养殖宝典-植物源皂角苷在畜牧业中的应用

美国德金国际有限公司Boriboon Boriboon

深圳富瑞祥贸易有限公司技术部  联合供稿

皂角苷又称皂甙或皂素（英文都是Saponins），皂苷是糖苷类的化合物，苷（glycosides）又称配糖体，是由糖和非糖物质结合而成的一类化学成分。皂角苷的水溶液振摇后可产生持久的蜂窝状泡沫，与肥皂泡沫相似，因而得名。皂甙在植物，特别是在中药材中分布非常广泛（如著名的人参，三七等主要活性成份都是皂甙），近些年来，在中药领域，对皂甙的研究不断深入和广泛，例如目前已从人参中分离提纯出十八种人参单体皂甙，如Rb1、Rb2、Rd、Rc、Re、Rg1、Rg2、Rh1，并发现Rg1和Rb1最具药物活性。同时世界上也不断发现新的极具价值的皂苷化合物，如美国Antigenis公司著名的疫苗佐剂 QS-21，单体分子量为1990 。目前已确认皂角苷具有多种多样的药理活性和生物活性，如抗菌、消炎、双向免疫调节，降低血浆胆固醇，降血压等方面的药理作用; 同时皂角苷是一种非常好的天然表面活性剂，能降低液体表面张力，因此还可以作为营养物的保护剂、发泡剂、乳化剂，增味剂和抗氧化剂等，所以具有较高的商业价值。皂角苷产品在国际畜牧业上的应用也是备受关注，目前主要做为绿色，天然促生长添加剂在饲料中添加，如美国德金公司的利可40 （DK sarsaponins 40）以及奇利佳（Nutrafito，Quillaja）和中国的糖萜素（Saccharicter-penin），前一种是类固醇皂角苷，后二种是三萜烯皂角苷。

现将皂角苷的特性，分类，生物活性以及毒性作一简述，以供大家参考。

皂角苷的特性：皂角苷因其糖上含有多羟基极性较大，易溶于水、含水丁醇、乙酸乙酯、热甲醇和乙醇，难溶于丙酮、乙醚。另外皂苷有助溶性，可促进其他成分在水中的溶解。皂角苷是很强的天然表面活性剂，即使高度稀释也能形成皂液，并显示出保护性胶体的性质，虽不易透析，但能提高其他物质对细胞膜等的透过性。

皂角苷的分类和鉴别：

根据结合于糖（己糖、戊糖或糖醛酸）上的皂角苷配基的性质不同，可将它们分为两类：三萜皂甙(triterpenoidal saponins， C27，三萜通过碳氧键与糖链相连) ，和类固醇皂甙(steroidal saponins，C30，类固醇通过碳氧键与糖链相连) 两大类。

1. 三萜皂甙：是由三萜苷元与糖及其衍生物脱水而成的苷类化合物，其皂甙元为30个碳原子组成的三萜类衍生物，大多数含有COOH基，故又称酸性皂甙。含三萜皂甙植物较多的科及药用植物有人参、三七、柴胡以及黄芪、桔梗等。三萜皂苷按皂苷元的基本骨架结构可以分为两大类：五环三萜（pentacycli triterpenoids）及四环三萜(tetracyclic triterpenoids)。五环三萜类皂苷和四环三萜类皂苷。五环三萜类皂苷又可分为（1）β-香树脂醇型，（2）α--香树脂醇型，（3）羽扇豆烷型（lupane type）等；四环三萜类皂苷又可分为（1）羊毛脂甾烷型（lanostane type），（2）达玛烷型（dammarane type），（3）葫芦烷型(cucurbitane type)等。

国外研究及应用最广泛的三萜皂角苷是来自Quillaja Saponins，来自南美的皂树皮的提取物（South American Quillaja saponaria Molina tree,bark extract），该产品目前广泛应用于医药，化妆品，饮料以及农业等，并根据提取物纯度的不同，又有Quil-A（半纯品），以及QS-7，QS-8，QS-21等精制单体纯品（依据在HPLC图谱上出现的先后次序命名），由于提纯单体QS-21的确非常困难（多步聚RP-HPLC）以及收率低等原因，国内中科院学者曾试图人工合成QS-21，但尚未完全奏效。国内生产的糖萜素也属于三萜皂角苷，原料是山茶籽饼，但尚没见深入研究其各种单体活性成份。

2. 类固醇皂甙：其苷元由27个碳原子组成的类固醇衍生物，其分子结构中不含羧基，呈中性，故类固醇皂苷又称中性皂苷。类固醇皂苷按基本碳架又可分为螺环型（spirostanes）、开环型（furostanes）及其他类型。螺环型主要有螺旋甾烷（spirostane）或其异构体异螺旋甾烷（isospirostane）。含有类固醇皂甙的植物主要有龙舌兰、大豆、穿山龙、绵萆薢、粉萆薢、菝葜、土茯苓、知母等。

三萜皂甙和类固醇皂甙之间的鉴别，主要依据是，在产生泡沫后，滴加酸液或加碱液，观察泡沫高度的变化来判定。通常加酸后，泡沫是不变化的;加碱泡沫变少的就是三萜皂甙（其溶液呈酸性，加碱后发生中和反应）。

皂角苷的八种生理活性：

1.         促进营养物质吸收：类固醇皂苷由于其特殊的化学结构，很难通过消化道上皮细胞，但它具有很强的表面活性、能够显著降低液体表面张力的物质，并可改变消化道粘膜细胞，特别是肠上皮细胞膜表面的形态和通透性,促进营养物质的吸收。同时它也能够提高对营养物质的乳化能力;使肠道内营养物质更易被消化，更易被吸收。例如美国德金公司的利可40（含丰富的类固醇皂角苷）可明显增加各种营养物质在肠道的吸收作用，最明显的功效就是料肉比改善，肠道对氨基酸，维生素，矿物质等吸收增多，粪便中排出量就显著减少（氮磷），不仅节能而且更有利于保护周边环境，养殖场内外的氨气味也大大减少。

2.         促进肠道发育之作用：皂角苷增加了肠上皮细胞的通透性，促进营养进入肠细胞，从而使肠细胞群体生长更快，有益于肠道的生长发育。巴西学者2000年的肉鸡试验表明，使用这类产品后，肉鸡肠道组织切片，在镜检下，可观察到小肠绒毛明显更长，而且更完整，密度更高，从而表明这种肠道发育非常好，能够更快更高效地吸收各种营养物质，生长更快。

3.         抑菌或杀菌作用：皂角苷分子结构中既包含水溶性基团，又具有脂溶性基团,是天然的清洁剂或表面活性剂，可以影响生物膜上的脂质活性，使细菌生物膜蛋白质变性或破坏。有德国学者初步研究表明，这种抑菌作用机制与皂角苷浓度高低有关，与抗生素联用，可有助于抗生素进入细菌内部，从而提高抗生素的杀菌效果。但因革兰氏阳性菌或阴性菌的细胞壁结构的不同，其效果有较大差异，这方面还需要做进一步的深入研究试验和机理探索。

4.         抑制或控制球虫作用：皂角苷能结合球虫细胞膜上的胆固醇及脂类，形成不可逆的复合物而排出体外，从而使细胞表面形成空洞，球虫内部的小分子物质不断向外流失而失去繁殖功能或渐渐死亡。在泰国肉鸡场的试验研究表明，使用皂角苷类产品可明显减少肉鸡由于球虫病而引起的死亡。

5.         免疫双向调节作用：皂角苷对动物正常的生理功能和免疫功能没有干扰或副作用，而当动物的抵抗力下降或机体处于应激状态时，皂角苷能增强机体的非特异性免疫力。其增强免疫调节功能，一方面是对T细胞具有增强作用，可以使IL一2(白介素)的分泌量提高，而IL一2的功能可以保护T细胞的存活与繁殖。促进T细胞产生淋巴因子，增强诱杀性细胞NK(自然杀伤性细胞)的分化; 提高LAK(淋巴因子激活的杀伤性细胞)的活性，从而生物体表现出较强的免疫功能。研究表明，有的皂角苷还能增强网状内皮系统的吞噬功能，促进抗体生成，加快抗原抗体反应和淋巴细胞转化。

 注：另外，三萜烯皂角苷已可成功用于疫苗佐剂，例如国际上免疫学的一个新术语，免疫刺激复合物佐剂(immunostimulating complex，ISCOM)，它是由 QuilA(南美Quillaja saponin 三萜烯皂甙)和胆固醇以及卵磷脂按l：1：1的混匀共价结合而成，电镜下呈笼式或高尔夫球式的免疫复合物，大小约40nm，也称纳米佐剂。它是一种具有极高免疫学价值的新的抗原递呈系统，能活化TH，CTL和B细胞，作为佐剂可有效递呈抗原，诱发强烈而持久的体液免疫和细胞免疫等，是目前免疫学和疫苗学中的重大新发现，目前已成功用于研发多种人用疫苗和动物用疫苗，美国辉瑞公司的新专利佐剂PreZent™-A，应用的也是ISCOM原理。

6.         具间接抗氧化、抗自由基等作用。皂角苷可显著增强超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)活力，其机理可能与干扰素α(INFα)作用有关，INFα具有诱导和增强SOD和GSH－Px活力的功能，通过增加SOD (超氧化物歧化酶)的含量，降低LPO(过氧化脂质)和清除自由基，减轻自由基的损害作用，促进组织细胞的修复。这与在实际畜牧业上应用的效果是一致的，使用美国利可40产品和中国的糖萜素产品的肉猪，其胴体品质，肉色，肉质，pH都有所改善，可能就是与其间接抗氧化，抗自由基有密切关系。

7.         降低血液中胆固醇含量: 皂角苷可在消化道中与胆汁中的胆固醇及脂类，形成不可逆的复合物而排出体外，从而降低血脂。几种动物实验都证明有此功效，目前此功能已成为人医降血脂的的研究热点。畜牧业方面，有些国家已应用此类产品，成功开发出低胆固醇含量的保健鸡蛋。

8             能提高缺氧耐受力：科学研究表明，皂角苷能增强线粒体生物氧化代谢功能，氧自由基主要产生于线粒体内，线粒体功能强的动物，缺氧时自由基不易生成或自由基并不增多，这样能提高缺氧耐受力; 提高机体缺氧耐受力,能增加对蛋白质与脂肪的供能；能加强三羧酸功能；能加强呼吸链功能（三羧酸循环和呼吸链电子传递）。特别是幼龄动物生长快，组织器官，肌肉、分泌系统等组织细胞新陈代谢旺盛，对获得氧和利用氧能力要求非常之高，对氧也非常敏感。提高缺氧耐受力，增强线粒体代谢功能，有利于动物的快速生长，并预防多种疾病发生，保障动物健康。

皂角苷的毒性：

以前动物营养学者认为，皂角苷，特别是大豆皂甙，是有害的，它会引起红细胞溶血。的确皂角苷，由于其天然表面活性剂的结构和双功能基团的特点，它能对血红细胞(包括有核的鱼血、鸡血和无核的人血等红细胞)产生溶血，而对白细胞则无影响。溶血主要是通过对细胞膜的通透性改变，破坏细胞膜，进而导致细胞质外渗，最终使整个红细胞解体。这种毒性主要表现为对鱼有毒，皂角苷溶液进入鱼鳃，再进入微血管，引起溶血，导致鱼死亡，但皂角苷对虾是无毒的，其根本没有红细胞。通常食品或饲料中的皂苷，都是通过口摄入，其在消化道中可与其他脂质分子结合形成无毒性的复合物或与内源性胆固醇相结合而成不被吸收的大分子物质而排出体外。所以说，除非直接注射皂角苷进入血液，这类产品都是非常安全的，完全无毒的。

总结：

植物源皂角苷类产品是天然的绿色饲料添加剂，美国FDA认可的GRAS产品和公认的有机产品，能改善畜禽的饲料转化率，提高日增重和减少死亡活率。其作用机理与抗生素有着明显的区别，抗生素主要是通过抑菌和杀灭病菌，来发挥作用; 而皂角苷则可能是通过上面所述的八个方面来提高动物肠道的健康水平，促进饲料的消化和吸收，以及增强整个机体的抵抗力，提高动物健康水平，从而发挥促生长的作用，其更具有发展潜力和后劲。理论上二者具有一定的协同作用，功能上有所交叉，联合使用效果可能更佳。相信，在不久的未来，这类绿色天然产品的使用将越来越广泛，其功效也将得到进一步确认和肯定。