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辣椒素在畜禽生產中的應用研究進展

                        辣椒素在畜禽生產中的應用研究進展
               劉佳1,2)② 李瓊2) 周漢林2)③ 王定發2) 周璐麗2)
    (1· 海南大學農學院海南???70228;2 ·中國熱帶農業科學院熱帶作物品種與資源研究所海南儋州571737)
    摘要:辣椒是重要的蔬菜和調味品, 并在醫療、減肥美容、軍事等很多方面有重要應用。辣椒素是辣椒中主要有效成分的總稱, 具有明顯的抑菌和改善生產性能、調節腸道菌群、提高免疫力的作用。在畜牧養殖應用上,具有替代抗生素的潛在價值。綜述國內外辣椒素在畜禽生產方面的應用研究進展, 為辣椒素在畜禽飼料添加方面的應用提供參考。
    關鍵詞:辣椒素; 畜禽; 飼料添加劑; 免疫; 生產性能
    分類號:S641.3
    辣椒(Capsicum annuum L.), 又名秦椒、辣子、番椒等, 一年或多年生茄科草本植物。具有較高的藥用價值及食用價值。自明朝傳入我國以后,在我國云南、湖南、廣西、海南等地區廣泛種植。辣椒油樹脂(capsicum oleoresin)是從辣椒中提取得到的油狀混合物, 常溫下為液體[1]。辣椒油樹脂的主要有效成分為辣椒素類物質。目前已知的辣椒素類物質主要包括19 種物質, 以辣椒堿(Capsaicin,C)、二氫辣椒堿(Dihydrocapsaicin, DC)含量最高,約占總辣椒素類物質的90%以上, 另外10%左右為高辣椒堿、降二氫辣椒堿等辣椒素類物質[2]。辣椒在全世界范圍內廣泛種植, 且技術精良成熟, 年產量高, 運輸方便, 保存簡易, 市場價格合理且偏低, 具有巨大潛在應用價值。辣椒在古代就已應用于中醫。其藥用性能為活血消腫、鎮痛消炎?,F代醫學中, 辣椒素的主要功效是消炎止痛、抑菌、提高免疫力、抗癌、抗疲勞等。辣椒素不僅安全無毒, 具有抑菌、消炎、促消化、提高免疫功能等作用, 并且廣泛應用于食品、醫療、美容、國防軍事等領域[3]。在畜禽生產方面, 具有明顯的抑菌和改善生產性能、調節腸道菌群、提高免疫力的作用[4-5],有取代抗生素的潛在價值[6], 有廣泛的應用前景和研究意義。
    1· 辣椒素的理化性質
    辣椒素(C18H27NO3)作為辣椒中的主要有效成分,其本質是香草酰胺衍生物, 化學結構如下: 8-甲基-N -香草基-6 -壬烯基酰胺。辣椒素無毒, 常溫下為白色或微黃色針狀結晶, 在摻雜色素情況下或呈微紅色。正常狀態下熔點在57~66℃, 沸點在210~220℃。辣椒素水解后生成香草基和葵烯酸,此兩種物質具有酚羥基因而呈弱酸性。難溶于水,易溶于有機溶劑和堿性水溶劑, 例如乙醇、丙酮、丁二醇等[7]。辣椒中維生素C 含量極高, 約在117.86 mg/hg左右, 另外含有維生素B、胡蘿卜素、以及鐵、鈣等多種礦物質[8]。
    2 ·辣椒素的提取方法
    辣椒素的提取工藝已趨于成熟, 提取方法多種多樣, 近年來不斷有創新的方法問世。目前應用較多的提取方法主要有: 溶劑回流法、超臨界CO2 萃取法、酶溶解法、微波提取法、超聲波萃取法以及這幾種方法相互結合的優化提取法[9]。以上幾種方法各有利弊, 在生產應用時, 可根據實際情況選擇。溶劑回流法操作簡單, 大量生產時可以采用,但回流時間長, 提取物雜質含量高, 提取物純化分離復雜。超臨界二氧化碳萃取技術成熟, 應用廣泛, 提取率高, 雜質含量少[10]。但儀器設備資金投入高, 一次性處理樣品量少, 難以實現大規模生產。酶溶劑法提取率高, 產量高, 純度大, 速度快, 但提取成本太高。微波提取法和超聲萃取法類似, 提取速度快, 提取物雜質少, 但還未見應用于大規模生產, 目前只能應用于實驗室研究。目前國內外辣椒素研究中, 以上方法都有應用, 以溶劑回流法和超臨界二氧化碳萃取技術應用最多[11]。目前我國的研究主要集中在溶劑提取的初級階段, 此外, 超臨界CO2 提取應用處于第二位, 超酶溶解法、微波提取法、超聲波萃取法等技術應用較少; 而國外應用和研究熱點是超臨界二氧化碳萃取技術[12]。
    3· 辣椒素在畜禽方面的主要應用
    3. 1 在畜禽生產性能方面的應用
    3. 1. 1 蛋黃著色劑
    辣椒素作為著色劑, 能顯著加深蛋黃顏色, 甚至呈桔紅色[13]。以皂化紅辣椒油樹脂和未皂化的紅辣椒油樹脂分別作為飼料添加劑飼喂試驗組(A 組)和對照組(B 組)的蛋雞, 飼喂周期為21 d。試驗結果顯示, A 組蛋黃對辣椒紅色素的吸收率高達16%。A 組飼喂的蛋雞所產蛋黃中辣椒紅素、類胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃素均顯著高于B 組, 分別為B組的2.48、2.00、1.64 和1.76 倍。根據比色卡比對結果顯示, A 組蛋黃顏色深度明顯高于B 組, 但無亮度上的顯著差異[14]。辣椒素作為飼料添加劑在改善蛋鴨蛋黃品質上也有應用。趙國剛等[15]添加辣椒粉到基礎日糧中飼喂蛋鴨, 結果證明, 飼料中添加辣椒堿含量分別為0.6%和0.9%的辣椒粉的試驗組, 采食量和日增重均有顯著提高, 料蛋比顯著降低(P<0.05); 蛋黃色澤度極顯著提高(P<0.01), 其中0.9%組顯著高于0.6%組(P<0.05); 卵黃比重和蛋均重無顯著變化(P>0.05); 辣椒紅色素在蛋黃中的沉積量與飼料中辣椒粉含量成正比, 沉積效率與飼料中辣椒粉含量成反比。韓占兵等[16]的研究表明, 在母柴雞飼料中添加1%和2%的辣椒粉, 可以明顯提高產蛋率(P<0.05), 明顯改善柴雞蛋蛋黃顏色, 并在連續飼喂15 d 后顏色趨于穩定。盧慶平等[17]在羅曼商品蛋雞的小麥型基礎日糧中分別添加0.1%、0.2%、0.4%、0.8%的紅辣椒提取物, 結果表明, 羅氏比色扇值(RCF)與添加水平呈正相關, 紅值增加(P<0.01), 亮值減小(P<0.01), 黃值無明顯變化, 但對品質無顯著影響。曲亮等[18]在蘇禽綠殼蛋雞飼料中添加0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的辣椒粉, 結果顯示實驗組蛋黃顏色、平均蛋重均高于對照組(P<0.05), 但實驗組蛋黃膽固醇含量和血清脂質含量均與對照組差異不明顯(P>0.05), 辣椒粉對血清脂質和蛋黃膽固醇含量無不良影響。
    3. 1. 2 肉雞飼料添加劑
    辣椒素作為飼料添加劑, 能顯著改善艾維因肉雞的料肉比。在基礎飼料中加入0.5%辣椒粉, 對艾維因肉仔雞進行飼喂試驗3 周, 結果表明, 試驗組艾維茵雞平均體重、日增重顯著高于對照組, 采食量顯著低于對照組, 試驗組肉仔雞的料肉比顯著降低[19]。20 世紀90 年代, 美國德克薩斯州某大學就已證明, 在白羽雞飼料中添加辣椒素能夠明顯抑制沙門氏菌感染。在雞的基礎飼料中加入18 mg/kg的辣椒素飼喂2~3 周, 結果證明, 試驗組沙門氏菌明顯得到抑制, 盲腸上皮細胞增多, pH 值降低,而對照組與之相反。研究者認為可能由于辣椒素刺激外周傳入神經末梢, 進而產生多種傳染性變化,降低了雞體內沙門氏菌的易感染性, 減少了感染[20]。辣椒素在不影響生產性能的條件下, 能顯著抑制湘西黃雞體內的大腸桿菌的生長和繁殖。在湘西黃雞基礎日糧中分別添加10、50、100 mg/kg 的辣椒素,飼喂40 d 后屠宰。研究結果表明, 辣椒素對湘西黃雞的生產性能及腸絨毛形態有顯著影響, 且與劑量有關。低劑量辣椒素能夠改變湘西黃雞腸絨毛上皮的結構, 進而改變采食量等生產指標, 但抑制腸道微生物的作用不顯著。高劑量辣椒素能夠明顯抑制腸道中大腸桿菌的生長和繁殖, 但提高生產性能的作用不明顯[21]。
    3. 1. 3 豬飼料添加劑
    辣椒素作為促生長添加劑在仔豬飼料中也有應用。馬黎明等[22]的研究表明, 在仔豬基礎日糧中分別添加0.3%~0.5%的辣椒粉, 可顯著促進仔豬日增重和飼料轉化率, 同時改善仔豬的體態和毛色。辣椒素可以調節豬的腸道菌群, 從而提高豬的免疫能力。以卑霉素、丁酸鹽、植物提取物分別作為添加劑飼喂早期斷奶仔豬, 飼料中分別添加0.03%的卑霉素、丁酸鹽、植物提取物(包含辣椒素), 后期以定量PCR 測量乳酸桿菌和腸道菌的數量, 結果顯示乳酸桿菌的數量有顯著增加, 但是微生物總數沒有明顯變化。上述結果表明, 植物提取物不會導致不同區域細菌總數的減少, 但會導致生態結構和微生物環境代謝活動的變化, 改善豬的免疫調節能力[23]。田宗祥等[24]在均重為61.2 kg 的杜大長三元豬基礎日糧中添加比重分別為0%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%去籽辣椒粕, 以測量其對生產性能的影響, 結果表明, 實驗組采食量、日增重、料肉比均高于對照組, 且以添加比為2.5%的實驗組最為明顯。
    在20 日齡仔豬的基礎日糧中, 添加200 mg/kg的辣椒素, 可提高仔豬對蛋白質的消化率, 改善腸道菌群, 促進胃動力, 延長食物在胃內的停留時間,提高免疫力, 促進仔豬健康生長[25]。何四德等[26]的研究表明, 在斷奶去勢仔豬的飼料中添加0.16%的辣椒粉, 可顯著提高育肥豬體重, 提高經濟效益12.2%。
    3. 1. 4 獺兔飼料添加劑
    谷子林等[27]的研究表明, 在獺兔日糧中添加7.5%辣椒粉, 獺兔生長性能和飼料轉化率顯著提高。
    3. 1. 5 反芻動物料添加劑
    Cardozo 以不同pH 值的6 種天然植物提取物作為肉牛高精日糧(其中包括辣椒)添加劑, 研究其在瘤胃微生物發酵中的作用。添加濃度梯度分別為0、0.3、3、30、300 mg/L, pH 值濃度梯度為5.5和7, 研究結果證明pH 為5.5 時, 辣椒提取物能夠促進瘤胃微生物發酵過程中丙酸鹽的產生, 因此為發酵的最適宜pH[28]。辣椒素作為奶牛飼料添加劑能促進瘤胃發酵, 提高免疫力和生產性能。以7.5 mg/kg辣椒提取物作為添加劑加入荷斯坦牛日糧中, 研究結果顯示, 辣椒提取物在瘤胃微生物發酵中促進了蛋白質的降解和吸收利用[29]。Cardozo 等[30]的研究表明, 辣椒提取物明顯提高了肉牛的水飲用量和食物采食量, 實驗組牛的瘤胃醋酸比重明顯低于對照組, 并且降低了瘤胃液中多肽和支鏈脂肪酸的濃度, 其中多肽濃度降至12.9 mg/100 mL, 氨基酸濃度降至22.8 mg/mL,但對摩爾濃度無顯著影響。辣椒啤酒液還有用于治療牛前胃遲緩的先例[31]。
    3. 2 在畜禽調節菌群和免疫方面的應用
    眾多研究表明, 辣椒素能抑制多種細菌的生長和繁殖。Manzanilla 等[32]的研究顯示, 辣椒素經口服能迅速被豬、牛、雞機體吸收, 且顯著抑制其消化道內的一部分致病菌。Wahba 等[33]認為, 辣椒素能顯著抑制酵母菌、沙門氏菌和大腸桿菌的繁殖和生長。另有國外學者研究辣椒素對生物膜產生的影響并得出其藥理機制, 結果表明, 辣椒素的抑菌效果高于利多卡因, 且與香葉醇相當[34]。
    3. 3 在畜禽其他方面的應用
    除上述作用外, 辣椒素還應用于畜禽豬的腸道線蟲等寄生蟲的防治和治療[35]、防治鼠疫[36]、治療動物的炎癥和腹瀉[37]。在植物保護方面, 用作驅殺蚜蟲和小葉蛾等新型生物農藥[38]。辣椒素作為生物涂料可防治白蟻, 作為輪船涂料用于防腐, 作為軍事防爆武器用于催淚彈、防爆劑[39]。
    4· 結語
    目前, 我國在辣椒素的研究領域已取得一定的進展, 但與世界領先水平還存在一定差距。辣椒作為廣泛種植的經濟作物, 價格低廉, 應用領域廣泛, 有較高的經濟價值和社會效益。在畜禽方面,作為廣譜抑菌藥物和免疫調節劑, 有巨大的研究價值和應用空間。隨著社會的進步, 我國對畜產品安全和用藥愈加重視, 天然植物飼料添加劑作為抗生素類藥品的替代品必將成為研究趨勢和熱點, 受到各界廣泛關注。辣椒素部分藥理作用機理尚不明確, 在實際生產中, 仍需進一步研究。
    參考文獻:略


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