发酵中药在畜禽养殖中的应用研究进展
王子忠1高玉田2杜宏亮3 郭世宁3
（1河北玖鹤生物科技有限公司2希杰（上海）商贸有限公司3华南农业大学）
摘要：随着抗生素类动物促生长剂的逐步退出，寻找低耐药性、低残留、安全有效的药物已成为目前以及未来养殖业亟须解决的问题，中药因其不容易产生耐药性、药效明显、药物残留低及来源广泛被应用于畜禽生产中，利用微生物对中药进行发酵，可以提高中药活性成分的含量，提高疗效，产生新的活性成分，调节和维持肠道菌群平衡，在畜禽生产养殖中具有广泛的应用前景。
关键词：中药；发酵；畜禽养殖
随着抗生素类药物动物促生长剂逐步退出，寻找其替代物显得极为迫切，来源广泛的中药以其不容易产生耐药性、药效明显及药物残留低而被应用于畜禽生产中，发酵中药是在中药基础上使用益生菌进行发酵，以其显著的疗效，安全性高，使用量少在畜禽生产中有着广泛的应用（乜春，2019）。传统发酵中药是在自然条件下利用空气中的微生物发酵，其质量不可控，产品质量难以保障。现代发酵中药不再局限于传统的中药炮制的发酵方式，是将发酵工程与微生物学和生物工程学相结合，在发酵过程中利用先进工程技术对发酵参数包括菌种情况、通气情况和温湿度等因素进行监控，较大地提升了中药质量。应用现代中药发酵技术，根据不同动物生理特征，按照使用目的定向发酵，将会成为中兽药发展的方向之一（陈春林，2019）。
1发酵中药的优势
利用单一菌种或者复合菌种对中药提取液或固态粉末进行发酵，通过细菌或真菌的各种酶系统以及代谢过程中产生的其他一级和二级代谢产物，将中药大分子物质经过微生物转化成为能被肠道直接吸收的小分子成分，或产生新的有效成分，使中药成为快速吸收、定量疗效的新型药物（乜春，2019）。
1.1降低毒性
药用材料本身通常含有一些大分子有毒物质。此外，当它进入机体时，还会产生刺激性物质，引起毒性或副作用。因此，发酵是最大程度降低中药副作用并减少不良反应的好方法（李昆，2017）。发酵不仅可以保护中药的活性成分而且有可能产生新的成分，并且在结构上还可以修饰有毒成分（Fan-Chiang et al.，2013）。以大黄为例，共轭蒽醌衍生物是产生不良腹泻作用的主要成分。发酵后共轭蒽醌衍生物的含量降低，而具有抗肿瘤作用的游离蒽醌含量增加六倍。因此，通过发酵改变大黄和大黄中蒽醌的含量可降低其毒性并提高其效率（Dai and Zhao，2005）。。例如，雷公藤的化学成分变化表明灵芝在两次固态发酵过程中，其中的有毒化合物（邻苯二甲酸二异丁酯和邻苯二甲酸二丁酯）的含量降低（侯志帆，2012）。
1.2增强功效
中药绝大部分是植物药，很多活性成分存在于细胞质中。植物细胞的细胞壁由纤维素和半纤维素组成，结构致密，因此有效成分难以被机体吸收和利用。此外，传统中药中活性成分的相对分子质量通常很高，难以突破血脑屏障(Li Lin et al.，2020)。传统的中草药通常是煎煮或粉碎后口服给药，其活性成分的生物利用度低下，但微生物发酵后，微生物产生的纤维素酶和果胶酶等细胞外酶能够分解植物细胞的细胞壁，导致植物细胞破裂，使得活性成分得以暴露出来。研究表明，在发酵过程中，各种微生物产生的酶具有重要作用。有效的大分子物质被吸收并降解为更容易被机体吸收的小分子物质。此外，还可以去除各种大分子杂质，从而改善药物作用。丹参等中草药经过固态发酵处理后，酚类物质的提取得到显着改善，提取物的抗氧化和抗菌活性增强（Wen et al.，2013）。此外，已经显示用地衣芽孢杆菌发酵处理红花将红花中的糖苷水解成糖苷配基，其更易于被机体吸收。
1.3产生新成分
除各种酶系统外，微生物代谢过程中产生的其他一级和二级代谢产物也可与药物成分中的活性或非活性成分反应形成新的前体化合物。这为中药有效成分的合成和新药的开发提供了一种新方法（汪洋，2014）。用枯草芽孢杆菌发酵人参，从发酵产物中可分离出人参皂苷RH4，但是在发酵前未检测到该化合物，推测可能是在发酵过程中，一些皂苷被转化为人参皂苷sRH4（Li et al.，2006）。红参提取物的拟青霉发酵能将人参二醇皂苷转化为人参皂苷F2，Rg3，Rg5，Rk1，Rh2和C-K（Kim，2014）。
1.4调节和维持肠道菌群平衡
动物肠道微生物菌群是否稳定对动物机体的健康有着举足轻重的影响。目前，中药发酵用到的微生物主要有芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、黄曲霉菌、黑曲霉、红曲霉、双歧杆菌等药用真菌（刘锋，2014）。中药经过益生菌发酵处理，再添加至动物饲料，能够在一定程度上调节肠道菌群。赵倩等研究表明，摄食不同益生菌发酵中药发酵制剂对鲤鱼肠道菌群结构有显著影响，其中鼠李糖乳杆菌中药发酵组鲤鱼肠道菌群最丰富，而枯草芽孢杆菌中药发酵组鲤鱼肠道菌群的丰富度显著高于空白对照组，证明不同微生物发酵的中药制剂对鲤鱼肠道菌群影响不同（赵倩，2017）。在用乳酸菌发酵中药添加至樱桃谷肉鸭饲料的研究中发现，发酵中药可以明显降低肉鸭生长后期盲肠食糜中沙门氏菌的数量，说明该发酵中药有调节肠道菌群的作用（王静，2013）。谷巍研究表明，相比空白对照组、大肠杆菌模型组和中药水提组，嗜酸乳杆菌发酵中药组的小鼠肠道中大肠杆菌的数量显著降低，而乳酸菌和双歧杆菌的含量明显升高，表明小鼠肠道菌群生态在经过发酵中药治疗后有好转的趋势（谷巍，2017）。
1.5节约资源
很多中药含有蛋白质和碳水化合物等，这些物质也是微生物进行发酵所必需的，因此无论是固态发酵还是液体发酵，都解决了中药废渣的问题，同时也解决了与环境污染有关的潜在问题，并降低了宝贵的药用资源的生产成本和使用量。例如，已证明白腐真菌对中药渣进行固态发酵不仅降低了药渣中纤维素的含量，而且还显着提高了蛋白质和氨基酸含量，并将最初使用的药渣变成了基质，用于生产蛋白质饲料(Li Lin et al.,2020)。
2 中药发酵技术
2.1 发酵种类 中药发酵包括固态发酵和液体发酵。
2.1.1 固态发酵
固体发酵是将发酵菌接种到以中药或中药药渣为营养基质的培养基中进行的发酵，发酵基质一般不用不灭菌，且多为自然开放过程，发酵成本也相对较低，且操作简便（陈柯源，2019）。尹珺伊等通过在日粮中添加发酵黄芪粉，使肉鸡的生产及免疫性能与黄芪粉相比得到了显著提高（尹珺伊，2017）。
2.1.2 液体发酵
液体发酵又称液体浸没发酵，是将发酵菌接种到由中药水提物制成的液体培养基中，并在一定条件下进行发酵，发酵产物包括发酵液和菌丝体。Yin Dan Dan研究了内生枯草芽孢杆菌对川芎根液体发酵中川芎嗪含量的影响，结果表明内生枯草芽孢杆菌通过分泌蛋白代谢川芎根，消耗川芎根中的糖，从而产生大量的川芎嗪（Yin Dan Dan，2017）。
2.2 发酵菌种
黑曲霉和米曲霉等真菌可以产生纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、植酸酶、葡萄糖氧化酶等大量的酶系，这些酶可以破坏植物细胞的细胞壁，降解粗纤维、植酸等难以吸收的物质，消除抗营养因子，提高药物营养价值。芽孢杆菌生命力强，可以耐温、耐酸碱、耐氧；繁殖快，能抑制有害菌的生长；代谢快，能产生大量的代谢产物，如有机酸、生物活性物质，及其它多种容易被利用的成份；同也产生大量的酶系。因此，黑曲霉等真菌以及芽孢杆菌可以作为单一菌种对中药进行固态发酵（袁明贵，2020）。
复合菌种的发酵效果普遍优于单一菌种（黄树平，2017）。主要因为单一菌种发酵时产生酶系单一，不能较好地降解纤维素等大分子物质；而且单一菌种发酵时，产物对菌种及其产生的酶具有反馈抑制作用。如果利用多菌种之间的互补和协同作用，就可以更好的对中药进行固态复合发酵。酵母菌是典型的兼性厌氧单细胞真菌，适合在偏酸性潮湿的含糖环境中生长。由于酶解产物单糖或寡糖对纤维素酶具有反馈抑制作用，而酵母能够利用单糖或寡糖，将其发酵成酒精和二氧化碳，所以酵母是一种较好的组合发酵菌种之一（袁明贵，2020）。通常情况下组合纤维素降解能力强的丝状真菌与发酵能力强的酵母菌（石宝珍，2014），或选择芽孢杆菌与酵母菌进行组配，联合进行中药渣的固态发酵（苏家宜，2017）。
3 发酵中药在畜禽生产中的应用
3.1 发酵中药在家禽养殖中的应用
黄芪等中药含有多糖、氨基酸、木质素、黄酮、生物碱、皂苷等活性物质，具有药用和营养双重功效。经过发酵后，其纤维素部分被分解，有效成分释放后可促进肠道发育；在发酵时采用的枯草杆菌等作为有益菌，可调节肠道内菌群生态平衡，促进肠道的消化吸收；发酵后的产物在口味上有一定程度的改变，从而提高了其适口性（唐兴刚，2020）。刘观忠等采用黄芪、贯众等七味药组成的复方制剂及其六神曲发酵产物作为对比，饲喂 1 日龄雄性 AA肉鸡，分别对其生产性能指标、营养代谢指标、血清蛋白含量、血液肝功能指标进行测定，结果表明发酵中药的效果均优于未发酵组（刘观忠，2011）。
发酵中药可以提高肉鸡免疫器官指数、增强免疫细胞的免疫功能。同时发酵中药的有效成分也可以作为免疫佐剂，增强抗原的特异性，提高肉鸡对新城疫等的抗体水平，从而增强机体的免疫力（阿地拉，2016）。张桂枝等利用枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、嗜酸乳杆菌4种菌种，以4%接种量对含黄芪、连翘、甘草等 8味中药的复方进行发酵得到复方中药发酵制剂，以1.0%的比例在饲料中添加该发酵制剂，喂给肉鸡，结果表明该复方中药发酵制剂可以显著提高红细胞的免疫功能，促进肉鸡淋巴细胞的增殖、免疫器官发育成熟和疫苗抗体的产生，增强机体的免疫功能，并能克服因接种疫苗引起红细胞免疫功能短暂下降的不良反应（张桂枝，2016a；张桂枝，2016b）。
许多中药有效成分比如黄酮类、生物碱类、有机酸类等具有抗菌作用（林真亭，2019）。经过发酵后的中药，因植物细胞壁被破坏，抗菌有效成分释放的更彻底，其抗菌作用更加明显（唐兴刚，2020）。沈永恕对中药复方采用超微粉碎、细胞破壁粉碎等处理后进行水提醇沉等工艺处理，然后采用复合菌种发酵制得复方发酵黄连膏剂，用于临床大肠杆菌病治疗，结果表明复方发酵黄连膏剂组治愈率明显高于乳酸环丙沙星组和丁胺卡那霉素组（沈永恕，2019）。尹念春等采用黑曲霉对含连翘、黄连、黄芩等中药复方进行发酵处理，通过与未发酵复方、西药进行对比，临床结果表明黑曲霉发酵中药后能提高中药复方制剂的治疗率（尹念春，2018）。徐亚慧等研究了马齿苋发酵物对人工感染沙门氏菌病的雏鸡的防治效果，发现采用乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌发酵的 5%马齿苋发酵物可明显防治雏鸡白痢，并有利于肉鸡肠道中乳酸菌和双歧杆菌的生长繁殖（徐亚慧，2018）。
3.2 发酵中药在猪养殖中的应用
发酵中药在养猪生产中的研究多集中在断奶仔猪生长性能和肠道健康上。乔宏兴等（2018）利用植物乳杆菌和屎肠球菌对黄芪进行发酵，用发酵后的黄芪饲喂断奶仔猪，结果发现，0.6% 发酵黄芪添加剂可以显著提高断奶仔猪的平均采食量，明显降低料重比，结果表明发酵黄芪饲料添加剂对断奶仔猪有明显的促生长作用（乔宏兴，2018）。段雪磊等研究表明，以1%的比例在饲料中添加绞股蓝微粉发酵物，能显著提高断奶仔猪的日增重、日采食量，并能明显降低腹泻率和料重比（段雪磊，2016）。陈新瑶等研究表明用含黄柏的中药发酵添加剂饲喂断奶仔猪，能够显著提高断奶仔猪的平均日增重，明显降低断奶仔猪料重和腹泻率（陈新瑶，2019）。方磊涵等用添加适量中药复方和发酵的中药复方的饲料饲喂断奶仔猪，实验结果表明发酵后的中药复方，可以明显增强仔猪的抗氧化能力（方磊涵，2019）。
发酵中药在提高母猪繁殖性能方面也可以发挥较为明显的效果，发酵中药可以缩短母猪的产程、促进产后恢复以及断奶后母猪的发情等（陈春林，2019）。李想等给妊娠后期至断奶期间的母猪饲喂含中药发酵添加剂的饲料，结果表明发酵饲料添加剂可以改善母猪体质，在产前起到保胎作用，减少母猪难产和滞产发生率，并且能促进产后母猪的恢复与在仔猪断奶后的发情（李想，2015）。
4 展望
畜禽应用发酵中药后可以提高免疫性能，调节肠道菌群，提高生长性能，预防、治疗疾病，且大多效果优于未发酵中药。但目前发酵中药也存在一些亟需解决的问题，比如中药成分复杂，发酵后的成分就更加复杂，如何确保发酵后的成分含量；发酵中药的安全性如何评价；发酵中药制剂的质量标准如何制订等；发酵菌种的选择、发酵技术和发酵设备都不够完善，有待进一步的研究。为了使发酵中药更好的应用于畜禽养殖中，更好的推动畜牧业的发展，应该加大对发酵中药的研究深度，扩大其治疗范围，充分提高中药的生物利用度，更好的发挥中药的药效，并且为新药的创制提供理论依据和技术方法，同时完善其不足。
参 考 文 献
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