■賀佳儀 林 穎 王長(zhǎng)康 高玉云
(福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)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(jī)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(zhǎng)、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(jìn)畜禽生長(zhǎng),加強(qiáng)機(jī)體免疫力,還可改善動(dòng)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(dòng)物生產(chǎn)實(shí)踐中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值[3-6]。文章主要綜述黃酮類化合物的生物活性作用和機(jī)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)。
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(guò)抑制和清除自由基和活性氧來(lái)避免氧化損傷,其分子結(jié)構(gòu)中的酚羥基基團(tuán)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(duì)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(qiáng)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和谷胱甘肽還原酶活性進(jìn)而發(fā)揮抗氧化作用[9]。
大量研究表明黃酮類化合物對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌均有較強(qiáng)的抑制作用[10-12]。黃酮類化合物的具體抑菌作用機(jī)制尚不明確,主要有下列四種說(shuō)法。一是抑制菌體內(nèi)能量的生成。Chinnam等[13]通過(guò)試驗(yàn)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(guò)降低膜流動(dòng)性進(jìn)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(jìn)而抑制幽門(mén)螺旋桿菌的生長(zhǎng),而脲酶是細(xì)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。
黃酮類化合物具有廣譜抗病毒活性,對(duì)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(duì)于黃酮類化合物的抗病毒作用機(jī)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(guò)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(guò)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(qiáng)機(jī)體的免疫功能。黃酮類化合物通過(guò)影響免疫器官、特異性免疫、非特異性免疫和相關(guān)信號(hào)通路發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。Zhang等[22]試驗(yàn)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(cè)石香薷總黃酮通過(guò)調(diào)節(jié)TLR 信號(hào)通路關(guān)鍵基因及蛋白質(zhì)的表達(dá)進(jìn)而發(fā)揮抗病毒作用。
炎癥是機(jī)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(jī)制也各不相同,目前主要與四個(gè)方面有關(guān)。一是對(duì)花生四烯酸及其代謝物的抑制作用。花生四烯酸的衍生物是重要的調(diào)控炎癥的介質(zhì)?;ㄉ南┧岬拇x物可引起血管擴(kuò)張、通透性升高和水腫,并抑制免疫細(xì)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(gè)蛋白靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)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(duì)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(gè)靶點(diǎn)的對(duì)接較好,推測(cè)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(diǎn)有關(guān)。二是影響細(xì)胞因子及其受體。炎癥反應(yīng)中產(chǎn)生的主要細(xì)胞因子有白細(xì)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(xì)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(guò)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(dá)。三是通過(guò)抗氧化活性清除氧自由基。當(dāng)機(jī)體受到炎癥刺激時(shí),巨噬細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量的氧自由基,進(jìn)而激活炎癥因子,誘發(fā)機(jī)體相關(guān)炎癥反應(yīng)。Guabiraba 等[25]通過(guò)試驗(yàn)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(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路的影響。Kim等[26]研究發(fā)現(xiàn)木犀草素通過(guò)NF-κB 信號(hào)通路抑制高血糖條件下促炎細(xì)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(hào)通路有NF-κB 信號(hào)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(hào)傳導(dǎo)通路。
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(dòng)物的生長(zhǎng)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(yàn)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(shí),肉雞體增重效果最佳。Zhou 等[28]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)飼糧中添加黃芩苷對(duì)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(dāng)黃芩苷含量為200 mg/kg 時(shí),獲得的試驗(yàn)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(yáng)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(yàn)結(jié)果表明在日糧中添加SI 對(duì)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(yàn)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(zhǎng)因子和性激素的濃度,并提高其ADFI 和ADG,其中補(bǔ)充37.5 mg/kg SI 作用效果最好。肖凡等[34]分別在荷斯坦?fàn)倥H占Z中添加0、100、300、600 mg/d SI,試驗(yàn)結(jié)果指出飼喂SI能提高犢牛增重并促進(jìn)生長(zhǎng),且飼喂600 mg/d時(shí)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(yàn)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(yáng)等[36]采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)研究在小尾寒羊羯羊飼糧中添加沙蔥黃酮對(duì)其生長(zhǎng)性能的影響,試驗(yàn)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(duì)畜禽有較好的促生長(zhǎng)作用,在畜禽肉類生產(chǎn)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
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(dòng)物的產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)。戴宏健等[37]試驗(yàn)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(qiáng)度,這一功能是通過(guò)激活Nrf2/HO-1 信號(hào)通路增強(qiáng)殼腺的抗氧化能力,改善細(xì)胞凋亡進(jìn)程和鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力實(shí)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(yàn)發(fā)現(xiàn)槲皮素可提高蛋殼厚度、蛋殼強(qiáng)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(shí)獲得的試驗(yàn)效果最好。欒新紅等[31]有關(guān)SI 對(duì)產(chǎn)蛋初期豁眼鵝產(chǎn)蛋性能及蛋品質(zhì)影響的試驗(yàn)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(zhǎng)保存時(shí)間,但會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)蛋初期的產(chǎn)蛋量降低。張玲等[39]試驗(yàn)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(duì)家禽的產(chǎn)蛋性能、蛋品質(zhì)等具有明顯的積極作用。
黃酮類化合物可以提高畜禽機(jī)體內(nèi)激素的水平,進(jìn)而提高泌乳能力。王芳芳等[40]探究葛根異黃酮對(duì)哺乳母豬泌乳能力的影響,試驗(yàn)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(zhǎng)激素水平。王志龍等[41]采用單因子試驗(yàn),在二元雜交(長(zhǎng)×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(duì)娟珊牛泌乳性能的影響。試驗(yàn)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(xì)胞數(shù),從而改善牛奶質(zhì)量。Olagaray等[43]試驗(yàn)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(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。因此,黃酮類化合物影響動(dòng)物泌乳性能和乳品質(zhì)影響的具體機(jī)理仍需進(jìn)行基礎(chǔ)且深入的研究。
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(guò)阻止自由基產(chǎn)生和清除其抗氧化活性來(lái)發(fā)揮抗氧化作用。Ting 等[44]分別在白來(lái)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(yàn)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(guò)氧化氫酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽過(guò)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(yàn)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(huì)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(duì)肥育豬抗氧化能力的影響。試驗(yàn)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(guò)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(jī)體抗氧化能力,但添加320 mg/kg 異黃酮對(duì)肥育豬肝臟組織抗氧化能力則會(huì)產(chǎn)生潛在的抑制效應(yīng)。Kekana等[42]試驗(yàn)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(qiáng)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(yàn)發(fā)現(xiàn)飼糧中添加苷元型SI 可降低血清過(guò)氧化氫自由基含量,MDA含量有下降的趨勢(shì),特別當(dāng)添加量為30 mg/kg時(shí)效果更顯著。以上研究表明,黃酮類化合物能通過(guò)增強(qiáng)畜禽體內(nèi)SOD、CAT、GSH-Px 等抗氧化酶的活性,來(lái)增加機(jī)體的抗氧化應(yīng)激能力,從而緩解畜禽的氧化應(yīng)激。
黃酮類化合物主要通過(guò)影響免疫器官、細(xì)胞免疫、體液免疫和非特異性免疫等途徑來(lái)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(yàn)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(yàn)發(fā)現(xiàn)SI對(duì)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(jìn)犢牛生長(zhǎng),增強(qiáng)機(jī)體免疫力并降低腹瀉的發(fā)生。劉宗爭(zhēng)等[49]通過(guò)建立雞壞死性腸炎模型并使用甘草總黃酮進(jìn)行治療,探究其對(duì)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(duì)鴨病毒性肝炎(duck viral hepatitis,DVH)治療效果,試驗(yàn)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?fàn)倥H占Z中添加0、100、300、600 mg/d SI,試驗(yàn)結(jié)果指出飼喂SI能有效降低犢牛腹瀉率。Olagaray等[43]試驗(yàn)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(dòng)物健康,提高動(dòng)物機(jī)體抗病力,保護(hù)動(dòng)物機(jī)體免受疾病侵害,從而減少畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。
脂質(zhì)氧化是機(jī)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(duì)脂質(zhì)代謝具有調(diào)節(jié)作用。黃酮類化合物對(duì)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(yàn)研究SI在櫻桃谷鴨肝臟內(nèi)代謝時(shí)對(duì)肝臟指數(shù)、肝脂率和肝臟蘋(píng)果酸脫氫酶(malate dehydrogenase,MDH)活力的影響,試驗(yàn)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(lái)看,添加SI 對(duì)公鴨的效果好于母鴨。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加SI有提高鴨肝脂率的趨勢(shì),這與肝臟合成脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)及脂肪細(xì)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(duì)肉鴨屠宰性能及脂肪代謝的影響,結(jié)果表明染料木素對(duì)母鴨屠宰性能和血清生化指標(biāo)無(wú)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(mèng)云[53]試驗(yàn)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(jìn)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(jìn)一步提高肉產(chǎn)品品質(zhì)。
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(kāi)發(fā)綠色、無(wú)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(duì)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(wèn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn),仍需進(jìn)一步探索;其次,黃酮類化合物在機(jī)體內(nèi)的作用機(jī)制并不完全明確。因此仍需加強(qiáng)對(duì)黃酮類化合物的研究,使其更好地應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)。