摘要：反刍动物瘤胃是一个复杂的微生态系统，微生物间的关系会直接或间接影响反刍动物对饲料的消化和利用，进而影响反刍动物的机体健康。因此，调控瘤胃微生物区系使饲料养分最大程度的被利用显得尤为重要。皂苷是天然产物中一类重要的化学成分，具有广泛的药理活性和生物活性，应用前景广阔。为了更好地开发皂苷植物资源，本文就皂苷的化学结构、存在形式与分布、皂苷或富含皂苷植物对反刍动物瘤胃微生物菌群的影响作一综述。

　　关键词：皂苷;瘤胃;微生物菌群

　　反刍动物瘤胃是一个复杂的微生态系统，其中瘤胃微生物与宿主之间、微生物与微生物之间处于一种既协同又制约的动态平衡关系。微生物间的关系会直接或间接影响反刍动物对饲料的消化和利用，进而影响反刍动物的机体健康。因此，调控瘤胃微生物区系使饲料养分最大程度的被利用显得尤为重要。由于在饲料中长期使用抗生素，使病原微生物产生抗药性，使动物自身免疫力降低，药物残留引起人体健康危害以及排泄物污染环境等负面影响，近年来，许多学者已经把目光转到天然植物提取物饲料添加剂上，而皂苷(Saponins)就是天然产物中一类重要的化学成分，具有多种多样且相当重要的药理活性和生物活性，如抗肿瘤、抗真菌、防治心血管疾病、降血糖和免疫调节等，应用前景广阔。为了更好地开发皂苷植物资源，本文就皂苷的化学结构、存在形式及分布，皂苷或富含皂苷植物对反刍动物瘤胃微生物菌群的影响作一综述。

　　1皂苷的化学结构、存在形式与分布

　　皂苷又名皂甙或皂素，是一类比较复杂的苷类化合物，主要由植物产生，少数低等海生动物和细菌亦可以产生，因其水溶液振摇时能产生大量持久的肥皂样泡沫而得名。皂苷由皂苷元( Sapogenins)和糖、糖醛酸或其他有机酸所组成。组成皂苷的常见糖有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖及其它戊糖类。皂苷的多样性和复杂性是由糖链的结构差异决定的。根据皂苷被水解后生成皂苷元的化学结构，将皂苷分为两大类:甾体皂苷( SteroidalSaponins)和三萜皂苷(Triterpenoidal Saponins)，见图1。三萜皂苷又可分为四环三萜皂苷和五环三萜皂苷两类，而以五环三萜最为常见。

　　皂苷在自然界分布很广，据统计约有一半植物中含有皂苷如人参皂苷、黄芪皂苷、强心苷等。近年来，从海洋生物如海星中也分离得到了皂苷，而且具有很强的生物活性。皂苷存在于植物体的树皮、根、茎、叶、种子和果实中，分布不一。在自然界中三萜烯皂苷比甾体皂苷分布范围广。己发现含有三萜皂苷的植物有600多种，其中在豆科、五加科、伞形花科、报春花科、葫芦科等植物中比较普遍;植物中已发现的甾体皂苷元有近百种，它们主要存在于单子叶植物百合科的丝兰属、知母属、菝葜科、薯蓣科、龙食兰科等;双子叶植物也有发现，如豆科、玄参科、茄科等。

　　图1：皂苷元的化学结构：三萜皂苷如齐墩果烷oleanane (a);甾体皂苷如螺甾(spirostanol)(b)和呋甾(furostanol)(c).

　　Fig. 1. Chemical structures of sapogenins: triterpenoid，for example，oleanane (a); steroids，for example，spirostanol (b) and furostanol (c).

　　2皂苷对反刍动物瘤胃微生物菌群的影响

　　瘤胃作为一个庞大的菌种资源库，存在着大量的微生物，主要包括瘤胃原虫、细菌、真菌和产甲烷菌等。反刍动物对粗饲料的利用能力远高于单胃动物，主要归功于其瘤胃中栖息的微生物菌群。

　　2.1 皂苷对瘤胃原虫的影响

　　大量研究证实，许多皂苷或富含皂苷的植物对瘤胃原虫具有抑制作用。早期的体外连续培养系统研究表明，添加丝兰皂苷后原虫的数量减少，同时细菌的数量略有增加[1]。在随后的研究中，Wallace等(1994)[2]利用体外实验也证明丝兰皂苷能够抑制瘤胃纤毛虫的生长;另有资料报道，印度田箐(Sesbania sesban)叶子和豆科植物中存在的皂苷，均能够抑制原虫的活性[3,4]。然而，植物的部位不同，印度田箐的抗原虫活性不同，这表明植物的不同部位存在的皂苷类型可能不同[5]。与此类似，其它体外实验也证明皂树皂苷[6,7]、大叶相思(Acaciaauriculoformis)叶皂苷[6] 、无患子皂苷[8]和葫芦巴籽皂苷[4] [8]均具有抗原虫活性。Hu等(2005)[9]研究表明，添加茶皂素可以显著抑制瘤胃原虫的生长(P<0.01)。发酵24h后，2、4、6和8mg的茶皂素使瘤胃原虫的数量分别减少19、25、45和79%。陈旭伟等(2009)[10]采用体外法研究添加混合皂苷对微生物组成的影响，茶皂素和丝兰皂苷混合添加量分别为底物的0(Ⅰ对照组)、茶0.5 %+丝0.01 %(Ⅱ组)、茶0.4 %+丝0.02 %(Ⅲ组)、茶0.3 %+丝0.03 %(Ⅳ组)、茶0.2 %+丝0.04 %(Ⅴ组)，结果表明，第Ⅳ组添加效果最佳，培养24 h时原虫数量极显著低于对照组(P <0.01)。许多体内实验也证实皂苷或富含皂苷的植物具有抗原虫的效果。Hristov等(1999)[11]报道，丝兰皂苷降低了青年母牛瘤胃原虫的数量。日粮中添加2%和4%的苜蓿皂苷可使绵羊瘤胃原虫数量分别减少34%和66%[12]。此外，饲喂富含皂苷的植物如印度田箐[3,4]和无患子(Sapindus saponaria)[13]均可减少绵羊瘤胃内原虫的数量。一般认为，皂苷通过与原虫细胞膜甾醇部分相互作用，使细胞膜遭到破坏，导致细胞内容物的渗漏，这可能是皂苷具有抗原虫作用的主要原因[14]。

　　但也有一些研究表明，皂苷对原虫的数量没有影响。体外实验证明[15]，在培养液中添加0.1，0.2和0.4%的富含皂苷的丝兰提取物对原虫的数量没有影响。Benchaar 等(2008)[16]研究表明，给奶牛饲喂60g富含10%皂苷的丝兰提取物并未显示抗原虫的效果。关于皂苷不能抑制原虫的具体原因还不清楚，一些因素诸如皂苷的结构、剂量、日粮组成、微生物区系组成及其对皂苷的适应性均会影响皂苷的效果。此外，对植物或植物提取物中皂苷含量的测定方法不同，也会导致相同剂量的皂苷效果却不相同[17]。例如，Hostettmann & Marston[18]认为分光光度法非常灵敏，但并不适合测定植物粗提物皂苷含量，因为颜色反应不是特定的，和皂苷一起提取出的植物甾醇类和类黄酮也具有着色反应。Klita 等[19]报道，利用高效液相色谱法(HPLC)测定的皂苷含量通常比生物学测定方法(例如溶血性微量方法)低。

　　2.2皂苷对瘤胃细菌和真菌的影响

　　瘤胃中的细菌和真菌亦受皂苷的影响，但不同的瘤胃细菌和真菌所受影响程度不同。Wina等(2005)[20]体外实验研究了粗料型基础日粮中添加用甲醇提取的毛瓣无患子皂苷0、1.0、2.0 和4.0 mg/mL的效果。薄膜杂交分析表明，细菌RNA的浓度在皂苷剂量为1 mg/mL时较高，但是高剂量的皂苷并没有影响总细菌的数量。2.0和4.0 mg/mL毛瓣无患子(Sapindus rarak)的甲醇提取物皂苷对白色瘤胃球菌(R.albus)和黄色瘤胃球菌(R. flavefaciens)具有抑制作用。相反，real-time PCR定量分析表明，来自葫芦巴籽和印度田菁(Sesbania sesban)叶子的皂苷提取物使产琥珀酸丝状杆菌(F.succinogenes)的数量分别提高42%和45%，而飞廉属(Carduus)植物叶子和葫芦巴籽皂苷使黄色瘤胃球菌(R. falvefaciens)的数量提高了40%[4]。另有研究表明[21]，丝兰提取物中的甾体皂苷对纤维分解菌的活性具有抑制作用，但是对于淀粉分解菌的抑制作用因种属差异变化较大。由于皂苷的存在使细菌的细胞壁发生了变化，导致牛链球菌(Streptococcus bovis)、栖瘤胃普雷沃氏菌(Prevotella ruminicola)和嗜淀粉瘤胃杆菌 (Ruminobacter amylophilus)的生长受到抑制，而反刍兽新月形单胞菌的生长得到加强。以上研究表明，皂苷对瘤胃细菌的影响具有种类依赖性，生产中可以利用皂苷对瘤胃代谢进行调控。例如，反刍月形单胞菌是瘤胃内常见的革兰氏阴性菌，占瘤胃可培养总细菌数的50%，该菌可以利用乳酸。因此，促进该菌的生长对于防治酸中毒具有重要意义。此外，牛链球菌的数量随着精料浓度的升高而快速增长，使可溶性淀粉发酵成为乳酸，乳酸进一步增多，从而引发急性瘤胃酸中毒。而在高精料日粮中添加皂苷会通过抑制牛链球菌的生长而减少酸中毒的发生率[22]。

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