何玉華，張立峰，孫學(xué)釗

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林省反芻動(dòng)物精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)與智慧生態(tài)養(yǎng)殖跨區(qū)域合作科技創(chuàng)新中心，吉林左家132109）

世界上80%以上的國(guó)家種植馬鈴薯，但目前馬鈴薯的副產(chǎn)品還沒(méi)有進(jìn)行很好的開(kāi)發(fā)和利用，而且馬鈴薯中的糖苷生物堿也是影響其利用的主要因素。馬鈴薯含有不同程度的糖苷生物堿，其含量取決于品種、貯存條件、加工處理方法、光照等。馬鈴薯中糖苷生物堿在天然水平上具有潛在的毒性。α-茄堿（α-solanine）、α-卡茄堿（α-chaconine）是馬鈴薯糖苷生物堿的主要組成成分，占糖苷生物堿總量的95%左右（董曉茹，2013），α-茄堿和α-卡茄堿的比例為1：2～1：7（Jarmila Skarkova等，2008），其可決定馬鈴薯中糖苷生物堿毒性的程度和性質(zhì)，因?yàn)檫@兩種生物堿的毒性是協(xié)同作用的（Langkilde等，2009）。α-茄堿和α-卡茄堿的抗?fàn)I養(yǎng)作用及毒性一直備受動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)等領(lǐng)域研究學(xué)者的關(guān)注。近年來(lái)，關(guān)于α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物的影響已經(jīng)成為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)、疾病和繁殖等方面的一個(gè)新的研究方向。本文對(duì)α-茄堿、α-卡茄堿在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述。

1 α-茄堿、α-卡茄堿在馬鈴薯及其副產(chǎn)品中的含量

在正常成熟、沒(méi)有受到光照的情況下，馬鈴薯中糖苷生物堿的含量一般為10～100 mg/kg（Knuthsen等，2009）。有關(guān)資料報(bào)道馬鈴薯淀粉渣中α-茄堿含量為0.0474 mg/100 g（何玉華，2017；何玉華，2016），用混菌固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯淀粉渣，觀測(cè)發(fā)酵過(guò)程中龍葵堿含量的變化。結(jié)果表明，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，α-茄堿含量逐漸降低；發(fā)酵前的含量為0.0474 mg/100 g，發(fā)酵后為0（江成英，2010）。

在馬鈴薯莖葉中添加甲酸進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后馬鈴薯莖葉中α-茄堿的含量降到0.02%（占干物質(zhì)），和發(fā)酵之前相比降低很多。研究表明，α-茄堿的含量和pH有很大的關(guān)系，酸性條件能夠?qū)е娄?茄堿的分解（張敏，2014）。

2 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)的影響

2.1 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物采食量的影響α-茄堿和α-卡茄堿有苦澀的味道，會(huì)影響動(dòng)物的采食。α-茄堿和α-卡茄堿對(duì)蝸牛的采食具有協(xié)同抑制作用，但單獨(dú)作用時(shí)α-卡茄堿比α-茄堿的抑制作用更明顯（Smith等，2001）。由此可見(jiàn)α-茄堿和α-卡茄堿具有降低動(dòng)物采食量的作用。α-卡茄堿和α-茄堿作用于卡普拉甲蟲(chóng)的試驗(yàn)中使用面粉圓盤生物測(cè)定法進(jìn)行的營(yíng)養(yǎng)研究顯示，卡普拉甲蟲(chóng)生長(zhǎng)率（RGR）和食物消耗率（RCR）顯著降低，當(dāng)食物中濃度為20～30 mg/g時(shí)，其食物利用率（ECI）達(dá)到82.4%。當(dāng)二者混合時(shí)，糖苷生物堿的毒性和拒食性增強(qiáng)（Nenaah等，2011），表明α-卡茄堿和α-茄堿之間存在協(xié)同作用，也說(shuō)明這類化合物有可能用于保護(hù)儲(chǔ)藏的谷物避免昆蟲(chóng)的侵?jǐn)_。

2.2 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響α-卡茄堿和α-茄堿對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能也會(huì)產(chǎn)生抑制作用。季宇彬（2009）的試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)給小鼠灌胃α-茄堿，低劑量組（177、236 mg/kg）未發(fā)生致死情況，隨著劑量的逐漸增加（315、420、560 mg/kg），小鼠死亡數(shù)量也隨之增加，當(dāng)劑量增加到747 mg/kg時(shí)，三天之內(nèi)全部死亡，整個(gè)試驗(yàn)期間未死亡的小鼠出現(xiàn)輕度的胃腸炎癥狀，食欲也逐漸下降，出現(xiàn)便秘、嘔吐、流涎等現(xiàn)象。死亡小鼠呈現(xiàn)頭部腫脹、體溫升高、腹瀉、便血的癥狀。在一定程度上說(shuō)明α-茄堿和α-卡茄堿對(duì)小鼠生長(zhǎng)發(fā)育有一定的抑制作用（何玉華，2017；陳艷，2006）。α-卡茄堿在蠟蛾日糧中添加量為1.5 mg/100 g時(shí)，蠟蛾的存活率、繁殖力和生育能力顯著下降（Ender Büyükgüzel等，2013）。

2.3 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物消化系統(tǒng)的影響

α-茄堿、α-卡茄堿進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體之后，在消化系統(tǒng)上會(huì)有一系列的癥狀，主要表現(xiàn)為：不同程度的口腔干燥，口腔、咽喉處有疼痛感，咽喉發(fā)緊，并且出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉的癥狀。嚴(yán)重的嘔吐和腹瀉可導(dǎo)致電解質(zhì)失衡、脫水、血壓下降等，引起腸源性的青紫?。ê斡袢A，2017）。α-茄堿、α-卡茄堿以1：3.7和1：70的比例給敘利亞金倉(cāng)鼠灌服28 d，每天灌服總糖生物堿量的最高劑量為33.3 mg/kg體重的時(shí)候?qū)е滦∧c和胃擴(kuò)張充滿液體；以1：3.7的比例喂養(yǎng)倉(cāng)鼠，其上皮刮片中觀察到更多的差異基因表達(dá)，表明脂質(zhì)代謝和能量代謝途徑主要受1：3.7的影響（Langkilde等，2009）。

2.4 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)腸道機(jī)械屏障功能的影響 馬鈴薯中天然存在的α-卡茄堿、α-茄堿使結(jié)腸中促炎細(xì)胞因子IFN-c、TNF-a和IL-17水平升高，結(jié)腸通透性增強(qiáng)，從而加重了兩種腸道炎癥模型小鼠的腸道炎癥（Iablokov等，2010）。α-卡茄堿、α-茄堿在體外存在抗炎作用，亞細(xì)胞毒性濃度的α-卡茄堿、α-茄堿對(duì)Jurkat和Raw 264.7小鼠巨噬細(xì)胞具有抗炎作用，通過(guò)進(jìn)一步的研究表明其可能有助于預(yù)防消炎性疾病（Kenny等，2013）。上皮屏障完整性的破壞在炎癥性腸病（IBD）的發(fā)生和病因中起著重要作用（李璐，2019）。α-卡茄堿、α-茄堿可與細(xì)胞膜上的膽固醇結(jié)合而破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致腸道機(jī)械屏障功能的破壞（Bijal Patel等，2002）。α-卡茄堿、α-茄堿使細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度呈劑量依賴性升高，在馬鈴薯糖苷生物堿中α-卡茄堿比α-茄堿的作用更明顯，Ca2+內(nèi)流是由細(xì)胞膜不穩(wěn)定引起的（Toyoda等，1991）。

2.5 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物其他組織器官的影響

2.5.1 心臟 李永華（2003）研究結(jié)果表明，人誤食發(fā)芽的馬鈴薯，在6 h之后表現(xiàn)出了四肢麻痹及咽喉癢痛，同時(shí)出現(xiàn)呼吸急促的情況，在24 h之后出現(xiàn)精神倦怠、恍惚的癥狀，心電圖結(jié)果顯示，中毒者的心肌已經(jīng)被損傷，出現(xiàn)心跳加速、心律失常的現(xiàn)象，導(dǎo)致心肌酶的圖譜升高。余暉等（2004）的報(bào)道也出現(xiàn)了上述癥狀。80μg/mL濃度的α-卡茄堿可以使心臟細(xì)胞在幾分鐘內(nèi)停止跳動(dòng)；濃度降低一半的時(shí)候可使心肌細(xì)胞的收縮頻率增加，至少持續(xù)2 h（Bergers等，1980）。

2.5.2 肝臟 可以用減輕的肝臟重量來(lái)評(píng)估α-卡茄堿對(duì)小鼠的潛在毒性。在成年雌性瑞士韋氏大鼠的日糧中添加2.4 mmol/kg劑量的α-卡茄堿，飼喂7 d后肝臟的相對(duì)重量比對(duì)照組降低8%（Friedman等，1996）。

2.5.3 其他 除了對(duì)心臟、肝臟的影響外，α-卡茄堿還可以導(dǎo)致倉(cāng)鼠顱面畸形（Tafadzwa Mandimika等，2008）。

2.6 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)動(dòng)物抗氧化機(jī)能的影響 當(dāng)日糧中α-卡茄堿含量為0.015、0.15、1.5 mg/100 g時(shí)，均可導(dǎo)致蠟蛾中腸和脂肪中的丙二醛和蛋白質(zhì)羰基含量呈劑量依賴性增加；可提高中腸谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性，降低脂肪體谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性（Ender Büyükgüzel等，2013）。可見(jiàn)α-卡茄堿能夠使腸道和脂肪組織的抗氧化能力降低。α-茄堿還可以導(dǎo)致動(dòng)物生殖系統(tǒng)的氧化損傷，α-茄堿能夠使小鼠睪丸生殖細(xì)胞的琥珀酸脫氫酶（SDH）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）活性消失，使活性氧自由基數(shù)量上升，呼吸鏈和氧化磷酸化脫偶聯(lián)，三羧酸循環(huán)出現(xiàn)中斷，線粒體基質(zhì)滲透壓升高，內(nèi)膜腫脹，導(dǎo)致線粒體的功能出現(xiàn)障礙，線粒體氧化損傷（季宇彬，2005）。

2.7 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)細(xì)胞膜的影響 馬鈴薯糖苷生物堿最為普遍的毒性作用機(jī)理之一，破壞膜的完整性（Roddick等，1988），α-卡茄堿可以使細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，破壞細(xì)胞膜的離子通道，這是由于糖生物堿的親脂部分和膜中的膽固醇之間形成不穩(wěn)定的復(fù)合物引起的（Tafadzwa等，2008）。α-卡茄堿、α-茄堿的混合物在溶解兔紅細(xì)胞中起協(xié)同作用（James等，2002）。據(jù)推測(cè)可能是碳水化合物側(cè)鏈的性質(zhì)影響了細(xì)胞分裂過(guò)程，細(xì)胞分裂似乎和糖生物堿與膜甾體的結(jié)合沒(méi)有直接關(guān)系。

研究表明，α-卡茄堿對(duì)白化蛙胚胎膜電位的改變是α-茄堿的4倍左右，EC50值接近公布的胎兒畸形（青蛙胚胎致畸性）值（James等，2002）。α-卡茄堿、α-茄堿的混合物濃度為1：1時(shí)（均為20μM），對(duì)C6大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用最強(qiáng)，并且在30 min后保持恒定（Yamashoji等，2013），可能是對(duì)細(xì)胞的損傷導(dǎo)致了致命的代謝紊亂。α-卡茄堿是馬鈴薯中一種有毒的糖苷生物堿，其能與各種組織的細(xì)胞勻漿結(jié)合，但是和分離的DNA或RNA不結(jié)合（Sharma等，1983）。

2.8 α-茄堿、α-卡茄堿對(duì)細(xì)胞增殖凋亡的影響α-卡茄堿和α-茄堿對(duì)癌細(xì)胞有抑制作用，但需要和其他多種活性成分聯(lián)合作用。

α-卡茄堿、α-茄堿可通過(guò)減少Akt（Ser473）和ERα（Ser167）的表達(dá)來(lái)抑制RL95-2子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖（Karabog∨a等，2018）。α-卡茄堿通過(guò)Caspase-3激活和抑制erk1/2磷酸化誘導(dǎo)HT-29人結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡（Seun-Ah Yang等，2005）。通過(guò)觸發(fā)自噬/凋亡和促進(jìn)表觀遺傳修飾來(lái)影響豬卵母細(xì)胞的發(fā)育成熟和質(zhì)量，抑制隨后的胚胎發(fā)育，降低胚胎質(zhì)量（Tao等，2018）。α-茄堿通過(guò)降低基質(zhì)金屬蛋白酶-2/9活性而抑制人黑色素瘤細(xì)胞的遷移和侵襲（Lu等，2010）。α-茄堿通過(guò)降低細(xì)胞膜電位，打開(kāi)HepG2細(xì)胞膜內(nèi)的PT通道，使Ca2+向下轉(zhuǎn)運(yùn)濃度梯度，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，開(kāi)啟細(xì)胞凋亡機(jī)制（梁可道，2008；Gao等，2007）。α-茄堿誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡似乎是通過(guò)抑制Bcl-2蛋白的表達(dá)而介導(dǎo)的（Ji等，2008）。α-茄堿通過(guò)誘導(dǎo)微小RNA-138的表達(dá)來(lái)提高食管癌細(xì)胞化療的敏感性 （Wu等，2018）。α-茄堿可通過(guò)調(diào)節(jié)GAS5/miR-18a通路抑制PCa細(xì)胞增殖，促進(jìn)放射敏感性（Yang等，2019）。

3 小結(jié)

隨著馬鈴薯及其副產(chǎn)品在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越多和對(duì)其研究的不斷深入，α-茄堿和α-卡茄堿引起的安全問(wèn)題越來(lái)越備受關(guān)注，因此合理的利用馬鈴薯及其副產(chǎn)品將是今后動(dòng)物生產(chǎn)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。