芦丁的提取工艺、生物学功能及其在动物生产中的应用_卢宁.pdf

综述NO.02 2023161饲料研究 FEED RESEARCH芦丁的提取工艺、生物学功能及其在动物生产中的应用卢宁1 张宝2（1.河南工业贸易职业学院粮食工程学院，河南 郑州 451191；2.西安交通大学，陕西 西安 710061）摘要：芦丁是一种天然的黄酮类化合物，广泛存在于植物的根、茎、叶、花、果实和种子中，具有丰富的食用价值和药用研究价值。芦丁具有抗炎、抗氧化、调节血糖血脂、抗菌、抗病毒、增强免疫力等生物学活性，能够有效提高动物的生长性能、改善畜产品品质、调节胃肠道健康，在替抗养殖方面具有广阔的应用前景。文章综述了芦丁的提取方法、生理功能以及在动物生产中的应用，为芦丁作为畜牧生产中一种新型健康的饲料添加剂的开发提供参考。关键词：芦丁；提取工艺；生物学功能；抗氧化；动物生产中图分类号：S 816 文献标识码：A 文章编号：1002-2813（2023）02-0161-05 Doi：10.13557/ki.issn1002-2813.2023.02.034Extraction technology，biological function of rutin and its application in animal productionLU Ning ZHANG BaoAbstract:Rutin is a natural flavonoid,which widely exists in the roots,stems,leaves,flowers,fruits and seeds of plants,and it has rich edible value and medicinal research value.Rutin has anti-inflammatory,anti-oxidation,blood sugar and blood lipid regulation,antibacterial,antiviral,immunity enhancement and other biological activities,which can effectively improve the growth performance of animals,upgrade the quality of livestock products,and regulate the health of gastrointestinal tract.It has a broad application prospect in antibiotic breeding.In the paper,the extraction methods,physiological functions and applications of rutin in animal production are reviewed,to provide a reference for the development of rutin as a new healthy feed additive in animal production.Key words:rutin;extraction process;biological function;antioxidant;animal production芦丁是一种以槲皮素为苷元，以芸香糖为糖基的糖苷1，基本母核结构为二苯基色原酮，主要由3个中央碳原子连接2个含有酚羟基的苯环构成。芦丁的分子式为C27H30O16，结构式见图1。1842年，首次从植物芸香中分离出芦丁2。芦丁外观为淡绿色或淡黄色结晶性粉末，能溶于碱液、热水和甲醇等，微溶于乙醇、丙酮，几乎不溶于冷水，具有抗炎功效和还原性，能够抵抗体内外氧化损伤3。芦丁广泛存在于植物中，豆科植物槐米（槐花的花蕾）中含量较高，是提取芦丁的主要原料4。芦丁具有广泛的生理和药理活性，不仅具有抗氧化、清除体内自由基、保护心肌、抗病毒、抗炎、抗菌、调节血糖血脂等作用5-6，还可作为饲料添加剂应用于畜禽生产中，改善动物的生产性能、提高机体抗应激能力以及保护肝脏和免疫器官发育7-10。文章针对芦丁的提取方法、生物学功能及在动物生产中的应用进行综述，旨在为研究芦丁在动物生产中的应用提供参考。1芦丁的提取工艺1.1煎煮法廖华卫等11以槐米中芦丁含量和粗品得率为评价指标，发现用槐米细粉提取 40 min、溶剂 2 500 mL 提取3次时，100 g槐米中芦丁粗品的最高含量为12.66 g。李应墀等12对煎煮法和渗漉法提取槐米中的芦丁进行对比，发现以饱和石灰水作溶剂，采用煎煮法提取50 mg标准品芦丁，芦丁含量可达93.78%。该方法所使用的设备简单、污染少；但芦丁在水中溶解度小、用水量大。图1芦丁的分子结构式第一作者：卢宁，硕士，讲师，研究方向为营养与检测及食品质量安全控制。收稿日期：2022-09-12综述NO.02 2023162饲料研究 FEED RESEARCH1.2乙醇回流提取法该方法所需的仪器简单、操作方便。张孟丽等13研究了用乙醇回流提取法提取新疆戈宝麻叶中芦丁的最佳工艺条件，结果表明，50 g的戈宝麻叶用86.189%的乙醇提取 3 次，每次 2.080 h、提取温度 60、液料比14.866 mL/g，戈宝麻中芦丁得率为 0.677%（0.339 g），与理论得率0.685%十分吻合。涂瑶生等14采用乙醇回流提取法对20 g槐米中芦丁的提取纯化工艺进行研究，得到最佳的提取条件为70%乙醇提取3次，每次1 h；当提取液浓缩静置形成结晶后离心，20倍水洗涤3次，此法芦丁的含量最高53.12%，纯度可达89.82%。1.3碱提酸沉法罗进等15采用正交试验研究了碱提酸沉法中不同因素对槐米中芦丁转移率的影响，结果显示，当槐米原料粉碎过 10 目筛提取 2 次，硼砂添加量 1.5%，液料比8 mL/g，每次提取1 h时，芦丁转移率可达81.43%。张依等16通过碱提酸沉法对槐米中的芦丁进行提取工艺优化，当碱液溶解pH值为8，液料比20 mL/g，经酸沉淀后静置24 h时，能够有效增加槐米中芦丁的提取率。李通等17研究发现，碱溶酸提法中当 pH 值为 3.0 和 10.0、温度80.0 时，槐米中芦丁的提取效率最高，每20 g槐米中芦丁的提取量可达2.8 g左右。碱提酸沉法提取工艺成本较低、操作简单安全，适用于大规模生产。1.4超临界流体萃取法超临界流体是指某种气体/液体混合物在温度及操作压力高于临界点时，其扩散系数和黏度接近气体，而其密度接近液体18，超临界萃取技术因温度和压强均处于临界状态，因而具有液体和气体的双重特征19。该方法工艺流程简单，不需要有机溶剂作为提取剂，无环境污染。有研究发现，当用超临界CO2萃取芦丁等分子量较大、分子极性强的物质时，需要在超临界流体中加入适量的夹带剂，提高与SC-CO2的亲和力，以此提高萃取效率20。1.5微波辅助提取法微波辅助提取法广泛应用于各种有效成分的提取。微波能够快速穿透提取介质使溶剂与样品充分接触，加速样品中的有效成分进入溶剂21。王璐等22采用微波萃取辅助乙醇浸提技术研究乙醇浓度、微波功率对红枣中芦丁提取量的影响，结果表明，微波萃取的最佳条件为70%的乙醇，15 mL/g的液料比，微波功率400 W，此时红枣中的芦丁提取量最高为0.264 g/100 g。李振东等23以槐花米为原料，芦丁得率为评价指标，探究了微波辅助法中不同因素对槐花米中芦丁得率的影响。研究结果表明，当温度120，微波功率500 W，提取时间为20 min时，芦丁粗品得率最高，为3.5 g/100 g。与常规的提取法相比，微波提取具有耗时短、提取率高、溶剂耗量小和产品纯度高等特点，但在工业化生产中的应用还未普及。1.6超声辅助提取法超声波辅助提取是在水浸提的同时加超声波辅助，此方法不仅提取效率高，节约提取时间，同时避免高温对有效成分的影响24。邱岚等25以槐米中芦丁的提取率为指标，采用超声波辅助提取法提取槐米中芦丁的最佳工艺条件为：液料比16 mL/g、提取时间20 min、提取次数2次，5 g槐米粉末中芦丁的提取率可达17.96%。刘路路等26对影响超声提取连翘叶中连翘酯苷A、连翘苷和芦丁效果的4个因素（乙醇浓度、料液比、提取时间和提取温度）进行优化，结果表明，乙醇浓度50%，液料比28 mL/g，提取时间25 min，提取温度51 时，芦丁的提取量为22.46 mg/g。而陈菊27利用超声提取法优选出槐米中芦丁提取的最佳工艺条件下（60%乙醇提取30 min，液料比15 mL/g，提取温度40），芦丁粗品得率仅有7.12%，可能与超声清洗器的超声频率有关。2芦丁的生物学功能2.1抗氧化作用研究表明，芦丁主要是通过清除体内自由基的活性28，提高细胞内谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、谷胱甘肽还原酶（GR）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活性，发挥抗氧化能力29。Singh等30发现，芦丁可以在iNOS-Nrf2信号通路中缓解叔丁基过氧化氢诱导的红细胞和肝脏氧化损伤，同时维持氧化应激下细胞的正常形态。Khan等31通过研究芦丁对四氯化碳（CCl4）所致大鼠肝损伤的保护作用机制，发现芦丁可以提高肝脏内源性抗氧化酶的活性，抑制脂质过氧化的发生。氧化应激状态下，芦丁和蛋白质可以通过共价和非共价交联改变蛋白质的结构、疏水性和颗粒大小，有效改善肌原纤维蛋白凝胶的性能32。有研究表明，通过超临界水处理芦丁（300/10 000 kPa）可显著提高清除ABTS自由基和DPPH自由基的活性以及还原能力，对酪氨酸酶的抑制活性可达21.72%60.05%33。2.2抗病毒作用芦丁具有良好的抗病毒活性。动物试验表明，芦丁主要针对病毒的复制阶段及末期发挥作用，在对选定的四种化合物进行的抗小鼠诺如病毒感染测试表明，芦丁具有抗小鼠诺如病毒的活性34。丁玥等35在研究流感病毒感染MDCK细胞的模型中发现，芦丁抑制了流感病毒神经氨酸酶的活性，具有较好的体外抗流感病毒作用。Suebsaard等36在感染了高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒（HP-PRRSV）的巨噬细胞模型中发现，芦丁可以提高猪细胞内干扰素调节基因以及型、型干扰素的表达，减少炎性细胞因子的分泌，是提高HP-PRRSV天然免疫应答的免疫调节剂。2.3抗炎作用炎症反应是具有血管系统的活体组织对各种损伤因子的刺激所发生的防御反应，其作为先天性免疫和获得综述NO.02 2023163饲料研究 FEED RESEARCH性免疫反应的一部分，对抵御感染和体内损伤非常重要37。芦丁可以通过抑制炎症反应中的酶活性、降低炎症因子水平或干扰某些信号通路中关键酶的合成发挥抗炎作用。芦丁能够下调炎症标志物肿瘤坏死因子-（TNF-）、白细胞介素-6（IL-6）水平及NFjB、i-NOS和COX-2的表达，进而减轻环磷酰胺诱导的炎症反应和氧化应激38。与Liu等39的研究结果一致，在探究芦丁对脂多糖（LPS）诱导的小鼠急性肺损伤的试验中，发现芦丁能通过改善肺组织损伤，显著减少炎症介质一氧化氮的合成，同时抑制TLR4、TRAF6和P-IB蛋白的表达水平，发挥抗炎保护机制40。芦丁还可以通过阻断Janus激酶（JAK）、转录激活因子3（STAT3）及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等多种途径发挥体内抗炎作用41。2.4抗菌作用许多研究表明，芦丁具有抗菌特性，其抑菌活性虽然低于抗菌药物42，但二者联用不仅可起到协同作用，还可减少细菌的耐药性。芦丁的酚羟基结构可以与金属离子发生螯合作用，增强其抑菌效果43；同时改变菌体细胞膜的流动性，影响胞膜电子传递，从而抑制病原微生物的生长44。孙国等45研究发现，以稀土的氯化物和芦丁为原料合成的稀土-芦丁配合物对金黄葡萄球菌、大肠埃希菌和白念珠菌具有显著的抑菌效果。从紫花苜蓿中提取出的芦丁体外抑菌活性测定试验表明，紫花苜蓿芦丁提取液对大肠埃希氏杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果较为明显46。Sortase