姜黃素作為飼料添加劑的研究進展

趙春萍，荀文娟，曹 婷，侯冠彧*，張立嶺

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737；2.海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海口 570228）

姜黃素作為飼料添加劑的研究進展

趙春萍1,2，荀文娟1，曹 婷1，侯冠彧1*，張立嶺2

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737；2.海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，?？?570228）

姜黃素是從姜科植物中提取的一種天然活性物質(zhì)，具有保護腸黏膜、抗氧化、調(diào)節(jié)代謝、抑菌抗炎等功能。姜黃素作為一種多效的天然活性物質(zhì)，已逐漸取代抗生素在飼料中得到廣泛應(yīng)用。文章主要從姜黃素的理化性質(zhì)、生理功能及其在飼料中的應(yīng)用等方面作以綜述。

姜黃素；功能；飼料添加劑

姜黃素是從姜科姜黃屬植物姜黃、莪術(shù)、郁金香等根莖中提取的黃色酸性酚類物質(zhì)，是姜黃發(fā)揮藥理作用的主要活性成分，主產(chǎn)于日本、印度、中國等熱帶、亞熱帶國家，其應(yīng)用歷史已超過6 000年。姜黃素具有保護腸黏膜、抗氧化、抗炎、抑菌、降脂及免疫調(diào)節(jié)等多種生理功能，同時由于其色澤穩(wěn)定、毒性小等特點，因此，被廣泛用于食品添加劑、化妝品、醫(yī)藥和紡織染色領(lǐng)域。近年來，姜黃素作為天然飼料添加劑已取得了一定的效果。本文主要對姜黃素的理化性質(zhì)、生理功能及其在動物飼料中的應(yīng)用作以綜述。

1 姜黃素的理化性質(zhì)

姜黃素是姜黃色素中一種黃色略帶酸性的二苯基庚烴物質(zhì)的統(tǒng)稱，是姜黃素、脫甲氧基姜黃素、雙脫甲氧基姜黃素等的混合物。其中姜黃素約70%，脫甲氧基姜黃素約10%～20%，雙脫甲氧基姜黃素約10%[1]。姜黃素是橙黃色結(jié)晶粉末，味稍苦。分子式為C21H20O6，相對分子質(zhì)量為368.39，熔點180～183℃。不溶于水，溶于乙醇、丙二醇，易溶于冰醋酸和堿溶液，在堿性條件下呈紅褐色，在中性和酸性條件下呈黃色。其化學(xué)結(jié)構(gòu)包含兩個鄰甲基化的酚，還有一個β-二酮功能基團，這種結(jié)構(gòu)特性與其多種生物活性甚至毒性作用都高度相關(guān)[2]。

2 姜黃素的生理功能

2.1 對腸黏膜屏障的保護作用

腸黏膜屏障由機械屏障、生物屏障、化學(xué)屏障和免疫屏障組成，完整的腸黏膜屏障能有效阻止病原入侵，使機體內(nèi)環(huán)境保持相對穩(wěn)定[3]。損害原因主要包括腸黏膜支持能力下降、腸黏膜組織結(jié)構(gòu)破壞（應(yīng)激、炎癥、嚴(yán)重創(chuàng)傷、感染、損傷等）和通透性增加。姜黃素作為一種天然活性物質(zhì)，可以有效改善腸黏膜屏障。

王改研究表明，姜黃素可改善H2O2介導(dǎo)的緊密連接和腸黏膜屏障功能的受損情況，降低Occlu?din和ZO-1蛋白表達[4]。另外，研究還發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過抑制促炎因子TNF-α及炎性介質(zhì)COX-2的表達，增加IL-10的表達，對新生大鼠壞死性小腸結(jié)腸炎具有保護作用[5-6]。侯洪濤發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過抑制NF-κB及TNF-α的表達，從而減少梗阻性黃疸時炎癥介質(zhì)TNF-α、IL-6、ICAM-1表達，對大鼠小腸黏膜屏障具有保護作用[7]。目前關(guān)于姜黃素對腸黏膜屏障的保護作用多側(cè)重于對鼠的藥理學(xué)基礎(chǔ)研究，所以姜黃素作為飼料添加劑應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)中，尤其是應(yīng)用于早期斷奶仔豬綜合征具有現(xiàn)實和長遠(yuǎn)的意義。

2.2 抗氧化作用

姜黃素作為一個重要的氫供體，有酚羥基單元和β-二酮單元兩個活性部位，這兩個單元可以阻斷自由基反應(yīng)。姜黃素抗氧化活性的發(fā)生部位與反應(yīng)介質(zhì)有密切關(guān)系[8]。王舒然等研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可降低高脂模型大鼠血液及肝臟過氧化脂質(zhì)化合物含量，同時能夠提高肝臟勻漿總抗氧化力、超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶的活性，進而減輕脂質(zhì)過氧化物對心血管系統(tǒng)的傷害[9]?，F(xiàn)已報道，姜黃素在體內(nèi)可以直接清除自由基，還能抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，維持抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化酶（GSH-Px）的活性。姜黃素抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)是通過清除參與過氧化反應(yīng)的活性自由基實現(xiàn)的[10]。目前已有大量試驗證明，在飼料中添加適量姜黃素可以有效提高動物的抗氧化性能。

2.3 調(diào)節(jié)代謝作用

姜黃素主要是通過降低血脂和肝脂來發(fā)揮其調(diào)節(jié)代謝的作用。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以抑制脂肪酸合成酶（FAS）基因的表達量，從而調(diào)控組織中脂肪的分布及減少脂肪沉積。瘦素可以刺激熱休克蛋白（HSP）表達，提高腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）活性，從而誘導(dǎo)脂肪沉積相關(guān)基因的表達，增加血管內(nèi)脂肪的水平，而姜黃素可通過消除這種刺激降低血脂及脂肪沉積[11]。同時還具有保肝利膽的作用。胡忠澤等研究認(rèn)為，姜黃素是通過改變皖江黃雞體內(nèi)脂肪代謝相關(guān)酶的活性來調(diào)節(jié)脂類代謝，從而降低脂肪沉積[12]。

2.4 抑菌、抗炎作用

姜黃素對多數(shù)細(xì)菌均有較好的抑制效果，尤其是對枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制作用。與非甾體抗炎藥類似，姜黃素可以通過減輕炎性組織中中性粒子細(xì)胞的浸潤而抑制炎性細(xì)胞及前炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而達到對急性、亞急性、慢性炎癥的抑制效果[13]。Yarru等在含黃曲霉毒素1.0 mg·kg-1肉雞日糧中添加姜黃0.5%（即姜黃素的添加量為74 mg·kg-1），可顯著改善黃曲霉毒素對肉雞生產(chǎn)性能所帶來的負(fù)效應(yīng)（P＜0.05）[14]。

3 姜黃素在飼料中的應(yīng)用

3.1 在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

根據(jù)姜黃素的生理功能，已將其作為一種飼料添加劑應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，并得到了良好的經(jīng)濟效益。大量試驗證明，姜黃素對促進魚類生長、提高魚類抗氧化能力和消化酶活性、增強免疫力及改善魚體色澤，尤其是對魚類肝病預(yù)防等方面都有較好的效果。胡忠澤等在草魚基礎(chǔ)飼糧中分別添加姜黃素0.02%、0.04%和0.06%，可顯著促進草魚生長（P＜0.05），同時顯著提高了飼料利用率及腸道蛋白酶和淀粉酶的活性（P＜0.05）[15]。王進波等以同樣的方法對大黃魚進行試驗發(fā)現(xiàn)，添加姜黃素0.04%可顯著提高大黃魚的平均魚體終重、平均魚體增重率和成活率（P＜0.05）；同時還發(fā)現(xiàn)，隨著姜黃素添加量的逐漸增加，對改善大黃魚體色澤的效果就越好[16]。目前魚類肝病的防治主要還是應(yīng)用抗生素，但是抗生素作為飼料添加劑長期使用，不僅可以殺死致病菌，而且還會殺死腸道有益菌，并且抗生素的濫用也嚴(yán)重威脅到食品安全問題，我國也在逐步禁止抗生素的使用。向朝林建立TAA肝損傷草魚模型，在飼料中分別添加酵母、姜黃素、水飛薊素作為保護劑，結(jié)果表明，3組飼料對草魚的肝胰臟均具有一定修復(fù)作用，但尚不能完全恢復(fù)到對照組草魚的生理狀態(tài)[17]。近幾年，姜黃素作為抗生素替代品應(yīng)用于飼料添加劑已得到廣泛應(yīng)用，并已申請多項專利。

3.2 在雞飼料中的應(yīng)用

近年來，隨著人們對食品安全和生態(tài)環(huán)境要求的不斷提高，抗生素的使用受到嚴(yán)格限制，所以姜黃素作為一種抗生素替代品的出現(xiàn)給綠色安全的生產(chǎn)雞肉產(chǎn)品帶來了希望。研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼料中添加適量的姜黃素不僅可以提高肉雞的生產(chǎn)性能、免疫力、抗氧化能力，還能起到改善脂代謝、提高雞肉品質(zhì)的作用。李婉雁等分別在快大型嶺南黃肉雞基礎(chǔ)日糧中添加姜黃粉1.00、2.00、5.00 g·kg-1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，姜黃粉5.00 g·kg-1能顯著提高嶺南黃雞的全期增重和降低料肉比及死亡率（P＜0.05），且試驗雞的免疫器官指數(shù)和血清中SOD、CAT、GSH-Px的活力也有提高，血清中丙二醛（MDA）含量下降[18]。崔巖等在艾維茵肉雞基礎(chǔ)日糧中添加姜黃素，同樣得到提高肉雞生產(chǎn)性能的結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)姜黃素可以顯著降低肉雞血清總脂肪、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量（P＜0.05），同時降低肌肉和肝臟中TC、TG含量，姜黃素最適添加量為200 mg·kg-1[19]。韓剛等以聚乙烯吡咯烷酮為載體制備了姜黃素固體分散體，發(fā)現(xiàn)相同劑量的姜黃素固體分散體可以起到更好的效果[20]。劉兆金等將姜黃素應(yīng)用于蛋雞上，發(fā)現(xiàn)其對蛋雞采食量無顯著影響（P＞0.05），但可以顯著提高產(chǎn)蛋量（P＜0.05），并且發(fā)現(xiàn)150 mg·kg-1能獲得較好的經(jīng)濟效益[21]。

3.3 在豬飼料中的應(yīng)用

脂質(zhì)氧化是豬肉變質(zhì)和變味的主要原因。飼料中添加人工合成的抗氧化劑可以提高肉的抗氧化能力，但是隨著人們保健意識的增強，這些合成化合物添加劑逐漸被禁止，而一些具有抗氧化性質(zhì)的天然藥劑（如姜黃素）得到越來越多的應(yīng)用。王斌等分別以添加姜黃素200、300、400 mg·kg-1試驗飼糧飼喂育肥豬5周，結(jié)果表明，400 mg·kg-1組育肥階段平均日增重顯著提高（P＜0.05），料重比下降，各組采食量無顯著差異（P＞0.05），胴體性狀也有顯著提高（P＜0.05），姜黃素降低了脂肪率和背膘厚度，提高了瘦肉率和眼肌面積，同時背最長肌蛋白質(zhì)含量顯著提高（P＜0.05），脂肪含量顯著降低（P＜0.05）[22]。祝國強等研究表明，姜黃素不僅可以提高豬的生長、屠宰性能，而且還可以通過降低肌肉中胴體GP的累積，提高肌肉pH，從而降低屠宰后肌肉的滴水損失，改善肉質(zhì)[23]。此外，張靖等用姜黃素替代育肥豬飼料中的喹烯酮，發(fā)現(xiàn)姜黃素對豬體健康無不良影響，而且對育肥豬生長性能有正面的影響，并且發(fā)現(xiàn)，育肥豬后期飼糧中姜黃素的適宜添加量為300 mg·kg-1[24]。Ilsley等報道，在29日齡斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加姜黃素200 mg·kg-1，飼喂3周，結(jié)果表明，姜黃素對仔豬的生產(chǎn)性能和免疫功能無顯著影響（P＞0.05）[25]。這與豬的年齡和添加量等有關(guān)，還需要進一步研究。

4 小結(jié)

姜黃素作為一種天然色素，已經(jīng)在食品工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。然而在病害不斷和抗生素禁令呼聲不斷高漲的今天，姜黃素在飼料添加劑方面扮演著重要的角色，其對動物生產(chǎn)性能、肉質(zhì)、疾病預(yù)防等方面的特性也逐漸被養(yǎng)殖戶認(rèn)可。因此，姜黃素的開發(fā)應(yīng)用對食品安全、人類健康和集約化養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。姜黃素還可以預(yù)防水產(chǎn)養(yǎng)殖中脂肪肝、機體免疫下降等問題，然而由于其水溶性差導(dǎo)致其在水產(chǎn)生物體內(nèi)的使用效率不高，這是其作為飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的最大限制因素，也是今后研究者需要重點解決的問題。

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Research Progress of Curcumin Application as Feed Additive

ZHAO Chunping1,2,XUN Wenjuan1,CAO Ting1,HOU Guanyu1*,ZHANG Liling2

（1.Tropical Cropos Genetic Resource Institute,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Danzhou 571737,Hainan China; 2.College of Agriculture,Hainan University,Haikou 570228,China）

Curcumin is a kind of natural active substance which extracted from plants of Zingiberaceae.It has some specific functions on protection the mucosal barrier of intestine,antioxidant,regulating metabolism,antibacte?rial and anti-inflammatory,etc.As a kind of natural substance with multiple effects,curcumin has been widely used in feed additive and gradually replaced the antibiotics.Therefore,the physical and chemical properties,physiologi?cal function of curcumin and its application in feed were described briefly.

curcumin;function;feed additive

S816.7；S831.5

A

1001-0084（2014）12-0020-04

2014-10-05

國家自然科學(xué)基金資助（31301990）

趙春萍（1989-），男，吉林延邊人，碩士研究生，研究方向為家畜遺傳資源研究。

*通訊作者：博士，副研究員，E-mail:guanyuhou@126.com