植物多糖类化合物是由诸多单糖通过糖苷键连接而成的高分子聚合物[1],是维持生命体正常活动的重要组成,广泛存在于自然界动植物及微生物体内。植物多糖具有调节肠道、抗肿瘤、降血糖[2]等多种生物学功能,且具有毒副作用低等特点[3],逐渐成为食品、医药、动物生产领域的研究热点。植物多糖能够改善动物生长性能、维持动物肠道微生态平衡、提高动物免疫力和抗病性等[4],是一种新型的绿色饲料添加剂[5]。近年来,随着畜禽业快速发展,植物多糖在动物饲料的加工及生产中的应用较多。文章对植物多糖的多种提取工艺、生物学功能及其在动物生产中的应用研究进行综述,为植物多糖在动物生产中的应用提供参考。1植物多糖的提取工艺植物多糖的提取工艺包括热水浸提法[6]、酶解法[7]、超声波提取法[8]、微波提取方法[9]等。不同提取方法各有优、缺点,需根据实际情况和植物特性选择适宜的提取方法。2植物多糖的生物学功能2.1修复肠道屏障及维持肠道微生态平衡植物多糖通过促进肠道上皮杯状细胞黏液的分泌,避免有害病原体的侵害,实现对肠道屏障的修复[10]。毛欣雨等[11]研究发现,在1日龄健康番鸭的饮用水中加入0.6 g/L的黄芪多糖(APS)可在一定程度上改善患病番鸭的肠道黏膜形态及相关参数,有效提升肠道免疫屏障保护力。赵芷萌等[12]研究发现,百合多糖能够显著降低小鼠肠球菌、肠杆菌数量,显著提高双歧杆菌、乳酸杆菌数量,调节机体肠道菌落失衡。Jin等[13]研究发现,口服灵芝菌丝多糖的大鼠回肠中免疫球蛋白A(IgA)的表达水平显著提高,表明灵芝菌丝体多糖可作为调节肠道屏障的功能剂。Zhao等[14]研究发现,灌胃黑木耳多糖的小鼠粪便中微生物群种发生改变,厚壁菌与拟杆菌比率显著降低。2.2降血糖植物多糖通过抑制肠道中α-葡萄糖苷酶、麦芽糖酶等酶的活性,提高胰岛细胞数目和缓解胰岛素信号传递等途径发挥其降血糖的活性作用[15]。Yan等[16]研究发现,铁皮石斛多糖具有降低2型糖尿病小鼠空腹血糖和血清胰岛素含量的趋势。赵凯迪等[17]研究发现,灌胃菊花多糖的2型糖尿病大鼠体重下降的现象得到缓解,异常脂代谢和氧化应激水平得到改善。Chen等[18]研究发现,灌胃南瓜多糖和葛根素的2型糖尿病小鼠的血糖耐受和抗胰岛素的能力得到有效改善,表明南瓜多糖和葛根素具有协同作用,在作为天然降血糖剂方面具有一定的潜力。Ma等[19]研究发现,蓝金银花多糖对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶具有明显的抑制作用,表明蓝金银花多糖在治疗糖尿病方面具有潜在的应用前景。2.3抗氧化功能植物多糖可通过捕捉脂质过氧化链式反应中产生的自由基或通过提高抗氧化酶的活性实现对机体的直接保护作用[20]。杨艾华等[21]研究发现,湄潭白茶多糖对DPPH·清除率约为94%,对OH·清除率在50%左右。李帅赓等[22]研究发现,结球红菊苣多糖组分对DPPH·、ABTS+·和OH·具有较强的清除效果,消除率分别达57.90%、52.29%和53.67%。Chen等[23]研究发现,刺梨多糖对OH·清除率为58.72%,对·O2-清除率为34.19%。胡栋宝等[24]研究发现,巨大口蘑多糖对DPPH·、ABTS+·的清除率高达80%,具有良好的抗氧化活性。2.4增强机体免疫功能植物多糖通过对免疫细胞信号传导功能的调节,进而实现对免疫细胞功能和代谢的调控作用,或通过提高巨噬细胞活性、促进巨噬细胞细胞因子分泌等途径提高机体免疫[25]。邱晓月等[26]研究发现,北沙参多糖能够增强小鼠吞噬碳粒的K值以及α指数,具有调控小鼠免疫功能的作用。Gong等[27]通过对紫菜进行降解,获得了4种不同的紫菜多糖(PHPD)组分,其中PHPD-Ⅳ能够上调丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和引号分子的磷酸化,表明紫菜多糖具有免疫调节活性。陈小英等[28]研究发现,灌胃太子参多糖1周后,感染隐球菌小鼠的质量逐渐恢复到正常值,表明太子参多糖能够增强机体免疫。Sha等[29]研究发现,接种泰山马尾松花粉多糖的1日龄鸡血清抗体、黏膜免疫相关基因的表达均得到显著改善。2.5抗肿瘤功能植物多糖可直接作用于肿瘤细胞,通过改变细胞周期和影响肿瘤细胞内信号传递等方式实现对肿瘤细胞增殖和分化的抑制,或通过增强吞噬细胞的活性增强机体免疫,实现间接抗肿瘤作用[30]。Song等[31]研究发现,羊栖菜多糖可抑制癌细胞的增殖和膀胱癌细胞的迁移。刘子坤等[32]研究发现,灌胃纯化的紫苏籽多糖组分的小鼠肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-2(IL-2)含量显著提高,表明紫苏籽多糖纯化组分能够抑制体内肿瘤细胞的生长。柴军红等[33]研究发现,五叶地锦果实多糖对肿瘤细胞表现出较好的抑制性,抑制率高达79.59%。Qin等[34]研究发现,玉郎伞多糖增加了B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)及Bcl基因相关蛋白X的水平,具有一定的抗肿瘤前景。3植物多糖在动物生产中的应用3.1植物多糖在鸡生产中的应用在日粮中加入适量的植物多糖可以提高鸡的生长性能、免疫力和抗氧化活性[35]等。Long等[36]研究发现,日粮中添加枸杞多糖(LBP)饲喂6周后的肉鸡平均日增重(ADG)显著高于对照组。Li等[37]研究发现,绿茶多糖能够提高鸡肠道拟杆菌和乳酸菌的丰富度,降低变形杆菌的丰富度。Shan等[38]探究口服APS对接种新城疫疫苗的鸡的空肠黏膜免疫的影响,发现口服APS的雏鸡的肠道中空肠绒毛高度和隐窝深度显著高于对照组,表明APS能够增强雏鸡的肠黏膜免疫功能,是一种具有增强机体免疫功能的中药。研究表明,日粮中添加甘草多糖可改善肉鸡生长性能、体尺以及生长相关基因IGF-1的相对表达量[39]。张靖等[40]研究发现,麦冬多糖对鸡胚成纤维细胞(CEF)的安全浓度为78.125 mg/L,对病毒的抑制率为39.03%。王思凝等[41]研究发现,在1日龄雏鸡的日粮中加入2 000 mg/kg大枣多糖试验组的平均日采食量、淋巴细胞的增殖和脾脏指数显著高于对照组,料重比显著低于对照组。3.2植物多糖在猪生产中的应用在日粮中加入适量的植物多糖能够有效优化猪的生长性能、改善肠道以及增强机体抵抗力。邵青玲等[42]研究发现,日粮中添加多糖的试验组仔猪的十二指肠的绒毛高度显著高于对照组,大肠杆菌的数量显著低于对照组。Chen等[43]研究发现,在日粮中添加4 000或6 000 mg/kg LBP可显著提高仔猪的ADG和平均日采食量。张才等[44]研究发现,在日粮中添加1.0%甘草多糖可显著提高仔猪血清中的谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)活性、仔猪的末重和ADG。Zou等[45]研究发现,海藻多糖能够提高断奶仔猪小肠分泌性IgA含量、绒毛高度和ADG。Fan等[46]研究发现,香菇多糖(LNT)可通过调节模式识别受体和宿主防御肽显著提高细胞活力及抗病毒免疫力,从而降低断奶仔猪的腹泻率。Wang等[47]研究发现,在日粮中添加LNT能有效抑制仔猪肠道炎症信号通路和TNF-α的分泌,表明LNT能够改善肠道炎症,对消化系统疾病具有潜在的治疗作用。3.3植物多糖在羊生产中的应用在日粮中加入适量的植物多糖对改善羊的生长性能、提高机体免疫、调节肠道平衡有利,还可作为疫苗佐剂使用。徐晓静等[48]研究发现,在绵羊日粮中加入400 g/t的APS可显著提高口蹄疫疫苗的免疫活性及抗体效价。冯会利等[49]研究发现,日粮中加入200 mg/kg APS试验组断奶羔羊的碱性磷酸酶(AKP)活性、胆固醇含量和料重比显著低于对照组。冯士彬等[50]研究发现,日粮中添加APS的试验组湖羊断奶羔羊的料重比极显著低于对照组,肠道菌落丰富度显著高于对照组。Chen等[51]研究显示,日粮中添加中药多糖可显著提高川中黑羔羊ADG。郭广振等[52]研究发现,饲喂高剂量岩藻多糖的黑山羊采食量和血清球蛋白含量极显著高于饲喂低剂量的黑山羊。剧浩等[53]研究发现,日粮中添加0.30%的LBP能够显著提高羔羊的ADG和平均日采食量。杨泓涛等[54]研究发现,补饲0.1%APS可显著提高舍饲黔北麻羊羔羊ADG、显著降低料重比,增强机体免疫力。3.4植物多糖在水产动物生产中的应用植物多糖在水产动物中应用能够显著改善水产动物的生长性能、维持肠道健康、提高免疫力及抗氧化能力。Cui等[55]研究发现,饵料中添加30 g/kg岩藻多糖能够显著提高异育银鲫酸性磷酸酶(ACP)活性和免疫球蛋白M(IgM)含量。Wang等[56]研究发现,饵料中添加4 000 mg/kg的发酵麦麸多糖可显著提高鲫鱼幼鱼的质量、肠道消化液中双歧杆菌数量。Mahgoub等[57]研究发现,岩藻多糖能够增加罗非鱼肠绒毛面积,肠绒毛长度和宽度的以及上皮内淋巴细胞数。Song等[58]研究发现,在海参日粮中添加800 mg/kg的APS能增强溶菌酶(LZM)的活性。谭连杰等[59]研究发现,使用当归多糖的卵形鲳鲹幼鱼肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力显著高于对照组。Zhang等[60]研究发现,在饵料中加入LBP可显著提高尼罗罗非鱼补体C3的活性、脾脏组织中白细胞介素-1β(IL-1β)的基因表达和生长率。4结论植物多糖在抗氧化、抗肿瘤、降血糖等方面起到积极的作用,在动物生产中具有潜在的应用价值。但实际应用中传统的提取工艺效率低、历时长,新型提取工艺价格昂贵、污染环境,影响了植物多糖的开发和利用。随着科技水平提升,植物多糖提取工艺将不断优化。未来需要结合现有研究成果开发出更加优化的提取工艺,使植物多糖作为一种天然、无公害的饲料添加剂在动物生产中广泛应用。
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