上海股票分析平台

『RM-BIO』原创·植物提取物饲料添加剂开发应用的影响因素及发展前景

润牧生物 2020-09-27 13:46:27

植物提取物是以植物为原料,经过物理化学提取分离,得到植物中的某一种或多种有效成分,而不改变其有效成分结构的中间体。但由于植物成分复杂,影响提取、分离、纯化和功效的因素较多,需要解决产品质量稳定、功能维护、检测标准等问题。

天然植物提取物饲料添加剂分类

植物提取物饲料添加剂的主要活性成分及功效植物中含有丰富而复杂的有机成分,其中许多有机成分都具有抗菌抑菌、抗氧化、双向调节机体免疫功能等生物活性。目前研究报道较多的天然植物提取物主要有皂甙、生物碱、多糖、茶多酚、黄酮类、挥发油等。

1.1  皂甙

皂甙是由皂甙元和糖、糖醛酸等物质组成的化合物,它广泛存在于植物中,世界上一半以上的植物中都含有皂甙。根据皂甙被水解后生成的皂甙元的化学结构,可将皂甙分为三萜皂甙和甾体皂甙。过去一直把其作为有毒的物质,随着研究的深入,皂甙的生理功能和药用价值逐步被人们认识,人参皂甙、黄芪皂甙、党参皂甙、绞股蓝皂甙、白芍皂甙及淫羊藿甙等相应被开发应用,苜草素和糖萜素则是国家批准的在养殖业中应用的含有皂甙类的饲料添加剂。

1.2  生物碱

生物碱是生物体内一类含氮的具有显著生理活性的有机碱性物质,存在于植物体的叶、树皮、花朵、茎、种子和果实中,其分子结构多属于仲胺、叔胺或季胺类,少数为伯胺类,常含有含氮杂环。双子叶植物中的茄科、豆科、毛莨科、罂粟科、夹竹桃等所含的生物碱种类多、含量高。一种植物往往同时含几种甚至几十种生物碱,如麻黄中含7种生物碱,抗癌药物长春花中已分离出60多种生物碱。不同植物提取的生物碱具有特殊的生物活性,如麻黄中的麻黄碱具有松弛支气管平滑肌、收缩血管、兴奋中枢神经作用;茶叶中的咖啡碱和茶碱能抑制磷酸二酯酶的活性,抑制细胞内环腺苷酸(cAMP)的水解,使细胞内cAMP水平提高,对细胞增殖有双向调节功能。

1.3  多糖

多糖是由醛糖和酮糖通过糖苷键连接,聚合度超过10以上的多聚糖。它种类繁多、结构复杂,普遍存在于植物体内。多糖按照立体结构分为4种,即拉伸带状结构、曲状螺旋结构、皱型结构和屈曲线状结构。多糖的生物活性与它的结构有密切关系,其中具有曲状螺旋结构的多糖具有较高的生理活性。现在已经提取的多糖较多,如黄芪多糖、枸杞多糖、茯芩多糖、党参多糖、刺王加多糖、甘草多糖、茶叶多糖、红花多糖、食用菌多糖等,他们大都具有双向调节动物免疫功能、抗菌、抗病毒、抗肿瘤及改善动物生产性能等多种功效。

1.4  植物多酚

植物多酚是植物叶中酚类物质及其衍生物的总称,它由黄烷醇类、黄酮类和黄酮醇类等成分组成,其中黄烷醇类为多酚的主体成分,约占多酚总量的65%80%。植物多酚为淡黄色至茶褐色的粉末或晶体,易溶于温水、乙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯,微溶于油脂,有吸湿性,耐热、耐酸性好,是一类具有抗氧化、清除自由基和抗菌等特性的生物活性物质。生产中可用作抗氧化剂、保鲜剂、保色剂、解毒剂。

1.5  黄酮类化合物

黄酮类化合物是广泛存在于植物界的一类化合物,是植物性中草药中主要的有效成分之一,在其分子结构中主要是由2个苯环中间通过三碳链连接形成C6:C3:C6基本骨架构成的,主要分布于银杏科、豆科、芸香科、菊科等植物体中,是一类重要的生理活性物质,具有雌激素和抗雌激素样作用、抗氧化作用及调节机体的免疫力等多种生理功能。其中大豆黄酮是当前研究应用较多的一类,在医药、食品、化妆品等行业中有极其广泛的用途,用作饲料添加剂具有使用剂量小、见效快等优点,是一种开发应用前景看好的饲料添加剂。

1.6  挥发性植物精油

挥发油是一类常温下具有挥发性、可随水蒸气蒸馏,与水不相溶的油状液体。挥发油所含成分复杂,主要由萜类、芳香族化合物、脂肪族化合物等组成,具有特殊的香气或辛辣味。目前养殖生产应用较多的产品主要有大蒜素、牛至油等。大蒜素是百合科多年生宿根草本蒜中所含的生物活性成分,它由丙基二硫化丙烯、二硫化二丙烯、三硫化二丙烯等挥发性含硫化合物组成,具有抗菌、增强免疫功能、诱食助消化、改善畜产品品质等功效。牛至油是从牛至中提取的一种挥发油,其化学成分主要由百里香酚、香芹香酚、γ-萜品烯和ρ-异丙苯组成,具有抗菌谱广、作用迅速等特点,是一种有较高应用价值的饲料添加剂。

影响植物提取物饲料添加剂开发应用的主要因素

2.1  不同来源植物同类活性成分功效差异性

我国植物资源丰富,分布区域广,植物中含有的同类生物活性成分也因植物种类、产地不同和化学结构差异而在功能上存在差异。生物碱分布于植物的50多个科120多个属中,不同植物提取的生物碱具有特殊的生物活性。小檗碱分布于黄连、黄柏等植物中,主要具有抗菌消炎等功效;茶叶多糖主要有降血脂、抗凝血、抗血栓等功能;黄芪多糖主要有抗辐射、增强免疫、抗溃疡等功能;枸杞多糖主要有调节机体免疫、延缓衰老、抗病毒、抗肿瘤和抗氧化等作用;皂甙也由于三萜皂甙和甾体上取代连结糖的种类、数量、糖链的不同而生理作用有差别或强弱之分。不同来源植物提取同类活性成分存在功效差异问题,开发中需做大量的工作对不同来源植物提取的有效成分和功效进行评价,才能科学确定所提取活性物质的功效,这是当前影响植物提取物饲料添加剂开发应用的一个主要因素。

2.2  植物有效成分的提取与功效维护问题未能较好解决

目前天然植物有效成分的提取工艺有:传统的溶剂浸出法(水提、醇提)、水蒸气蒸馏法和升华法,现代的CO2超临界流体萃取法、生物酶解技术、超声提取技术、微波辅助技术等。采用CO2超临界流体萃取法、微波萃取等现代技术,定向提取天然植物中的有效成分,具有产品质量的可控性和稳定性等特点,是实现天然植物提取物标准化生产和产业化发展的必要条件。如用超临界萃取法提取青蒿素,提取率比传统法高11%59%,且可使生产周期缩短约100h;传统的水蒸气蒸馏法提取野菊花得到的提取物,可分离出46种化学成分,提取率为0.32%,而用超临界萃取法提取的提取物,可分离出60种化学成分,提取率为3.4%。但天然植物生物活性的功效,尤其是具有双向调节功效植物,它与其复杂的有效活性成分有关。采取现代工艺定向提取植物生物活性物质需要解决提取物纯度高低与功效维护的问题。

2.3  植物提取物的安全性难评价

饲料添加剂的安全性包括数量安全和质量安全,其中质量安全是评价植物提取物开发价值的关键。植物提取物虽然是纯天然有效活性成分,但其成分复杂,安全性难以在短期内作出全面评估,并已发现一些提取物存在安全问题,如茶多酚使用过多时,动物的生产性能会受到负面影响,且两者之间存在着明显的相关性。异黄目植物中含有雌激素类、香豆素类和木脂素类,它们具有雌二醇类似化学结构,并与雌激素受体结合,在一定程度上还表现出对内源激素活性的促进和颉顽作用;大蒜素长期超剂量使用也会对小肠造成损伤,并会引起畜产品带有蒜臭味。许多植物提取物的安全性目前还缺乏足够的信息来做出全面评估,需要经较长时期的生产应用才能做出全面评估。

2.4  产品质量控制和检测标准不配套

中华人民共和国国家标准《天然植物饲料添加剂通则》给出了天然植物饲料添加剂的定义、各种具体技术要求和规定通则,对指导产品标准的制定和生产,以及产品市场的规范和有序发展具有重要的作用。但由于我国开发植物提取物作饲料添加剂还处于研发阶段,植物提取物成分复杂,目前产品质量控制和检测的国家标准不配套,企业在制定产品标准时,缺乏标准依据,指标成分的选取有一定的盲目性和随意性,制约产品向深度、精度方向发展,也给产业的发展提出了挑战。

植物提取物饲料添加剂的开发对策

3.1  加强植物提取物饲料添加剂相关的基础性研发工作

植物提取物饲料添加剂涉及到活性成分提取、安全性评价、资源扩大、生产技术研发、实际功效确定等因素,加强交叉学科的结合,重视植物生物活性成分的提取工艺、功能维护和增效等基础性研究是当前研究的重点,主要做到以下几点:

要针对不同来源植物提取同类活性物质其功效差异的问题,加强对提取有效成分进行科学的分析鉴定和使用效果试验等研究工作,搞清不同来源植物提取同类活性物质功效差异,解决采集哪个生产季节,哪种植物,哪些部位提取哪些有效成分等问题;

要针对提取物纯度与功效维护问题,深入进行功效的物质基础、作用机制、方剂配伍等规律研究,明确植物单独提取与合并提取时其化学组分是否一致,以及生产工艺在线控制各参数的逐渐细化和检测指标具体化,建立一个简单、直接的方法进行质量控制,并保证逐批生产的提取物中标志化合物含量的重现性,解决既符合传统的中医理论,又能利用超临界流体萃取技术、微波辅助技术、超声提取技术、生物酶解技术等现代生产工艺,达到提高有效成分的提取率和纯度、且经济可行的天然物提取技术问题;

要针对植物提取物的质量控制以有效成分进行量化控制向全面的质量控制的要求,研究利用现代植物化学理论和薄层扫描、气相色谱、液相色谱、指纹图谱等仪器分析手段对植物提取物有效成分、有害成分进行提取、分离、鉴定的质量控制方法,解决提取物定性定量检测技术问题;

要针对动物利用植物提取物成分是否会在体内残留或蓄积,残留期有多久,对机体损害作用等问题进行研究,解决不同天然植物提取物的适宜添加量和安全性评价问题。

3.2  建立完善植物提取物的质量标准体系

质量标准是保证整个生产过程质量可控的起点和基础,是开发微量化、高效化、组合化、低成本的产品技术支撑。植物提取物成分复杂,其有效成分与无效成分无绝对界限,又在不同情况下可转化。同时还因产地、采收、储藏和加工工艺等不同,成分含量和功效会有较大差异。国家相关部门要加大支持力度,并借鉴GMPGSPGLPGCPGAP等成功的经验,有针对性地对某些植物提取物品种建立完善、规范的行业质量标准体系,建立和完善的植物提取物的生产质量标准和检测方法体系,使提取物在符合GAPGMP的条件下进行生产,在GLPGCP的要求下进行研发,在GSP的要求下经营、建立和执行一系列技术标准、规范和检测方法,对每个提取物品种建立完善、规范的行业质量标准体系,为保证和提高产品质量建立完善植物提取物的质量标准体系。

3.3  建立原料生产基地,为可持续发展提供安全资源支撑

植物分布具有明显的地域性和资源的有限性,重视植物提取物资源可持续性开发利用问题,合理采收、生产繁殖物种资源,保证资源利用十分重要。国家要引导企业从可持续性发展的高度,坚持开发与保护并举的原则,采取财政扶持、企业参与、市场运作的方式,建立原料生产基地,保证原料数量供给安全,促进企业持续健康发展。

天然植物提取物的市场需求与预测

从世界范围看,在饲料中使用抗生素的做法已经穷途末路,各国纷纷颁布法令禁止在饲料中添加产生细菌耐药性及具有药物残留的添加剂。而中草药由于没有化学合成药物的弊端,日益为人们重视,作为可代替化学合成药物且安全性能好的新一代饲料添加剂。许多药用植物兼有营养性和药物性的双重作用,既能促进机体糖代谢、促进蛋白质和酶的合成,又能增加机体抗体效价、刺激性腺发育,具有杀菌抑菌、调节机体免疫功能以及非特异性抗菌作用,天然植物提取物饲料添加剂的开发和应用为饲料工业找到了一条通往绿色食品目标的绿色通道,相信不久的将来,产品会很快进入全国乃至国际饲料企业和养殖场。

抗生素用于饲料业,养殖业上,世界每年花费约50亿元,中国约为5亿元。由于抗生素的使用具有药残性,抗药性,药效越来越差,抗生素的禁止使用是必然的趋势。天然植物提取物饲料添加剂可作为替代抗生素产品,用于复合预混料或全价料中还可降低酸制剂和抗氧化剂的使用量,从而降低饲料成本。根据试验估算,采用本项目生产的药用植物添加剂,年产1万吨级的饲料企业每年可降低成本25万元,年出栏1万头生猪的养殖场全年可增加效益28万元,天然植物提取物饲料添加剂市场潜力巨大。随着市场的发展,国内外饲料行业,养殖业对抗生素替代品的需求量会越来越大,每年将以10%的速度替代抗生素的使用。

中草药饲料添加剂的作用机理

天然植物提取物饲料添加剂是纯天然的植物产品,是具有良好功能的绿色药物饲料添加剂。天然植物提取物饲料添加剂由于种类繁多、结构复杂、成分多样,决定了不同性味药物组成的天然植物提取物饲料添加剂具有不同的功效。但归纳起来,其作用机理主要有:

5.1  从传统中兽医药学的理论分析

中草药饲料添加剂的作用机理大致由下列六个方面的作用组合而发挥作用:

一是理气消食,助脾健胃。即具有调理、疏通气机,消食健胃,健脾养胃等作用。常用的性味药如陈皮、木香、神曲、麦芽、山楂等,这类中草药既具有芳香气味,能矫正饲料的气味,增加动物消化液的分泌,促进动物采食和营养物质的消化吸收,又对慢性、急性胃肠卡他、胃肠弛缓等消化道疾病有良好的防治作用。

二是活血散瘀、旺盛血循,促进新代谢。即具有能舒筋活络、松皮活血、旺盛血液循环,促进新陈代谢等作用的性味药组成。常用的如当归、五加皮、红花等,这类药物能直接或间接地扩张血管,引起血液循环旺盛,增强胃肠消化功能,加速物质的消化吸收。

三是补气壮阳,养血滋阴。即具有补虚扶正,调节阴阳之不足,增强机体抗病力等作用。常用的性味药如党参、黄芪、当归、何首乌等。此类药主要以补气养血为主。

四是清热解毒、杀菌抗菌。即具有清解里热,解毒消肿,消疽散结和抑制或杀灭细菌等性味药组成。常用的如金银花、柴胡、苦参、贯众等。

五是驱虫除积。即能杀死或驱除畜体内的寄生虫、润通利便等性味的药物。常用的如贯众、百部、使君等。

六是安神定惊、开窍行气。即能镇静安神、宣通开窍等作用的性味药组成。常用的如柏仁、合欢皮、酸枣仁等。

5.2  从现代药理学和营养学的理论分析

中草药含抗菌成份、生物碱、多糖、甙类、挥发油、鞣质、有机酸等生物活性物质,同时还含有一定数量的氨基酸、矿物质、维生素、未知生长调节因子和色素。因而中草药饲料添加剂的作用机理,大致是通过发挥营养、提高非特异性免疫力、产生激素样、抗应激、维生素样、抗饲料的氧化和霉变等作用,调节机体的免疫功能及非特异性抗菌作用,通过所含的营养成份与未知生长调节因子,直接和间接地激活机体的生化反应,增强生物合成作用来实现的。

中草药饲料添加剂的发展趋势 

利用现代植物化学和仪器分析手段,对中草药中的有效成分,如多糖、甙类、生物碱、挥发油类等,进行提取、分离和鉴定,即走植物提取物的方向。

6.1  对中草药有效成分的作用机理进行深入研究

结合现代医药学、营养学和免疫学的方法,从体内营养物质的代谢利用途径、免疫调节机理和激素的分泌调控等方面进行探讨,研究其如何调节体内平衡,改善肠道微循环和微生物区系,以及免疫反应及体内其他生理生化反应;

6.2  加强中草药的配伍及其协同机理的研究

根据动物的不同生长发育阶段和生产目的,针对不同的饲养条件,开发生产精专型特异性中草药饲料添加剂;

6.3  加强中草药饲料添加剂成品和原料的质量控制,进行产品的毒理安全研究等。

润牧生物是一家专注于霉菌毒素解毒技术的研究及应用、绿色饲料添加剂生产的创新型科技企业。立志成为全球最专业的霉菌毒素解决方案服务商。

山东润牧生物科技有限公司
地址:山东省临沂市国家高新区科技创业园
网址:http://www.runmu-bio.com
电话:0539-7109518
传真:0539-7109919
邮编:276000 


Copyright © 上海股票分析平台@2017