蘆丁的生物學(xué)特性及其在反芻動物體內(nèi)吸收和代謝與生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

王 聰 楊春濤 吳秋玨 屠 焰*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,奶牛營養(yǎng)學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;2.河南科技大學(xué)動物科技學(xué)院,洛陽 471003)

綠色養(yǎng)殖是發(fā)展可持續(xù)畜牧業(yè)的關(guān)鍵,其中飼料添加劑作為飼糧的“調(diào)控子”在提高動物的生產(chǎn)性能、飼料報(bào)酬、機(jī)體抗病能力等方面發(fā)揮著重要作用。植物提取物作為飼料添加劑因具有安全、綠色、無殘留等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用,主要以黃酮類化合物、植物精油、多糖、植物單寧等成分為主。蘆丁(SophorajaponicaL.)是一種黃酮類化合物,其生物學(xué)作用已在體內(nèi)和體外模型中得到大量研究,其具有重要的抗氧化、抗炎和抗菌活性等作用[1]。目前在小鼠和單胃動物試驗(yàn)中的研究較廣而在反芻動物中的應(yīng)用研究較少,因此,本文就蘆丁的理化特性、生物學(xué)功能以及其在反芻動物體內(nèi)吸收和代謝和生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)行綜述,為蘆丁作為反芻動物飼料添加劑應(yīng)用研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 蘆丁的理化特性

蘆丁是槲皮素和鼠李糖-葡萄糖二糖的糖基化形式[2],分子式為C27H30O16(圖1),是一種來源很廣的黃酮類化合物。從20世紀(jì)30年代國外學(xué)者Albert Szent-Gyrgyi分離出黃酮類混合物,到1942年德國藥學(xué)家第1次制成蕓香苷,人們才確立了蘆丁的前身維生素P的概念。此后人們在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)維生素P中含有一種重要的黃酮類物質(zhì)——蘆丁[3],其性狀為黃色小針狀晶體,帶有苦味,暴露空氣中顏色變深,相對分子質(zhì)量為610.53,熔點(diǎn)為195 ℃,高溫255 ℃時(shí)分解[4]。蘆丁在植物界分布廣泛,主要存在于蕓香科植物(蕓香、檸檬、柑橘)、蝶形花科植物(槐)、金絲桃科植物(紅旱蓮)、蓼科植物(蕎麥)中,其中蕎麥?zhǔn)俏ㄒ缓J丁的谷物[5-6]。蘆丁在植物中的含量差異較大,含量低的僅為萬分之幾,而含量高的,例如槐米,可達(dá)20%以上[7]。蘆丁藥理作用和生理作用廣泛,其多種藥理作用的發(fā)揮依賴于多靶點(diǎn)的協(xié)同作用,參與疾病和細(xì)胞內(nèi)外信號通路調(diào)控[8-9]。但是蘆丁低的溶解性和滲透性導(dǎo)致其生物利用度較低,常常會導(dǎo)致其在生產(chǎn)應(yīng)用中使用受限[10]。而將蘆丁分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾生成蘆丁衍生物(蘆丁乙酸酯、蘆丁6-氨基青霉酸衍生物、蘆丁磺酰胺衍生物等[4]),可以提高其溶解性,改善生物利用度,為蘆丁作為飼料添加劑的應(yīng)用起到積極推動作用。

圖1 蘆丁分子式Fig.1 Molecular formula of rutin

2 蘆丁的提取方法與成本

隨著工業(yè)科技的不斷發(fā)展進(jìn)步,蘆丁的提取工業(yè)也越來越多元化,常見有煎煮法、乙醇回流提取法、堿提酸沉法、超臨界流體萃取法、微波輔助提取法、超聲輔助提取法[11]。蘆丁在水中的溶解度低,因此通常會使用有機(jī)溶劑(甲醇和乙醇),但有機(jī)溶劑具有毒性并且易揮發(fā),易對環(huán)境造成污染[12]。研究中發(fā)現(xiàn),酸性低共熔溶劑(DES)是一種新型綠色高效的化學(xué)溶劑,可提高黃酮類化合物的溶解度并且在加熱條件下可水解糖苷鍵制備相應(yīng)的黃酮類苷元。DES包含2個(gè)組分——超分子氫鍵受體和氫鍵供體,不同的組分又分為4種類型,即季銨鹽-金屬氯化物、季銨鹽-金屬氯化物水合物、季銨鹽-氫鍵供體和金屬氯化物水合物-氫鍵供體,其中具有代謝物成分(膽堿衍生物、甜菜堿、有機(jī)酸、氨基酸和糖)的DES被稱為天然低共熔溶劑(NADES)[13]。Peng等[12]利用DES提取苦參芽中的蘆丁發(fā)現(xiàn),蘆丁在體外發(fā)揮清除超氧陰離子自由基和羥基自由基的半數(shù)有效濃度分別為5.68 μg/mL、0.19和0.28 mg/mL,說明蘆丁具有一定的抗氧化作用。Zang等[14]研究發(fā)現(xiàn),利用NADES從槐花中提取蘆丁可提高蘆丁降解為槲皮素的速率,這也表明該溶劑可替代傳統(tǒng)提取方法中的強(qiáng)酸堿和有機(jī)溶劑,也是一種綠色環(huán)保無污染的綠色溶解劑。隨著提取工藝的深入研究,蘆丁的提取方法正朝著簡單、便捷以及綠色無污染的方向快速發(fā)展,這也導(dǎo)致蘆丁的生產(chǎn)成本大幅下降,其飼料級蘆丁價(jià)格從1 000～1 500 元/kg下降到500～800 元/kg,每噸飼料添加成本也降至50～80 元,并在不同動物生產(chǎn)中發(fā)揮生物功能。

3 蘆丁的吸收和代謝

蘆丁在動物胃腸道中無法以天然形式吸收,需要在回腸內(nèi)經(jīng)腸黏膜和腸道微生物分解成槲皮素后吸收,再進(jìn)入血液循環(huán),發(fā)揮其活性功能[9]。槲皮素也是蘆丁降解后的唯一黃酮產(chǎn)物[15-16],苷類化合物進(jìn)入機(jī)體后,酶參與脫糖基、脫甲基、脫羥基、水解、氧化還原等反應(yīng),使苷類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,所以在腸道中可被特異菌群(雙歧桿菌、芽孢桿菌屬、擬桿菌屬)降解為低分子質(zhì)量的酚酸類化學(xué)物質(zhì),然后再被吸收利用[17]。由于單胃動物與反芻動物胃腸道的生長發(fā)育不同,所以對蘆丁和槲皮素的生物利用度也存在差異。試驗(yàn)結(jié)果表明,反芻動物口服蘆丁的生物利用度高于口服槲皮素的生物利用度,反芻動物口服蘆丁后血漿中所含槲皮素濃度非常高;口服槲皮素則生物利用度極低,僅為1%,而單胃動物口服槲皮素后的生物利用度在大鼠中為4%,在豬中為17%,在狗中為59%,但是單胃動物口服蘆丁的生物利用度低,這與其在反芻動物中利用效率形成了鮮明對比[18]。這主要是因?yàn)閱挝竸游锏奈詹课恢饕窃诮Y(jié)腸[19],而其小腸中缺乏水解蘆丁中鼠李糖的酶,因此在進(jìn)入結(jié)腸前無法將蘆丁糖基化分解為槲皮素發(fā)揮生物學(xué)功能[17]。

與單胃動物不同的是,當(dāng)反芻動物攝入蘆丁或含蘆丁的植物性飼料時(shí),所含的黃酮類物質(zhì)必然對其瘤胃微生物的豐度與群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。黃酮類物質(zhì)能夠調(diào)控瘤胃微生物的發(fā)酵作用,但不同植物來源或不同結(jié)構(gòu)的黃酮類物質(zhì)對瘤胃發(fā)酵的作用存在差異[20],而其生物利用度也會隨瘤胃的發(fā)育產(chǎn)生變化,主要受腸道吸收能力、通透性、微生物定植和瘤胃發(fā)育等因素影響[21]。反芻動物攝入蘆丁后,首先要經(jīng)過瘤胃微生物發(fā)酵降解,然后再通過后腸道進(jìn)行消化吸收。進(jìn)入瘤胃的蘆丁在微生物作用下使蘆丁糖苷鏈斷裂生成苷元和槲皮素,隨后槲皮素在微生物作用下被降解形成3,4-二羥基苯乙酸和4-甲基兒茶酚2種代謝產(chǎn)物,兩者通過瘤胃上皮細(xì)胞被動擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液[22],在血液中以異鼠李黃素(槲皮素-3′-O-甲基)和檉柳黃素(槲皮素-4′-O-甲基)2種物質(zhì)存在[23]。同時(shí)瘤胃微生物裂解蘆丁中聚合的糖苷成分,通過小腸上皮細(xì)胞膜的鈉離子依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體的轉(zhuǎn)運(yùn)作用進(jìn)入胞內(nèi)[24],但隨后被小腸絨毛邊緣的乳糖酶和胞質(zhì)β-葡萄糖苷酶水解,致使苷元以簡單擴(kuò)散的方式進(jìn)入腸黏膜而被吸收利用[21]。部分經(jīng)過胃和小腸選擇性地吸收的黃酮類化合物和排回腸腔的結(jié)合代謝產(chǎn)物,以及未被小腸吸收的黃酮類物質(zhì)會被轉(zhuǎn)移到大腸中進(jìn)行分解代謝。在結(jié)腸微生物的作用下,未被吸收的黃酮類物質(zhì)水解產(chǎn)生苷元會被重新吸收進(jìn)入血液,一部分產(chǎn)物通過腸上皮上的多藥耐藥蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)后由尿液排出體外;另一部分通過肝門靜脈到達(dá)肝臟,在細(xì)胞色素P450酶的參與下進(jìn)行氧化代謝,部分蘆丁會代謝為葡萄糖醛酸化蘆丁,并生成代謝產(chǎn)物槲皮素-3′-O-甲基和槲皮素-4′-O-甲基隨膽汁分泌到腸腔中,最終經(jīng)糞便排出體外[23,25-28](圖2)。

圖2 蘆丁在反芻動物體內(nèi)吸收和代謝Fig.2 Absorption and metabolism of rutin in ruminants[29]

4 蘆丁的生物學(xué)功能

4.1 蘆丁的抗炎作用

在獸醫(yī)臨床上,多種動物疾病都伴隨著炎癥的發(fā)生,炎癥是機(jī)體對外界多種致炎因素,創(chuàng)傷、感染及其引發(fā)的各種免疫應(yīng)答的情況作出的生理免疫防御反應(yīng)[30]。脂多糖(LPS)是一種內(nèi)毒素,能夠誘導(dǎo)腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)等細(xì)胞因子參與炎癥反應(yīng)。利用LPS誘導(dǎo)小鼠肌肉細(xì)胞(C2C12)建立體外炎癥模型研究發(fā)現(xiàn),蘆丁能夠通過降低LPS誘導(dǎo)的C2C12中促炎細(xì)胞因子IL-6和TNF-α的含量,并抑制IL-6、TNF-α和一氧化氮合酶(iNOS)基因的mRNA轉(zhuǎn)錄過程,減輕C2C12細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)[31]。類似地,利用LPS誘導(dǎo)小鼠單核巨噬細(xì)胞系(RAW264.7細(xì)胞)建立體外細(xì)胞炎癥模型,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在LPS誘導(dǎo)下的細(xì)胞中利用蘆丁能降低標(biāo)志性促炎細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的含量和炎癥介質(zhì)一氧化氮(NO)的含量;此外在基因表達(dá)上,蘆丁可以通過介導(dǎo)Toll樣受體4-募集髓樣分化蛋白88-腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6-核因子-κB(TLR4-MyD88-TRAF6-NF-κB)炎癥信號通路,上調(diào)IκB基因的mRNA和蛋白表達(dá)的水平,阻礙LPS誘導(dǎo)的炎癥通路中相關(guān)基因(TLR4、MyD88、TRAF6、p65和iNOS)和蛋白(TLR4、MyD88、TRAF6、p65)的表達(dá)水平,并降低相關(guān)蛋白(p65、IκB)的磷酸化水平,作用阻斷信號通路中的某一環(huán)節(jié)或者抑制通路中某一因子的產(chǎn)生或者活性,從而發(fā)揮抗炎的作用[32](圖3)。炎癥性腸道疾病是一種在動物幼齡階段發(fā)生率和致死率極高的消化系統(tǒng)疾病,研究表明,蘆丁在結(jié)腸炎小鼠模型中發(fā)揮著重要的腸道抗炎作用。岳朝馳等[33]研究發(fā)現(xiàn),蘆丁不僅抑制模型小鼠促炎細(xì)胞因子(IL-1β、IL-18)的成熟和釋放,阻斷其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)而降低潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生率,還能減少結(jié)腸病理組織中細(xì)胞浸潤以及維持結(jié)腸結(jié)構(gòu)的完整性。此外,蘆丁還可抑制小鼠多種結(jié)腸炎模型,例如,轉(zhuǎn)移CD4+、CD62L+T細(xì)胞誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型[34],葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的急性結(jié)腸炎模型[35]。另外,蘆丁在其他方面也具有一定的抗炎作用,如Teixeira等[36]首次證實(shí)蘆丁通過抑制酵母多糖誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠體內(nèi)中性粒細(xì)胞的聚集與關(guān)節(jié)內(nèi)TNF-α的合成來減輕關(guān)節(jié)炎癥;劉欣[37]研究結(jié)果表示,蘆丁能降低LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷模型小鼠的肺水腫程度,并通過抑制TLR4-NF-κB信號通路中TLR4、TRAF6、p-IκB蛋白表達(dá)水平發(fā)揮其抗炎作用。由此看出,蘆丁可通過阻礙或降低炎癥細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)以及炎癥信號通路相關(guān)基因和蛋白表達(dá),共同發(fā)揮作用來調(diào)控炎癥的發(fā)生與發(fā)展進(jìn)程,也為蘆丁作為潛在調(diào)控動物腸道健康的添加劑提供了一定的理論支撐。

LPS:脂多糖 lipopolysaccharide;MD-2:髓樣分化蛋白-2 myeloid differentiation protein-2;CD14:分化抗原14 cluster of differentiation antigen 14;TLR4:Toll樣受體4 Toll like receptor 4;MyD88:募集髓樣分化蛋白88 myeloid differentiation factor 88;Rutin:蘆丁;IRAK-4:白細(xì)胞介素-1激酶-4 IL-1 receptor-associated kinase 4;TRAF6:腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6 tumor necrosis factor receptor-associated factors 6;TAK1:轉(zhuǎn)化生長因子-β-活化激酶1 transforming growth factor-β-activated kinase 1;NF-κB:核轉(zhuǎn)錄因子-κB nuclear factor-kappa B;p50:p50蛋白 p50 protein;p65:p65蛋白 p65 protein;IKKS:κB激酶抑制劑 inhibitor of κB kinase;Ub:泛素 ubiquitin;TNF-α:腫瘤壞死因子-α tumor necrosis factor-alpha;IL-1β:白細(xì)胞介素-1β interleukin-1β;IL-6:白細(xì)胞介素-6 interleukin-6;NO:一氧化氮 nitric oxide。圖3 蘆丁對LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞TLR4-MyD88-TRAF6-NF-κB信號通路的影響Fig.3 Effects of rutin on TLR4-MyD88-TRAF6-NF-κB signaling pathway in RAW264.7 cells induced by LPS[27]

4.2 蘆丁的抗氧化作用

自由基在動物體內(nèi)廣泛存在,并在體內(nèi)保持相對平衡的狀態(tài),然而,飼糧的轉(zhuǎn)變、運(yùn)輸、環(huán)境等外界應(yīng)激造成的體內(nèi)自由基聚集,會造成機(jī)體細(xì)胞損害并引起代謝疾病使畜禽的生產(chǎn)性能下降[38]。蘆丁是清除自由基的強(qiáng)氧化劑,具有突出的抗氧化能力[39],可終止自由基的連鎖反應(yīng),通過抑制生物膜上多不飽和脂肪酸的過氧化作用,清除脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物,保護(hù)生物膜及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性,在機(jī)體內(nèi)起著重要的抗氧化作用[40]。此外,相關(guān)研究表明,蘆丁等其他黃酮類化合物可以提高機(jī)體超氧化物歧化酶、總超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和過氧化氫酶(CAT)活性[41]。研究發(fā)現(xiàn),在小鼠飼糧中隨著蘆丁添加量的增加(250、500、1 000 mg/kg),小鼠血清和空腸中的T-SOD活性呈線性增加,T-SOD作為機(jī)體內(nèi)一種重要抗氧化金屬酶,能有效清除機(jī)體內(nèi)的超氧陰離子,保護(hù)細(xì)胞免受損傷[42]。生產(chǎn)應(yīng)用中,在肉雞飼糧中補(bǔ)充蘆丁可以通過激活核因子相關(guān)因子2/血紅素加氧酶-1(Nrf2/HO-1)信號通路來增強(qiáng)抗氧化酶的表達(dá),進(jìn)而提高肉雞的腸道抗氧化能力[43]。

蘆丁還可通過增強(qiáng)肌肉的保水性、提高胸肌pH24 h和改善肉雞胸肌中脂肪酸比例來提高肉雞肉品質(zhì),并且也與蘆丁激活肌肉中Nrf2信號通路增強(qiáng)其抗氧化能力有關(guān)[44]。在湖羊飼糧中添加100 mg/kg蘆丁可顯著提高不同日齡(14、35、56日齡)湖羊血清中GSH-Px活性和肝臟中CAT活性,但是對血清中丙二醛含量及CAT、T-SOD活性沒有顯著影響[41]。此外,研究發(fā)現(xiàn),蘆丁與甘草配伍添加在肉雞飼糧中,可提高血清和腸黏膜抗氧化水平,從而改善蛋品質(zhì)量[45]?？傊?蘆丁可通過自身抗氧化功能,緩解動物的氧化應(yīng)激保護(hù)機(jī)體免受氧化損傷,對動物的生產(chǎn)性能、健康以及肉制品品質(zhì)具有重要的作用。

4.3 蘆丁的抗菌作用

蘆丁等其他黃酮類化合物是多酚類物質(zhì),Ivanov等[46]利用多酚類物質(zhì)作為抗生素耐藥細(xì)菌的抑制劑進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在這12種多酚類物質(zhì)(橙皮素、橘皮苷、柚皮素、柚皮苷、紫杉葉素、蘆丁、異槲皮苷、桑黃素、綠原酸、阿魏酸、香豆酸、沒食子酸)中蘆丁可顯著影響細(xì)菌生物膜的形成,還能夠減少銅綠假單胞菌毒力因子的產(chǎn)生,并下調(diào)該病原體的群體相關(guān)基因的表達(dá),其抗菌機(jī)制是干擾病原菌膜通透性。其他相關(guān)研究同樣證實(shí)了蘆丁的抗菌作用,主要機(jī)制是通過抑制細(xì)菌DNA的合成和破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的完整性,來抑制病原菌的生長而發(fā)揮抑菌作用[47-48]。此外,槲皮素(蘆丁苷元)還可以通過減少肉類儲存期間的細(xì)菌數(shù)量來改善肉類的變色,提高肉品質(zhì)[49]。在體外試驗(yàn)中,趙強(qiáng)等[50]利用紫花苜蓿中的蘆丁提取液進(jìn)行抑菌試驗(yàn),結(jié)果表明蘆丁對大腸桿菌的最小抑菌濃度為0.4 mg/mL,對金葡萄球菌的最小抑菌濃度為0.7 mg/mL。Murugesan等[51]將蘆丁(200 μg/mL)與慶大霉素(2.5 μg/mL)配伍使用,發(fā)揮較強(qiáng)的協(xié)同作用治療銅綠假單胞菌的感染,因此蘆丁可潛在地用作治療銅綠假單胞菌感染的抑制劑。牟登科等[52]體外抑菌試驗(yàn)表明,高濃度蘆丁對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌作用更強(qiáng)。綜上所述,蘆丁對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都具有一定的抗菌作用,其抗菌機(jī)制以干擾膜通透性、抑制病原菌DNA的合成和破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的完整性為主,因此其可能具有替代抗生素的潛力在動物生產(chǎn)中應(yīng)用發(fā)揮生物學(xué)功能。

5 蘆丁在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

5.1 在牛上的應(yīng)用研究

鑒于蘆丁對禽類和單胃動物的有益作用的研究結(jié)果越來越多,隨之人們也開始關(guān)注蘆丁的生物學(xué)功能對反芻動物的影響。哺乳期犢牛是奶牛生命周期的開始,也是奶牛整個(gè)生命周期中最為脆弱的階段,犢牛出生后攝入初乳不及時(shí)或是不足會導(dǎo)致免疫力低下和營養(yǎng)素缺乏,從而損害新生犢牛的胃腸道健康和發(fā)育。Gruse等[53]研究發(fā)現(xiàn),在犢牛的液體飼料(牛奶)中添加槲皮素有利于改善由于初乳攝入不足導(dǎo)致的犢牛胃腸發(fā)育遲緩,同時(shí)增強(qiáng)對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。同樣地,對于泌乳奶牛飼糧中添加蘆丁可以調(diào)控瘤胃內(nèi)環(huán)境改善瘤胃發(fā)酵功能,促進(jìn)纖維降解率,提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收,并且還能在不影響乳成分的同時(shí)提高奶牛產(chǎn)奶性能[15,54]。另外,Cui等[55]研究發(fā)現(xiàn),奶牛飼糧中添加3.0 mg/kg蘆丁,其泌乳性能提高了10.06%,同時(shí)不影響牛奶品質(zhì)。在奶牛養(yǎng)殖中奶牛乳腺炎是一種常見疾病,我國部分牛場的奶牛乳腺炎發(fā)病率為20%～70%,給養(yǎng)殖業(yè)帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失[56]。羅永光[57]通過體外試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在培養(yǎng)基中添加100 μg/mL的蘆丁能夠提高細(xì)胞的抗氧化能力和抑制細(xì)胞凋亡,從而提高奶牛乳腺上皮細(xì)胞的活性。類似地,槲皮素可以通過抑制TLR4-NF-κB信號通路來減少LPS誘導(dǎo)的牛乳腺上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng),保護(hù)牛乳腺上皮細(xì)胞的正常生理功能[58]。

畜牧業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí),對環(huán)境也造成了一定的影響,反芻動物溫室氣體的排放量占牲畜溫室氣體總排放量的80%,甲烷(CH4)作為瘤胃微生物代謝的副產(chǎn)物,不僅對環(huán)境造成影響還降低了反芻動物的飼料能量利用率。Oskoueian等[59]通過體外試驗(yàn),研究黃酮類植物提取物(黃酮、楊梅素、柚皮苷、兒茶素、蘆丁、槲皮素和山奈酚)對瘤胃微生物及CH4產(chǎn)生的影響,結(jié)果顯示試驗(yàn)中的幾種黃酮類化合物對CH4生成的抑制活性為楊梅素≥山奈酚≥黃酮>槲皮素≥柚皮苷>蘆丁≥兒茶素,說明黃酮類化合物具有降低反芻動物CH4產(chǎn)生的潛力。然而,Stoldt等[16]研究發(fā)現(xiàn),在泌乳奶牛飼糧中添加100 mg/kg BW的蘆丁對其CH4的產(chǎn)生以及產(chǎn)奶量和奶品質(zhì)均未造成顯著影響,但是可提高奶牛血漿葡萄糖的濃度,增加能量的消化代謝。上述結(jié)果差異可能是由于奶牛品種、添加劑量、飼喂方式以及體內(nèi)體外試驗(yàn)的不同而導(dǎo)致的。此外,環(huán)境也是保證動物健康的一大要素,夏季奶牛長期處于高溫高濕的環(huán)境,會造成奶牛的熱應(yīng)激,導(dǎo)致奶牛生產(chǎn)性能與繁殖性能水平急劇下滑,嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益,而飼糧中添加蘆丁并飼喂超過30 d,能有效降低奶牛的直腸溫度,進(jìn)而有效提高奶牛生產(chǎn)水平[60]。

5.2 在羊上的應(yīng)用研究

養(yǎng)殖中動物常會受到環(huán)境、飼料等方面的改變而產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng),導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的氧化損傷,對動物的生長性能造成影響。蘆丁是清除自由基的強(qiáng)氧化劑,在羊的飼糧中添加蘆丁雖然對湖羊背最長肌和腿肌中脂肪酸、氨基酸含量以及血清免疫球蛋白含量均無顯著影響,但能夠提高肝臟中CAT活性和血清中GSH-Px活性,增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力[41,61]。隨著生活水平的提高,人們對畜產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來越嚴(yán)苛,而肉類產(chǎn)品在儲存過程中會發(fā)生脂質(zhì)氧化影響肉品質(zhì)。Andrés等[62]研究發(fā)現(xiàn),在羔羊飼糧中添加槲皮素能改善羔羊肉品質(zhì),其主要通過降低冷藏鮮肉中的氧化型膽固醇含量和熟肉的感官品質(zhì)的改善來實(shí)現(xiàn)。蘆丁對羊的瘤胃細(xì)菌菌群多樣性及組成有一定的調(diào)控作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在飼糧中添加100 mg/kg的蘆丁能提高瘤胃液中擬桿菌門的相對豐度,同時(shí)與對照組相比,顯著降低變形菌門的相對豐度,有利于維持菌群的平衡,同時(shí)抑制腸道變形桿菌、綠膿桿菌、大腸桿菌等的生長,增強(qiáng)機(jī)體抵抗外源性病原體的入侵[63]。母羊在圍產(chǎn)期階段,血清中的游離脂肪酸(NEFA)和β-羥基丁酸(BHBA)含量是監(jiān)測孕母羊的重要指標(biāo)。血清NEFA含量升高表明脂肪動員增加,有助于反芻動物在過渡期適應(yīng)能量負(fù)平衡,但過度的脂肪動員可能會適得其反,其中NEFA含量>400 μmol/L的為高脂質(zhì)動員,BHBA含量為0.8～1.2 mmol/L表明機(jī)體存在能量負(fù)平衡。研究發(fā)現(xiàn),蘆丁能改善綿羊在哺乳期間的能量平衡,在綿羊泌乳前期添加蘆丁可降低血清中NEFA的含量,哺乳后期在飼糧中添加蘆丁100 mg/kg可增加體重,并且會降低血漿中的BHBA的含量。此外,該研究還發(fā)現(xiàn)綿羊泌乳期泌乳量的增加和對葡萄糖的需求量增加會導(dǎo)致血清中NEFA含量升高,同時(shí)也表明了蘆丁對其能量代謝產(chǎn)生有利作用[64]。

6 小 結(jié)

蘆丁作為黃酮類植物提取物,大量研究已經(jīng)證實(shí)其在單胃動物健康養(yǎng)殖中的作用,近年來其在反芻動物中的應(yīng)用也相繼報(bào)道,同時(shí)蘆丁資源獲取廣泛、制取方法簡單并隨著提取加工的工藝不斷發(fā)展進(jìn)步,使得蘆丁在反芻動物高效生產(chǎn)中展現(xiàn)出巨大潛力。研究證實(shí),蘆丁在提高牛、羊等反芻動物生產(chǎn)性能和機(jī)體抗氧化能力和抗應(yīng)激等方面效果顯著,然而由于蘆丁特殊的分子結(jié)構(gòu)(即黃酮醇配糖體,由苷元和2個(gè)配糖體葡萄糖和鼠李糖組成)及其多功能的生物特性(抗炎、抗氧化、抗菌等),使其在反芻動物體內(nèi)的作用機(jī)制、代謝規(guī)律以及在不同生長階段與宿主的相互作用關(guān)系有待深入研究,以期為蘆丁在反芻動物生產(chǎn)中應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),推動植物提取物作為新型飼料添加劑在牛、羊生產(chǎn)中的應(yīng)用。