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辣椒素在畜禽生产中的应用研究进展

                        辣椒素在畜禽生产中的应用研究进展
               刘佳1,2)② 李琼2) 周汉林2)③ 王定发2) 周璐丽2)
    (1· 海南大学农学院海南海口570228;2 ·中国热带农业科学院热带作物品种与资源研究所海南儋州571737)
    摘要:辣椒是重要的蔬菜和调味品, 并在医疗、减肥美容、军事等很多方面有重要应用。辣椒素是辣椒中主要有效成分的总称, 具有明显的抑菌和改善生产性能、调节肠道菌群、提高免疫力的作用。在畜牧养殖应用上,具有替代抗生素的潜在价值。综述国内外辣椒素在畜禽生产方面的应用研究进展, 为辣椒素在畜禽饲料添加方面的应用提供参考。
    关键词:辣椒素; 畜禽; 饲料添加剂; 免疫; 生产性能
    分类号: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。具有较高的药用价值及食用价值。自明朝传入我国以后,在我国云南、湖南、广西、海南等地区广泛种植。辣椒油树脂(capsicum oleoresin)是从辣椒中提取得到的油状混合物, 常温下为液体[1]。辣椒油树脂的主要有效成分为辣椒素类物质。目前已知的辣椒素类物质主要包括19 种物质, 以辣椒碱(Capsaicin,C)、二氢辣椒碱(Dihydrocapsaicin, DC)含量最高,约占总辣椒素类物质的90%以上, 另外10%左右为高辣椒碱、降二氢辣椒碱等辣椒素类物质[2]。辣椒在全世界范围内广泛种植, 且技术精良成熟, 年产量高, 运输方便, 保存简易, 市场价格合理且偏低, 具有巨大潜在应用价值。辣椒在古代就已应用于中医。其药用性能为活血消肿、镇痛消炎。现代医学中, 辣椒素的主要功效是消炎止痛、抑菌、提高免疫力、抗癌、抗疲劳等。辣椒素不仅安全无毒, 具有抑菌、消炎、促消化、提高免疫功能等作用, 并且广泛应用于食品、医疗、美容、国防军事等领域[3]。在畜禽生产方面, 具有明显的抑菌和改善生产性能、调节肠道菌群、提高免疫力的作用[4-5],有取代抗生素的潜在价值[6], 有广泛的应用前景和研究意义。
    1· 辣椒素的理化性质
    辣椒素(C18H27NO3)作为辣椒中的主要有效成分,其本质是香草酰胺衍生物, 化学结构如下: 8-甲基-N -香草基-6 -壬烯基酰胺。辣椒素无毒, 常温下为白色或微黄色针状结晶, 在掺杂色素情况下或呈微红色。正常状态下熔点在57~66℃, 沸点在210~220℃。辣椒素水解后生成香草基和葵烯酸,此两种物质具有酚羟基因而呈弱酸性。难溶于水,易溶于有机溶剂和碱性水溶剂, 例如乙醇、丙酮、丁二醇等[7]。辣椒中维生素C 含量极高, 约在117.86 mg/hg左右, 另外含有维生素B、胡萝卜素、以及铁、钙等多种矿物质[8]。
    2 ·辣椒素的提取方法
    辣椒素的提取工艺已趋于成熟, 提取方法多种多样, 近年来不断有创新的方法问世。目前应用较多的提取方法主要有: 溶剂回流法、超临界CO2 萃取法、酶溶解法、微波提取法、超声波萃取法以及这几种方法相互结合的优化提取法[9]。以上几种方法各有利弊, 在生产应用时, 可根据实际情况选择。溶剂回流法操作简单, 大量生产时可以采用,但回流时间长, 提取物杂质含量高, 提取物纯化分离复杂。超临界二氧化碳萃取技术成熟, 应用广泛, 提取率高, 杂质含量少[10]。但仪器设备资金投入高, 一次性处理样品量少, 难以实现大规模生产。酶溶剂法提取率高, 产量高, 纯度大, 速度快, 但提取成本太高。微波提取法和超声萃取法类似, 提取速度快, 提取物杂质少, 但还未见应用于大规模生产, 目前只能应用于实验室研究。目前国内外辣椒素研究中, 以上方法都有应用, 以溶剂回流法和超临界二氧化碳萃取技术应用最多[11]。目前我国的研究主要集中在溶剂提取的初级阶段, 此外, 超临界CO2 提取应用处于第二位, 超酶溶解法、微波提取法、超声波萃取法等技术应用较少; 而国外应用和研究热点是超临界二氧化碳萃取技术[12]。
    3· 辣椒素在畜禽方面的主要应用
    3. 1 在畜禽生产性能方面的应用
    3. 1. 1 蛋黄着色剂
    辣椒素作为着色剂, 能显著加深蛋黄颜色, 甚至呈桔红色[13]。以皂化红辣椒油树脂和未皂化的红辣椒油树脂分别作为饲料添加剂饲喂试验组(A 组)和对照组(B 组)的蛋鸡, 饲喂周期为21 d。试验结果显示, A 组蛋黄对辣椒红色素的吸收率高达16%。A 组饲喂的蛋鸡所产蛋黄中辣椒红素、类胡萝卜素、叶黄素和玉米黄素均显著高于B 组, 分别为B组的2.48、2.00、1.64 和1.76 倍。根据比色卡比对结果显示, A 组蛋黄颜色深度明显高于B 组, 但无亮度上的显著差异[14]。辣椒素作为饲料添加剂在改善蛋鸭蛋黄品质上也有应用。赵国刚等[15]添加辣椒粉到基础日粮中饲喂蛋鸭, 结果证明, 饲料中添加辣椒碱含量分别为0.6%和0.9%的辣椒粉的试验组, 采食量和日增重均有显著提高, 料蛋比显著降低(P<0.05); 蛋黄色泽度极显著提高(P<0.01), 其中0.9%组显著高于0.6%组(P<0.05); 卵黄比重和蛋均重无显著变化(P>0.05); 辣椒红色素在蛋黄中的沉积量与饲料中辣椒粉含量成正比, 沉积效率与饲料中辣椒粉含量成反比。韩占兵等[16]的研究表明, 在母柴鸡饲料中添加1%和2%的辣椒粉, 可以明显提高产蛋率(P<0.05), 明显改善柴鸡蛋蛋黄颜色, 并在连续饲喂15 d 后颜色趋于稳定。卢庆平等[17]在罗曼商品蛋鸡的小麦型基础日粮中分别添加0.1%、0.2%、0.4%、0.8%的红辣椒提取物, 结果表明, 罗氏比色扇值(RCF)与添加水平呈正相关, 红值增加(P<0.01), 亮值减小(P<0.01), 黄值无明显变化, 但对品质无显著影响。曲亮等[18]在苏禽绿壳蛋鸡饲料中添加0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的辣椒粉, 结果显示实验组蛋黄颜色、平均蛋重均高于对照组(P<0.05), 但实验组蛋黄胆固醇含量和血清脂质含量均与对照组差异不明显(P>0.05), 辣椒粉对血清脂质和蛋黄胆固醇含量无不良影响。
    3. 1. 2 肉鸡饲料添加剂
    辣椒素作为饲料添加剂, 能显著改善艾维因肉鸡的料肉比。在基础饲料中加入0.5%辣椒粉, 对艾维因肉仔鸡进行饲喂试验3 周, 结果表明, 试验组艾维茵鸡平均体重、日增重显著高于对照组, 采食量显著低于对照组, 试验组肉仔鸡的料肉比显著降低[19]。20 世纪90 年代, 美国德克萨斯州某大学就已证明, 在白羽鸡饲料中添加辣椒素能够明显抑制沙门氏菌感染。在鸡的基础饲料中加入18 mg/kg的辣椒素饲喂2~3 周, 结果证明, 试验组沙门氏菌明显得到抑制, 盲肠上皮细胞增多, pH 值降低,而对照组与之相反。研究者认为可能由于辣椒素刺激外周传入神经末梢, 进而产生多种传染性变化,降低了鸡体内沙门氏菌的易感染性, 减少了感染[20]。辣椒素在不影响生产性能的条件下, 能显著抑制湘西黄鸡体内的大肠杆菌的生长和繁殖。在湘西黄鸡基础日粮中分别添加10、50、100 mg/kg 的辣椒素,饲喂40 d 后屠宰。研究结果表明, 辣椒素对湘西黄鸡的生产性能及肠绒毛形态有显著影响, 且与剂量有关。低剂量辣椒素能够改变湘西黄鸡肠绒毛上皮的结构, 进而改变采食量等生产指标, 但抑制肠道微生物的作用不显著。高剂量辣椒素能够明显抑制肠道中大肠杆菌的生长和繁殖, 但提高生产性能的作用不明显[21]。
    3. 1. 3 猪饲料添加剂
    辣椒素作为促生长添加剂在仔猪饲料中也有应用。马黎明等[22]的研究表明, 在仔猪基础日粮中分别添加0.3%~0.5%的辣椒粉, 可显著促进仔猪日增重和饲料转化率, 同时改善仔猪的体态和毛色。辣椒素可以调节猪的肠道菌群, 从而提高猪的免疫能力。以卑霉素、丁酸盐、植物提取物分别作为添加剂饲喂早期断奶仔猪, 饲料中分别添加0.03%的卑霉素、丁酸盐、植物提取物(包含辣椒素), 后期以定量PCR 测量乳酸杆菌和肠道菌的数量, 结果显示乳酸杆菌的数量有显著增加, 但是微生物总数没有明显变化。上述结果表明, 植物提取物不会导致不同区域细菌总数的减少, 但会导致生态结构和微生物环境代谢活动的变化, 改善猪的免疫调节能力[23]。田宗祥等[24]在均重为61.2 kg 的杜大长三元猪基础日粮中添加比重分别为0%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%去籽辣椒粕, 以测量其对生产性能的影响, 结果表明, 实验组采食量、日增重、料肉比均高于对照组, 且以添加比为2.5%的实验组最为明显。
    在20 日龄仔猪的基础日粮中, 添加200 mg/kg的辣椒素, 可提高仔猪对蛋白质的消化率, 改善肠道菌群, 促进胃动力, 延长食物在胃内的停留时间,提高免疫力, 促进仔猪健康生长[25]。何四德等[26]的研究表明, 在断奶去势仔猪的饲料中添加0.16%的辣椒粉, 可显著提高育肥猪体重, 提高经济效益12.2%。
    3. 1. 4 獭兔饲料添加剂
    谷子林等[27]的研究表明, 在獭兔日粮中添加7.5%辣椒粉, 獭兔生长性能和饲料转化率显著提高。
    3. 1. 5 反刍动物料添加剂
    Cardozo 以不同pH 值的6 种天然植物提取物作为肉牛高精日粮(其中包括辣椒)添加剂, 研究其在瘤胃微生物发酵中的作用。添加浓度梯度分别为0、0.3、3、30、300 mg/L, pH 值浓度梯度为5.5和7, 研究结果证明pH 为5.5 时, 辣椒提取物能够促进瘤胃微生物发酵过程中丙酸盐的产生, 因此为发酵的最适宜pH[28]。辣椒素作为奶牛饲料添加剂能促进瘤胃发酵, 提高免疫力和生产性能。以7.5 mg/kg辣椒提取物作为添加剂加入荷斯坦牛日粮中, 研究结果显示, 辣椒提取物在瘤胃微生物发酵中促进了蛋白质的降解和吸收利用[29]。Cardozo 等[30]的研究表明, 辣椒提取物明显提高了肉牛的水饮用量和食物采食量, 实验组牛的瘤胃醋酸比重明显低于对照组, 并且降低了瘤胃液中多肽和支链脂肪酸的浓度, 其中多肽浓度降至12.9 mg/100 mL, 氨基酸浓度降至22.8 mg/mL,但对摩尔浓度无显著影响。辣椒啤酒液还有用于治疗牛前胃迟缓的先例[31]。
    3. 2 在畜禽调节菌群和免疫方面的应用
    众多研究表明, 辣椒素能抑制多种细菌的生长和繁殖。Manzanilla 等[32]的研究显示, 辣椒素经口服能迅速被猪、牛、鸡机体吸收, 且显著抑制其消化道内的一部分致病菌。Wahba 等[33]认为, 辣椒素能显著抑制酵母菌、沙门氏菌和大肠杆菌的繁殖和生长。另有国外学者研究辣椒素对生物膜产生的影响并得出其药理机制, 结果表明, 辣椒素的抑菌效果高于利多卡因, 且与香叶醇相当[34]。
    3. 3 在畜禽其他方面的应用
    除上述作用外, 辣椒素还应用于畜禽猪的肠道线虫等寄生虫的防治和治疗[35]、防治鼠疫[36]、治疗动物的炎症和腹泻[37]。在植物保护方面, 用作驱杀蚜虫和小叶蛾等新型生物农药[38]。辣椒素作为生物涂料可防治白蚁, 作为轮船涂料用于防腐, 作为军事防爆武器用于催泪弹、防爆剂[39]。
    4· 结语
    目前, 我国在辣椒素的研究领域已取得一定的进展, 但与世界领先水平还存在一定差距。辣椒作为广泛种植的经济作物, 价格低廉, 应用领域广泛, 有较高的经济价值和社会效益。在畜禽方面,作为广谱抑菌药物和免疫调节剂, 有巨大的研究价值和应用空间。随着社会的进步, 我国对畜产品安全和用药愈加重视, 天然植物饲料添加剂作为抗生素类药品的替代品必将成为研究趋势和热点, 受到各界广泛关注。辣椒素部分药理作用机理尚不明确, 在实际生产中, 仍需进一步研究。
    参考文献:略


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