朱秋鳳 邵彩梅 張永靜 張學(xué)芳

（1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193；2．禾豐食品股份有限公司，遼寧 沈陽 110164）

在飼料禁抗、集約化養(yǎng)殖條件下，動物健康面臨重大挑戰(zhàn)，如應(yīng)激綜合征引起的高腹瀉率、生產(chǎn)性能下降和死淘率增加等一系列生產(chǎn)問題，給養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。尋找可替代抗生素的綠色新型飼料添加劑愈發(fā)受到關(guān)注。槲皮素是植物界廣泛存在的一類黃酮小分子化合物，具有來源廣泛、安全性高、不良反應(yīng)少等優(yōu)點，并具有抗炎、抗氧化、抗癌和提高機(jī)體免疫力等生理作用。目前，槲皮素作為食品添加劑和醫(yī)藥主功效成分，在食品健康和醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，但在畜牧飼料添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用研究較少。研究表明，槲皮素可以提高肉雞抗氧化能力和生產(chǎn)性能[1]，降低斷奶仔豬腹瀉率，改善生長性能[2]。槲皮素在畜牧生產(chǎn)中具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益，具體機(jī)理還有待深入研究。本文通過對槲皮素的性質(zhì)、來源、生物活性及在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，以期為推動槲皮素作為新型飼料添加劑的開發(fā)與合理應(yīng)用提供參考。

1 槲皮素概述

1.1 槲皮素性質(zhì)

槲皮素自1857 年被命名以來，被歸類為黃酮醇，是類黃酮化合物的6個亞類之一，化學(xué)名稱3,3',4',5,7-五羥基黃酮（C15H10O7）[3]，表示在位置3、5、7、3'和4'各連接一個OH基團(tuán)，完全不溶于冷水，難溶于熱水，溶于甲醇、冰醋酸、丙酮和堿等。槲皮素具有多種生物學(xué)活性，如抗癌、抗炎、抗病毒、抗氧化、抑制血小板聚集，并刺激線粒體生物發(fā)生[4]。槲皮素化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 槲皮素化學(xué)結(jié)構(gòu)

1.2 槲皮素來源

槲皮素廣泛存在于許多植物的莖、皮、花、葉、芽、種子、果實中，多以糖苷的形式存在，如蘆丁、槲皮苷等，經(jīng)酸水解可得到槲皮素。槲皮素存在于多種食物中，如洋蔥、細(xì)蔥、蘆筍、卷心菜、芥菜、青椒、菊苣、葡萄柚、萵苣、蘋果、紅葡萄、西蘭花、櫻桃、茶、紅酒中[5-6]。此外，約100 多種藥用植物（如槐米、側(cè)柏葉、高良姜、款冬花、桑寄生、三七、銀杏、接骨木等）中也含有槲皮素。

2 槲皮素的生物活性功能

2.1 抗炎及調(diào)節(jié)免疫

大量研究表明，槲皮素在機(jī)體抗炎方面發(fā)揮重要作用[7-10]。槲皮素對鼠炎癥和免疫功能的影響見表1。有研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可改善高脂飲食引起的炎癥反應(yīng)，減少內(nèi)臟脂肪組織腫瘤壞死因子-α （TNF-α）和一氧化氮產(chǎn)生，降低一氧化氮合酶在肥胖大鼠組織中的表達(dá)[11]。槲皮素阻斷TNF-α 介導(dǎo)的炎癥作用機(jī)制見圖2[12]。槲皮素在體外抗炎和提高免疫功能的作用機(jī)制可能是其通過直接激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶ERK、c-Jun 氨基端激酶（JNK） 和核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）的活性而阻斷TNF-α。此外，槲皮素可通過增加過氧化物酶體增殖物活化受體γ（PPARγ）活性間接緩解炎癥，從而拮抗炎癥基因NF-κB 或激活蛋白-1（AP-1）的轉(zhuǎn)錄。

表1 槲皮素對鼠炎癥和免疫功能的影響

圖2 槲皮素阻斷TNF-α介導(dǎo)的炎癥作用機(jī)制

2.2 抗氧化

2.2.1 槲皮素對相關(guān)抗氧化酶活性的影響

槲皮素由于其酚類化學(xué)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出強(qiáng)大的自由基清除能力，從而發(fā)揮抗氧化功能。槲皮素可誘導(dǎo)谷胱甘肽合成，提高機(jī)體抗氧化能力[13-14]。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素治療腎缺血/再灌注（I/R）可提高谷胱甘肽水平，增強(qiáng)了大鼠抗氧化能力[15]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可減輕錳誘導(dǎo)的抗氧化酶活性下降，從而有效預(yù)防錳中毒的功效[16]。還有研究報道，槲皮素預(yù)處理顯著提高了缺血性損傷動物海馬體CA1 錐體神經(jīng)元內(nèi)源性抗氧化酶，如銅鋅超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）表達(dá)水平[17]。楊波等[18]研究發(fā)現(xiàn)，疲勞大鼠飼喂槲皮素可提高其血清抗氧化酶活性，減少脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。因而提示槲皮素可能通過影響谷胱甘肽水平、相關(guān)抗氧化酶活性及抗氧化酶基因表達(dá)發(fā)揮抗氧化作用。

2.2.2 槲皮素對抗氧化信號傳導(dǎo)通路的影響

槲皮素可改善機(jī)體的抗氧化狀態(tài)和修復(fù)損傷，如脊髓損傷、鉛或鎘中毒等。槲皮素調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化信號途徑見圖3。環(huán)境因素會誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生更多的活性氧（ROS）。線粒體電子生物傳遞鏈?zhǔn)羌?xì)胞內(nèi)ROS 產(chǎn)生的另一個強(qiáng)大來源。槲皮素可調(diào)節(jié)酶介導(dǎo)的抗氧化防御系統(tǒng)和非酶依賴的抗氧化防御系統(tǒng)，還可以調(diào)節(jié)ROS 介導(dǎo)的AMP 依賴的蛋白激酶（AMPK）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）等信號通路，提升抗氧化劑防御系統(tǒng)和維持氧化平衡。ROS 能夠促進(jìn)脫嘌呤/脫嘧啶核酸內(nèi)切酶1/氧還因子-1（APE1/Ref1）、MAPK 途徑、核因子相關(guān)因子2（NRF2）介導(dǎo)的相關(guān)抗氧化反應(yīng)元件（ARE）以及NF-κB基因激活[19]。

圖3 槲皮素調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化信號途徑

2.3 抑菌

關(guān)于槲皮素的抑菌功能受到越來越多的關(guān)注。秦曉蓉等[20]以大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等為試驗菌株，發(fā)現(xiàn)槲皮素具有廣譜抗菌的特征，但對革蘭氏陰性菌效果更好。通過體外抑菌試驗發(fā)現(xiàn)，槲皮素對革蘭氏陽性菌的抑菌性更強(qiáng)[21]。

關(guān)于槲皮素的抑菌機(jī)制目前認(rèn)為主要包括：損傷細(xì)菌細(xì)胞壁，改變細(xì)胞的通透性；阻礙細(xì)菌內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的合成，干擾細(xì)菌復(fù)制；作為抗代謝物，抑制菌體內(nèi)酶的作用，抑制菌體生長[22]。

2.4 其他功能

槲皮素可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，但對正常組織細(xì)胞的影響很小，在誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡同時，通過對抗致癌和促癌因子抑制癌細(xì)胞生長增殖[23]。槲皮素對多種癌癥，如乳腺癌、宮頸癌等均具有良好的抑制作用。槲皮素具有促進(jìn)細(xì)胞自我更新和分化特性，能夠減輕人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衰老，還可恢復(fù)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（HMSC）中異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。因此，槲皮素被認(rèn)為是一種抗早衰藥物[24]。此外，槲皮素還具有保護(hù)心腦血管、保護(hù)肝臟、調(diào)節(jié)脂肪代謝和抗病毒等作用[25-26]。

3 槲皮素在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 槲皮素在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

槲皮素對家禽生長性能、肌肉品質(zhì)、蛋品質(zhì)、抗氧化力和調(diào)節(jié)腸道菌群等方面的影響研究較多。Liu等[27]在蛋雞日糧中添加0、0.02%、0.04%和0.06%槲皮素，發(fā)現(xiàn)槲皮素適宜添加量為0.04%，與未添加槲皮素組相比，產(chǎn)蛋率提高8.14%，飼料利用率提高10.28%，蛋重提高2.27%，軟蛋破蛋率降低58.79%，表明槲皮素有利于提高蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)。但I(xiàn)skender等[28]研究表明，添加槲皮素不影響蛋雞的產(chǎn)蛋性能和蛋殼質(zhì)量。張琳[29]研究表明，槲皮素適宜添加量也為0.04%，同時通過調(diào)節(jié)蛋雞激素水平可提高蛋雞生產(chǎn)性能和蛋黃中卵磷脂含量，此結(jié)果與孫丹彤等[30]推薦的槲皮素添加量一致。也有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)半u日糧添加0、0.02%、0.04%和0.06%槲皮素時，飼料轉(zhuǎn)化率隨著槲皮素添加水平的增加而降低，添加量為0.02%時蛋雞產(chǎn)蛋率最高，槲皮素不同添加水平對蛋品質(zhì)無影響[31]。在蛋雞日糧中添加0.5%桑葉槲皮素可提高蛋雞抗氧化力[32]。槲皮素在肉雞生產(chǎn)中的部分研究結(jié)果見表2。

表2 槲皮素在肉雞生產(chǎn)中的部分研究結(jié)果

3.2 槲皮素在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

母豬是一個豬場核心的群體，其良好的生產(chǎn)性能是豬場經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)和保證。Santini 等[40]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可抑制母豬體內(nèi)黃體酮和雌二醇的產(chǎn)生，對卵巢功能造成負(fù)面影響，但其對體內(nèi)生殖功能的影響需進(jìn)一步研究。有研究在母豬產(chǎn)前1周開始飼喂含0.03%槲皮素的日糧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，母豬血液中游離脂肪酸濃度提高29.14%，增加了乳脂合成，免疫球蛋白G 含量提高4.20%，顯著提高仔豬斷奶重和哺乳期日增重[41]。母豬產(chǎn)程過長可能會導(dǎo)致仔豬死胎率增加、初生仔豬活力降低、母豬易感染疾病等不良后果。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可使妊娠母豬子宮肌松弛，提示槲皮素可能具有助產(chǎn)作用[42]。

目前集約化養(yǎng)殖環(huán)境使豬群極易受到各種應(yīng)激因素影響，包括仔豬斷奶、豬群密度大、畜舍消毒頻次高、豬舍溫差大、運(yùn)輸調(diào)運(yùn)等，進(jìn)而導(dǎo)致腸道屏障功能受損。姚佳穎[43]探討了槲皮素對豬腸上皮細(xì)胞利用蛋白質(zhì)的作用機(jī)制，結(jié)果表明，培養(yǎng)液添加1.6 mg/L 槲皮素可促進(jìn)細(xì)胞增殖，提高胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量，作用途徑可能是通過促進(jìn)氨基酸和小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體表達(dá)以及激活m TOR信號通路。汪曼麗等[44]給幼齡仔豬灌服10 mg/kg體重槲皮素+豬流行性腹瀉病毒（PEDV），與感染PEDV 豬相比，灌服槲皮素組仔豬平均日增重提高44.65%，血液中肌酐和尿素氮含量顯著降低，增加了空腸villin、claudin-1和iFABPA基因相對表達(dá)量，減輕了腸道損傷。梅華迪等[45]研究表明，0.04%槲皮素對斷奶仔豬腸道乃至整個機(jī)體健康具有益生作用，從而提高了仔豬生長性能。張衛(wèi)輝等[2]在斷奶仔豬日糧中分別添加0.02%和0.04%槲皮素，與對照組相比，添加槲皮素后斷奶仔豬腹瀉率分別降低27.41% 和44.90%，平均日增重分別提高9.57% 和18.38%，顯著增強(qiáng)仔豬腸道黏膜中GSH-Px、SOD 和CAT活性，顯著降低丙二醛（MDA）含量，增強(qiáng)腸道抗氧化功能，促進(jìn)抗炎因子分泌，并抑制促炎因子分泌，顯著上調(diào)腸道緊密連接蛋白相關(guān)基因表達(dá)。日糧中添加一定量的槲皮素可顯著降低育肥豬肌肉的滴水損失，提高肌肉SOD 和GSH-Px 活性，緩解運(yùn)輸途中氧化應(yīng)激[46-47]。

3.3 槲皮素在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

牛奶中乳脂率、乳蛋白、體細(xì)胞數(shù)等是影響牛奶品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。袁天翔[48]研究發(fā)現(xiàn)，添加0.02%槲皮素可提高牛奶中總固形物含量，粗脂肪和酸性洗滌纖維消化率明顯提高，奶牛免疫功能提高。有研究給哺乳后期奶牛灌服36 mg/kg 體重槲皮素，與未灌服時相比，灌服槲皮素第4 周牛奶中乳蛋白含量提高5.04%，但乳脂和乳糖含量無影響[49]。奶牛日糧中添加槲皮素能夠有效控制牛乳中體細(xì)胞數(shù)，對奶品質(zhì)具有積極影響[50]。陳靜[51]使用12.5、25.0、50.0、100.0、200.0 μmol/L 槲皮素飼喂奶牛，發(fā)現(xiàn)當(dāng)槲皮素濃度為50.0 μmol/L 時，SOD活性比未添加組提高9.97%；MDA 含量比未添加組降低36.73%，表明槲皮素對乳腺上皮細(xì)胞能夠發(fā)揮預(yù)防氧化應(yīng)激作用。有研究發(fā)現(xiàn)，通過十二指腸瘺管以36 mg/kg體重槲皮素28 d，對奶牛SOD、GSH-Px 和CAT 活性均無顯著影響。槲皮素在提高幼畜健康度方面也具有積極作用。Maciej 等[52]給犢?？诜纹ぬ擒栈蛱J丁，檢測犢牛出生第2、29 d 的槲皮素代謝物濃度，發(fā)現(xiàn)第2 d 血漿中槲皮素濃度高于第29 d，且槲皮糖苷形式組高于蘆丁組；第2、29 d時，蘆丁組總黃酮醇相對生物利用率分別為72.5%和49.6%，槲皮糖苷組黃酮醇相對生物利用率則為100.0%。

槲皮素在羊生產(chǎn)中也可發(fā)揮較好的抗氧化和抗炎功能。楊璐愷等[53]冷凍羊卵巢組織并在冷凍保護(hù)劑中分別添加1、5、10 μmol/L槲皮素，結(jié)果表明，低濃度槲皮素可提高冷凍復(fù)蘇卵巢組織內(nèi)SOD和CAT活性，減輕卵巢組織氧化損傷，保存卵泡活性，但過高濃度槲皮素對卵泡活性有害。占今舜等[54]研究發(fā)現(xiàn)，山羊瘤胃上皮細(xì)胞在1 mg/L 脂多糖刺激下，添加80 mg/L 槲皮素可提高上皮細(xì)胞的總抗氧化力（T-AOC） 以及CAT、SOD、GSH-Px活性，同時可促進(jìn)細(xì)胞增殖。

4 結(jié)論

槲皮素具有抗炎、抗氧化、抗癌、提高免疫力等生理作用。槲皮素在動物體內(nèi)代謝較快、水溶性較差、半衰期短，導(dǎo)致生物利用效率低。因此需研究槲皮素在不同動物不同階段中的最適添加量、抗氧化和免疫功能調(diào)節(jié)作用機(jī)制，并克服生產(chǎn)工藝完善、提升產(chǎn)品性價比等難題。隨著未來研究深入化、產(chǎn)品系列化、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、高效多能化和經(jīng)濟(jì)環(huán)?；?，槲皮素產(chǎn)品具有更廣闊的應(yīng)用前景。