中草药是一种对生物体疾病具有治疗作用的多成分药物[1]，具有免疫调节、抗炎、抗菌、抗感染等作用。由于抗生素的大量使用导致细菌定向变异出现耐药性[2]，我国已经禁止在饲料中添加促生长类药物添加剂（除中草药外）[3]。中草药因具有成本低、数量多、来源广泛等特点，可作为代替抗生素的理想生物制品在动物饲料添加剂和兽药生产中应用。但由于中草药细胞内的活性物质、有效成分难以穿过细胞壁，不容易被宿主充分地吸收和利用，使中草药作为饲料添加剂的效果不明显。益生菌具有产生蛋白酶、半乳糖苷酶和纤维素酶等酶的能力，能够诱导植物细胞壁纤维素、半纤维素和木质素的复杂结构分解，更好地释放中草药细胞内的活性物质[4]。近年来，发酵中草药在动物生产中广泛使用且取得良好的效果。本文从中草药发酵的工艺、常见发酵中草药的搭配、发酵中草药的功效及其在动物生产中的应用进行综述，为发酵中草药在动物生产中的科学合理应用提供参考。1发酵中草药概述现代中草药发酵通过微生物转化作用提高中草药的生物利用度，使之转化为毒副作用更小、疗效更高的发酵药物。曲类中草药是我国最早的发酵中草药，如红曲、六神曲、建曲和半夏曲等[5]。微生物发酵可以改善中草药的生物学特性，使复杂成分分解或转化成新的活性物质，从而调节产品性质或改变某些生物活性物质的数量[6]。2发酵中草药工艺生产工艺条件会影响发酵产品的质量[7]。传统中草药炮制发酵是混合未知菌种与中草药，发酵程序更多依靠操作者的个人经验，缺乏标准化的工艺技术和适当的监测指标，发酵获得的产品质量差异很大[8]，极大地限制了微生物发酵的作用。此外，传统中草药炮制发酵工艺存在许多弊端使发酵中草药饲料添加剂无法规模化生产。现代中草药发酵技术根据发酵形式分为固体发酵和液体发酵，其中固体发酵又包括药用真菌双向发酵。现代中草药发酵技术见图1。现代中草药发酵技术所用菌种更加纯种化，不再局限于自然菌种发酵，而是增加到单一菌种纯种发酵和复合菌种纯种发酵。此外，现代中草药发酵技术从微生物的培养环境、培养比例方面出发，制定了更科学标准的发酵工艺，大幅度提升了菌种的转化能力。因此，现代发酵技术逐渐从依靠生产经验的传统自然发酵转变为联系多个学科的纯菌种发酵，发酵技术和体系日趋成熟[9]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.026.F001图1现代中草药发酵技术3动物生产中常用的益生菌发酵中草药组合发酵中草药中具有显著功效的中草药有黄芪、甘草、当归等，中草药配方有健鸡散、乌药顺气散等。在发酵过程中普遍使用的菌种包括双歧杆菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、霉菌和各种药用真菌等。发酵中草药在生产中多应用于鸡、猪、牛等。动物生产中常用的发酵中草药组合见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.026.T001表1动物生产中常用的发酵中草药组合动物中草药菌种作用文献来源鸡黄芪植物乳杆菌改善肉鸡的生长性能、血清生化指标、粪便微生物群Qiao等[10]魁蒿嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌改善海兰褐雄鸡的生长性能、肉质稳定性、肠道健康Kim等[11]健鸡散鲁氏接合酵母增加肉鸡前肠微生物群落多样性，其中双歧杆菌的相对丰度显著增加Huang等[12]银杏叶黑曲霉、产朊假丝酵母提高蛋鸡的产蛋量，降低血清胆固醇浓度，改善蛋鸡的脂质代谢Zhao等[13]五倍子、穿心莲、牛蒡子、甘草、荆芥黑曲霉、植物乳杆菌提高肉鸡生长性能，调节血清参数，促进免疫功能，改善肠道形态，增强肠道屏障功能，调节肉鸡肠道菌群Gao等[14]猪银杏叶、甘草、石榴植物乳杆菌、酿酒酵母降低育肥猪的背部脂肪厚度，提高瘦肉率，降低了肉质的胆固醇，提高免疫力和肉质Ahmed等[15]平卧菊三七、地黄、黄芩植物乳杆菌、酿酒酵母、地衣芽孢杆菌提高生长性能、营养物质消化率，减少排泄物有害气体排放Jeong等[16]银杏叶残渣热带假丝酵母、米曲霉提高断奶仔猪生长性能、营养物质消化率和免疫功能Zhou等[17]牛淫羊藿、香附、当归、甘草、菟丝子、益母草、巴戟天、肉苁蓉、阳起石酿酒酵母、枯草芽孢杆菌提高奶牛的采食量，减少产后疾病的发生，促进母牛产后发情，首次配种时间提前，提高奶牛生殖性能周花艳等[18]黄芪、当归、王不留行、党参、甘草、川芎枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌提高了泽西牛的生长性能、泌乳性能、免疫力和抗热应激能力Wang等[19]熟地黄、山楂、莱菔子、大黄、猪蹄甲、黄芪、党参、当归、白术、陈皮、甘草、川芎、肉苁蓉、麦冬、白芍、侧柏叶、茵陈蒿、栀子酿酒酵母、枯草芽孢杆菌可改善热应激条件下荷斯坦奶牛泌乳后期的产奶量和免疫功能Shan等[20]4发酵中草药的功能4.1提高中草药中活性成分，增强药效中草药具有药效发挥缓慢、药用成分很难被机体利用等缺点，限制了中草药在生产中的推广应用。发酵能够提高中草药的转化效率和化合物含量，从而提高治疗效果[21]。益生菌在生长过程中能够分泌降解纤维素和蛋白质等营养物质的胞外酶，对中草药具有很好的分解转化能力[22]。益生菌还可产生具有生物活性的代谢物，如维生素、生物活性肽、有机酸或脂肪酸等[23]。Wang等[24]研究表明，由沙福芽孢杆菌和平流层芽孢杆菌共同发酵的四物汤对虾免疫系统的益生效果优于未发酵的四物汤。Qiao等[25]利用植物乳杆菌、屎肠球菌对黄芪进行发酵，结果表明，黄芪多糖和类黄酮的产量显著增加，且总皂苷含量也有一定程度的提高。Huang等[26]采用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌按特定比例混合成复合益生菌发酵复合小麦胚芽中药，测得发酵上清液比未发酵前上清液的蛋白质总数增加13个、蛋白质组增加10个、特异性肽段≥2增加了2.86%，表明中草药中的大分子蛋白被转化为小分子肽或小分子物质，增加了功能蛋白质的数量，降低了大分子蛋白质的分子量。益生菌发酵不仅可以改变中草药原有的生物活性，产生新的生物功能，而且增强了原有活性成分的作用功效[27]。Paddon等[28]研究发现，使用酿酒酵母发酵青蒿，青蒿素含量较发酵前显著增加。Du等[29]研究发现，啤酒酵母ATCC 9763和GIM 2.9发酵葛根芩连汤后，总黄酮含量分别增加了32.90%和30.20%，总生物碱含量分别增加了24.91%和30.89%。Wang等[30]研究发现，中草药天门冬的提取物经米曲霉发酵后，生物功能活性明显高于未发酵提取物。4.2降低中草药的毒副作用研究表明，部分传统中草药往往具有大分子毒性物质，在动物体内会引起相应的副作用[31]。益生菌生物转化作用能够将毒性成分转化为无毒的活性物质或减弱其毒性[32]。潘扬等[33]研究表明，使用传统炮制发酵和固体发酵技术均能够降低巴豆的毒性，且固体发酵比传统炮制发酵减毒效果更佳。潘扬等[34]对马钱子实施药用真菌双向发酵技术，观察马钱子有毒成分的变化，发现马钱子碱、士的宁发生了质和量的明显变化。马兜铃酸在天仙藤、乌金七、寻骨风及细辛属等中草药中广泛存在[35]，马兜铃酸Ⅰ具有肾脏毒性、致癌和诱变作用，长期服用含此类物质的中草药可引起马兜铃酸肾病[36]。Wang等[37]鉴定了一种内生真菌具有降解马兜铃酸Ⅰ的基因，发现该菌对中草药细辛马兜铃酸Ⅰ的降解效率高且稳定，第14 d的降解效率为64.42%。Park等[38]测定了由短双歧杆菌发酵的传统中草药方剂-乌药顺气散的急性毒性和遗传毒性，发现试验中所有动物均未出现异常行为、临床症状或死亡率增加。细菌培养未观察到细菌回复突变，形态学和数量上的染色体畸变，表明发酵乌药顺气散是一种安全的中草药方剂，可应用于生物转化开发利用。展青霉素是中草药中常见的一种有害污染物，即使在低剂量情况下的展青霉素对动物依然有毒[39]，可对中草药和饲料的安全构成重大威胁。Wei等[40]在17种测试的植物乳杆菌中，植物乳杆菌13 M5对5 mg/L展青霉素降解率高达43.8%。有研究表明，乳酸菌和酵母菌能够减少甚至消除中草药中的展青霉素污染，可作为降低展青霉素毒性的辅助物质[41]。4.3改善肠道菌群平衡及微生态环境肠道菌群的结构和平衡对维持机体健康起重要作用。肠道菌群参与营养物质的生物转化，并与肠道相关的免疫系统相互作用，有助于清除病原体[42]。抗生素除了能够杀死有害菌外，还可对益生菌在肠道内定植和生长起抑制作用，导致肠道菌群失衡[43]。中草药的成分对肠道菌群具有干预作用，且不同的成分对肠道菌群的影响不同[44]。Huang等[12]将鲁氏接合酵母发酵3 d的健鸡散添加在AA肉鸡的日粮中，发现肉鸡前肠道微生物群落多样性显著提高，前肠内的双歧杆菌相对丰度也显著增高。Li等[45]利用枯草芽孢杆菌、粪肠球菌和酿酒酵母3株菌种混合发酵的复合中草药饲喂仔猪，发现仔猪肠道微生物群中乳酸杆菌等有益菌的相对丰度增高，抑制了变形菌门中的革兰氏阴性病原菌。这些益生菌有助于维持肠道微生物群对机体有利的状态，能够有效减少断奶仔猪肠道菌群结构的异常变化。Chen等[46]研究表明，将黄芪和当归按5∶1比例组成的复合中草药经枯草芽孢杆菌发酵后饲喂SD大鼠，发现发酵中草药显著改善了大鼠肠道菌群平衡，增加肠道益生菌数量，抑制肠道内病原菌的生长。4.4提高饲料适口性发酵赋予中草药独特的香味、质地和口感，能够降低中草药自身原有的涩味、草味和苦味，改善中草药产品的口感，且发酵过程中生成的大量有机酸具有提高动物采食量的作用。Yan等[47]研究发现，将人参、茯苓、赤小豆、甜橙、肉桂等6味中草药经发酵乳杆菌grx 08发酵后，其草味、苦味和肉桂味被显著降低，增加了酸味与果味。Ng等[48]研究发现，金线莲经乳酸菌发酵后，其原有的刺激性草味被改善。还有研究表明，发酵可去除银杏的苦味[49]。4.5中草药与益生菌的协同作用中草药与益生菌的共同发酵可弥补单药治疗的缺点，发挥两者之间的协同作用。益生菌能够消耗中草药中的非药用成分，使中草药中的有效成分被浓缩。益生菌产生的酶类物质使药物的结构发生羟基化或脱氢反应形成一种新的化合物[50]。Sun等[51]利用冬虫夏草发酵黄芪残渣产生了新型功能多糖APP-Ⅱ，发现该多糖在体外具有免疫刺激活性，在体内促进免疫器官的生长，刺激脾细胞的增殖。中草药可为益生菌的生长和代谢提供营养，促进益生菌在动物体外增殖。因此，发酵中草药通常比两者单独使用具有更强的抗菌作用和免疫活性。Gao等[14]将5种常见中草药按适当比例组成复方，首先使用黑曲霉进行发酵，再与由两种植物乳杆菌组成的复合益生菌混匀后饲喂肉鸡，发现中草药与益生菌联合使用可提高肉鸡生长性能、改善肠道形态，增强肠道屏障功能，调节肉鸡肠道菌群表现出一定程度的协同作用，其效果优于单独使用益生菌或中草药。Liang等[52]在中草药联合益生菌对大肠杆菌感染的肉鸡的试验中发现，蒲公英、黄芪的提取物与枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌联合使用在提高肉鸡的增重、降低腹泻率和死亡率、改善肠道和肝脏病变的效果上优于单独使用益生菌或中草药。5发酵中草药在动物生产中的应用5.1发酵中草药在猪生产中的应用发酵中草药可提高猪的生产性能，还可通过提高体液免疫、细胞免疫等水平增强猪的免疫力，通过改善猪肉中的脂肪酸水平提升猪肉品质与瘦肉率。Zhou等[17]在日粮中添加10%由热带假丝酵母和米曲霉共同发酵的银杏叶残渣，结果表明，断奶仔猪干物质、氮和总能量的表观消化率分别显著增高4.25%、4.50%、4.23%，血清中免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）含量分别显著提高了33.16%、28.79%、32.86%，同时试验组仔猪的淋巴细胞转化率提高了10.59%，且效果显著优于添加安普霉素的阳性对照组。Ahmed等[15]研究发现，在“杜×长×大”三元杂交育肥猪日粮中添加由植物乳杆菌和酿酒酵母共同发酵的银杏叶、甘草和石榴组成的复合中草药，猪背最长肌中α-亚麻酸、二十碳五烯酸含量和n-3多不饱和脂肪酸分别显著提高了25.76%、14.49%、21.80%。Jeong等[16]研究发现，日粮中添加0.2%复合益生菌发酵的复合中草药，“杜×长×大”三元杂交猪体重显著增高7.16%，料重比降低6.79%，且效果与添加泰妙菌素的阳性对照组相似。Liu等[53]发现，与对照组相比，在育肥猪的日粮中添加5%发酵竹粉的试验组育肥猪的IgA含量显著增高30.93%。Lei等[54]研究发现，在日粮中添加0.05%由屎肠球菌发酵的菌陈蒿与刺五加组成的复合中草药可显著提高育肥猪血清中总抗氧化能力。Ding等[55]研究发现，使用经3种复合益生菌发酵的茶叶渣饲喂育肥猪，与对照组相比，试验组猪的体重提高了3.05%，料重比降低了9.51%。Zou等[56]在妊娠期104 d到泌乳期25 d母猪的基础日粮中添加益生菌发酵的复合中草药，发现试验组母猪初乳中槲皮素、乔松素、绿原酸、L-色氨酸、腺苷、青蒿素的含量分别显著提高了7.34倍、67.18倍、14.41倍、2.49倍、5.85倍、1.17倍，表明试验组母猪的初乳具有更好的抗菌、抗炎和免疫增强作用。5.2发酵中草药在牛生产中的应用发酵中草药可提高奶牛的泌乳性能，缓解热应激，促进生长，增强免疫力。Shan等[20]研究表明，将熟地黄、莱菔子、黄芪、党参、当归等18种中草药组成的复方经酿酒酵母与枯草芽孢杆菌联合发酵后添加到日粮中，热应激条件下的荷斯坦奶牛的产奶量显著升高了14.57%，牛奶中乳脂与蛋白质含量分别显著升高了17.61%、7.27%，并且补充该发酵中草药导致淋巴细胞早期和晚期的凋亡率分别显著下降了28.99%、61.76%，对维持正常免疫功能具有重要的意义。Wang等[19]将黄芪、当归、王不留行等6种药材组成的复合中草药浓缩物经枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌等复合益生菌发酵，分别饲喂生长泽西牛与泌乳泽西牛，发现试验组生长泽西牛的体重显著提高了2.2%，血清中的热休克70 kDa蛋白（HSP70）显著提高了6.98%；试验组泌乳泽西牛的平均产奶量、牛奶乳脂含量以及血清HSP70、IgG、IgA、γ-干扰素（IFN-γ）、白细胞介素-2（IL-2）含量分别比对照组显著增高了14.01%、22.98%、17.71%、4.79%、27.42%、3.64%、2.61%。Zhuang等[57]用发酵中草药饮料残渣代替30%象草，发现热应激条件下的西杂牛料重比降低了15.96%，血清中IgG、IL-2的含量及超氧化物歧化酶活性分别显著增高了59.05%、10.27%、15.80%。Xie等[58]使用植物乳杆菌发酵中草药饮料残渣代替5%玉米青贮，发现热应激条件下的8月龄荷斯坦小母牛血清中IgA、IgG的含量及谷胱甘肽过氧化物酶活性分别显著增高了47.43%、42.07%、21.33%，表明发酵中草药可通过提高抗氧化能力和免疫力缓解牛的热应激。5.3发酵中草药在家禽生产中的应用发酵中草药能够具有降低料重比、料蛋比，促进肉鸡的生长、提高蛋品质的作用，其可通过维护肠道屏障，改善肠道菌群平衡促进家禽的健康生长。Qiao等[10]研究发现，在日粮中添加由植物乳杆菌发酵的黄芪中草药添加剂肉鸡的料重比降低了13.43%，且与对照组相比，试验组肉鸡肠道中具有更高比例的乳杆菌属，而具有潜在致病性的肠球菌属丰度显著降低，表明发酵黄芪可有效调节肉鸡的肠道菌群。Kim等[11]研究发现，海兰褐雄鸡的回肠中的乳杆菌属丰度显著高于对照组，沙门氏菌属的丰度随着日粮中发酵魁蒿添加量增加而呈下降的趋势，且发酵魁蒿组肉鸡的体重显著增高了4.01%，肉质表现出更高的肉脂稳定性，鸡胸肉、鸡腿肉中硫代巴比妥酸反应物较对照组分别下降14.60%、9.27%。Tian等[59]研究发现，日粮中添加发酵中草药能够显著提高肉鸡空肠的绒毛高度与隐窝深度的比值，3种紧密连接蛋白Occludin、ZO-1和Claudin-1在空肠中的mRNA表达水平显著高于对照组。Gungor等[60]研究发现，黑曲霉发酵的葡萄籽饲喂的1日龄罗斯308肉鸡体重比对照组增加8.88%；与未发酵葡萄籽相比，发酵葡萄籽组的肉鸡盲肠乳酸菌属水平显著提高9.99%，金黄色葡萄球菌水平降低8.53%。Zhao等[13]研究发现，黑曲霉发酵的银杏叶、黑曲霉与产朊假丝酵母联合发酵的银杏叶能提高罗曼褐蛋鸡的产蛋率，分别比对照组显著提高了4.66%和4.07%，裂蛋率分别显著下降了74.47%、34.04%，表明黑曲霉更适合对银杏叶进行发酵。Shi等[61]研究发现，在日粮中添加3%植物乳杆菌固体发酵黄芪，海兰褐蛋鸡的产蛋率可达96.1%，比对照组显著提高8.03%，料蛋比比对照组显著降低8.29%，且在属水平上，乳杆菌属和拟杆菌属占肠道微生物群的最大比例。此外，Liu等[62]研究发现，凝结芽孢杆菌发酵的银杏叶显著降低了7.32%的雌性北京鸭腹部沉积脂肪，改善鸭肉的脂肪酸含量。6发酵中草药存在的问题及应用前景目前，许多研究集中在发酵中草药对动物生长性能、免疫功能和肉品质的影响上，如猪[63]、肉鸡[64]等。关于中草药被发酵前后的功能作用[65]方面，如抗氧化[66]、抑菌[67]、抗肿瘤[68]、抗炎[69]等的研究也较多。一种草药中的活性成分通过调节其吸收、分布、代谢和排泄增强另一种草药成分的治疗效果。但由于中草药成分和菌群组成十分复杂，益生菌可能受到其他益生菌或某种中草药的影响，或多种中草药相互影响。因此，关于益生菌对中草药发酵的化学转化机制、两种或多种益生菌的协同作用机制、中草药之间的相互作用机制和发酵中草药对机体的作用机制等在细胞、分子机理层面相关研究较少。因此，使用发酵的方法提高中草药生物活性的研究已成为当前的热点。但多数中草药并未形成规模化与产业化，其相关研究还处于试验阶段。因此，深入研究发酵中草药对动物生产的发展具有较高的科学意义，也极具经济价值。目前，现代医学中抗生素由于多重耐药菌的发展，其有效性有所减少，新型抗菌药物可能难以在短期内广泛应用[70]。此外，中草药内的活性成分转化率低，相对成本高，且存在一定的药材浪费。因此，发酵中草药是一种理想的化学合成物、抗生素的替代品，在未来畜禽行业具有巨大潜力。7结论发酵中草药可有效解决动物生产中长期使用抗生素带来的一系列问题，对中草药资源的深入开发利用具有重要意义。目前，发酵黄芪、发酵银杏叶等已被证明可提高动物的生长性能和免疫力，表明今后将会有更多的发酵中草药产品被开发，并在实际畜禽生产中得到应用。发酵中草药可提高植物提取率，减少废物残留，能够促进畜禽行业的可持续发展。发酵中草药在预防动物疾病方面的功效也能够为兽药产品的制作提供参考。为明确发酵中草药作用机制，还需对其进行更深入的研究。未来，多种益生菌联合发酵的复合中草药和发酵中草药-益生菌联合微生态制剂对畜禽的影响将成为新的研究热点。