黃酮化合物在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王文強(qiáng)，凡思華，張明輝，張強(qiáng)，高學(xué)軍※

（1.長(zhǎng)江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023；2.廣東石油化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，廣東 茂名 525000）

1 黃酮化合物的基本結(jié)構(gòu)與分類

黃酮（Flavone）是一大類生物活性多酚化合物，是許多常見水果、蔬菜和其他植物性食物（如茶、咖啡、可可和酒）的次級(jí)代謝產(chǎn)物[1]。黃酮骨架結(jié)構(gòu)由苯基取代苯并吡喃組成。根據(jù)取代基和結(jié)構(gòu)特征的不同，可進(jìn)一步劃分為許多亞類，黃酮類化合物分為黃酮類、黃酮醇類、黃烷酮類、黃烷醇類、異黃酮類、花青素類、查耳酮類等。

2 黃酮化合物的生物活性

2.1 抗炎活性

黃酮類化合物已被證明具有良好的抗炎效果，從四個(gè)方面發(fā)揮抗炎作用：一是抑制COX-2 和iNOS 表達(dá)。黃酮類藥物可以抑制環(huán)氧合酶-2（COX-2）活性，進(jìn)而抑制前列腺素E2（PGE2）的合成，從而抑制炎癥反應(yīng)的加劇[2]。芹菜素（100 μM）能有效抑制RAW1.6 細(xì)胞中NO 產(chǎn)生和細(xì)胞因子表達(dá)（IL-2β、COX-7 和iNOS）[3]。二是在氧化應(yīng)激過程中降低自由基的水平。一些黃酮通過直接降低細(xì)胞內(nèi)自由基（羥基、超氧化物和一氧化氮）和活性物質(zhì)（例如過氧化氫、過氧亞硝酸鹽和次氯酸）的水平來干擾不同的氧化應(yīng)激相關(guān)事件，從而防止它們的放大和隨之而來的其他生物分子（如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA）的損傷。三是影響炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。大量的研究表明[4]，黃酮類化合物可以降低TNF-α、IL-1β，IL-6、IL-18 或單核細(xì)胞趨化蛋白-1 等不同促炎因子和趨化因子的表達(dá)，同時(shí)能夠促進(jìn)IL-10的分泌。四是抑制參與炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)各種蛋白激酶和轉(zhuǎn)錄因子。研究發(fā)現(xiàn)[5]，木犀草素通過阻斷核因子2（NRF2）激活的途徑來抑制NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞因子產(chǎn)生和氧化應(yīng)激來減少炎癥。

2.2 抗菌活性

黃酮類化合物的抗菌活性主要與類黃酮芳香骨架上的羥基和取代基的類型有關(guān)。特別是被疏水基團(tuán)取代的類黃酮，如丙烯基、?；⑼榛被?、烷基鏈以及含氮或含氧雜環(huán)基團(tuán)，已被證明具有良好的抗菌潛力。這類化合物的作用機(jī)制是可以改變膜的通透性、抑制核酸合成、破壞細(xì)胞壁、抑制細(xì)胞質(zhì)膜功能和抑制細(xì)菌活性等。表1 顯示了用于抗菌的常見黃酮類化合物及其作用機(jī)制[6-8]。

表1 常見黃酮類化合物的抗菌作用機(jī)制

2.3 抗病毒活性

已發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物是許多中藥抗病毒的有效成分，黃酮類物質(zhì)（如槲皮素、黃芩素、柚皮素、芹菜素等）對(duì)病毒具有廣譜的殺滅活性。其抗病毒作用的分子機(jī)制主要包括抑制病毒神經(jīng)氨酸酶、蛋白酶和DNA/RNA 聚合酶，以及各種病毒蛋白的修飾等，詳見表2[9-12]。

2.4 抗氧化活性

黃酮類化合物是強(qiáng)效抗氧化劑，其酚羥基是一個(gè)現(xiàn)成的“H”原子的來源，為活性氧自由基提供了氫和一個(gè)電子，使其淬滅解除氧化作用。黃酮類化合物的抗氧化活性機(jī)制主要包括：（1）直接清除ROS。（2）抑制促氧化酶（如黃嘌呤氧化酶、脂環(huán)氧酶、NADPH 氧化酶等）的活性。（3）與微量金屬元素螯合減少自由基的產(chǎn)生。例如木犀草素可以通過形成釩配合物顯著提高其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的能力，從而獲得了比木犀草素單體更強(qiáng)的殺傷乳腺癌細(xì)胞和肺癌細(xì)胞能力[13]。（4）提高抗氧化酶的活性。例如柚皮素通過增強(qiáng)谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶活性等機(jī)制，在身體器官中顯示出強(qiáng)大的抗炎和抗氧化活性[14]。

3 黃酮化合物的制備方法

黃酮化合物提取制備工藝有很多，常見有溶劑萃取法、大孔樹脂吸附法、酶解提取法、吸附層析法、超臨界CO2萃取法等，各有利弊。溶劑萃取法的特點(diǎn)是使用大量高純度的有機(jī)溶劑，提取效率低，選擇性低，提取時(shí)間長(zhǎng)，目標(biāo)化合物容易發(fā)生熱降解。大孔樹脂吸附法是利用大孔吸附樹脂對(duì)欲分離物質(zhì)的吸附作用和篩選作用達(dá)到分離的目的，已被廣泛應(yīng)用于許多次級(jí)代謝產(chǎn)物的吸附和分離，包括花青素、橙皮苷、甘草類黃酮、牡荊素和異牡荊素等。酶解提取法是利用酶的高度專一性，選擇性地破壞植物細(xì)胞壁，從而使植物細(xì)胞中的多酚物質(zhì)釋放到溶劑中。目前使用較多的兩種生物酶是纖維素酶和果膠酶，它們可單獨(dú)使用，也可以混合使用。超臨界CO2提取技術(shù)是目前公認(rèn)上最先進(jìn)的提取技術(shù)之一，已有工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用。采用超臨界CO2萃取法加助溶劑已成功從紅豆杉中提取黃素、槲皮素和銀杏素。

4 黃酮化合物在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 黃酮化合物在豬生產(chǎn)上的應(yīng)用

黃酮類化合物對(duì)豬生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在提高生長(zhǎng)性能，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，增強(qiáng)免疫力以及抗病毒能力等。發(fā)現(xiàn)3 種黃酮類化合物（槲皮素、淫羊藿苷和3,2'-二羥基黃酮）能促進(jìn)豬肌肉干細(xì)胞的增殖和分化[15]；大豆異黃酮在不影響體重的情況下能降低背側(cè)皮下脂肪組織質(zhì)量，增加腹部皮下脂肪組織和腎周脂肪組織的質(zhì)量[16]；50 μM 濃度的染料木黃酮在Vero 細(xì)胞和豬巨噬細(xì)胞中對(duì)非洲豬瘟病毒感染在體外表現(xiàn)出顯著的抗病毒特性[17]。

4.2 黃酮化合物在家禽生產(chǎn)上的應(yīng)用

黃酮類化合物對(duì)家禽生長(zhǎng)、脂質(zhì)代謝、免疫、抗病毒能力等也具有廣泛的影響，其影響可以分為以下七個(gè)方面：一是提高蛋雞產(chǎn)蛋率和飼料利用率，降低破蛋、軟蛋率。在日糧中補(bǔ)充茶多酚或茶兒茶素可提高蛋雞的產(chǎn)蛋率、產(chǎn)蛋質(zhì)量和飼料轉(zhuǎn)化率以及抗氧化能力[18]。二是降低雞腹脂率, 防止脂質(zhì)沉積。肉雞日糧中添加富含黃酮的沙棘果實(shí)，可使腹部脂肪墊重量減少近20%[19]。三是提高雞的生長(zhǎng)性能，改善雞肉品質(zhì)。添加根皮素可提高熱應(yīng)激肉雞抗氧化性能，逆轉(zhuǎn)高溫環(huán)境對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能的負(fù)面影響[20]。在飼糧中添加木黃酮、橙皮苷可以改善雞肉品質(zhì)[21]。四是提高雞的免疫機(jī)能，促進(jìn)機(jī)體健康。竹葉黃酮補(bǔ)充劑可以通過調(diào)節(jié)腸道微生物群來改善雞肉腸道微生物群落結(jié)構(gòu)以及機(jī)體免疫功能。五是降低雞蛋的膽固醇含量，改善雞蛋的品質(zhì)。補(bǔ)充橙皮苷和槲皮素可降低蛋黃膽固醇含量以及膽固醇酯和游離脂肪酸數(shù)[22]。六是影響蛋雞骨骼發(fā)育健康。補(bǔ)充染料木黃酮等黃酮化合物，能明顯提高了蛋雞Ca 和P 的水平，增強(qiáng)了骨骼的強(qiáng)度[23]。七是對(duì)禽類疾病有很好的防治效果。蘆丁、黃芩苷等對(duì)禽病性大腸桿菌感染具有保護(hù)作用[24]。此外黃酮類化合物可抑制禽流感、新城疫以及傳染性法氏囊病毒等。

4.3 黃酮化合物在反芻動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用

黃酮類化合物對(duì)反芻動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在改善瘤胃內(nèi)環(huán)境、提高泌乳性能和乳品質(zhì)、增強(qiáng)抗病性等。瘤胃中的微生物在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收中起著重要作用。在飼料中添加苜蓿類黃酮提取物會(huì)增加纖維素和蛋白質(zhì)分解細(xì)菌的數(shù)量，從而增加纖維素和蛋白質(zhì)的降解[25]。在日糧中添加桑葉黃酮（45 g/d）可顯著提高水牛的日產(chǎn)奶量、乳蛋白和乳脂率[26]。牡荊素可通過促進(jìn)PPARγ活性、增加抗氧化酶活性、減少炎性細(xì)胞因子和細(xì)胞凋亡來抑制ROS 的產(chǎn)生，可能成為治療奶牛乳腺炎的潛在藥物[27]。

5 結(jié)語(yǔ)

黃酮化合物是植物中廣泛分布的還原性次生代謝組分，廣泛存在于食用蔬菜、水果中，具有免疫與調(diào)節(jié)代謝、抗炎、抗菌、抗病毒、抗氧化等生物活性，可作為一種膳食添加劑，在畜禽飼料中應(yīng)用。植物源黃酮化合物作為飼料添加劑，綠色健康，能夠有效地提高畜禽的生產(chǎn)性能、改善肉蛋奶的品質(zhì)。隨著研究工作的深入，該類化合物將在畜禽生產(chǎn)中有著更好的開發(fā)應(yīng)用前景。