综述：水飞蓟素作为猪和家禽生产中的饲料添加剂：一项全面综述

本综述系统探讨了水飞蓟素（Silymarin）作为植物源性饲料添加剂（PFA）在替代抗生素方面的应用潜力。文章详细阐述了其通过激活Nrf2-ARE通路增强抗氧化酶（SOD、CAT、GPx）活性、抑制NF-κB通路降低炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）以及调节肠道微生物等多重机制，证实其对猪禽生长性能、营养消化率及肝脏保护具有显著改善作用，为无抗养殖提供了重要理论依据。

　　

引言

全球畜牧业对动物产品的需求持续增长，推动生产系统不断集约化，但也带来了动物健康、生产力和公共安全方面的挑战。传统上，饲料中添加抗生素被广泛用于促进猪和家禽的生长及预防疾病，然而，抗生素耐药菌的出现、环境中的残留积累以及对有益肠道微生物群的干扰等问题，促使全球转向无抗生产系统。行业因此越来越关注源自植物的天然饲料添加剂，即植物源性饲料添加剂（PFAs）。这些化合物，包括草药、香料、精油和植物提取物，具有多种有益特性，如抗氧化、抗炎、抗菌和保肝作用。其中，从水飞蓟（Silybum marianum）种子中提取的水飞蓟素因其多方面的生物活性而成为特别有前景的候选者。

现代猪禽生产中的挑战

集约化生产系统使动物面临诸多应激源和生理挑战，影响其生产性能。例如，在猪生产中，母猪的繁殖效率至关重要；妊娠和哺乳期营养支持不足、高代谢需求导致的氧化应激以及分娩后的胰岛素抵抗等因素，会降低产奶量，延长断奶至发情间隔，从而降低整体生产力。此外，仔猪早期断奶会引起肠道形态和微生物平衡的剧烈变化。绒毛高度的迅速减少和不稳定的肠道微生物群落损害营养吸收，使幼猪易患腹泻和其他肠道疾病。在家禽中，禁用抗生素后，需要饮食干预来维持生长、肠道完整性和免疫状态。无抗方案可能导致肠道微生物群失调（dysbiosis），并增加坏死性肠炎等肠道疾病的风险，尤其是在没有抗生素生长促进剂的情况下。这些挑战加速了对抗生素替代品的寻找，这些替代品不仅支持生长性能，还通过调节消化生理和肠道微生物群改善动物健康。

非反刍动物营养中的植物源性饲料添加剂

植物源性饲料添加剂包括多种天然化合物，由植物产生以防御病原体、草食动物和环境应激。历史上，许多植物源性化合物因其促进健康的特性而被用于传统医学。在动物营养中，PFAs——包括草药、香料、精油和油树脂——现在被认为是饲料中抗生素的潜在替代品。它们的作用模式是多因素的。许多PFAs通过清除自由基和增强内源性酶（如超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶）的活性表现出强大的抗氧化特性，从而减轻氧化应激。它们还通过调节细胞因子产生和抑制关键炎症通路如NF-κB显示抗炎特性。此外，多项研究表明，这些添加剂可以改善消化酶分泌、增强胆汁产生和刺激肠道形态——这些因素有助于提高营养消化率和饲料效率。虽然大蒜、百里香和绿茶提取物等多种PFAs因其对动物性能和肠道健康的影响而被广泛研究，但水飞蓟素表现出独特的保肝、抗氧化和抗炎活性组合。比较研究表明，水飞蓟素不仅增强生长性能和营养消化率，还提供对毒素诱导的肝损伤的卓越保护，这在集约化生产系统中是一个关键优势。与许多主要通过直接抗菌作用或风味介导的采食量改善的植物源性添加剂相比，水飞蓟素的优势在于其肝脏保护和抗氧化作用，这在霉菌毒素暴露或其他代谢挑战期间尤其有利。这种独特特性可能比其他PFAs更具优势。

水飞蓟素的化学特性及作用机制

在众多PFAs中，水飞蓟素因其有据可查的药理特性而受到显著关注。水飞蓟素是从水飞蓟（Silybum marianum）种子中提取的黄酮木脂素复合物，其中水飞蓟宾（silibinin，也称为silybin）约占复合物的50%-60%。水飞蓟素因其强大的保肝、抗氧化和抗炎活性而被认可。水飞蓟素通过多个相互关联的机制发挥其生物效应。水飞蓟素作为一种有效的抗氧化剂，直接清除自由基，并通过上调内源性抗氧化酶的活性，保护肝细胞免受毒素诱导的损伤。它激活核因子E2相关因子2（Nrf2）通路，导致抗氧化反应元件（ARE）驱动基因的转录。体内研究证实，水飞蓟素在动物组织中上调Nrf2及下游细胞保护酶如血红素加氧酶-1（HO-1）。这转化为抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶）活性升高和谷胱甘肽可用性增加，同时猪的氧化应激生物标志物如丙二醛（MDA）相应降低。总体而言，通过Nrf2激活维持细胞氧化还原稳态，水飞蓟素保护组织免受氧化损伤。

水飞蓟素还通过调节关键信号通路表现出显著的抗炎活性。例如，已知它能抑制核因子κB（NF-κB）通路，并减少促炎细胞因子的产生，如在肝损伤动物模型中所证明的。在各种模型中，水飞蓟素或其活性成分水飞蓟宾下调NF-κB活化，并减少炎症细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和IL-6的产生。例如，在仔猪和母猪中，膳食水飞蓟素补充降低了循环TNF-α和IL-1β水平，并与肠道组织中NF-κB活性降低相关。值得注意的是，通过抑制NF-κB，水飞蓟素有助于打破炎症和氧化应激的循环，因为这些过程在应激或疾病条件下的家畜中常常相互关联。

此外，水飞蓟素最为人知的是其保肝作用，这在农场动物中高度相关，因为肝脏在代谢和解毒中扮演关键角色，并具有抗纤维化作用。在细胞水平上，水飞蓟素调节肝脏酶系统并保护肝细胞器。已显示它影响细胞色素P450酶，例如通过降低某些产生活性氧的细胞色素还原酶的活性，这些酶有助于毒素活化和氧化应激。通过缓和I相代谢和增强II相解毒，水飞蓟素减少有害代谢物的形成。水飞蓟素还稳定细胞膜，并促进肝脏中核糖体RNA合成，从而支持肝细胞再生和蛋白质合成。此外，水飞蓟素通过抑制肝星状细胞向产生胶原的肌成纤维细胞转化发挥抗纤维化作用，从而防止肝纤维化的进展。这些保肝机制共同解释了为什么水蓟素补充通常在牲畜试验中降低肝酶释放（如ALT、AST）并改善肝脏组织病理学，尤其是在毒素暴露或代谢应激条件下。

最后，水飞蓟素补充有助于维持或增加肠道黏蛋白产生，并支持肠道的物理屏障功能。对疾病挑战禽类的研究表明，水飞蓟素调节杯状细胞增生和黏液层变化：例如，大肠杆菌攻击的肉鸡雏鸡杯状细胞计数过度增加（对感染的反应），而膳食水飞蓟素使其正常化，表明黏膜状态更健康。水飞蓟素在肠道中的抗炎作用可能通过降低局部TNF-α和IL-1β有助于此效果，防止炎症诱导的紧密连接蛋白分解。此外，水飞蓟素可以影响肠道微生物群的组成。水飞蓟素不像抗生素那样具有广谱抗菌活性，但它似乎抑制某些致病菌并有利于胃肠道中的有益微生物。例如，在大肠杆菌感染的肉鸡中，水飞蓟素补充显著减少了回肠中致病菌（大肠杆菌、沙门氏菌、克雷伯氏菌和其他革兰氏阴性菌）的数量，效果与抗生素相当，同时改善了有益微生物种群和多样性。在母猪中，最近一项使用高通量16S rRNA测序的试验显示，膳食水飞蓟素改变了粪便微生物群谱：它增加了潜在有益门（如纤维杆菌门和放线菌门）的相对丰度，并减少了螺旋体门和柔膜菌门的相对丰度。因此，水飞蓟素可能导致更多有益代谢物如丁酸盐的产生，并减少肠道中毒素或有害代谢物的积累。值得注意的是，在最近一项小鼠研究中，水飞蓟宾通过上调产丁酸盐微生物和转运蛋白，增加了肠道丁酸盐的产生和吸收。这种以微生物群为中心的机制补充了水飞蓟素的直接抗氧化和抗炎作用，最终有助于改善猪禽的肠道健康和免疫力。水飞蓟素的这些代谢作用已在实验和田野研究中与改善的生物标志物相关联。

水飞蓟素在猪生产中的应用

多项研究探讨了水飞蓟素在猪生产中的作用。膳食中添加水飞蓟素与改善肝功能和解毒相关，鉴于猪暴露于各种毒素，这一点尤为重要。例如，水飞蓟素补充保护肝脏免受黄曲霉毒素B1等霉菌毒素的侵害，并改善血液酶谱。多项研究表明，水飞蓟素补充可以通过保护肝脏免受氧化损伤和支持高效的营养代谢来提高平均日增重（ADG）和改善饲料效率。具体而言，一项研究观察到，断奶仔猪中添加0.05%至0.10%的胶束水飞蓟素，ADG和平均日采食量（ADFI）呈线性增加，而育肥猪在剂量高达0.2%时表现出ADG的线性改善。此外，饲喂添加0.05%至0.10%水飞蓟素日粮的生长猪在6周试验中持续表现出增强的生长性能。在哺乳母猪中，从妊娠第109天到哺乳第21天饲喂添加水蓟素的日粮增加了采食量和产奶量，同时减少了体重损失，最终改善了窝性能。此外，在哺乳母猪中，水飞蓟素与减少体重损失、增加采食量、改善产奶量和增强仔猪性能相关，可能归因于其减轻氧化应激和调节参数如pH、降低脂质过氧化和增强持水能力的能力。

水飞蓟素在家禽生产中的应用

在家禽生产中，水飞蓟素的应用同样显示出积极效果。研究表明，水飞蓟素补充可以线性提高体重和ADG，当水飞蓟素与吡啶甲酸铬结合时，Cobb 400肉鸡表现出进一步改善。研究证明，在Ross 308肉鸡中，添加水飞蓟素提高了营养消化率，特别是干物质（DM）、氮（N）和能量（E）消化率呈线性增加。家禽中水飞蓟素补充不仅改善生长性能和营养消化率，还通过减少脂质过氧化和增强持水能力有助于更好的肉质。最后，据报道，饲喂水飞蓟素补充日粮可改善产蛋量和蛋品质（即改善哈夫单位、蛋白高度、蛋壳强度和蛋壳厚度）。

水飞蓟素在猪禽生产中的其他效应

除了生长性能和营养消化率，水飞蓟素已被证明可以减少粪便气体排放。例如，在育肥猪中，膳食补充水飞蓟素降低了粪便中硫化氢和氨水平，在肉鸡中，水飞蓟素减少了甲硫醇和乙酸的排放。水飞蓟素还有益地调节肠道微生物群。在生长猪中，它增加了乳酸杆菌数量，同时减少了大肠杆菌种群。在肉鸡中，观察到盲肠乳酸杆菌计数的类似改善，在Ross 308肉鸡中高剂量（500-1000 mg/kg）减少了回肠微生物群。此外，水飞蓟素改善免疫和抗氧化参数。在海兰褐蛋鸡中，补充高达0.06%降低了血清肝酶（AST和ALT）、乳酸脱氢酶、甘油三酯和胆固醇水平。在断奶仔猪中，水飞蓟素增加了免疫球蛋白M（IgM）和谷胱甘肽水平，在母猪中，补充降低了促炎细胞因子IL-1β并改善了抗氧化酶活性。最后，安全性是任何饲料添加剂的关键考虑因素。水飞蓟素通常被认为是安全的，在动物研究和临床试验中报告了低毒性谱。Saller等人和Polyak等人已记录，即使在高剂量下，水飞蓟素也不会产生显著不良反应。在牲畜研究中，长期补充水飞蓟素未对生长、采食量或整体健康产生任何负面影响。这些发现支持了将水飞蓟素安全纳入动物日粮的潜力。

经济可行性与成本效益

从经济角度看，考虑到其成本和在生产动物中带来的益处，水飞蓟素似乎是一种实用的植物源性添加剂。水飞蓟素来源水飞蓟在全球许多地区种植，其种子（以及补充剂或制药工业的副产品）相对便宜。事实上，一篇综述强调，水飞蓟提取物可用作“无毒、安全且廉价”的肝脏滋补饲料添加剂，为家禽日粮中的合成药物提供了天然替代品。与某些精油或专有植物混合物相比，水飞蓟素提取物在每剂基础上具有成本效益，特别是考虑到显示功效的低添加率（通常为日粮的0.05%至0.1%）。当水飞蓟素改善采食量和生长时，它可以提高饲料转化率（FCR），意味着每单位饲料的增重更多——直接的经济收益。例如，大肠杆菌攻击的肉鸡补充水飞蓟素不仅生长更快，而且在整个饲养期具有显著更好的FCR。改善的FCR转化为饲料成本节省，这是生产费用的主要组成部分。类似地，在猪试验中，注意到水飞蓟素喂养组更高的平均日增重和营养消化率。这些性能提升可以缩短上市时间或减少给定体重所需的饲料，提高盈利能力。然而，水飞蓟素在商业牲畜生产中的实际应用也取决于经济考虑。高质量水飞蓟素配方（如纯化或胶束化水飞蓟素）可能比某些常规添加剂更昂贵，但潜在益处如改善动物健康、减少毒素相关损失发生率和减少对抗生素的依赖，可能补偿这些成本。将水飞蓟素整合到牲畜生产系统中可以通过提高饲料效率和动物生产力带来整体生产成本节省。虽然粗水飞蓟籽粕便宜，但投资于先进递送形式如纳米或胶束水飞蓟素可能通过更好的生物利用度产生更高回报。因此，存在成本效益权衡，这表明增强配方的额外制造成本必须与功效收益相权衡。初步数据表明，胶束水飞蓟素在生长速率和饲料转化方面的改善可以抵消较高的添加剂成本，当考虑饲料价格和产出值时。尽管如此，需要详细的经济分析和长期田间试验来充分阐明商业条件下水飞蓟基补充剂的成本效益。

挑战与未来展望

尽管结果令人鼓舞，但PFAs（包括水飞蓟素）的使用面临若干挑战。研究间结果的不一致可能源于提取方法、活性化合物浓度、日粮组成以及动物品种或年龄的差异。水飞蓟素的水溶性差对其生物利用度仍然是一个挑战。技术方法如胶束化已被提出并测试以改善其吸收。事实上，饲喂胶束配方水飞蓟素的仔猪显示出显著更高的血浆水飞蓟宾水平和更大的性能改善，与接收常规水飞蓟素的仔猪相比。此类配方进步加速了水飞蓟素的有益作用，如保肝、抗炎和抗氧化。此外，标准化配方和剂量方案仍然缺乏，这使研究间的比较和实验发现向商业实践的转化复杂化。最后，水飞蓟素在商业牲畜生产中的实际应用也取决于经济考虑。尽管基础水飞蓟籽提取物 inexpensive，但高纯度或增强生物利用度的产品可能更昂贵，如上所述。然而，潜在益处如改善动物健康、减少疾病或毒素相关损失发生率和减少治疗干预需求，可能在系统层面评估时补偿这些成本。为了有效替代饲料中抗生素，多种策略的组合，结合各种PFAs、酸、益生菌等，可能最有益。需要研究水飞蓟素与其他饲料添加剂的潜在协同效应。例如，它与吡啶甲酸铬或益生菌的组合已显示 additive 益处。未来研究应探索此类组合、最佳添加率以及不同生产条件下反应的一致性。

结论

将水飞蓟素作为植物源性饲料添加剂整合，对于增强猪禽无抗生产系统的可持续性具有重大前景。水飞蓟素强大的保肝、抗氧化和抗炎活性已被证明能改善生长性能、营养消化率、繁殖结果和肉质，同时有利地调节肠道健康和免疫反应。配方策略的进步，如胶束化，已开始克服水飞蓟素水溶性差和生物利用度有限的固有局限性，确保其生物活性成分能有效到达靶组织。比较分析显示，水飞蓟素是独特的，特别是其抵消毒素诱导肝损伤的能力使其优于其他植物源性饲料添加剂。安全性研究一致报告即使在高剂量下毒性谱低，初步经济分析表明，与水飞蓟素补充相关的改善饲料效率和动物生产力可以抵消其先进配方的成本。然而，为了充分实现水飞蓟素在商业生产中的潜力，需要进一步的长期田间试验、全面经济评估以及对其细胞和分子机制的详细研究。最终，将特性明确的水飞蓟素纳入牲畜日粮，有望在后抗生素时代为更可持续和有效的动物生产系统做出显著贡献。