大蒜营养活性物质不可分割的整体性及其总提取物的替抗潜力

张吉鹍

（1.江西省农业科学院畜牧兽医研究所，江西 南昌 330200；2.江西中成人药业有限公司，南昌 331700）

1 禁抗、减抗时代的到来

随着农业农村部2019年第194号与第246号2个公告的实施，表明饲料端全面禁抗时代的到来。为应对饲料端全面禁抗的挑战，要实施包括提升硬件设施，搞好生物安全与环境卫生在内的猪营养工程技术，以实施精准营养，并充分运用饲料中营养活性物质的调控作用，实现猪只的健康生长[1]，否则就极有可能出现当初欧盟饲料端禁抗初期情形：畜禽水产动物的发病率与死亡率以及养殖端治疗用药量大幅提升，养殖水平在短期内将会下降，生产成本增加，养殖行业将出现难以避免的短期阵痛。较之挑战，禁抗给替抗产品带来了巨大的发展机遇。大蒜总提取物（Total garlic extract,TGE）必将成为最富竞争力的替抗产品之一。

2 药食同源物质大蒜中的营养活性物质及其互作的整体协同效应

2.1 大蒜所含的营养与营养活性物质

药食同源物质大蒜（Allium sativum L.），自古以来既是人们日常生活中常用的食物调味品、香辛蔬菜，又是祛寒除湿、消肿散毒、开胃健脾、防病治病、增强体质的保健用中药材[2]，具有广泛且有效的防治疾病作用，用作人、畜禽、水产动物的疾病防治历史悠久[2]。破碎的大蒜作为药食兼用蔬菜，既富含蛋白质、碳水化含物、脂肪、矿物质、维生素以及氨基酸等多种营养物质，又富含多种营养活性物质（Nutrinicines）。其中的挥发性营养活性物质为称作大蒜油的硫醚类化合物；非挥发性营养活性物质包括如多糖、皂苷（包括甾类糖苷）、腺苷、甲烷、百余种酯类、硒等多种微量元素，超氧化物歧化酶，蒜氨酸酶（Alliilase）等酶类，前列腺素，外源性凝集素，蒜氨酸（Alitin）及其在蒜氨酸酶作用下的分解产物大蒜辣素（Allitridum）以及其它有机硫化物等[3]。任何药食同源中草药中的营养与营养活性物质，尤其是营养活性物质都是作为一个不可分割的整体发挥其营养活性作用的[4]。大蒜中的营养与营养活性物质是其发挥营养保健与各种药用性能的物质基础。

2.2 大蒜多糖（GPS）占大蒜营养活性物质总量的70%以上

在大蒜所含营养物质中，碳水化合物（主要为菊糖类多糖）的含量要占其总干物质含量的80%以上，可见大蒜的菊糖含量较高，为优质菊糖源植物[5]。在大蒜所含营养活性物质中，大蒜多糖（GPS）的含量最高，占其营养活性物质总量的70%以上[5]。

2.3 破碎大蒜中营养活性物质互作的整体协同效应—营养保健与药用性能

大蒜中的营养物质与营养活性物质及营养活性物质间的互作，在动物机体内所产生的组合效应，表现为大蒜的营养保健（抗衰老、抗肿瘤、降血脂、降血糖、降血压、预防动脉硬化、防治冠心病等）与诸多药用（广谱抗菌、抑制病毒等）性能上[2]。

2.4 大蒜油、大蒜素、化工合成大蒜素所含大蒜营养活性物质的不完整性

2.4.1 大蒜油所含的营养活性物质为挥发性含硫化合物，多达百余种 大蒜油为大蒜中的挥发性营养活性物质，含量少，仅占大蒜干物质的0.1%～0.2%。大蒜油的主要成分为硫醚类化合物，含有约60%的丙基二硫化丙烯（PPT），23%～39%的二烯丙基二硫化物（别名二硫化二丙烯、二烯丙基二硫醚，DADS），13%～19%的二烯丙基三硫化物（别名三硫化二丙烯、二烯丙基三硫醚，DATS），4%～5%的二硫化二丙烷（DPD）以及少量的甲基二硫化丙烯（PMD）等百余种挥发性含硫化合物[6]。DADS、DATS为大蒜的主要单个抗菌、影响蒜泥风味的营养活性物质，分别称为大蒜辣素（Allitridum）与大蒜新素（Allitride）[6]。

2.4.2 大蒜素的营养活性物质不含大蒜多糖或者仅含多种烯丙醛硫醚化合物 广义的大蒜素（Allicin）指的是大蒜中除GPS外，包括大蒜油在内的所有营养活性物质的总称。狭义的大蒜素（Allicin）指的是大蒜鳞茎（即大蒜头）中的蒜氨酸经激活的蒜酶（蒜氨酸裂解酶，Allinase）催化分解成的一种挥发性无色油状液体，主要由称作蒜素（Allicin）的二烯丙基硫代亚磺酸酯（DTS）等多种硫代亚磺酸酯（Thiosulfonate）组成，其中DTS占破碎大蒜所形成的总硫代亚磺酸酯的70%[6-7]。DTS不稳定，会很快分解为由约66%的DADS、约9%的DATS及约14%的二烯丙基硫化物（别名烯丙基硫醚，DS）等多种烯丙醛硫醚化合物组成的混合物[8-9]。可见，大蒜油是大蒜素的有效成分。

2.4.3 天然饲用大蒜素的营养活性物质为硫代亚磺酸酯及其分解产物 天然饲用大蒜素（Allicin）指的是自大蒜鳞茎中提取的挥发性油状物中所得到的一种有机硫化合物，学名为DTS，别名蒜素（Allicin）、蒜辣素（Allistatin）。由于DTS不稳定，易分解成DADS、DATS、甲基烯丙基三硫化物（别名甲基烯丙基三硫醚，MAT）、甲基烯丙基二硫化物（别名甲基烯丙基二硫醚，MAD）以及甲基乙烯丙基三硫化物（别名甲基乙烯丙基三硫醚，MVPT）等有机硫化物。可见，天然饲用大蒜素就是这些有机硫化物与少量未分解的DTS等多种烯丙醛硫醚化合物组成的复合物，亦即这些有机硫醚化合物的统称。据试验，就单个营养活性物质的单一营养活性作用（如抗菌）而言，其中的三硫化物对病原菌的抑杀作用比二硫化物强。DATS、DADS与DTS的抗菌谱广，抑菌效果好，其中又以DATS的效果最好。

2.4.4 化工合成大蒜素

（1）化工合成大蒜油得率是天然大蒜油得率的450～850倍。

由于天然饲用大蒜素是自大蒜鳞茎中提取的大蒜油中获得，而天然大蒜油的得率仅为0.1%～0.2%[6]。化工合成大蒜素则是自化工合成的大蒜油中获得。饲用商品大蒜素就是以化工合成的大蒜油为原料制成的预混料，即将化工合成的大蒜油吸附到特定的载体上稀释制成的大蒜素粉剂，呈白色粉末状。由于化工合成大蒜油的得率为85%～90%[6]，是天然大蒜油得率的450～850倍。可见，天然大蒜转化为大蒜油的转化率极低（不到1%）[6]，因而成本极高，故化工合成大蒜素较天然饲用大蒜素要便宜得多，单就化工合成大蒜素中的某几种特定的化合物及其功能而言，其纯度要高，个别单一药效更显著（如大蒜气味浓至刺鼻）。

（2）化工合成大蒜素仅含少数几种有机硫醚化合物，并含有杂质。

合成大蒜素仅含有约50%～80%DATS、约20%～50%DADS以及少量的单硫化二丙烯（别名二烯丙基硫醚，DAS）与四硫化二丙烯（别名二烯丙基四硫醚，DTTS），这4种成分占总相对含量的92%以上，抗菌效果最好的为DATS[6]。例如，针对某化工合成大蒜素与某天然大蒜油所做的气相色谱-质谱（GC-MS）的对比分析发现，某化工合成大蒜素中的DATS、DADS、DAS与DTTS分别占总相对含量的57.54%、29.02%、5.56%与1.82%，该4种组分占总相对含量的93.94%，另含有0.24%的氯丙烯杂质，是用氯丙烯合成大蒜素反应过程中的原料残留[6]。其它杂质如1-氯丙烷、2-氯丙烷等则是合成反应过程中的副产物，而天然饲用大蒜油在其提取过程中就不会出现氯丙烯等杂质[6]。

2.4.5 天然饲用大蒜油的营养活性物质较天然饲用大蒜素的多 由于天然饲用大蒜素来自于天然大蒜油，因而天然饲用大蒜油的营养活性物质较天然饲用大蒜素的多。例如，针对某化工合成大蒜素与天然大蒜油所做的GC-MS对比分析发现，某天然大蒜油中的DATS、DADS、DAS与DTTS分别占总相对含量的40.05%、17.49%、9.01%与7.19%，这4种组分在天然大蒜油中的总相对含量为73.74%[6]。此外，还有甲基烯丙基单硫醚（AMS）、甲基烯丙基二硫醚（MAD）、二甲基三硫醚（DMTS）以及甲基烯丙基三硫醚（MATS）等有机硫化合物，其含量分别为0.80%、1.63%、0.41%与7.68%，这些组分在天然大蒜油中的总相对含量为10.52%[6]。

2.4.6 大蒜中的营养活性物质作为一个不可分割的整体在动物机体内产生各种营养活性作用

（1）大蒜中营养活性物质不可分割的整体性。

破碎大蒜中包括硫醚类化合物、GPS等在内的所有营养活性物质作为一个整体进入动物机体内互作产生的整体协同效应（用中医术语表述就是大蒜同机体发生的合象所表现出的大蒜药性），而表现出大蒜的各种营养保健与药理作用（用中医术语表述就是大蒜在活的动物机体内，形成合象后，所表现出的性、气功能）。

（2）天然大蒜素（油）、化工合成大蒜素、大蒜糜的饲用替抗缺点。

若仅选择将大蒜中的某些营养活性物质（如硫醚类化合物）提取（而非对大蒜进行总提取）出来生产出天然饲用大蒜素（油），或模仿其中几个主要营养活性物质进行人工化学合成，生产出化工合成大蒜素，制成包括猪饲料在内的饲料添加剂，用于饲料工业，除了两者均不含有大蒜的全部营养活性物质外，天然饲用大蒜素（油）不仅整体互作效应不明显，且价格昂贵，经济上不合算；而化工合成大蒜素价格虽低廉，由于营养活性物质过于简单，因而缺乏整体互作效应，只能表现出简单几种功能。特别是化工合成大蒜素蒜味超浓[6]，以致：①在合成大蒜素的过程中，超浓的酸臭味污染环境，投诉不断，在现行合成工艺未取得新的突破前，生产不具有可持续性；②长期饲喂合成大蒜素可引起肉、蛋、奶等畜禽水产品带有蒜臭味，在改善畜禽水产品品质问题上缺乏持久性[6]。

若将新鲜大蒜捣成大蒜糜、大蒜渣，直接添加到饲料中，虽可保全其营养活性物质，但不仅操作繁杂，而且不适应饲料生产工艺要求及市场需求。于是，人们研究出大蒜总提取物[6]。

（3）大蒜总提取物（TGE）的全营养活性物质及其在动物机体内互作所表现出的整体营养活性作用。

TGE含有包括GPS与挥发油在内的同破碎大蒜完全相同的营养活性物质[3]。这些营养活性物质在动物体内、外互作所表现出的整体营养活性作用：①广谱抗菌、抑蝇杀蛆、阻疾传播、防病促长[3，6]；②寡糖营养、益生作用、酸化肠道、菌群平衡[3]；③抑杀霉菌、防霉保鲜、掩盖异味、调味提质；④增免抑瘤、抑制病毒、抗球虫病[10]、止幼畜痢；⑤诱食增食、去腥除臭、肉嫩味鲜、改善肉质；⑥清瘟解毒、活血祛瘀、消炎止痛、缓解应激；⑦汞铅金属、亚硝酸盐、氰化合物显著降低；⑧霉菌毒素、细菌毒素、化学毒性一并除之；⑨保肝护心、皮光毛亮、强壮体质、病死率低等营养活性作用以及抗凝血、防脑血栓、防冠心病，防动脉硬化、降血压，抗氧化、抗病毒、降血脂、恢复体力等保健作用[3，6]。

天然饲用大蒜素（油）由于仅含有硫醚类化合物这类营养活性物质，因而就没有TGE的寡糖营养作用，由于缺乏与大蒜多糖的协同作用，无论其抗菌杀虫作用还是调节肠道益生菌平衡功能，都不及TGE。

3 大蒜总提取物中各种营养活性物质在动物机体内互作所产生的营养活性作用的示例分析

TGE的营养活性物质作为一个整体发挥其营养活性作用，具有不可分割性。现就TGE中各种营养物质及营养活性物质在动物机体内互作所产生的营养活性作用进行如下示例性分析。

3.1 大蒜总提取物中相关营养活性物质及其互作所产生的协同抗氧化作用效果分析

TGE的抗氧化作用，则是由于TGE在其提取过程中，所产生的 SAC、SAMC、DAPS、NGA、NFG 等抗氧化物质与TGE所含的酚类化合物如蒜氨酸（其所含的酚氢氧根具有抗氧化作用）、硒以及黄酮类化合物等抗氧化物质单一组分的抗氧化作用及其互作所产生的协同抗氧化作用的整体效应，从而能够比任何单一营养活性物质能更加有效地清除活性氧自由基，并增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶及谷胱甘肽过氧化物酶等细胞内抗氧化酶（清除自由基的酶）的活力，进一步增加细胞内谷胱甘肽的含量，进而能更加有效地保护生物膜结构的完整，防止细胞与组织的癌变。需要指出的是，提取过程中形成的有机硫化物，其清除自由基的作用与硫化合物中所含硫分子的数目有关，硫分子的数目越多，其抗氧化作用越强。此外，TGE还能够阻断真菌对亚硝胺合成的促进作用，从而减少因亚硝胺诱发癌症的可能性[6]。

3.2 大蒜总提取物中相关营养活性物质与营养物质互作所产生的协同整体效应

TGE中的营养活性物质与其中的蛋白质、糖类、脂肪、膳食纤维以及微量元素等营养物质互作所产生的多种协同整体效应，示例分析如下。

3.2.1 蒜素与维生素B1的互作效应 TGE的特有营养活性物质蒜氨酸经动物采食后可转化为黄酮类成分—蒜素，再与TGE中的维生素B1结合生成蒜硫氨素。蒜硫氨素具有类似于硫氨素（维生素B1）的营养活性，但不被硫氨素酶分解。因此，蒜硫氨素不仅能稳定地发挥其消除疲劳作用，而且还能发挥其促使动物将从饲料中摄取的葡萄糖分解供能，增强体质，促进生长的营养活性作用。单个蒜素具有防止低密度脂蛋白胆固醇（LDL）的氧化改变与肿瘤形成[11]的营养活性。此外，由于蒜素中含有细胞色素CP450，因而能够抑制黄曲霉毒素所致的脱氧核糖核酸损伤及畸变[6]。

3.2.2 TGE中多种营养活性物质互作所产生的抗肿瘤营养活性 TGE抑制肿瘤生长的营养活性是通过提取过程中的产物如水溶性与脂溶性的有机硫化合物、以蒜素为代表的酚化合物、皂素以及硒等营养活性物质互作所产生的整体协作效应而实现的。

3.2.3 TGE中的硫化物与其中的硒互作所产生的改善雄性动物繁殖性能的组合效应 TGE中的硫化物与其中的硒产生的互作效应可显著促进睾丸激素的分泌、精子的生成、提高性功能，从而改善雄性动物的繁殖性能。

总之，TGE多种营养活性作用[3，5-6]是其所含各种营养活性物质之间及其与所含的营养物质之间在动物体内、外不同层次互作的整体反映，这是一种正的协同组合效应[12-13]。

4 应用前景

有关大蒜产品在畜牧水产养殖中应用已有较多报道，从本文的分析比较可以看出，TGE更具替抗应用潜力。我们在乳猪及种猪上的应用效果已证明了该点。