糖的种类、数量、糖链的不同而生理作用有差别或强弱之分。不同来源植物提取同类活性成分存在功效差异问题,开发中需做大量的工作对不同来源植物提取的有效成分和功效进行评价,才能科学确定所提取活性物质的功效,这是当前影响植物提取物饲料添加剂开发应用的一个主要因素。

2.2 植物有效成分的提取与功效维护问题未能较好解决

目前天然植物有效成分的提取工艺有: 传统的溶剂浸出法(水提、醇提)、水

超临界流体萃取法、生物酶解技术、超声提取蒸气蒸馏法和升华法,现代的CO

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超临界流体萃取法、微波萃取等现代技术,定技术、微波辅助技术等。采用CO

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向提取天然植物中的有效成分,具有产品质量的可控性和稳定性等特点,是实现天然植物提取物标准化生产和产业化发展的必要条件。如用超临界萃取法提取青蒿素,提取率比传统法高11%~59%,且可使生产周期缩短约100h;传统的水蒸气蒸馏法提取野菊花得到的提取物,可分离出46种化学成分,提取率为0.32%,而用超临界萃取法提取的提取物,可分离出60种化学成分,提取率为3.4%。但天然植物生物活性的功效,尤其是具有双向调节功效植物,它与其复杂的有效活性成分有关。采取现代工艺定向提取植物生物活性物质需要解决提取物纯度高低

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