中国饲料2011年第 23期基金项目 :国家高技术研究发展 (863 计划 (2006AA10Z412; 科技部科技型中小企业创新基金 (06C26222120113; 大连市外国专家局引智项目(2010-Z51*通讯作者近年来 , 植物活性物质因具有天然、高效的特点受到广泛关注。
辣椒中的辣椒素是一种极度辛辣的香草酰氨类生物碱 , 是辣椒辛辣味和药物功能的主要来源。
近年来 , 越来越多的学者开始探讨辣椒素作为抗生素替代品的可行性 , 并做了许多尝试 , 发现辣椒素具有抗菌、抗炎、增强食欲、促进消化、提高免疫力等特点 (Kym 等 , 2009; Hwang 等 , 2008; Harada 和 Okajima , 2007。
本文就辣椒素作为一种饲用抗生素的替代品的研究进展进行综述。
1辣椒素的来源及性质红辣椒于 6~7月果红 , 成熟的红辣椒含有丰富的辣椒素 , 约占辣椒干重的 0.2%~1.0%, 辣椒素包括辣椒碱、二氢辣椒碱、降二氢辣椒碱、高二氢辣椒碱、高辣椒素等 14种同系物 , 各物质辣度 (以史高维尔指数 Scoville Scale 表示不尽相同 (见表 1。
辣椒素不溶于水 , 易溶于甲醇、乙醇、苯、丙酮、氯仿等有机溶剂中 , 在高温下产生刺激性气体 (王剑平等 , 1996。
2辣椒素的吸收和利用动物自身不能合成红辣椒中含有的辣椒素 ,必须通过注射或从饲料中摄入。
不同的给药途径吸收速度不同。
大鼠静脉注射辣椒素 2mg/kg, 3min 后进入脊髓和肝脏 , 并通过血脑屏障进入脑组织。
脊髓和肝脏中辣椒素的浓度是血液中的 3~7倍。
皮下注射辣椒素 50mg/kg, 10min 后就分布到各组织中 , 30min 后肾脏达到高峰浓度 1000ng/g。
其他组织也在 5h 后达到高峰浓度 , 如血液、脑组织、脊髓中的辣椒素含量为 500ng/g, 但是肝脏中辣椒素的含量较低 , 大约是 50ng/g, 这可能与肝脏中辣椒素在不断的代谢有关 (Saria 等 ,辣椒素成分含量 /%史高维尔指数辣椒碱 6916000000二氢辣椒碱 2216000000降二氢辣椒碱 79100000高二氢辣椒碱 18600000高辣椒碱 18600000表 1辣椒素的组成及史高维尔指数[摘要 ]辣椒素作为天然植物来源的抗菌活性成分 , 具有安全、营养、高效广谱抗菌性和不产生抗药性的特征 , 在饲料领域作为饲用抗生素替代品有极高的研究和应用价值。
本文主要就辣椒素作为饲用抗生素天然替代品的研究进展作一综述。
[关键词 ]辣椒素 ; 饲用抗生素替代品 ; 抗菌 ; 促生长 [中图分类号 ]S816.7[文献标识码 ]A[文章编号 ]1004-3314(2011 23-0023-03[Abstract ]As a natural antimicrobial ingredients from plant , capsaicin is safe , nutritional , high efficiency and broad-spectrum antimicrobial , which has good value of research and application in the field of feed.This article reviewed the re -search progress of capsaicin in the field of feed.[Key words ]capsaicin ; dietary antibiotics substitute ; antibacterial ; growth-promoting辣椒素作为饲用抗生素替代品的研究进展大连理工大学生命科学与技术学院李化强金礼吉李晓宇吴菲菲曹振辉尤建嵩徐永平*注 :资料来源 Marilyn (2002。
23中国饲料 2011年第 23期1982。
大鼠口服辣椒素 135mg/kg, 5min 后吸收率为 50%, 30min 后吸收率为 70%, 1h 后吸收率为 80%, 3h 后吸收率为 85%。
分析消化道中的内容物 , 未检测出辣椒素的分解产物 , 表明消化道可快速且几乎完全吸收辣椒素 , 在此阶段辣椒素几乎没有分解产物 , 通过门静脉进入机体并分布到各组织中。
75%左右的辣椒素 48h 后在肝脏和肾脏内被分解 , 大部分水解生成 4-羟基 -3-甲氧基苯甲胺和 C10脂肪酸的各种异构体 , 前者氧化生成香草醛 , 一部分香草醛进一步氧化生成香草酸 , 另一部分还原生成香草醇 , 主要代谢产物以葡萄糖苷酸的形式从尿液中排出 (Kawada 等 , 1984。
上述研究通过使用啮齿动物模型 , 从得到的辣椒素代谢途径和速率可以发现 , 辣椒素被消化道吸收迅速、完全 , 注射给药也能较快分布到各组织中 , 并且 48h 后大部分被排出 , 其吸收率高、安全性好的特点十分明显。
另外 , Saria 等 (1982 的研究中提到辣椒素能够通过血脑屏障 , 进入脑组织 , 这可能是因为辣椒素的结构较简单 , 分子质量较小。
而辣椒素能够穿越血脑屏障 , 也从一个方面解释了其在小剂量时具有兴奋、诱食作用 , 大剂量时具有麻醉、镇痛作用的原因。
同时 , 辣椒素的高透过性也使其具有作为脑部抗菌、抗病毒药物的开发潜质。
3辣椒素提取方法从辣椒干粉中提取辣椒素的传统提取方法多为有机溶剂萃取法 , 利用浓度梯度 , 使辣椒素逐步扩散到溶剂中 , 浸提能力大 , 但提取时间长 , 消耗溶剂多、提取率低 (张雪松和朱媛 , 2007。
丙酮法 (彭书练等 , 2007、酸碱法 (罗春丽和张鹏 , 2007 等也有部分应用。
近年来相继开发出一些新方法 , 如超声波提取法 (朱妞等 , 2009、微波法 (张丽茜等 , 2008; Barbero 等 , 2006、超临界 CO 2萃取法 (阿依古丽 ·塔西等 , 2009; 张彦雄 , 2001 等。
超临界 CO 2萃取法的辣椒素类化合物产品主成分辣椒素含量达 67%(张彦雄 , 2001, 但该方法对设备的要求较高 , 不能完全替代传统方法以满足工业化大规模生产的需要 , 因此寻求新的提取方法十分必要。
从另一个角度来看 , 辣椒本身就是食物 , 辣椒素作为一种天然植物活性成分 , 因此对纯度的要求不必太高。
当前消费者崇尚自然和返朴归真 , 采用完全物理方法处理而不进行提取 (如微切变 -助剂互作技术 , 既释放了辣椒中的辣椒素 , 又使辣椒中其他生物活性营养成分 (如辣椒红色素、维生素等被利用。
4辣椒素在饲料中的应用4.1蛋鸡饲料抗菌促长添加剂用含 18mg/kg辣椒素的日粮饲喂 1日龄来航蛋鸡14d , 试验结果表明 , 辣椒素处理组的盲肠内容物 pH 值显著降低 , 盲肠固有层有轻度至中度单核细胞和异嗜白细胞浸润 , 盲肠固有层和上皮细胞的厚度显著增高 , 并且辣椒素可以提高来航蛋鸡肠道对沙门氏菌的抗性 (Tellez 等 , 1993。
采用不同辣椒素含量水平 (0.76、 12.26mg/kg和 35.26mg/kg 的日粮饲喂来航蛋鸡 , 试验结果表明 , 添加辣椒素对蛋鸡的生产性能无不良影响 (Gonz ález 等 , 1999。
上述研究表明 , 辣椒素在蛋鸡肠道中能表现出明显的杀菌性能 , 增强肠道抗致病菌感染的能力。
另外 , 由于鸡没有味蕾 , 对辣味不敏感 , 因此可以较高剂量添加 , 且添加辣椒素后对摄食和生产性能均无负面影响。
4.2猪饲料抗菌促长添加剂辣椒素有延长食糜在猪胃内停留时间的作用 , 这种作用源于辣椒素对胃运动的影响。
研究发现 , 在 20日龄仔猪日粮中添加200mg/kg辣椒素后 , 蛋白质的消化率提高 , 肠道乳酸杆菌数量明显增加 , 抑制有害菌的繁殖 , 调整菌群结构 , 促进仔猪健康 (Manzanilla 等 , 2009。
Meunier 等 (2007 对辣椒素作为猪饲料添加剂的添加方式做了研究 , 将 20%辣椒素包裹在菜籽油中制成辣椒油树脂。
通过流化床将其制成直径为180~1000μm 的微囊 , 在饲料中添加 15%, 结果表明 , 该微囊可以减少辣椒素的刺激性和控制辣椒素在猪消化道的释放速度。
胡太文等 (1993 在仔猪饲料中添加 0.16%的干辣椒粉 , 试验结果表明 , 试验组比对照组增重提高 14.6%; 每增重 1kg 耗料减少 0.365kg 。
说明辣椒中活性成分可以促进仔猪生长 , 获得更好的经济效益。
以上研究表明 , 辣椒素在仔猪肠道中的杀菌作用具有选择性 , 即抑制大肠杆菌等致病菌的同24中国饲料 2011年第 23期时对乳酸杆菌等益生菌不产生负面作用 , 促进益生菌成为肠道优势菌群 , 改善肠道微生态 , 与饲用抗生素相比 , 具有安全、高效、不产生抗药性的特点。
4.3牛饲料抗菌促长添加剂 Cardozo 等 (2004 在荷斯坦母牛基础日粮中添加7.5mg/kg的辣椒提取物 , 结果表明 , 辣椒提取物可促进瘤胃微生物发酵 , 改变蛋白质在瘤胃中的降解 , 提高蛋白质吸收率。
Cardozo 等 (2006 认为 , 辣椒提取物组可显著增加牛的干物质采食量和饮水 ; 与对照组相比 , 可减少瘤胃中醋酸的比例 , 支链脂肪酸浓度降低 , 对摩尔浓度影响较少 , 可显著降低瘤胃液中多肽的浓度 (12.9mg/100mL , 从而显著增加小肽和氨基酸的浓度 (22.8mg/100mL 。
牛的瘤胃中 pH 值为 5.5~7.5, 酸性不强 , 适于微生物发酵 , 在饲料中添加含辣椒素的辣椒提取物 , 防止致病菌感染 , 促进有益微生物繁殖 , 使饲料中的蛋白质高效转化成菌体蛋白 , 随着瘤胃中小肽和氨基酸的增加 , 可促进反刍动物对纤维素的消化 , 增加瘤胃微生物的数量和提高乙酸丙酸比 , 乳脂率也会相应提高 , 从而提升牛奶的品质。
与禽类不同 , 猪、牛等哺乳动物的味蕾发达 , 对辣椒素的辣味敏感 , 而微囊化包被技术的出现 , 可以消除辣椒素对猪饲料适口性的不良影响 , 且不被胃酸破坏活性 , 有助于辣椒素定点释放。
5展望我国是辣椒生产大国 , 辣椒来源广泛 , 成本较低 , 辣椒中的主要活性成分辣椒素性质稳定 , 经口服吸收迅速 , 能显著抑制蛋鸡、猪、牛消化道致病菌 , 促进益生菌生长 , 改善消化系统微生态 , 提高免疫力 , 对改善动物产品品质具有重要作用。
辣椒素具有生长促进剂、诱食剂、防腐剂的功效 , 是极具市场前景的饲用抗生素替代品。
但由于辣椒素提取困难 , 价格昂贵 , 还没有形成成熟、统一的产品体系 , 产品之间的使用效果存在差异 , 因此 , 在实际生产应用中尚需进一步研究。