芦荟主要生物学功能及其在动物生产中的应用_周颖.pdf

综述NO.02 2023153饲料研究 FEED RESEARCH芦荟主要生物学功能及其在动物生产中的应用周颖 葛朝晖 张海娟*（临沂大学药学院，山东 临沂 276000）摘要：百合科芦荟属植物库拉索芦荟作为可饲用天然植物，具有提高机体免疫力、预防疫病、提高成活率、改善繁殖性能等作用。芦荟代谢产物类型主要为多糖、蒽醌和色原酮，其主要功能成分为芦荟多糖、芦荟苷、芦荟大黄素、芦荟苦素。芦荟主要成分具有抗菌、消炎、抗氧化、免疫调节等作用。文章综述了芦荟主要活性成分、生物学功能及其在动物生产中的应用，以期为芦荟在动物生产中的合理应用提供参考。关键词：芦荟；芦荟苷；芦荟多糖；芦荟苦素；动物生产中图分类号：S 816.7 文献标识码：A 文章编号：1002-2813（2023）02-0153-04 Doi：10.13557/ki.issn1002-2813.2023.02.032Main biological function of Aloe barbadensis and its application in animal productionZHOU Ying GE Zhao-hui ZHANG Hai-juanAbstract:As the feed-plant,Aloe barbadensis can enhance the immunity,prevent diseases,improve the animal survival rate and reproductive performance.Aloe barbadensis is rich in sugar compounds,quinones and flavonoids,and its main functional components are Aloe barbadensis polysaccharide,aloin,aloe emodin,aloesin,which have anti-microbial,anti-inflammatory,antioxidant and immunomodulatory effects.The article reviews the various active components,biological functions and application of Aloe barbadensis in animal production,to provide reference for the rational application of Aloe barbadensis in animal production.Key words:Aloe barbadensis;aloin;Aloe barbadensis polysaccharide;aloesin;animal production芦荟为百合科植物好望角芦荟（Aloe ferox Miller）、库拉索芦荟（Aloe barbadensis Miller）或其他同属近缘植物叶的汁液浓缩干燥物1，性味寒苦；归经于胃、肝、大肠经；具有清肝、杀虫等功效1。库拉索芦荟是芦荟属中少数可以食用的种类之一，被列入饲料原料目录2。库拉索芦荟于1991年在我国引种栽培，已在我国大面积种植，并且因其具有较高的经济价值和药用价值，成为研究最多的芦荟品种3。库拉索芦荟的代谢产物包含多糖、醌、色酮等类型，主要成分为芦荟多糖、芦荟素、芦荟苦素和芦荟大黄素4。本文围绕芦荟中主要活性物质的功能及其在畜牧养殖中的应用进行综述，以期为芦荟的开发和应用提供参考。1芦荟的主要功能成分及其生物学活性芦荟中含量较高的活性代谢产物为芦荟多糖，还包括醌类、色原酮类等成分，其中较为典型为芦荟苷、芦荟大黄素和芦荟苦素，见图1。芦荟多糖由甘露糖、葡萄糖和半乳糖等单糖或其衍生物组成4-6，具有保湿、抗皱、抗炎、抗肿瘤、调节免疫等多种功效6。芦荟多糖的组成与结构随芦荟品种、采收季节、生长环境及提取技术等的变化而变化6-7。高文远等8采用高效液相色谱法测定芦荟不同部位的叶片多糖含量，结果发现，芦荟从上到下叶片总糖的含量不断增加，最上部分的叶片可以检测到三糖和二糖，较上部分的叶片单糖含量较大。蒽醌类产物是芦荟另一主要功能活性成分，主要存在于新鲜芦荟汁液中9，具有促进肠蠕动、抗菌、抗肿瘤、抗炎等生物活性，代表性化合物包括芦荟苷（又称芦荟素）、芦荟大黄素、大黄素甲醚、大黄酚、大黄素、大黄酸、高那特芦荟素等9-11。不同芦荟品种中蒽醌类物质的成分及含量不同。芦荟苷包含芦荟苷A 和芦荟苷 B，两者为同分异构体，可相互转化，性质不稳定，可降解为芦荟大黄素和其他成分12，具有软化血管、降低血压和血液黏稠度、促进血液循环、防止动脉硬化等作用。芦荟色酮类产物主要存在于芦荟叶皮中13-14，具有刺激细胞生长、抑制酪氨酸酶活性和抗氧化功能，其中最典型的代表化合物是芦荟苦素，也是近年来研究的热点化合物。芦荟苦素为白色针状结晶（乙醇），具有抗癌、抑制蘑菇酪氨酸酶活性等作用15-17。1.1抗菌活性第一作者：周颖，大学，研究方向为中药资源开发利用。通信作者：张海娟，副教授，硕士生导师。基金项目：临沂大学大学生创新创业训练计划项目（项目编号：X202010452157）收稿日期：2022-06-23综述NO.02 2023154饲料研究 FEED RESEARCH芦荟代谢产物具有较好的抗菌活性。秦伟等18研究表明，库拉索芦荟蒽醌提取液可抑制枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金葡菌的生长。张国辉等19发现，芦荟凝胶对新月弯孢菌株具有明显的抑菌活性。刘美艳等20研究发现，芦荟大黄素可抑制大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等生长。芦荟大黄素对白色念珠菌、新生隐球菌等真菌具有明显的抗菌活性，对临床常见厌氧菌亦表现出较强的抑制作用21-22。曲秀龙等23研究发现，库拉索芦荟提取物对嗜水气单胞菌和维氏气单胞菌具有较好的抑菌作用。李春等24发现，芦荟对口腔临床常见病原菌模式株、临床分离株具有抑制作用。王斌等25比较了库拉索芦荟不同叶龄组织对5种常见致病菌（包括金葡菌、单增李斯特菌、大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和阴沟肠杆菌）的作用，发现药物水平达50%以上的样品均能够显著抑制种致病菌生长，且与药物水平呈正相关。芦荟代谢产物具有较强的抗微生物作用。芦荟活性成分抑菌作用的机制主要表现为对微生物生物被膜形成的抑制、胞外蛋白和胞外多糖产生的抑制，呼吸代谢活动抑制、破坏细胞膜和细胞壁等9,26-27。1.2抗炎活性芦荟作为一种中药，在传统医学实践中常用于治疗结肠炎等肠道疾病28。在对结肠炎模型大鼠中的抗炎活性试验中，芦荟素、芦荟苦素和芦荟凝胶均表现了较为显著的抗炎活性；但是关于其抗炎功效的作用机理的研究鲜见报道。关于芦荟大黄素抗炎作用机制方面的研究发现，芦荟大黄素通过抑制一氧化氮合酶（iNOS）mRNA降低炎症细胞RAW264.7释放一氧化氮，从而发挥抗炎作用29-30。李帅等31研究发现，缓解化疗性静脉炎炎症，可联合应用马铃薯糖苷和芦荟蒽醌。探究芦荟多糖对大鼠骨关节炎的治疗作用的试验表明，芦荟多糖可通过抑制促炎因子的产生而减轻炎症反应，具有一定的抗炎和软骨保护作用32。袁慧杰等33研究发现，芦荟胶制剂能够明显减轻炎症小鼠耳廓肿胀和足趾肿胀，降低毛细血管通透性增加。舒克钢等34研究芦荟苷对大鼠骨关节炎的影响，表明芦荟苷对脂多糖所致炎症因子表达和释放具有抑制作用，起缓解炎症的作用。1.3抗氧化作用处于氧化应激状态的动物，其生产性能和健康水平会明显下降，极易引发疾病甚至导致动物死亡35。芦荟蒽醌类物质可清除自由基，这一作用可能是由于其阻断了自由基链式反应，也有可能是通过提高机体抗氧化防御体系发挥作用36。芦荟皮多糖能够清除DPPH自由基、羟自由基，抑制脂质过氧化物的生成37。芦荟中抗氧化活性物质还包括过氧化氢酶、超氧化歧化酶、维生素A、维生素E、半胱氨酸以及黄酮类化合物等38。万庆家等39研究芦荟花提取物抗氧化性能，通过对斑马鱼体内活性氧（ROS）含量影响的试验，得出芦荟花提取物能够抑制脂多糖（LPS）刺激产生的ROS分泌量，从而预示了其潜在的抗氧化功能。1.4免疫调节活性芦荟多糖可调节机体的免疫功能。Pugh等40从库拉索芦荟汁中分离纯化出分子量在4 0007 000 kDa的芦荟多糖，可加强 THP-1 细胞活性，诱导白细胞介素-1（IL-1）和肿瘤坏死因子-（TNF-）mRNA 的表达，表明该芦荟多糖可作为免疫刺激剂。Ojewole等41研发的以芦荟为原料的凝胶型抗艾滋病药物，发现其具有提高患者免疫力的作用。Yu等42研究表明，芦荟大黄素可增强机体免疫功能，其机理为增强巨噬细胞的吞噬作用，从而诱导IL-1、肿瘤坏死因子及干扰素等细胞因子mRNA的表达，达到增强免疫的作用。李新等43研究表明，芦荟大黄素具有调节机体免疫活性作用，其作用原理可能与抑制细胞内Ca2+浓度升高相关。2芦荟功能成分在动物生产中的应用2.1芦荟功能成分在家禽中的应用在家禽饲料中添加一定量的芦荟或芦荟提取物（多以芦荟粉或者芦荟多糖的形式添加），可以提高家禽的免疫力、生产性能。在蛋鸡产蛋前期，饲料中添加芦荟药渣或芦荟粉，能够提高产蛋率，降低破壳率、畸形蛋率；（a）芦荟苷（aloin）（b）芦荟大黄素（aloe-emodin）（c）芦荟苦素（aloesin）图1芦荟中主要功能成分结构式综述NO.02 2023155饲料研究 FEED RESEARCH鸡蛋密度、蛋黄和蛋清的比值、蛋品的口感以及鸡蛋在水分、脂肪、蛋白质等指标上均存在显著差异44-45。产蛋后期，芦荟粉能够提高产蛋率，降低料蛋比和蛋次品率；可以提高蛋壳的强度和蛋哈夫单位，降低蛋内胆固醇的含量46。胡哲炜等47研究芦荟大黄素对延缓衰老蛋鸡的影响试验中发现，芦荟大黄素通过激活Nrf2/HO-1信号通路缓解蛋鸡卵泡的氧化应激，从而缓解卵泡衰老，进而延长蛋鸡产蛋时间。在肉仔鸡的饲料中添加芦荟粉，仔鸡的生长性能和免疫机能均得到提高，而且雄性肉鸡的效果比雌性肉鸡更好48。添加芦荟多糖有利于提高肉仔鸡的免疫能力，增加鸡的免疫器官指数和吞噬指数；添加芦荟多糖还可以减少家禽盲肠中的大肠杆菌的数量，提高回肠微绒毛的高度和密度；家禽的胸腺、脾等免疫器官的相对质量显著增加，血液中免疫抗体效价显著增加，巨噬细胞的吞噬能力随之提高，提高肉鸡的体液免疫功能49。在日粮中添加芦荟粉喂养的肉鸡，鸡肉中的蛋白质含量提高8.75，脂肪含量降低10.94，脂肪酸（亚油酸）含量提高70.4450。添加芦荟提取物可以延缓沙门菌感染鸡出现临床症状，降低病死率51。2.2芦荟功能成分在猪中的应用目前，芦荟在猪饲料中的应用主要以芦荟多糖和芦荟粉的形式添加，多用于仔猪和妊娠母猪，具有提高免疫力、抗病毒、抗菌、抗应激、改善肠道健康等功效。在饲料中添加芦荟多糖可以促进猪的免疫器官脾脏、胸腺等的发育，提高机体免疫器官的杀伤力，促进免疫机能的提高；芦荟多糖可以控制猪流感病毒的传播，增加细胞膜的稳定性，阻止病毒与靶细胞的结合，从而减少细胞的受损程度52。在仔猪饲料中添加一定量的芦荟多糖可以减少仔猪腹泻频率，促进免疫器官发育，提高仔猪的抗病能力，有效调节消化道功能，改善菌群环境；提高断奶仔猪肝和脾的TLR2 及TLR4 的表达，有助于调节仔猪免疫功能；还可以促进仔猪垂体发育，促进垂体分泌生长激素，进一步促进骨、软骨还有其他组织的生长，提高仔猪的生长速度的同时保证仔猪的健康程度53-54。在妊娠母猪的饲料中增加一定量的芦荟蒽醌，可以改善妊娠母猪的粪便柔软度，减少妊娠母猪的便秘发生率；并有效地增加仔猪的出生率、仔猪存活率55。生长肥猪饲料中添加0.6%1.0%的芦荟粉，连续使用84 d，平均日增重由733.9 g/d增至907.3 g/d，料重比由2.18降至1.76；瘦肉率由62.61%提高至70.35%，脂肪率由11.95%降至7.84%，猪肉中天冬氨酸、精氨酸等氨基酸总量由19.723%提高至20.974%，