葎草的化学成分、药理作用及其在动物生产中应用的研究进展

王悦尚， 于美俊， 陈 宇， 孙美英， 董 珊， 王 慧， 韩成全

（1.临沂大学医学院/农林科学学院，山东临沂 276000；2.华中农业大学动科动医学院，湖北武汉 430070；3.中国农业大学动物医学院，农业部动物流行病学与人畜共患病重点实验室，北京 100193；4.临沂市妇幼保健院，山东临沂 276016）

葎草喜阴耐湿，生存能力强，广泛分布在北半球炎热带和温带地区，我国大部分地区均可生长。葎草现有三个栽培种， 分别为葎草（Humulus scandens Lour.Merr.）、忽布（H.lupulus L.）、华忽布（Humulus lupulus L.var.cordifolius）， 其中华忽布是我国特有品种。葎草性寒，味甘、苦，归肺、肾、大肠经，具有清热解毒、抗菌消炎、利尿通淋的功效（Zhang 等，2021；马奋刚等，2017），还可用于治疗热毒疮疡、皮肤瘙痒、痈疥肿毒、湿疹、虫蛇咬伤等，是一种常用中草药（孙婉萍等，2021）。除了药用外，其还具有许多应用价值，例如其果穗可作为酿酒的原料，植株的纤维可用作造纸，种子油可用作肥皂。 近年来，饲料需求量增大，饲料短缺成为影响畜牧业发展的因素之一， 开发利用非粮型饲料资源显得尤为重要。 葎草来源广、成本低，且营养成分丰富，具有较高的饲用价值，在一些研究中被用作粗饲料使用，显著降低了饲料成本，是一种潜在的优质饲料（Zhou 等，2020；郭万华，2009）。此外，近年来，人们对动物性食品卫生健康状况的关注不断提高，随着2020 年7 月1 日全国饲料端全面“禁抗”政策的推行，寻找低毒、低残留的抗生素替代物成为国内外畜牧兽医学及药物学领域的研究热点。 综合考虑葎草的抗菌特性及天然来源等属性，目前已有研究将其作为饲料添加剂使用，有效提高了动物的生产性能和畜产品品质。本文系统性综述了葎草活性化学成分、 药理作用及功效等方面的研究进展， 并回顾和阐述了其在动物生产中的应用情况， 旨在为葎草作为粗饲料及纯天然饲料添加剂的使用和推广提供一定的参考。

1 葎草的活性化学成分

葎草植株中除含有氨基酸、维生素、微量元素外，还含有各种复杂的化学成分，例如黄酮类、甾醇类、萜类、生物碱类、挥发油类等。葎草植株的不同部位所含的主要化合物不同， 如葎草的茎叶中含有杜荆素、大波斯菊苷、N-p-香豆酰酪胺、东莨菪素等成分，果实中含有葎草酮、酒花酮等成分。

1.1 黄酮类化合物 黄酮类化合物是植物体内常见的一类化合物，通常与糖类结合成苷类。黄酮在植物的生长发育过程中发挥重要作用， 并具有抗菌、抗病毒、抗炎、增强免疫力、抗氧化、抗肿瘤等功能。 葎草中的黄酮类物质含量最高， 主要包括木犀草苷、大波斯菊苷、杜荆素等（Stevens 等，2000），其中木犀草苷和大波斯菊苷对葎草的药用活性至关重要。

1.2 甾体类化合物 甾体类化合物是以环戊烷多氢菲为基本骨架的化合物的总称， 也称为类固醇。 在植物中常以甾醇、甾体皂苷、甾类激素等形式存在，在植物的生殖、繁殖过程中发挥重要作用（蔡文伟等，2007）。 葎草中含有多种甾体类化合物，例如豆甾醇、胡萝卜苷、β-谷甾醇、β-脱皮甾酮、豆甾烷等。植物中提取的天然甾体类化合物具有多种功效，可被用于麻醉、抗炎、抗病毒、抗菌、抗肿瘤、促进胆汁分泌、神经阻断剂、消散胆结石、止血、钙调节等，同时也是一类治疗乳腺炎和前列腺癌的重要辅助性药物（Khan 等，2020）。

1.3 萜类化合物 萜类化合物在植物体内广泛存在，由甲戊二烃酸衍生而成，是植物次生代谢产物中最多的一类化合物。在植物中常以植物油、植物醇等形式存在，具有多种植物生长调节活性，并在植物与病原体的相互作用中发挥重要作用（魏文君，2019；Xu 等，2011）。葎草中含有多种萜类化合物，3β-木栓醇、 白桦脂酸以及α-葎草烯等萜类化合物被相继发现（芦雪霞等，2013；吴迎春等，2012；李天磊等，2010；李俊婕等，2008；王鸿梅等，2003）。 萜类化合物具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、提高免疫力、保肝等多种生物学活性。 除了具有珍贵的药用价值外， 萜类化合物还可以作为食用调味品、芳香剂、香料等（Chen 等，2021），也用于香水和化妆品的制作，具有很高的经济价值。

1.4 香豆素类化合物 香豆素类化合物是一类具有苯骈α-吡喃酮结构和芳香气味的天然有机物，在植物中普遍存在。当植物受到病菌侵染等刺激时，香豆素类化合物合成增多，其可抑制病菌生长，发挥抵抗病菌感染的效果（代英宏等，2021）。香豆素类化合物种类繁多， 主要包括简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素类及其他香豆素类（龚蕾等，2015）。 葎草中含有多种香豆素类化合物，例如7-甲氧基香豆素、东莨菪内酯等（Es 等，2020；曹莉，2012）。 香豆素类化合物具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗凝血、舒血管、杀虫、抗真菌等多种生物活性（孔令雷等，2012）。此外，因其具有芳香气味，香豆素类化合物还常被用于制作化妆品、香水、去污剂等（Desam 等，2021）。

1.5 挥发油类化合物 挥发油又称为油精，是从植物中通过蒸馏、挤压、冷浸、溶剂提取等方法萃取得到的具有挥发性的芳香物质。 植物可借助挥发油对周围其他植物产生直接或间接的有害作用，影响周围植株的生长和发育（刘欣，2010）。葎草中含有数十种挥发油，如石竹烯、β-葎草烯、1，8-桉叶油素、β-月桂烯、α-芹子烯等，并且不同部位中挥发油的成分及含量存在明显差异（彭小冰等，2014；殷献华等，2010；王鸿梅等，2003）。挥发油具有多种生物学活性，如抗菌、驱虫、调控反刍动物的瘤胃消化功能、减少瘤胃中的甲烷排放、提高动物生产性能等。 此外，挥发油也是香料、食品及化工工业上重要的原材料（Sharmeen 等，2021）。

1.6 其他化合物 除了上述几种活性物质外，葎草还含有糖类、生物碱、氨基酸、维生素、微量元素等。 葎草中的糖类主要包括葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、甘露糖李鼠糖等（陈再兴等，2011）；生物碱类主要包括天门冬酰胺、 胆碱等 （杨新，2015）；氨基酸主要包括亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等18 种必需及非必需氨基酸（郭兆娟等，2017）；维生素主要包括维生素E、 维生素C、 维生素B1和维生素B2等（杨新，2015）；微量元素主要包括钙、磷、镁、钠、钾、硒、锌、铁、铜等（李俊婕等，2008）。 这些成分在葎草的生长、繁殖及抗病的过程中发挥重要作用。

2 葎草的药理作用及功效

葎草的全草、根、花和果穗均可药用，研究表明葎草具有抗菌、抗氧化、调节免疫、促进消化、抗癌、抗炎及镇咳等作用。

2.1 抗菌作用 葎草提取液具有很好的抗菌作用，并且其抗菌活性受提取方法影响。不同的提取方法影响黄酮、多糖等主要成分的含量和比例，进而影响葎草的抗菌特性。通过不同萃取剂、不同条件下获得的葎草提取物的抑菌活性存在差异（Macchioni 等，2021）， 葎草乙醇提取液对革兰氏阴性菌的抑制活性要强于革兰氏阳性菌（李晓翠，2012），而葎草黄酮则对革兰氏阳性菌的抑制活性强于革兰氏阴性菌， 其中对金黄色葡萄球菌具有极显著的抑制作用（韩军艳，2014）。葎草多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌具有较好的抑菌活性，对芽孢杆菌几乎没有抑制作用，而葎草粗提取物则对芽孢杆菌具有较好的抑菌活性（褚衍亮等，2010）。 此外，葎草的抗菌活性还与剂量有关，葎草正丁醇提取物对结核杆菌的抑菌活性呈显著的剂量依赖性（陈伟光等，2006）。 需要注意的是葎草中抗菌活性物质的热稳定性较低，经过常规热压处理后其抑菌活性明显下降，加工过程中降低湿热灭菌温度可有效保持其抗菌活性（于淼等，2020）。

2.2 抗氧化作用 机体在炎症、应激、感染和衰老等过程中产生大量氧化产物， 氧化产物的堆积又可诱导氧化应激加重炎症等不良反应， 影响动物健康。 葎草中的酮类等成分具有明显的抗氧化作用 （Tra 等，2021；Alonso-Esteban 等，2019），葎草提取液可高效清除超氧阴离子和羟自由基等氧化产物（梁斐等，2018；丁勇等，2009）。葎草的抗氧化活性与增强抗氧化酶活性有关，研究表明，葎草多糖等提取物能显著增强小鼠血清、肝、脑组织中抗氧化物酶超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、过氧化氢酶（CAT）的活性，降低细胞内活性氧ROS 水平（Wang 等，2022；Zhang等，2021；韩丹等，2015）。 此外，不同部位的抗氧化物含量存在明显差异， 叶子中酚类抗氧化物的含量最高，茎中最低（Vergun 等，2021）。

2.3 调节免疫 葎草对机体的免疫调节主要通过增强免疫屏障、提高吞噬细胞活性等方式实现。肠道黏膜是肠道免疫屏障的第一道防线， 研究表明， 葎草乙醇提取物可增加小鼠十二指肠黏膜上皮淋巴细胞、杯状细胞、肥大细胞的数量，并能促进肠道黏膜黏液的分泌， 从而加强黏膜的机械性免疫屏障保护功能（周孝琼等，2017a）。此外，葎草乙醇提取物还可提高血液中淋巴细胞的转换率和增强巨噬细胞的吞噬活性，提高机体免疫能力（周孝琼等，2017b；刘涛，2011；刘来亭等，2008a）。

2.4 抗癌作用 近年来，随着对葎草活性成分提取、分离技术的发展，葎草新的药理作用被逐步揭示，例如抗癌作用。 季宇彬等（2008）发现，在葎草中提取的葎草酮具有抑制胃癌的活性， 其能够通过竞争性抑制胃癌细胞N-乙酰转移酶1（NAT1 ）酶的活性及NAT1 基因的表达抑制胃癌细胞生长（高世勇等，2010b、2010a）。 陈再兴等（2016）研究表明， 葎草中黄酮类化合物木犀草苷和大波斯菊苷对肝癌细胞具有显著的抑制作用， 且呈剂量依赖性。 Tobe 等（1997）发现，葎草酮通过抗氧化作用引起癌细胞HL-60 发生氧化应激，诱导癌细胞凋亡。

2.5 其他药理作用 除上述药理作用外，葎草还具有抗炎、抗病毒、止痒、镇咳、祛痰等多种作用（丰茂秀等，2021；Kenda 等，2021；Wu 等，2010）。葎草颗粒可通过修复支气管病理损伤，发挥抗炎、镇咳及祛痰的作用（李东丽，2015），而葎草中丰富的黄酮类化合物则使其具有一定的抗病毒能力（丰茂秀等，2021）。葎草提取物可通过抑制组胺及炎性因子的释放，发挥止痒作用（王雪兰等，2008）。

3 葎草在动物生产上的应用

鉴于葎草丰富的药理作用， 动物生产中常用葎草治疗多种疾病，例如腹泻、气管炎等（周平平等，2015）。除了染病后药用外，葎草还可直接添加于饲料， 作为化学合成药物及抗生素的替代物使用（王永旭等，2012）。此外，葎草中丰富的糖类、油类、维生素等营养成分使其具有很高的饲用价值，可作为优质饲料使用 （Zhou 等，2020； 郭万华，2009；郭万华等，2008b；郭万华等，2008a）。

3.1 治疗疾病 葎草的抗菌作用较为显著，可用于治疗各类细菌性感染，例如腹泻、下痢等。 赵凯科等（2015）研究发现，葎草醇提物可用于治疗由金黄色葡萄球菌引起的小鼠腹泻。 吕海霞等（2013）研究发现，在治疗细菌性痢疾时，葎草同阿米卡星一同使用可明显降低阿米卡星的不良反应。 葎草提取物灌服可显著降低大肠杆菌感染所致仔猪腹泻（周平平等，2015）。 此外，由于抗生素滥用、细菌基因突变等原因，在一些肠炎病例中，由于细菌产生耐药性， 常规腹泻药物如硫酸庆大霉素、磺胺类药物、氟苯尼考等治疗效果不明显，而应用新鲜葎草饲喂患病家兔一周后， 家兔排粪恢复正常，精神和食欲明显改善（孙宪会，2007）。葎草对腹泻、 下痢等疾病的治疗与其抗氧化作用密切相关（才志阳等，2012；才志阳，2012）。

除了治疗细菌性感染外， 葎草还可用于多种动物疾病的治疗。畜禽舍通常粉尘较多，动物易患支气管炎，李东等（2015）证实，葎草颗粒具有镇咳和祛痰的作用，其可通过下调炎症因子TNF-α 和IL-8 的表达，显著抑制气管炎的发展。 葎草煎剂治疗后，急性肾衰竭大鼠的肾损伤明显改善，尿中蛋白、 肌酐等肾损伤指标显著下降 （周玉娟等，2007）， 这可能与葎草的利尿功能有关（罗辉等，2019）。葎草黄酮可显著抑制奶牛乳腺上皮细胞炎性因子的表达， 对奶牛乳房炎起到良好的预防作用（毛智斌等，2017）。葎草提取物可提高肺水肿小鼠模型中肺水清除率，显著降低肺内的积水（陈再兴等，2015）。

3.2 除螨止痒 螨虫等寄生虫感染及过敏等导致的皮肤瘙痒是畜禽生产中的常见病， 引起脱毛、贫血等症状， 如治疗不当导致畜禽死亡（葛优等，2022；侯志军等，2012）。葎草同百部、黄柏等一同使用可具有除螨止痒的功效（卢柯遐等，2021； 袁蓉等，2020；宋皞等，2018；冯国强等，2002）。组胺是引起皮肤瘙痒的一类重要物质， 在氯喹诱痒试验中，葎草提取物可通过抑制组胺及炎性因子IL-4 的释放， 显著提高致痒阈， 发挥止痒作用（王雪兰等，2008）， 葎草乙醇提取物可显著减少小鼠的抓挠行为（Wu 等，2010）。 此外，葎草提取液还可杀死朱砂螨等（孙廷林等，2012；陶士强等，2011）。

3.3 优质粗饲料 葎草含有丰富的蛋白质、糖类、油类及维生素等营养物质，具有较高的饲用价值，且其产量高、来源广、成本低，是一种优质粗饲料。 生产中常将葎草同麦秸一起碾压、 微贮后使用。 舍饲条件下， 饲喂葎草麦秸微贮饲料的羊干物质采食量和日增重明显高于饲喂花生秧组，且其料肉比略高于花生秧， 可替代花生秧用于羔羊育肥（王学君等，2020）。 方磊涵等（2015）报道，葎草麦秸碾青料可提高家兔纤维素酶活性， 促进盲肠发酵功能，且添加量为30%时效果最佳。 葎草麦秸碾压青料可满足肉牛的营养需求， 与采食苜蓿的肉牛相比， 其净肉率有改善的趋势（刘秀玲等，2014）。 此外，新鲜葎草也可直接饲用，与新鲜苜蓿相比， 育肥羊在采食较少的野生葎草的情况下，仍可维持同等日增重，料肉比显著降低（郭万华等，2008b）。这说明新鲜葎草不但能满足育肥羊正常生长发育需求，而且还能提高饲料转化率。葎草与紫花苜蓿以50:50 比例混合后的新鲜草料，可作为家兔育肥饲料的替代物， 并能有效预防腹泻（Guo 等，2009）。 猪饲料中添加少量葎草原料，还可改善母猪的泌乳能力，促进仔猪生长（刘太宇等，2009）。葎草作为粗饲料使用时，饲料中无需添加抗生素， 可作为一种畜禽养殖中的无抗饲料广泛推广（邹艳山等，2020）。 随着近年葎草饲料加工机的发明和使用， 使葎草加工过程更加简单方便， 为葎草这种优质粗饲料的应用提供了更多的便利性（彭亚威，2019；刘秀玲等，2018）。此外，在一些野生动物保护及养殖基地中， 由于葎草生命力强、耐旱、耐高温，采用葎草和牧草混播的方式构建人工草地，作为麋鹿等动物的食物来源，也是值得推荐的策略（田宏等，2021）。

3.4 饲料添加剂 中草药添加剂在我国具有悠久历史，目前中草药添加剂在禽类、猪、牛、羊等养殖过程中广泛应用。研究发现，葎草及其提取物也可作为饲料添加剂使用，其能够促进消化、提高肉品质、促进生长以及替代抗生素预防畜禽疾病。李正红等（2016）研究发现，葎草提取物具有促进小鼠胃排空和肠道蠕动作用的功能， 且水提物的效果要强于醇提取物。 饲料中添加葎草提取物可增高草鱼肠道黏膜的绒毛高度、增加绒毛数量，降低绒毛的宽度和肠壁的厚度， 促进肠道对营养物质的吸收， 对草鱼生长具有明显的促进作用（李洋等，2021；张勇等，2014；刘来亭等，2008b）。葎草提取物添加剂还能够增强肉鸡钙、磷、蛋白质和脂质的代谢（赵香菊等，2017；刘涛等，2011），提高蛋鸡产蛋率和产蛋量，有效提高饲料利用率，降低料蛋比，提高饲料报酬（王永旭等，2012），研究表明，葎草提取物对鸡的促生长作用与其抗氧化能力有关（赵香菊等，2017）。 0.4%葎草提取物添加剂可提高断奶羔羊的生产性功能，减缓羔羊断奶应激（李亚辉，2017）。 葎草显著的抗菌活性使其成为一种热门的饲料用抗生素替代物（韩军艳，2014），在畜禽饲料中具有广阔的应用前景。 尤其是近年研制的葎草提取物一体式加工机的发明， 使得葎草提取更加便捷， 为其在饲料中的大规模使用提供了可靠的基础（陈丽，2018；马东予等，2017）。

4 展望

葎草适应性强，生长力旺盛，在我国大部分地区均可生长，来源非常广泛。葎草中多糖、酮类、固醇类及挥发油等成分具有很强的药用价值， 通过参与抗菌、抗氧化、调节免疫等过程，在动物疾病治疗、驱虫止痒、促进生长及改善畜产品品质等方面发挥作用。 葎草提取物是一种新型的饲料添加剂，具有绿色、纯天然、无残留等优点，是化学合成类药物及抗生素等传统饲料添加剂的有效替代物。 此外，葎草本身也具很高的饲用价值，是一种优质饲料，且其易获取、成本低，具有良好的推广价值。 但由于葎草带有倒刺， 对一些动物而言适口性较差，且给饲料加工者带来麻烦。 因此，一直以来，葎草的饲用价值并未被充分挖掘。 另外，葎草作为饲料添加剂使用时常以其提取物形式，多采用传统溶剂提取法，提取过程相对繁琐，也为葎草在饲料添加剂应用上增加了阻碍。因此，为了加快我国丰富葎草资源的开发利用， 改善饲用葎草的适口性及优化葎草活性成分的提取工艺十分必要。目前，葎草专用饲料加工机和葎草提取物一体式加工机的发明和使用， 在一定程度上解决了相关难题， 但此类加工机在全国范围内的推广应用仍需时间，并且相关技术尚需进一步完善。 此外，作为饲料添加剂使用时，常使用葎草粗提物，具体是哪种化学成分发挥主要作用及相关机制尚需进一步探究。葎草作为一种传统的中草药，常同其他草药配伍才能发挥最大功效， 因此在动物生产中葎草同其他草药搭配方案也是值得深入研究的问题。虽然葎草在实际应用中还存在一些问题，但其在提高畜禽生长速度、 改善畜产品质量以及增强动物抗病能力方面的效果非常明显。 随着养殖业中化学合成药物及抗生素禁令的实施， 葎草因其药食同源天然产物的特性， 在畜牧生产中的需求将越来越广。因此，未来需要持续深入地研究葎草改善动物生长性能及畜禽产品品质的相关机制，为后续葎草的大规模应用提供参考。