抗生素在畜禽生产中应用会导致药物残留、细菌耐药性等一系列危害公共健康安全的问题。根据农业农村部发布194号公告，自2020年7月1日起，饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂（中药类除外）的商品饲料。因此，寻找一种绿色、无害的抗生素替代品成为目前的研究热点[1]。山药是我国常用的一种食用和药用的块茎作物，山药多糖（CYPs）是山药的主要活性物质之一，具有缓解机体氧化应激[2]、治疗炎症反应[3]、增强机体免疫调节能力[4]和抑制细菌[5]等多种生物活性。有研究报道，在饲料中添加CYPs能够抑制动物机体的氧化应激和炎症反应，调节肠道菌群平衡，提高动物机体的免疫力[6]。因此，CYPs是一种可能替代抗生素的潜在饲料添加剂。本文主要针对CYPs的生物学功能及其在动物生产中的应用进行综述，以期为CYPs在动物生产实践中进一步开发利用提供参考。1山药多糖概述山药是一种中国传统药食两用的植物，具有治疗腹泻、脾虚、防止氧化应激等功能。山药中含有CYPs、黄酮类、皂苷类、尿囊素、蛋白质、氨基酸和微量元素等成分[7]。CYPs是山药的主要活性物质，主要由β-1,3-葡萄糖、α-1-半乳糖、α-1,6-半乳糖组成[7]。研究表明，通过对CYPs结构进行修饰可以改变CYPs的理化性质[8]。同一种CYPs采用不同的提取方法可能会导致其提取率、纯度和生物活性发生改变[9]。目前，应用最广的提取方法是热水提取法，热水提取法的原理是在高温状态下，植物细胞壁被破坏，进而提高多糖的提取率[10]，该方法操作简单、提取速度快，但其生产效率低，并且高温会导致部分多糖失活。因此，在实际生产中常用微波辅助提取[11]、超声辅助提取[12]和酶辅助提取[13]等提取方法提高山药多糖的提取率。其中，超声波辅助提取可以降低植物细胞壁厚度，加快多糖分子的运动速率，导致多糖的释放、扩散和溶解速率上升[14]，提高多糖的提取效率[15]。因此，超声波辅助提取技术在植物多糖的提取中的应用较为广泛。2山药多糖的主要生物学功能2.1抗氧化功能氧化应激是对体内活性氧（ROS）和自由基增加而产生刺激的反应，氧化应激会引起机体内氧化和抗氧化系统失调，从而导致机体产生一系列疾病[16]。氧化应激可诱导肠细胞产生大量的ROS代谢产物，影响细胞内核酸、蛋白质和脂质的稳定性，造成细胞凋亡，导致肠黏膜损伤，诱发炎症性肠病[17]。据报道，CYPs具有显著的抗氧化效果[18]。Li等[19]研究发现，CYPs可通过增强超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性、降低丙二醛（MDA）含量，提高机体的抗氧化能力。CYPs还可通过清除ROS，抑制氧化应激，CYPs对羟基自由基的清除能力甚至可以达到抗坏血酸的水平[20]。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路与氧化应激有关，MAPK通路的过度激活会导致细胞的氧化损伤[21]。CYPs可通过抑制MAPK通路激活减少机体的氧化损伤[19]。Wang等[22]研究表明，CYPs对脑、肾中Klotho基因转录具有正向调控作用。Klotho蛋白能够与受体结合，通过阻断磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信号通路增强Fox O的转录活性，增强抗氧化靶基因的表达，提高机体抗氧化能力，Klotho蛋白通过PI3K-AKT信号通路对Fox O的调控机制见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.16.026.F001图1Klotho蛋白通过PI3K-AKT信号通路对Fox O的调控机制注：叉头转录因子（FoxO）；排出活性氧（ROS detox）；锰超氧化物歧化酶（SOD2）；过氧化氢酶（CAT）。2.2调节免疫免疫调节功能是机体维持自身生理动态平衡与相对稳定的重要功能。研究表明，CYPs能够通过提高淋巴细胞和巨噬细胞活性，诱导免疫因子表达，增强机体免疫调节活性[23]。Guan等[24]研究发现，CYPs可以增强小鼠脾细胞中T淋巴细胞亚群增殖速率，提高CD4+/CD8+比率，促进白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和干扰素-γ（IFN-γ）等免疫因子分泌，抑制白细胞介素-4（IL-4）表达，提高巨噬细胞的吞噬活性，增强机体免疫力。也有研究表明，经过化学修饰的CYPs能够增强其免疫调节功能[25]。Huang等[26]利用硫酸修饰CYPs得到硫酸盐化山药多糖（S-CYPs），发现S-CYPs可促进淋巴细胞增殖分化，诱导细胞免疫，提高机体内CD4+/CD8+的比值，刺激淋巴细胞释放免疫相关的细胞因子，如TNF-α和IL-1β，从而增强机体免疫力。CYPs还可以通过调节信号通路发挥免疫调节功能。Li等[27]通过体外试验发现，山药非淀粉多糖（NSCYP）可通过提高磷酸化的核因子κB（NF-κB）p65和磷酸化的NF-κB抑制蛋白α（IκB-α）的水平，增强Toll样受体4（TLR4）和NF-κB信号通路，进而促进RAW264.7巨噬细胞的吞噬活性、NO的释放、转录和IL-6和TNF-a的产生，最终发挥NSCYP的免疫调节活性。CYPs的免疫调节机制流程见图2[28]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.16.026.F002图2山药多糖的免疫调节机制2.3抗炎炎症是机体受外部刺激而产生的抵御性免疫反应。多糖大多具有抗炎能力[29]。彭啸宇等[30]通过建立大鼠脑缺血再灌注损伤（I/R）模型，发现CYPs可抑制促炎症细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6），还可通过促进CaMMKβ的表达来激活核因子E2相关因子2（Nrf2）/血红素加氧酶1（HO-1）信号通路，起到抗炎作用[31]。Niu等[32]利用脂多糖（LPS）刺激小鼠肺组织，建立体外炎症模型，发现山药多糖蛋白可抑制炎症细胞因子的产生，显著缓解LPS诱导的急性肺损伤，山药多糖还通过降低NF-κB/TLR4通路和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）在炎症信号通路中的活性。CYPs可下调NF-κB信号通路，抑制p65蛋白表达，增强IκBα表达，降低TNF-α、IL-1β和IL-6等炎症因子水平，缓解LPS诱导的心肌H9C2细胞损伤[33]。CYPs在关节炎模型中也具有抗炎作用。李哲等[34]通过在关节炎模型中注射CYPs发现可以显著减少关节液中的炎症因子，有效下调基质金属蛋白酶-13（MMP-13）表达，缓解关节软骨胶原被降解，上调转化生长因子-β1蛋白（TGF-β1）和Ⅱ型胶原（Col-Ⅱ）表达，从而保护关节软骨不受损伤。2.4抗菌研究表明，多糖具有体外抗菌作用[35]。张俊婷[36]利用纸片法测定CYPs对大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli）、白色念珠菌（Candida Albicans，Cal）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，Sau）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis，B.subtilis）和肠炎沙门氏菌（Salmonellaenteritidis，SE）等5种菌种的抗菌活性，发现CYPs能够较强地抑制Sau和B. subtilis的活性，对E. coli和Cal同样存在一定的抑制，但对SE的抑制作用不明显。于莲等[37]通过将带有CYPs溶液的纸片放入E. coli、Cal、Sau、B.subtilis和SE等5种菌种培养皿中，再对各菌种在其适宜条件下进行培养，测量抑菌圈，结果发现，E. coli、Cal、Sau和B. subtilis等菌种培养皿中的抑菌圈在10~15 mm，属于中敏感，SE培养皿中的抑菌圈为7~9 mm，属于低敏感。林斌[38]研究发现，在罗非鱼保鲜过程中加入CYPs可以明显降低菌落总数。以上研究表明，CYPs具有一定的抗菌能力。3山药多糖在动物生产中的应用前景3.1山药多糖在猪生产中的应用研究表明，多糖可以促进断奶仔猪生长性能，提高机体免疫力，降低腹泻率[39]。在断奶仔猪饲粮中添加1g/kg CYPs，结果发现，增强了小肠蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，提高了小肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度，增加了血清IFN-γ、IL-6、IL-2、免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白M（IgM）浓度，从而提高仔猪的生长性能[40]。张金洲等[41]研究发现，在饲粮中添加1g/kg CYPs可以提高断奶仔猪平均日采食量（ADFI），降低料重比（F/G）和腹泻指数。研究发现，CYPs还可以提高肠道乳酸杆菌等有益菌群的数量，抑制E. coli和SE等有害菌群增殖，增强仔猪免疫力，从而提高仔猪的生长性能。赵振国等[42]研究表明，饲粮中添加10 g/kg山药可以提高断奶仔猪的平均日增重（ADG）和ADFI，提高饲料转化率，降低腹泻率。研究发现，饲粮中添加10 g/kg山药能够显著提高断奶仔猪血液中IgG、IgA、补体C3和C4含量以及GSH-Px和SOD活性，降低MDA含量，降低腹泻率，促进仔猪生长性能，其原因可能是与山药中的CYPs的活性成分有关[43]。因此，饲粮中添加适量的CYPs可以通过提高机体免疫力和抗氧化能力，增强消化酶活性，改善肠道形态结构与调节肠道菌群平衡，降低仔猪腹泻率，提高仔猪生长性能[44]。3.2山药多糖在鸡生产中的应用CYPs具有增强机体免疫，提高机体抗氧化，促进动物生长的功能[21]。在饲粮中添加4 g/kg CYPs能够显著提高宁都黄鸡血液免疫球蛋白IgA、IgG、IgM含量，提高宁都黄鸡胸腺指数、脾脏指数和法氏囊器官指数，改善机体免疫性能，增强抗氧化能力，提高ADG，降低F/G，促进肉鸡的生长发育[45]。赵伟鑫[46]研究表明，在饲粮中添加500 mg/kg CYPs可以促进肉仔鸡生长激素的分泌，提高血清IgA、IL-4和IL-6含量以及GSH-Px、SOD和谷胱甘肽-S转移酶活性，降低血清中MDA含量，从而提高肉仔鸡的生长性能。梁海阳[47]研究发现，在饲粮中加入500 mg/kg CYPs还能够显著提高肉仔鸡体内消化酶活性，促进肉仔鸡的消化吸收能力，改善肠道形态结构，提高肉仔鸡的生产性能。肌肉注射CYPs能够促进被新支二联弱毒株感染的罗曼蛋公鸡的T淋巴细胞快速增殖，提高体内血凝抑制抗体活性和CD4+/CD8+比值，从而增强鸡新城疫苗的功能活性[48]。3.3山药多糖在水产养殖中的应用在鱼类饲粮中添加CYPs可以提高鱼类机体非特异性免疫[49]。王凡等[50]研究表明，饲粮中添加2~4 g/kg的山药提取物能够改善溶菌酶、补体C4、TNF-α、IL-2、IL-6、SOD、总蛋白、白蛋白和酸性磷酸酶等指标数值，降低碱性磷酸酶、谷丙转氨酶和肌酐活性，从而提高虹鳟鱼的非特异性免疫调节功能。在饲粮中加入2~4 g/kg山药提取物，还可以保护虹鳟鱼的肝脏功能，提高机体抗氧化能力，原因可能是磷脂酰乙醇胺通过反应产生甘油磷酸胆碱，从而降低刀豆氨酸、谷胱甘肽、半胱氨酸和蛋氨酸等氨基酸代谢，最终起到抗氧化的作用[51]。李衡等[52]研究发现，在饲粮中添加10 g/kg CYPs可提高鲤鱼肠道酶活性，抑制肠道有害菌增殖，修复肠道微绒毛损伤，从而加强肠道菌群稳态，促进肠道屏障功能。CYPs还可以通过激活鲤鱼的吞噬细胞，从而促进免疫因子表达，提高短链脂肪酸，进而增强机体的免疫功能[53]。4结论山药多糖作为药食同源的一种天然活性成分，具有降血糖、抗肿瘤、抗氧化、抗炎、免疫调节和抗菌等多种生物学功能。在动物饲粮中添加适量的CYPs能够改善机体免疫能力，促进机体生长发育，提高生产性能。因此，山药多糖能够替代抗生素在动物生产中使用，具有广阔的应用前景。目前，关于CYPs在动物生产中的研究还比较少，关于CYPs在动物机体内消化吸收代谢机理以及在实际生产中所需的适宜添加量等方面的研究还明显不足，需要更进一步深入的研究。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.16.026.F003