黃酮類化合物的生物活性作用及其在畜禽中的研究進展

■賀佳儀 林 穎 王長康 高玉云

（福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002）

黃酮類化合物是一類具有2-苯基色原酮結(jié)構(gòu)的多酚化合物。最早發(fā)現(xiàn)的該類化合物大多呈淡黃色或黃色，因此被稱為黃酮。黃酮類化合物數(shù)量繁多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。目前，自然界中已發(fā)現(xiàn)9 000 多種黃酮類化合物[1]。中藥黃酮的提取可采用熱水提取法、有機溶劑提取法、堿溶酸沉法、微波破碎提取法、超聲波提取法、酶輔助提取法、超臨界流體萃取法等方法[2]。大量研究表明，黃酮類化合物具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎、抗腫瘤、抗衰老、促生長、免疫調(diào)節(jié)等多種功效。在畜禽飼料中添加黃酮類化合物不但可促進畜禽生長，加強機體免疫力，還可改善動物的生產(chǎn)性能，因而黃酮類化合物作為一種潛在抗生素替代物，在動物生產(chǎn)實踐中具有巨大的應(yīng)用價值[3-6]。文章主要綜述黃酮類化合物的生物活性作用和機制及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用，旨在為黃酮類化合物在畜禽生產(chǎn)中的研究和應(yīng)用提供依據(jù)。

1 黃酮類化合物的生物活性作用

1.1 抗氧化功能

自由基是引起癌癥、衰老、糖尿病等多種疾病的主要原因。作為一種良好的抗氧化劑，黃酮類化合物能通過抑制和清除自由基和活性氧來避免氧化損傷,其分子結(jié)構(gòu)中的酚羥基基團可與自由基結(jié)合，發(fā)揮抗氧化作用。酚羥基的位置和數(shù)目對黃酮類化合物的抗氧化活性起到?jīng)Q定性作用。黃酮類化合物不僅能清除鏈引發(fā)階段的自由基，而且可直接捕獲反應(yīng)鏈中的自由基，阻斷自由基的鏈反應(yīng)。黃酮類化合物作為抗氧化劑可起到預(yù)防自由基產(chǎn)生和在自由基反應(yīng)中斷鏈的雙重作用[7]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物與金屬離子螯合后其抗氧化活性增加。Zhou等[8]發(fā)現(xiàn)稀土金屬黃酮配合物使槲皮素清除超氧自由基的活性平均提高兩倍。還有研究表明，黃酮類化合物可增強谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽還原酶活性進而發(fā)揮抗氧化作用[9]。

1.2 抗菌功能

大量研究表明黃酮類化合物對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有較強的抑制作用[10-12]。黃酮類化合物的具體抑菌作用機制尚不明確，主要有下列四種說法。一是抑制菌體內(nèi)能量的生成。Chinnam等[13]通過試驗發(fā)現(xiàn)桑黃素、水飛薊素、黃芩苷、水飛薊賓、金剛乙胺、金剛烷胺、表兒茶素等7種黃酮類化合物可以完全抑制大腸桿菌ATP（三磷酸腺苷）合酶的活性，從而抑制菌體內(nèi)能量的合成。二是影響生物被膜結(jié)構(gòu)和活性。Wu等[14]發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物的抗菌能力與膜硬化效果呈正相關(guān)，表明黃酮類化合物是通過降低膜流動性進而發(fā)揮抗菌作用。三是抑制菌體內(nèi)酶的活性。Xiao等[15]研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物可改變脲酶的活性進而抑制幽門螺旋桿菌的生長，而脲酶是細菌在胃酸環(huán)境下存活所必需的酶。四是抑制微生物合成核酸。Wang 等[16]發(fā)現(xiàn)大豆異黃酮（soybean isoflavones，SI）能明顯抑制金黃色葡萄球菌菌體內(nèi)DNA和RNA的合成。

1.3 抗病毒功能

黃酮類化合物具有廣譜抗病毒活性，對單純皰疹病毒、人類免疫缺陷病毒、冠狀病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒等多種病毒有良好的抑制作用[17-20]。目前對于黃酮類化合物的抗病毒作用機制研究較少，主要有兩種理論。一是抑制病毒的入侵、復(fù)制等過程。Liu 等[21]發(fā)現(xiàn)多種黃酮類化合物（如芹菜素、黃岑素、槲皮素、染料木素等）通過抑制神經(jīng)氨酸苷酶活性而具有抗流感病毒活性。二是增強機體的免疫功能。黃酮類化合物通過影響免疫器官、特異性免疫、非特異性免疫和相關(guān)信號通路發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。Zhang等[22]試驗發(fā)現(xiàn)石香薷總黃酮可以明顯降低感染流感病毒小鼠體內(nèi)Toll 樣受體3（toll-like receptor 3，TLR3）、Toll 樣受體7（Toll-like receptor 7，TLR7）、髓樣分化因子88、腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子3和核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）的水平，推測石香薷總黃酮通過調(diào)節(jié)TLR 信號通路關(guān)鍵基因及蛋白質(zhì)的表達進而發(fā)揮抗病毒作用。

1.4 抗炎功能

炎癥是機體受到外界刺激引起組織損傷而產(chǎn)生的防御反應(yīng)。黃酮類化合物已被證明具有良好的抗炎效果。由于黃酮類化合物種類眾多，其發(fā)揮抗炎作用的機制也各不相同，目前主要與四個方面有關(guān)。一是對花生四烯酸及其代謝物的抑制作用?；ㄉ南┧岬难苌锸侵匾恼{(diào)控炎癥的介質(zhì)?；ㄉ南┧岬拇x物可引起血管擴張、通透性升高和水腫，并抑制免疫細胞活性，發(fā)生疼痛、發(fā)熱等癥狀。汪天青等[23]將射干黃酮成分與花生四烯酸三條通路上的7個蛋白靶點進行分子對接，發(fā)現(xiàn)射干黃酮與環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的結(jié)合自由能最大，對接結(jié)果最好，與5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX）和環(huán)氧合酶-1（cyclooxygenase-1，COX-1）兩個靶點的對接較好，推測射干黃酮類成分抗炎作用途徑可能與環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）和5-LOX 靶點有關(guān)。二是影響細胞因子及其受體。炎癥反應(yīng)中產(chǎn)生的主要細胞因子有白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-8、IL-1β、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factorα，TNF-α）等，黃酮類化合物可抑制炎性細胞因子的產(chǎn)生并阻礙其與受體結(jié)合而發(fā)揮抗炎作用。Nair等[24]研究表明槲皮素通過降低NF-κB 的活化從而抑制促炎因子TNF-α基因和蛋白質(zhì)的表達。三是通過抗氧化活性清除氧自由基。當機體受到炎癥刺激時，巨噬細胞會產(chǎn)生大量的氧自由基，進而激活炎癥因子，誘發(fā)機體相關(guān)炎癥反應(yīng)。Guabiraba 等[25]通過試驗發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物抑制促炎因子的產(chǎn)生與其清除自由基的特性有關(guān)。四是對細胞信號傳導(dǎo)通路的影響。Kim等[26]研究發(fā)現(xiàn)木犀草素通過NF-κB 信號通路抑制高血糖條件下促炎細胞因子IL-6和TNF-α的釋放。目前已發(fā)現(xiàn)與炎癥密切相關(guān)的信號通路有NF-κB 信號傳導(dǎo)途徑、轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1、絲裂原活化蛋白激酶信號傳導(dǎo)通路。

2 黃酮類化合物在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 對畜禽生長性能的影響

黃酮類化合物作為一種具有多種生物活性的飼料添加劑，能提高雞、豬、牛和羊等動物的生長性能，其功能主要集中在提高采食量、日增重、飼料轉(zhuǎn)化率等方面。Zhang 等[27]分別在肉雞基礎(chǔ)日糧中添加0、250、500、1 000 mg/kg 槲皮素，試驗結(jié)果表明，槲皮素可提高肉雞的體增重，且在添加量為250 mg/kg時，肉雞體增重效果最佳。Zhou 等[28]試驗發(fā)現(xiàn)飼糧中添加黃芩苷對肉雞平均日采食量（average daily feed intake，ADFI）的影響不明顯，但可顯著提高肉雞的體增重和飼料轉(zhuǎn)化率。當黃芩苷含量為200 mg/kg 時，獲得的試驗效果最好。楊汝才等[29]分別在三穗鴨蛋雛鴨飼糧中添加0.2%、0.4%辣木黃酮，結(jié)果表明，飼糧添加0.4%辣木黃酮可顯著降低蛋雛鴨料重比（feed-gain，F(xiàn)/G）。Chen等[30]發(fā)現(xiàn)日糧中添加300 mg/kg苜蓿黃酮可提高28～70 日齡揚州鵝的ADFI 和平均日增重（average daily gain，ADG），其肝臟、脾臟、法氏囊等器官重量增加。欒新紅等[31]分別用添加有0、3、6 mg/kg SI飼喂23月齡豁眼鵝28 d。試驗結(jié)果表明在日糧中添加SI 對雄性鵝增重的效果優(yōu)于雌性鵝，6 mg/kg SI 可使雄性豁眼鵝體增重提高121.43%。Cui 等[32]在35日齡的斷奶仔豬日糧中添加40 mg/kg苦蕎黃酮，試驗發(fā)現(xiàn)添加苦蕎黃酮可提高斷奶仔豬的ADG。孫志偉[33]選用72 頭三元雜交閹公豬，飼糧中分別添加0、12.5、37.5、62.5 mg/kg SI，結(jié)果表明日糧添加SI可增加肥育豬血清中胰島素樣生長因子和性激素的濃度，并提高其ADFI 和ADG，其中補充37.5 mg/kg SI 作用效果最好。肖凡等[34]分別在荷斯坦犢牛日糧中添加0、100、300、600 mg/d SI，試驗結(jié)果指出飼喂SI能提高犢牛增重并促進生長，且飼喂600 mg/d時效果最好。劉艷豐等[35]分別在阿勒泰羊日糧中添加0、0.10%、0.25%、0.50%沙棘葉黃酮，試驗結(jié)果表明添加沙棘葉黃酮可提高阿勒泰羊的日增重、飼料利用率和凈肉率，并降低脂肪沉積。陳圣陽等[36]采用單因素完全隨機試驗研究在小尾寒羊羯羊飼糧中添加沙蔥黃酮對其生長性能的影響，試驗結(jié)果表明飼糧中添加22～33 mg/kg沙蔥黃酮可提高其ADFI 和ADG，降低F/G。以上研究表明，日糧中添加適量黃酮類化合物對畜禽有較好的促生長作用，在畜禽肉類生產(chǎn)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 對產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)的影響

黃酮類化合物具有類雌激素樣作用，可影響雌激素的分泌和代謝，從而影響禽類動物的產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)。戴宏健等[37]試驗發(fā)現(xiàn)60 mg/kg 山楂葉黃酮可提高產(chǎn)蛋后期種母雞蛋殼厚度和蛋殼強度，這一功能是通過激活Nrf2/HO-1 信號通路增強殼腺的抗氧化能力，改善細胞凋亡進程和鈣離子轉(zhuǎn)運能力實現(xiàn)的。Liu 等[38]在蛋雞飼糧中添加0.2、0.4 g/kg 和0.6 g/kg 槲皮素，試驗發(fā)現(xiàn)槲皮素可提高蛋殼厚度、蛋殼強度和哈夫單位，降低蛋黃膽固醇含量，且添加量為0.4 g/kg時獲得的試驗效果最好。欒新紅等[31]有關(guān)SI 對產(chǎn)蛋初期豁眼鵝產(chǎn)蛋性能及蛋品質(zhì)影響的試驗表明，日糧中添加SI可增加平均蛋重，有效改善蛋黃顏色，延長保存時間，但會導(dǎo)致產(chǎn)蛋初期的產(chǎn)蛋量降低。張玲等[39]試驗發(fā)現(xiàn)飼糧添加30 mg/kg 大豆黃酮可降低產(chǎn)蛋后期蛋雞料蛋比，提高產(chǎn)蛋率和雞蛋的哈夫單位。以上研究表明，適量黃酮類化合物對家禽的產(chǎn)蛋性能、蛋品質(zhì)等具有明顯的積極作用。

2.3 對泌乳性能和乳品質(zhì)的影響

黃酮類化合物可以提高畜禽機體內(nèi)激素的水平，進而提高泌乳能力。王芳芳等[40]探究葛根異黃酮對哺乳母豬泌乳能力的影響，試驗發(fā)現(xiàn)飼糧中添加葛根異黃酮可以提高哺乳母豬血清中雌激素、催乳素和生長激素水平。王志龍等[41]采用單因子試驗，在二元雜交（長×大）母豬日糧中按照1∶5 比例混合添加SI 和黃芪多糖（Astragalus polysaccharide，APS），結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼糧中添加SI 和APS 可以提高哺乳母豬的泌乳量。Kekana 等[42]探究飼糧中添加辣木葉粉對娟珊牛泌乳性能的影響。試驗結(jié)果表明，添加60 g/（d·頭）的辣木葉粉可以提高乳脂含量并降低體細胞數(shù)，從而改善牛奶質(zhì)量。Olagaray等[43]試驗發(fā)現(xiàn)日糧中添加黃芩提取物可以提高產(chǎn)奶量，飼喂60 d的效果比短期飼喂5 d的效果更好，但其提高產(chǎn)奶量的作用機制還有待于進一步研究。因此，黃酮類化合物影響動物泌乳性能和乳品質(zhì)影響的具體機理仍需進行基礎(chǔ)且深入的研究。

2.4 對畜禽抗氧化能力的影響

氧化應(yīng)激在畜禽生產(chǎn)中危害巨大，黃酮類化合物結(jié)構(gòu)中的羥基和羰基可通過阻止自由基產(chǎn)生和清除其抗氧化活性來發(fā)揮抗氧化作用。Ting 等[44]分別在白來航雞日糧中添加0、0.5、1、2 g/kg 和4 g/kg 橙皮素和柚皮素，試驗結(jié)果表明，適量橙皮素和柚皮素均可降低蛋黃膽固醇含量，提高血清超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的活性以及清除超氧自由基的能力。楊汝才等[29]研究發(fā)現(xiàn)飼糧添加0.4%辣木黃酮可顯著降低三穗鴨蛋雛鴨血清丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量。林廈菁等[45]相關(guān)試驗表明，飼糧中添加0～40 mg/kg SI可提高仔豬體內(nèi)SOD和GSH-Px活性，但高水平SI會引起小腸絨毛膜的損傷，并降低組織中SOD和GSH-Px的活性。陳偉等[46]分別在日糧中添加0、20、40、80、160 mg/kg和320 mg/kg 異黃酮，探究飼糧異黃酮對肥育豬抗氧化能力的影響。試驗結(jié)果指出，飼糧中添加適量異黃酮可以提高肥育豬體內(nèi)過氧化氫酶活性和還原型谷胱甘肽濃度，降低MDA 濃度和GSH-Px 活性，提高機體抗氧化能力，但添加320 mg/kg 異黃酮對肥育豬肝臟組織抗氧化能力則會產(chǎn)生潛在的抑制效應(yīng)。Kekana等[42]試驗發(fā)現(xiàn)添加60 g/（d·頭）的辣木葉粉可提高娟珊牛血清總蛋白和血清免疫蛋白G（immunoglobulin G，IgG）水平，增強血清總抗氧化能力。陳新丹等[47]分別在日糧中加入0、20、30 mg/kg 苷元型SI，試驗發(fā)現(xiàn)飼糧中添加苷元型SI 可降低血清過氧化氫自由基含量，MDA含量有下降的趨勢，特別當添加量為30 mg/kg時效果更顯著。以上研究表明，黃酮類化合物能通過增強畜禽體內(nèi)SOD、CAT、GSH-Px 等抗氧化酶的活性，來增加機體的抗氧化應(yīng)激能力，從而緩解畜禽的氧化應(yīng)激。

2.5 對畜禽免疫功能和抗病力的影響

黃酮類化合物主要通過影響免疫器官、細胞免疫、體液免疫和非特異性免疫等途徑來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。楊汝才等[29]分別在蛋雛鴨飼糧中添加0.2%、0.4%辣木黃酮，結(jié)果表明，飼糧添加0.4%辣木黃酮可提高蛋雛鴨IgA含量。Cui等[32]試驗發(fā)現(xiàn)添加40 mg/kg苦蕎黃酮可提高斷奶仔豬體內(nèi)IgA、IgG、IgM 含量。鄭立等[48]在犢?；A(chǔ)日糧中加入2.5 g/（d·頭）SI，試驗發(fā)現(xiàn)SI對犢牛血漿中IgA、IgG、三碘甲狀腺原氨酸（T3）、甲狀腺素（T4）都有所提高，可促進犢牛生長，增強機體免疫力并降低腹瀉的發(fā)生。劉宗爭等[49]通過建立雞壞死性腸炎模型并使用甘草總黃酮進行治療，探究其對產(chǎn)氣莢膜梭菌所致的肉仔雞壞死性腸炎的治療作用。結(jié)果表明，甘草總黃酮能緩解患病肉雞的腸道病變損傷程度，維持發(fā)病肉雞的日增重，緩解壞死性腸炎造成的生產(chǎn)性能損失。Chen等[50]探究由黃芩苷、蓮皂苷、淫羊藿苷、三七皂苷組成的黃酮成分復(fù)方對鴨病毒性肝炎（duck viral hepatitis，DVH）治療效果，試驗結(jié)果顯示黃酮成分復(fù)方的添加使染病雛鴨存活率提高35.5%，減輕由DVH 導(dǎo)致的肝損傷，并提高血清SOD、CAT、GSH-Px 的活性。肖凡等[34]分別在荷斯坦犢牛日糧中添加0、100、300、600 mg/d SI，試驗結(jié)果指出飼喂SI能有效降低犢牛腹瀉率。Olagaray等[43]試驗發(fā)現(xiàn)日糧中添加黃芩提取物可降低乳房炎的發(fā)生率，飼喂60 d的效果比短期飼喂5 d的效果更好。因此，在日糧中添加黃酮類化合物可以有效改善動物健康，提高動物機體抗病力，保護動物機體免受疾病侵害，從而減少畜牧業(yè)的經(jīng)濟損失。

2.6 對畜禽脂質(zhì)代謝的影響

脂質(zhì)氧化是機體重要的代謝環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生代謝紊亂，可引發(fā)多種病變。黃酮類化合物對脂質(zhì)代謝具有調(diào)節(jié)作用。黃酮類化合物對肉鴨脂肪代謝的影響存在明顯的性別差異。劉瑞玲[51]采用雙因子試驗研究SI在櫻桃谷鴨肝臟內(nèi)代謝時對肝臟指數(shù)、肝脂率和肝臟蘋果酸脫氫酶（malate dehydrogenase，MDH）活力的影響，試驗結(jié)果表明分別在基礎(chǔ)日糧中添加5、10、15 mg/kg SI均可降低MDH活力，添加15 mg/kg效果最好。從性別來看，添加SI 對公鴨的效果好于母鴨。試驗發(fā)現(xiàn)添加SI有提高鴨肝脂率的趨勢，這與肝臟合成脂肪的轉(zhuǎn)運及脂肪細胞在血液中的三酰甘油（triglycerides，TG）的吸收和清除有關(guān)。孟婷等[52]探究了日糧中添加3、6 mg/kg染料木素對肉鴨屠宰性能及脂肪代謝的影響，結(jié)果表明染料木素對母鴨屠宰性能和血清生化指標無顯著影響，但添加3、6 mg/kg 染料木素均可顯著降低雄性肉鴨腹脂率、血清低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）與總膽固醇（total cholesterol，TC）水平，添加6 mg/kg染料木素還可顯著提高雄性肉鴨瘦肉率及血清瘦素水平。呂夢云[53]試驗發(fā)現(xiàn)日糧中添加葛藤黃酮提取物可降低肉雞血清TG、TC 和LDL-C 的含量，升高高密度脂蛋白膽固醇的含量，從而抑制脂肪合成、促進脂肪分解，降低肉雞的腹脂率和皮脂率，改善肉雞體脂沉積情況。以上研究表明，適量黃酮類化合物可以有效控制畜禽脂肪的沉積量，進一步提高肉產(chǎn)品品質(zhì)。

3 小結(jié)

黃酮類化合物作為飼料添加劑可以改善畜禽健康，提高其生產(chǎn)性能和繁殖性能。隨著禁抗令的全面施行，畜牧業(yè)正在努力開發(fā)綠色、無害的替抗產(chǎn)品，黃酮類化合物作為一種安全高效的飼料添加劑，廣泛存在于植物體內(nèi)，具有廣闊的發(fā)展前景。但目前對于黃酮類化合物在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用仍存在著許多問題。首先各類黃酮在各種畜禽生產(chǎn)中的添加量還尚未制定統(tǒng)一的國家標準，仍需進一步探索；其次，黃酮類化合物在機體內(nèi)的作用機制并不完全明確。因此仍需加強對黃酮類化合物的研究，使其更好地應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)。