辣椒素作为饲料添加剂在畜禽生产上的应用研究进展.pdf

饲 料 添 加 剂2023年第44卷第21期 总第690期辣椒素作为饲料添加剂在畜禽生产上的应用研究进展 王紫华1，2，3 游 伟1，2 成海建1，2 胡 鑫1，2 胡志勇3 宋恩亮1，2 姜富贵1，2*（1.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，山东济南 250100；2.农业农村部畜禽生物组学重点实验室，山东济南250100；3.山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018）摘 要：辣椒素具有抗菌、消炎、增强食欲、促进消化、调节肠道菌群、提高免疫力、缓解热应激等多种生物学功能，并且辣椒素在家禽养殖业中具有替代抗生素的潜在价值。文章通过检索近年来辣椒素在畜禽生产中应用的相关文献，综述了辣椒素在畜禽生产上的应用及其研究进展，为辣椒素在畜禽生产中的进一步应用提供参考。关键词：辣椒素；饲料添加剂；畜禽；生产性能；抗氧化doi:10.13302/ki.fi.2023.21.003中图分类号：S816.7 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）21-0014-05Progress in Application of Capsaicin as Feed Additive in Livestock and Poultry ProductionWANG Zihua1,2,3 YOU Wei1,2 CHENG Haijian1,2 HU Xin1,2 HU Zhiyong3SONG Enliang1,2 JIANG Fugui1,2*（1.Shandong Key Laboratory of Animal Disease Control and Breeding,Institute of Animal Science andVeterinary Medicine,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Shandong Ji nan 250100,China;2.Key Laboratory of Livestock and Poultry Multi-omics of MARA,Shandong Ji nan 250100,China;3.College of Animal Science and Technology,Shandong Agricultural University,Shandong Taian 271018,China)Abstract：Capsaicin has various biological functions such as antibacterial,anti-inflammatory,appetite enhancement,digestion promotion,intestinal flora regulation,immunity enhancement,heat stress relief,etc.Moreover,capsaicin has the potential value of replacing antibiotics in poultry farming.This paper reviews the application of capsaicin in livestock and poultry production and its research progress by searching the literature related to capsaicin in livestock and poultry production in recent years,and provides references for further application of capsaicin in ruminant production.Key words：capsaicin;feed additive;livestock and poultry;production performance;antioxidant目前国内畜禽养殖中存在动物免疫力低、病原体耐药性强、药物残留高等问题，且随着禁抗令的全面实施，寻找天然的饲料添加剂代替抗生素来解决畜禽养殖中的问题迫在眉睫。辣椒素（capsaicin，CAP）具有良好的抗菌1、消炎2、抗氧化3-4等功能，在畜禽饲粮中添加辣椒素可有效增强食欲5、促进消化6、调节肠道菌群7、提高免疫力8-9、缓解热应激10-11。辣椒素还是一种天然的抗菌剂，安全营养，无耐药性，抗菌能力强。因此，被认为是一种理想的饲料添加剂。CAP又名辣椒碱，是一种从辣椒属植物中提取的香草酰胺类生物碱，具有辛辣味。CAP 化学名称是反-8-甲 基-N-香 草 基-6-壬 烯 酰 胺，分 子 式 为C18H27NO3，结构式如图1所示12。纯CAP呈单斜长方形片状无色结晶状，沸点210220，熔点65，易溶于乙醇、乙醚、氯仿以及苯，微溶于二硫化碳13。CAP可被水解为香草基胺和癸烯酸，水溶液呈弱酸性，可与斐林试剂发生呈色反应14。辣椒在全世界范围内广泛种植，培育技术成熟，年产量较高、运输方便且易保存，市场价格合理且偏低，具有巨大潜在应用前景。文章综述了CAP在畜禽作者简介：王紫华，硕士，研究方向为反刍动物营养生理。*通讯作者：姜富贵，博士，副研究员。收稿日期：2023-08-03基金项目：国家自然科学基金项目32102581；国家现代农业（肉牛牦牛）产业技术体系专项CARS-37；山东省牛产业技术体系项目SDAIT-09-0314SILIAO GONGYE2023年第44卷第21期 总第690期生产中的应用研究进展，为CAP在畜禽生产上的进一步应用提供参考依据。图1 CAP结构式1 CAP在单胃动物生产上的应用1.1 CAP对生产性能的影响研究表明，在饲粮中添加CAP显著提高湘黄鸡的体重以及采食量，降低料重比，且以添加量为10 mg/kg时效果最佳，当添加较高剂量（50 mg/kg以上）则可能起副作用，表明饲粮添加10 mg/kg的CAP对湘黄鸡的生长性能有积极影响15。研究表明，在肉鸡饲粮中联合使用植物提取物（CAP和玉米油）可提高肉鸡生产性能16。并且诸多研究均表明，肉鸡饲粮中添加CAP可以显著提高肉鸡的平均日增重17-20。老年蛋鸭饲粮中添加CAP的试验结果显示，添加CAP采取成对饲喂方式时，鸭的日采食量显著高于对照组，而产蛋率和蛋重有增加的趋势，饲料转化效率不受影响，表明饲粮中添加 CAP 可能促进老年蛋鸭的生长性能21。樱桃谷肉鸭饲粮中添加CAP的试验结果显示，与对照组相比，300 mg/kg CAP 组 42 日龄肉鸭体重显著增加，114 日龄和 1542 日龄平均日增重也有显著提高，同时142日龄和1542日龄平均日采食量显著提高。说明高樱桃谷肉鸭饲粮中添加CAP能显著提高其生长性能22。研究表明，在 142日龄的“麒麟”鸡日粮中添加0.05%、0.10%、0.30%辣椒粉，其日增重均显著提高，料重比显著降低，说明饲粮添加CAP对鸡生产性能有积极影响，且可提高饲料转化效率23。研究表明，哺乳期母猪和断奶后仔猪饲喂CAP可提高断奶后第1周仔猪的增重效率，同时可能在更大程度上改变基因表达24。李辉等25的研究表明，与对照组相比，CAP组生长猪的采食量、平均增重以及平均日增重均显著提高。说明在饲粮中添加23 mg/kg的辣椒碱可显著提高生长猪的生长性能，且添加量为3 mg/kg效果最佳。在母猪妊娠期和哺乳期饲粮中添加 CAP，试验组仔猪断奶时平均体重显著高于对照组，腹泻仔猪数量显著低于对照组，说明添加CAP可减少断奶仔猪腹泻，对其生长性能有积极影响26。研究表明，在平均增重相同的育肥猪基础饲粮中添加不同比例的去籽辣椒粕，试验组采食量、日增重、料重比均高于对照组，且以添加比为2.5%的试验组效果最好，说明添加去籽辣椒粕提高育肥猪生长性能和饲料利用率，达到育肥目的27。1.2 CAP对肉蛋品质的影响CAP可作为饲料添加剂添加至肉鸭、蛋鸭饲粮中，以改善肉蛋品质22，28-29。肉色、pH、滴水损失以及蒸煮损失是评价肉品质的重要指标。袁杨斌等22的研究表明，饲料中添加CAP可显著降低鸡胸肌24 h亮度值，同时促进24 h的红度值。猜测可能是因为辣椒碱具有抗氧化作用，可以延缓二价铁的转化，减少三价铁的生成，维持肌红蛋白含量，使肌肉能保持较鲜红颜色，且对于45 min时红度值以及pH有积极影响的趋势；与此同时饲粮添加CAP降低了胸肌滴水损失和蒸煮损失。以上结果均表明饲粮添加CAP可有效改善肉品质。蛋黄颜色是衡量蛋品质量的重要指标，CAP可作为饲料添加剂加入蛋鸡饲粮中，能显著增加蛋黄颜色深度，使其呈桔红色28。赵国刚29的研究表明，在蛋鸭饲粮中添加辣椒粉，可显著提高蛋黄颜色，且CAP色素沉积量与添加CAP量成正比，沉积效率与添加量成反比。1.3 CAP对肠道功能的影响研究表明，饲粮添加CAP喂养14 d和19 d时，肠炎链球菌器官培养的雏鸡阳性总数显著低于对照组；饲粮中给予CAP2周可引起盲肠黏膜形态学变化，提示CAP可能导致宿主对肠炎链球菌入侵易感性的改变30。在罗斯肉鸡饲粮中添加CAP，对革兰氏阴性致病菌大肠杆菌、肠杆菌科革兰氏阳性乳酸菌的生长具有明显抑制作用31。另一研究表明，在饲粮中添加CAP对湘黄雏鸡的生长及肠道形态有一定的影响，与添加剂量有关：中低剂量的CAP通过改变肠道上皮细胞的结构，同时可促进动物生产性能，但对肠道微生物抑制作用并不明显；较高剂量的CAP对湘黄雏鸡回肠与空肠的大肠杆菌有明显的抑制作用，但对生产性能的提高不显著32。CAP添加到猪饲粮中对肠道菌群也有一定影响。研究表明，20 日龄仔猪的基础饲粮粗蛋白含量控制在 18%时，添加 200 mg/kg 的植物提取混合物含CAP、植物提取混合物（XT），空肠乳酸杆菌显著增加，盲肠挥发性脂肪酸（VFA）产量显著减少，同时还可延长食物在仔猪胃里的停留时间。说明添加含CAP的植物提取混合物对仔猪的肠道功能有积极影响33。研究表明，在早期断奶仔猪饲粮添加含CAP的植物提取物，结果显示，植物提取物组可通过增加乳酸杆菌数增加盲肠中乳酸杆菌与肠杆菌比率，且添加植物提取物没有减少胃肠道的微生物总数，表明饲粮15饲 料 添 加 剂2023年第44卷第21期 总第690期中添加植物提取物不影响不同区域细菌总数，但其生态结构和微生物环境代谢活动会发生变化，从而对肠道功能产生影响34。另一研究表明，饲粮中添加2.5 mg/L CAP 和 2.5 mg/L CAP 与 DL-蛋氨酸羟基类似物组合，有增加盲肠中乳酸杆菌的趋势，使仔猪的肠道生态学得到改善35。1.4 CAP对免疫功能的影响研究表明，在新西兰大白兔饲粮中添加黑辣椒和红辣椒混合油脂能够影响其生长性状，提高机体免疫力，降低脂质过氧化和脂质剖面36。范秋丽等37的研究结果显示，在肉鸡饲粮中单独添加CAP血浆中免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白M（IgM）的含量显著升高，说明CAP可通过提高肉鸡的体液免疫来提高其免疫功能。另一研究表明，在文昌鸡饲粮中添加黄灯笼辣椒提取物（CAP含量31.64%），试验组各生长阶段血清中白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-2（IL-2）和瘤坏死因子-（TNF-）含量均显著提高，且在35周龄文昌鸡中肿瘤坏死因子（IFN-）含量显著升高，说明饲粮中添加黄灯笼提取物显著提高了文昌鸡淋巴细胞和单核巨噬细胞的分泌能力和吞唾能力，同时促进了其外周血中淋巴细胞转化率，使其免疫应答水平、抗肿瘤能力和抗病毒能力显著增强，从而显著提高了文昌鸡的免疫功能38。1.5 CAP对抗氧化功能的影响在抗氧化活性方面，丙二醇（MDA）、谷胱甘肽（GSH）是重要的抗氧化功能指标，机体抗氧化功能增强时，MDA含量降低，GSH含量升高39。有研究表明，饲粮中添加80 mg/kg CAP时，血清中超氧化物歧化酶（T-SOD）活性和总抗氧化能力（T-AOC）显著提高，肉鸡表现出较高水平的血清总抗氧化能力40。另一研究中有同样结果，在 818肉鸡饲粮中添加 180 mg/kg的CAP，可显著提高血浆GSH含量，同时血浆 MDA含量显著降低，从而提高肉鸡抗氧化能力37。范秋丽等41的研究中，817公雏鸡饲粮中添加75 mg/kg CAP，可著降低血浆中 MDA 含量和 GSH 含量。研究表明CAP能显著提高蛋鸭血浆谷胱甘肽过氧化物酶活性，降低血浆MDA含量。说明CAP能改善蛋鸭的抗氧化能力，且在自由采食饲养条件下效果更好21。以上研究结果均可以说明饲粮中添加CAP对畜禽抗氧化功能有积极影响。2 CAP在反刍动物生产上的应用2.1 CAP对生产性能的影响研究表明，以每天 35 g/头的剂量对荷斯坦泌乳奶牛饲喂功能性补充剂混合物（含CAP）可提高产奶量和饲料效率；此外，功能性补充剂混合物增加了血液白蛋白水平，并且对其他血液测量或奶组成没有负面影响，说明饲粮补充功能性补充剂混合物对荷斯坦奶牛生产性能有积极影响42。研究表明，给存在亚急性瘤胃酸中毒（SARA）风险的肉牛补饲CAP，试验组肉牛的采食量、饮水量、日增重和饲料转化率均显著提高，说明补饲CAP对亚急性瘤胃酸中毒肉牛生长性能有积极影响43。柏春梅44的试验结果显示，肉羊饲粮中添加CAP在促进食欲的同时料重比显著增加，且以50 mg/kg添加时效果最佳，表明适量添加CAP对肉羊的生产性能有积极影响。2.2 CAP对奶和肉品质的影响饲粮中添加不同剂量微胶囊化辣椒添加剂（微囊包裹的CAP提取物）饲喂荷斯坦奶牛，当CAP添加量为 150 g/d 时饲喂奶牛，在试验第 3 周奶牛消化率最高；添加150 g/d CAP的奶牛乳蛋白含量高于添加75 g/d CAP；饲喂CAP 可显著提高3.5%脂肪校正乳、乳糖、脂肪和蛋白质的产量45。研究表明，给阉牛补饲CAP，可能影响胴体产量等级、大理石花纹评分和品质等级，而不影响干物质、采食量、日增重或屠宰率46。2.3 CAP对瘤胃内环境的影响在肉牛生产中，吴宝云等47的研究中显示，在安格斯杂交阉牛饲粮中添加CAP可提高其蛋白质及干物质的表观消化率，增加血清白蛋白含量及瘤胃微生物蛋白合成量，从而对瘤胃内环境产生良性影响。研究表明，饲粮添加 CAP 可显著提高肉羊瘤胃pH，显著降低瘤胃内戊酸含量，且 CAP 添加水平为50、100 mg/kg时，瘤胃内厚壁菌门相对丰度升高，拟杆菌门相对丰度降低，但是当CAP添加量为200 mg/kg时瘤胃菌群生长受到抑制44。说明饲粮添加CAP可调节肉羊瘤胃菌群，改善瘤胃内环境。2.4 CAP对免疫功能的影响研究表明，在亚急性瘤胃酸中毒（SARA）条件下，补饲CAP，肉牛血清白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）含量显著降低，免疫球蛋白G（lgG）、补体C3含量显著增加，有效减轻亚急性瘤胃酸中毒导致的炎症反应，提高机体免疫力43。在过瘤胃辣椒油树脂对奶牛静脉注射脂多糖（LSP）免疫应答的影响试验48中，过瘤胃辣椒油树脂在LPS刺激后2 h倾向于降低皮质醇，并降低血清中各采样点的结合珠蛋白浓度；LPS刺激后24 h，过瘤胃辣椒油树脂可降低血浆中硫代巴比妥酸反应性物质的浓度；过瘤胃辣椒油树脂降低了8 h时的血清胰岛素浓度；过瘤胃辣椒油树脂倾向于降低LPS刺激后16SILIAO GONGYE2023年第44卷第21期 总第690期血液中皮质醇、结合珠蛋白和硫代巴比妥酸反应物质的浓度。以上结果表明，饲粮中添加过瘤胃辣椒油树脂可以调节奶牛细菌感染引起的急性期反应。2.5 CAP对抗氧化功能的影响研究表明，饲粮添加CAP饲喂安格斯杂交阉牛，添加CAP，血清中IGF-I、IgM、IgG和IL-10含量增加，血清总抗氧化能力和过氧化氢酶活性增加，但结果并不显著，说明CAP有改善肉牛抗氧化能力的潜力46。但柏雪梅44的研究表明，在肉羊饲粮中添加不同水平的 CAP，添加 CAP 组的三酰甘油和胆固醇呈下降趋势，其中三酰甘油含量显著低于对照组，同时血糖、谷丙转氨酶含量随 CAP 添加水平的上升而呈现显著下降趋势，添加 CAP 组血液中 SOD、CAT、T-AOC、GSH-Px含量显著增加，同时MDA含量显著降低。说明添加CAP显著改善了肉羊血液生化及抗氧化能力。3 CAP在畜禽生产上的其他应用3.1 CAP缓解热应激研究表明，热应激条件下，荷斯坦奶牛饲料添加辣椒碱，可缓解奶牛直肠温度上升，且血清皮质醇含量显著降低。说明CAP可缓解奶牛热应激10。热应激对猪养殖业的影响也是巨大的，有研究表明，在热应激条件下，在猪饲料中添加甜味剂和CAP（CAPS-SUC）可减轻热应激对猪造成的不利影响，补充CAPS-SUC可恢复热应激状态下的猪的直肠温度，同时可使其体重增加、饲料转化率提高，并且在一定程度上改善其代谢灵活性49。以上研究结果均表明CAP可缓解热应激对畜禽造成的不利影响。3.2 CAP代替抗生素研究表明，CAP喂养14 d和19 d的肠炎链球菌器官培养雏鸡阳性总数显著低于对照组，并表明饲粮中给予 CAP 2 周可引起盲肠黏膜形态学变化，提示CAP 可能导致宿主对肠炎链球菌入侵易感性的改变50。在罗斯肉鸡饲粮中添加CAP，对革兰氏阴性致病菌大肠杆菌、肠杆菌科革兰氏阳性乳酸菌的生长具有明显抑制作用51。在岳雨霞52的研究中，不同的浓度下 CAP 的抑菌效力也不同，CAP 的最低抑菌浓度为 0.062 50.500 0 g/mL，抗真菌的最小浓度不能小于0.125 0 g/mL，通过对比不难发现，CAP的抗真菌活性比抗细菌活性要好很多。与其他广谱类抗生素进行比较发现，CAP的效果明显要弱一些。但是辣椒提取物作为纯天然的抗菌试剂，随着提纯技术的提高及进一步优化标准，其在食品以及药品方面的应用会越来越广泛。辣椒提取物具有广谱的抑菌效果，对细菌、霉菌等多种微生物的抑菌效果都非常明显，特别是抗真菌活性方面。除上述作用外，研究表明，CAP可有效阻断鼠伤寒沙门氏菌对Vero细胞的侵袭53，因此CAP有潜在的治疗鼠伤寒的作用。CAP还可用于农业驱鼠、驱虫54。4 结语CAP作为一种天然植物饲料添加剂，能够提高畜禽生产性能、调控胃肠道功能、增强机体免疫力和抗氧化，具有替代抗生素的潜在价值，市场推广应用前景广阔。目前CAP相关研究主要集中在畜禽生产试验上，关于CAP在畜禽机体上的作用机制尚不明确，有待进一步研究。参考文献1 王梦,赵佩霞,张鹏,等.辣椒碱单体、二氢辣椒碱单体和降二氢辣椒碱单体抑菌效果研究J.北京化工大学学报:自然科学版,2019,46(3):61-65.2 HUANG C J,PU C M,SU S Y,et al.Improvement of wound healing by capsaicin through suppression of the inflammatory response and amelioration of the repair processJ.Molecular Medicine Reports,2023,289(2).DOI:I10.3892/mmr.2023.13042.3 PALMA J M,TERN F,CONTRERAS-RUIZ A,et al.Capsicum annuum antioxidant profile of pepper(L.)fruits containing diverse levels of capsaicinoidsJ.Antioxidants(Basel),2020,9(9).DOI:10.3390/antiox9090878.4 段方娥,何强.辣椒素与槲皮素、芦丁协同抗氧化作用研究J.食品科技,2019,44(10):294-299.5 MORAES D C A,NAGI J G,FRITZEN J,et al.Effect of capsaicin on the feed int-ake and immunoglobin concentration of sows,and performance of pigletsJ.Tropical Animal Health and Production,2022,54(4):241.6 王鑫.辣椒素与人体消化机能关系研究进展C/第二届中国西部营养学术会议专题报告及论文摘要汇编.重庆:四川省营养学会,重庆市营养学会,2006.7 王远微.辣椒素对肥胖小鼠肠道菌群的影响及其降脂机制研究D.博士学位论文.重庆:西南大学,2020.8 BESSLER H,DJALDETTI M.Capsaicin modulates the immune cross talk between human mononuclears and cells from two colon carcinoma linesJ.Nutrition and Cancer-An International Journal,2017,69:14-20.9 VIVEROS-PAREDES J M,PUEBLA-PREZ A M,GUTIRREZ-CORONADO O,et al.Capsaicin attenuates immunosuppression induced by chronic stress in BALB/C miceJ.International Immunopharmacology,2021,93:107341.10 朱靖,谢颖,裴明财,等.辣椒碱对热应激奶牛采食量、产奶性能和血清生化指标的影响J.动物营养学报,2020,32(9):4158-4165.11 张吉鹍.提高泌乳母猪繁殖性能的天然抗氧化应激有机物组学产品的组成分析J.猪业科学,2019,36(12):78-81.12 CORDELL G A,ARAUJO O E.Capsaicin:identification,nomenclature,and pharmacotherapyJ.Annals of Pharmacotherapy,1993,27(3):330-336.13 崔桂娟,谢秋涛,张群,等.辣椒中辣椒素提取方法与应用J.17饲 料 添 加 剂2023年第44卷第21期 总第690期食品工业科技,2018,39(13):306-310.14 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要：油莎豆是一种用途广泛、综合利用价值较高的新兴作物。油莎豆不仅能开发成粮、饲、药等产品，而且具有提升土壤肥力、防风固沙，改善生态环境的作用，具有较高的经济价值和生态价值。目前，我国对于油莎豆的开发利用仍处于初级阶段，油莎豆产业发展潜力巨大。文章对油莎豆的起源与分布、生态特征、营养成分与利用价值以及其产业发展现状进行了简单的概述，旨在为油莎豆产业发展提供参考。关键词：油莎豆；营养成分；利用价值；产业现状；发展建议doi:10.13302/ki.fi.2023.21.004中图分类号：S816.4 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2023）21-0019-06Utilization Value and Industrial Development Status of Cyperus esculentusSUN Rui1,2 ZHONG Peng1,2 LIU Zedong1,2 GAO Haijuan1,2 WANG Ruoding1,2 LI Wei1,2YOU Haiyang1 LI Xuye1(1.Branch of Animal Husbandry and Veterinary,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Heilongjiang Qiqihar 161005,China;2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Grassland and ForageBreeding,Heilongjiang Qiqihar 161005,China)Abstract：Cyperus esculentus is a kind of emerging crop with wide use and high co