辣椒堿的生物學功能及其在動物生產(chǎn)中的應用

張福壽，楊繼遠

（商丘職業(yè)技術學院，河南商丘 476100）

隨著抗生素在世界范圍內(nèi)的限用或禁用，尋找抗生素替代品對畜牧業(yè)發(fā)展尤為重要。與傳統(tǒng)抗生素相比，植物提取物具有安全性高、副作用小、功能全面等優(yōu)點，采用植物提取物治療和預防動物疾病逐漸成為研究熱點。

辣椒是我國最高產(chǎn)的蔬菜之一，近幾年，辣椒種植面積維持在210萬公頃以上，產(chǎn)量達3500萬t，居世界首位。辣椒中含有辣椒堿、色素、維生素、蛋白質(zhì)、有機堿、礦物質(zhì)等多種生物活性物質(zhì)。辣椒堿又稱辣椒辣素，是一種高辛辣香草酰胺類生物堿，具有顯著的抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌等功能（王嬌嬌，2020；丁宏標等，2018；Caterina，2001）。辣椒堿最初由Thresh在1876年從辣椒果實中提取出的，隨著科學的發(fā)展，Bennett等發(fā)現(xiàn)了辣椒堿同系物，統(tǒng)稱為辣椒堿類化合物，主要包括辣椒堿、降二氫辣椒堿、二氫辣椒堿等（Caterina，2001）。近年來，辣椒堿在臨床上主要應用于抗炎、鎮(zhèn)痛、癌癥、肥胖、心血管等疾病的治療（丁宏標等，2018），在動物生產(chǎn)中，主要集中在提高畜禽采食量、日增重、飼料利用率、畜禽抗病力，改善動物肉品質(zhì)等方面（王嬌嬌，2020）。與傳統(tǒng)抗生素類添加劑相比，辣椒堿具有無毒副作用、健康環(huán)保的特點，是一種新型、優(yōu)質(zhì)的純天然綠色添加劑。但辣椒堿在動物機體內(nèi)的代謝途徑和飼料中的添加劑量尚不明確，因此，探討辣椒堿在動物飼料中的添加劑量和機體代謝途徑對辣椒堿在動物生產(chǎn)中的應用具有重要意義。本文主要圍繞辣椒堿的生物學功能及其在動物生產(chǎn)中的應用進行敘述，以期為辣椒堿在動物生產(chǎn)中的應用和普及提供參考。

1 辣椒堿的生物學功能及其作用機制

1.1 辣椒堿的抗菌作用 辣椒堿對大腸桿菌、沙門氏菌、芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌、蠟樣芽胞桿菌等具有抑制作用（袁楊斌，2021；Dorantes等，2008），利用體外法評價了不同濃度的辣椒堿對鴨源性大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果和抗氧化能力，結果發(fā)現(xiàn)，辣椒堿對鴨源性大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別是1、2、2 g/L。郭麗等（2006）發(fā)現(xiàn)，辣椒堿抗菌范圍廣且對拮抗病原菌的活性較強，抗菌活性有明顯的量效關系，其中辣椒堿對供試細菌的拮抗作用遠大于對供試真菌的作用。Hironori Tsuchiya（2001）利用熒光極化法觀察辣椒堿對菌體生物膜的影響，結果發(fā)現(xiàn)，辣椒堿的抗菌作用與香葉春接近，高于利多卡因。綜合研究表明，辣椒堿的抗菌作用與其阻止細菌附著、抑制菌體生物膜形成和影響細胞膜流動性有關，辣椒堿衍生物均具有一定的抗氧化和抗菌活性，且活性隨質(zhì)量濃度的增加而增加（Von 等，2019）。

1.2 辣椒堿的抗炎作用 辣椒堿是一種有效的抗炎藥物，目前在人類關節(jié)炎、牛皮癬等治療中有較好的應用（Wang等，2019）；趙康博等（2021）在脂多糖（LPS）體外誘導的小鼠腹腔巨噬細胞炎癥模型的基礎上，探尋辣椒堿的體外抗炎活性，結果發(fā)現(xiàn)，辣椒堿可以顯著提高巨噬細胞的活性，抑制促炎細胞因子1L-1β的產(chǎn)生及mRNA的表達，其抗炎活性可能與抑制炎癥細胞因子1L-1β的分泌和NF-kb信號通路有關。俞靈芳（2015）研究發(fā)現(xiàn)，中高劑量的辣椒堿可以顯著降低LPS細胞中的IL-1β、TNF-α和IL-6的分泌，對LPS刺激的RAW264.7細胞炎癥有修復作用。

1.3 辣椒堿的抗癌作用 許多研究表明，辣椒堿對乳腺癌、非小細胞肺癌、肝癌、結腸癌和前列腺癌等多種惡性腫瘤細胞系具有較好的治療作用，并在多種惡性腫瘤動物模型上得到證實（Chapa等，2016），因此，辣椒堿在治療癌癥方面具有較大的開發(fā)意義。辣椒堿抗癌可能與其抑制癌細胞增殖有關，陳茂劍等（2019）利用辣椒堿對體外乳腺癌MCF-7細胞進行干預，發(fā)現(xiàn)辣椒堿對乳腺癌MCF-7細胞的增殖具有抑制作用，潛在機制可能與辣椒堿上調(diào)了細胞中細胞周期蛋白激酶抑制因子P21的表達水平，下調(diào)了細胞免疫缺陷病毒轉錄誘導物連接因子的表達有關。辣椒堿抗癌可能與其誘導腫瘤細胞凋亡有關，在多項研究中顯示，辣椒堿在肺癌、宮頸癌、肝癌等惡性腫瘤治療中均可誘導腫瘤細胞凋亡（徐妍等，2017），盡管辣椒堿誘導腫瘤細胞凋亡的機制尚不明確，但誘導腫瘤細胞凋亡是辣椒堿抗癌的重要機制。另外，辣椒堿抗癌還與其抑制腫瘤細胞遷移和侵襲、誘導細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生、破壞線?？缒る娢挥嘘P（Rodenak等，2018）。Zhu（2020）等研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素對前列腺癌干細胞的抑制作用和辣椒素對前列腺癌干細胞的抗癌作用可能是由Wnt/β-catenin通路介導的。Wu等（2020）發(fā)現(xiàn)，辣椒素可抑制乳腺癌細胞活力，誘導G2/M細胞周期阻滯，降低cdK8表達水平，降低Pi3K和akt的磷酸化，下調(diào)Mda-MB-231細胞中Wnt和β-catenin的表達水平。Guo等（2019）發(fā)現(xiàn)，辣椒素可以通過 AMPK/NF-kB 信號通路抑制食管鱗狀細胞癌細胞的遷移和侵襲。一些研究表明，辣椒素主要通過與p53和AMPKpathway的相互作用誘導肝癌細胞的細胞周期阻滯和凋亡（Bort等，2019）。

1.4 辣椒堿的其他作用 辣椒堿除了具有較強的抗癌、抗炎、抗菌作用外，還具有鎮(zhèn)痛、提高機體抗氧化能力、抗抑郁等作用。江霞云等（2018）利用單因素試驗方法探究了辣椒堿乳膠劑對皮膚的刺激性，發(fā)現(xiàn)辣椒堿乳膠劑具有良好的皮膚滲透性和鎮(zhèn)痛效果，且對皮膚無不良影響。張月等（2017）使用不同濃度辣椒堿緩解Cu2+/H2O2誘導的蛋白氧化和羰基化的生物大分子損傷的過程中發(fā)現(xiàn)，辣椒堿對不同自由基誘導的生物大分子氧化損傷具有保護作用，且呈現(xiàn)一定劑量依賴，即劑量越高保護作用越強。

2 辣椒堿在動物生產(chǎn)中的應用

目前，辣椒堿在人上的應用主要集中對人類牙炎、關節(jié)炎、癌癥和疼痛等疾病的治療，在動物上的應用主要集中在提高生產(chǎn)性能、增加采食量、提高機體免疫力和飼料利用率等方面，但辣椒堿在動物體內(nèi)的代謝途徑、作用機理和使用劑量尚不明確。隨著抗生素在動物飼料中的限制，辣椒堿在動物生產(chǎn)中的應用越來越多。

2.1 辣椒堿在禽生產(chǎn)中的應用 目前，辣椒堿主要應用在由沙門氏菌等導致的禽腸炎的預防和治療中，可提高肉鴨、雛雞的生長性能（袁楊斌等，2021）。Vicente等（2007）發(fā)現(xiàn)，辣椒堿對蛋雞產(chǎn)蛋率和蛋重無顯著影響，但增加了蛋黃色素沉著，對沙門氏菌感染的病雞具有較好的預防和治療作用。袁楊斌等（2021）發(fā)現(xiàn)，在櫻桃谷肉鴨日糧中添加300 mg/kg辣椒堿可顯著提高其采食量和生長性能，改善肉品質(zhì)，提高機體抗氧化能力。Bravo等（2014）發(fā)現(xiàn)，添加辣椒提取物可提高雛雞飼料轉化率，增加胴體能量沉積，減少總能損失，說明辣椒堿可能影響雛雞對飼料養(yǎng)分的吸收和代謝。Liu 等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，在老年蛋鴨日糧中添加辣椒堿可增加蛋鴨采食量，改善其產(chǎn)蛋性能，這可能與辣椒堿能激活鈣信號通路，改善機體抗氧化能力有關。Jensen等（2003）發(fā)現(xiàn)，在家禽養(yǎng)殖場使用辣椒堿處理過的飼料可以大幅降低嚙齒動物對飼料的污染，最終降低了家禽沙門氏菌感染的發(fā)生。顧云鋒等（2020）發(fā)現(xiàn)，在蛋雞日糧中添加不同水平辣椒堿對蛋雞產(chǎn)蛋率、蛋品質(zhì)等指標有一定的改善效果，且能提高蛋雞的抗氧化能力。

2.2 辣椒堿在豬生產(chǎn)中的應用 辣椒堿在豬生產(chǎn)中的應用主要集中在降低仔豬腹瀉、改善胃腸道健康、提高其生長性能。李輝等（2020）為探究辣椒堿對生豬生長性能的影響，在144頭體重為35 kg三元雜交豬的日糧中添加2～3 mg/kg的辣椒堿，結果發(fā)現(xiàn)，辣椒堿可顯著提高生豬采食量，改善生豬生長性能。Liu等（2014）發(fā)現(xiàn)，在仔豬日糧中添加辣椒堿可有效減少斷奶仔豬腹瀉，并提高其蛋白質(zhì)消化率和生長速度，顯著增加仔豬腸道內(nèi)乳酸桿菌的數(shù)量，降低有害菌的繁殖，改善仔豬胃腸道健康。Zhao等（2021）發(fā)現(xiàn)，辣椒堿可通過 TLR4/NF-kB 通路減弱脂多糖誘導的仔豬腸道上皮炎癥反應，保護屏障完整性的同時促進腸道對葡萄糖的吸收，這可能是辣椒堿緩解仔豬腹瀉的原因之一。

2.3 辣椒堿在反芻動物中的應用 辣椒堿在反芻動物中的應用主要集中在促進瘤胃發(fā)酵、提高瘤胃微生物豐度，提高胃腸道蛋白質(zhì)的吸收、增加采食量、增加產(chǎn)奶量，提高牛奶品質(zhì)等方面。朱靖等（2021）發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，添加辣椒堿可顯著提高泌乳前期奶牛產(chǎn)奶量，干物質(zhì)采食量、乳脂率、乳蛋白無顯著變化，泌乳前期瘤胃發(fā)酵參數(shù)無顯著影響，但其可改變瘤胃微生物組成，提高厚壁菌門、瘤胃球菌科的豐度，改善瘤胃內(nèi)環(huán)境，促進飼料在瘤胃內(nèi)的降解。Rodriguez-Prado M等（2017）利用4頭瘺管牛評價辣椒提取物對高精料荷斯坦牛采食量、耗水量和瘤胃發(fā)酵的影響，結果發(fā)現(xiàn)，辣椒提取物可以顯著刺激荷斯坦牛，提高干物質(zhì)采食量，對乙酸、丙酸等瘤胃發(fā)酵參數(shù)無不良影響。

3 小結及展望

辣椒是一種被廣泛種植的經(jīng)濟作物，具有產(chǎn)量高、價格低廉、容易獲得等市場特征，有效降低了辣椒堿的價格，辣椒堿的提取和純化技術逐漸成熟，為辣椒堿的應用和普及奠定了基礎。辣椒堿具提高畜禽生產(chǎn)性能、提高飼料利用率、改善畜禽肉品質(zhì)、提高畜禽抗病力等特點，具有巨大的研究價值和市場應用前景，可作為綠色添加劑替代產(chǎn)品。盡管我國在辣椒堿方面的研究取得了較大進步，但距離世界先進水平還有一定差距，辣椒堿在動物體內(nèi)部分作用機理和使用劑量尚不明確，因此，科研工作者應加強相關研究，為辣椒堿在動物生產(chǎn)中的應用提供指導。