黄酮类化合物的研究进展及添加苜蓿类黄酮对奶牛的影响_曲畅.pdf

当代畜禽养殖业 202301组稿Email：作者简介：曲畅（2001），女，硕士研究生，研究方向为动物遗传育种与繁殖。科学研究黄酮类化合物的研究进展及添加苜蓿类黄酮对奶牛的影响曲 畅（宁夏大学农学院，宁夏 银川750021）摘要：苜蓿草属于多年生的豆科天然牧草，广泛分布在我国各个地区，是一种优良的饲草资源。苜蓿草富含蛋白质、矿物质元素和碳水化合物，可消化粗蛋白含量为17%23%，粗纤维含量在42%左右，被认为是优良的粗饲料1。苜蓿类黄酮是苜蓿中一种重要的次级代谢产物，其结构中具有2-苯基色原酮，因此具有抗氧化、抗菌、诱发癌细胞和肿瘤细胞凋亡、调节类雌激素水平和机体免疫功能等作用，具有较好的开发和利用价值，在动物生产中得到广泛应用。本文综述黄酮类化合物的研究进展以及苜蓿类黄酮的功效与应用，及其作为饲料添加剂对奶牛瘤胃微生物区系、机体免疫及抗氧化性、血液生化指标的影响，旨在为苜蓿类黄酮在奶牛生产中的应用提供参考。关键词：黄酮类化合物；苜蓿类黄酮；瘤胃微生物；机体免疫及抗氧化性；血液生化指标中图分类号：S816.7文献标识码：A文章顺序编号：1005-5959（2023）01-008-04苜蓿草（Lotus corniculatus L）是种植相对广泛的多年生豆科类植物之一，具有生物量高、营养品质好及适应性强等特点。黄酮类化合物是苜蓿的一类主要次级代谢产物，目前我国栽培的45个苜蓿品种中73.3%的总黄酮含量为0.6%0.9%，在植物生长发育和开花过程中起着重要作用。黄酮类化合物可以促进动物的生长发育、提高动物产品的质量。由于其具有抗微生物和抗氧化等特性，因此黄酮类化合物在动物生产中被广泛用作饲料添加剂2-3。1黄酮类化合物的研究进展1.1黄酮类化合物的提取方法现阶段，黄酮类化合物的3种主要提取方法包括溶剂提取法、超声波或微波辅助提取法及酶辅助提取法。大量研究表明，超声波提取法更适宜进行黄酮类化合物的提取。这种工艺主要采用超声波对植物细胞壁进行破坏，改变植物细胞壁的通透性，随即加入提取剂使有效成分快速渗出4。这种工艺具有提取效率高、耗能低且不会破坏有效成分的特点。许一英等5试验结果表明，应用超声波提取苜蓿类黄酮化合物的最佳提取条件为：乙醇体积分数70%、提取温度保持60左右、时间30 min、超声功率180 W，苜蓿总黄酮得率为6.43 mg/g。1.2黄酮类化合物的吸收与代谢黄酮类化合物是一类具有弱酸性的多酚类化合物，在胃内的酸性环境中，能较好地被吸收。现阶段已发现 某 些 黄 酮 苷 元 如 槲皮素（quercetin）、大豆素（daidzein）及染料木素（genistein）能够经胃部被充分吸 收，而 某 些 花 色 苷 类 物 质 可 能 会 在 胆 移 位 酶（bilitranslocase）的作用下，在胃部实现快速吸收6-7。小肠是绝大多数营养物质的主要吸收场所。黄酮类化合物多以糖苷的形式存在，并且能进行被动扩散后被生物膜吸收。目前被广泛关注的有两种可能吸收机制：通过小肠上皮细胞细胞膜的Na+依赖葡萄糖转运 载 体（sodium-dependentglucosetransporter,SGLT1）进行转运作用；一部分黄酮类化合物在位于小肠绒毛边缘位置的乳糖酶-根皮苷水解酶的作用下，水解成小分子的苷元后，通过扩散方式进入肠黏膜组织后被吸收。除此之外，成纤维细胞对不同形式的黄酮类化合物吸收能力各异8-9。胃和小肠对某些黄酮类化合物具有选择性吸收和代谢作用，未被消化吸收的部分以及在小肠壁和回肠壁上的结合代谢产物等在小肠的蠕动作用下进入大肠。在大肠肠道微生物的作用下，能够将黄酮类化合物代谢，代谢产物吸收后进入血液被机体利用7。1.3黄酮类化合物的作用黄酮类化合物具有抗氧化作用。抗氧化指在任何浓度下存在的作用于或消耗产生自由基的物质，阻止8DOI:10.14070/ki.15-1150.2023.01.006202301 当代畜禽养殖业组稿Email：科学研究其进一步反应。研究表明，黄酮类化合物的酚羟基上存在可与过氧化物自由基反应结合生成黄酮类自由基的氢原子，从而终止自由基的链式反应，提高机体的抗氧化活性10。黄酮类化合物具有抗菌作用。现有试验数据表明，大多数黄酮类化合物对微生物（包括革兰阳性菌、革兰阴性菌和真菌等）具有不同程度的抗菌活性。黄酮类化合物与病原微生物细胞膜的亲水区发生反应，改变细胞膜的通透性，导致内部成分的损失。它还影响细胞膜脂质体的流动状态，导致膜电子传递和核苷酸合成受阻，从而抑制病原微生物10。黄酮类化合物具有调节动物激素的作用。由于植物雌激素与动物雌激素的结构相似，植物雌激素可与雌激素受体结合，从而发挥雌激素样作用。异黄酮具有双重雌激素的调节作用，浓度不同作用不同，能促进动物组织器官的生长、调节性激素的分泌和代谢，影响体内激素水平10。黄酮类化合物对免疫功能的影响。一般认为免疫器官指数升高能够增强机体免疫力，相反若是免疫力过低则发挥抑制作用，免疫器官指数则相应降低11。黄酮类化合物可以调节细胞因子，提高细胞的抗氧化能力，从而提高免疫功能，改善动物健康。黄酮类化合物还可以诱导癌细胞和肿瘤细胞凋亡，发挥抗癌、抗肿瘤作用。通过激活肿瘤坏死因子，抑制致癌因子的活性，影响癌细胞的信号传递，干扰癌细胞的周期并促进抗癌基因的表达，从而延缓正常组织细胞凋亡，起到抗癌、抗肿瘤作用12。2黄酮类化合物在动物生产中的应用研究2.1黄酮类化合物在反刍动物生产中的应用在反刍动物的日粮中添加黄酮类化合物能够提高日增重、生产性能、生长性能以及机体免疫力等13。反刍动物易出现代谢不平衡等问题，芦丁是一种天然的黄酮苷成分，添加到日粮中，能够影响机体对葡萄糖的代谢情况，促进反刍动物的肝脏健康，还能减少瘤胃内甲烷气体的产生，改善瘤胃内各种酶（包括微晶纤维素酶、羧甲基纤维素酶以及-葡萄糖苷酶）的活性。郭旭东14在研究芦丁对奶牛泌乳性能的影响时发现，日粮中芦丁含量在34.5 mg/kg时，可以显著提高奶牛的产奶量。沈菲等15在泌乳早期奶牛的饲料中添加一定水平的大豆异黄酮试验中发现，大豆异黄酮能够抑制乳中体细胞数量的增加，说明大豆异黄酮可以降低奶牛患乳房炎的概率。甘麦邻等16使用染料木素对处于乏情期的哈萨克羊进行诱导发情，每日在饲粮中分别添加20 mg和40 mg的染料木素，连续饲喂24 d。结果发现，哈萨克羊体内雌激素含量显著升高，同时血清中总蛋白、白蛋白以及钙含量升高，一定程度上促进哈萨克羊的发情，且高剂量组的发情羊只占比最大。2.2黄酮类化合物在家禽生产中的应用黄酮类化合物具有改善家禽肉品质、提高产蛋性能、改善生长性能及增强免疫力等作用。王一冰等17在文昌鸡日粮中添加大豆异黄酮与添加灵孢子粉组进行对比。结果表明，大豆异黄酮组的平均日增重显著提高、料重比明显降低，说明添加黄酮类化合物能够提高家禽的生长性能。刘莹18通过研究槲皮素对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响时发现，给家禽饲喂0.02%0.04%的槲皮素能提高家禽的营养代谢和相关内分泌激素水平，使料蛋比降低、产蛋率提高。还可以增加蛋壳的厚度，使蛋黄磷脂的含量升高、胆固醇含量降低。2.3黄酮类化合物在猪生产中的应用在猪日料中添加黄酮类化合物，具有提高猪生长性能、免疫力、抗氧化和抗病毒能力等。吴国云19在添加染料木素并采用血清饥饿法在体外培养猪的卵巢颗粒细胞中发现，添加染料木素能够显著降低猪卵巢颗粒细胞凋亡的发生率。王强等20研究苦荞黄酮对断奶仔猪生长性能和免疫功能的影响时发现，在断奶仔猪日粮中添加40 mg/kg苦荞黄酮，使得仔猪日增重显著增高、料重比显著降低，并且血清中IgG、IgM、IgA含量显著升高。说明在日粮中添加苦荞黄酮可以显著提高断奶仔猪的生长性能和免疫功能。3添加苜蓿类黄酮对奶牛的影响3.1对瘤胃微生物区系的影响瘤胃是一个典型的宿主与微生物共生厌氧系统，其中存在大量的微生物。在瘤胃中完成营养物质（如植物材料）的消化以及随后的转化为宿主提供能量需求。Seradj等21发现，类黄酮导致奶牛瘤胃中牛链球菌和埃氏巨球型菌的水平增加。据Deliorman等22研究报道，富含类黄酮的植物提取物能够降低瘤胃微生物数量，柚皮苷和槲皮素能够抑制产甲烷菌和原虫。此外，纤毛虫、黄斑反刍杆菌和红斑杆菌的种群减少，并且琥珀酸纤维杆菌的多样性增加。以上结果说明，类黄酮具有的抗微生物功能可能对瘤胃微生物产生积极或消极的影响。瘤胃微生物在营养物质的降解中起着重要作用，因此，黄酮类化合物可以调节瘤胃的微生物区系，从而影响营养物质的消化和代谢2。Simpson和Shannon指数是用来估算微生物多样9当代畜禽养殖业 202301组稿Email：科学研究性的指标。Simpson和Shannon指数值越大，说明群落多样性越高。占今舜等23通过高通量测序技术相关发现，随着苜蓿黄酮添加量的增加，细菌数量、Simpson指数和Shannon指数均呈先上升后下降的趋势。结果表明，添加苜蓿类黄酮的水平为2060 g时，瘤胃细菌的多样性与苜蓿类黄酮的添加剂量呈正比关系；当添加至100 g时，瘤胃细菌的多样性呈降低趋势。黄酮类化合物能抑制细菌核酸的合成，破坏细菌细胞膜而产生抑菌作用，且随着黄酮类化合物浓度的增加抗菌作用越显著。因此，高浓度的苜蓿类黄酮对瘤胃微生物具有抑制作用24。王梦竹25发现，在日粮中添加不同浓度的苜蓿黄酮对绵羊瘤胃纤维素分解酶活性的影响不同，且具有特异性，并与添加浓度相关性高。因此，添加苜蓿类黄酮会影响瘤胃微生物区系，抑制或促进作用与添加浓度有关。3.2对机体免疫及抗氧化性的影响黄酮类化合物具有提高机体免疫力的功能。通过改善细胞免疫功能、调节体液免疫、增强非特异性免疫，提高T细胞、NK细胞和K细胞的免疫功能，达到免疫效果。主要的免疫机制包括直接作用于胸腺、脾脏等免疫器官或各种免疫细胞上的雌激素受体；调节垂体生长激素的分泌；降低体内生长抑素对免疫细胞的抑制作用26。唐浩国等27试验发现，在一定范围内，黄酮类化合物的添加可促进小鼠脾细胞IFN-mRNA的表达和IFN-的产生。因此，其可激活NK细胞，促进T细胞、B细胞的分化。分化后的B细胞起到分泌抗体、加强机体免疫调节的作用。苜蓿类黄酮在生物系统中具有保护功能，归因于其具有较强的抗氧化性并与其分子结构有关。黄酮类化合物的苯环上富含一定数量的酚羟基活性基团，数量越多其氧化性越强。由于其强烈的氧化特性，对动物机体内的不良自由基（主要来自酶促反应或非酶促反应）具有抑制和清除能力。作用于自由基的机制主要包括以下几个方面：抑制脂质链氧化过程中产生自由基的酶的活性和中间产物的作用，终止链式反应，抑制脂质氧化；直接消除活性较强的自由基，自由基苯环上酚羟基活性基团与自由基反应，同时生成半醌类物质，终止自由基的链式反应；通过增加抗氧化因子，激活机体内抗氧化系统发挥作用，使得生物体的组织和细胞免受自由基的损害28-30。占今舜10发现，甲烷二羧酸醛（MAD）浓度降低，超氧化物歧化酶（SOD）活性有增加的趋势，响应苜蓿黄酮类提取物（AFE），而过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性不受影响。因此，苜蓿类黄酮可以通过增加抗氧化酶的活性来提高抗氧化能力，从而保护组织和细胞免受自由基介导的损伤。3.3对血液生化指标的影响血液生化指标可以反映动物体内营养物质的代谢情况。因此，通过检测血液生化指标，可以间接了解动物的健康状况和生产性能31。主要的生化指标如下：总蛋白（TP）和血清白蛋白（ALB）水平的变化可以反映出动物机体对蛋白质的吸收和利用情况；血浆中的葡萄糖（GLU）含量与动物对饲粮中碳水化合物的利用情况有关，并且直接氧化供给动物机体能量；血清淀粉酶（AMY）是血清中淀粉酶的主要类型，属于糖苷链水解酶，主要来源于胰腺等，它的活性会影响机体内酶促反应的发生效率。血液脂肪主要由胆固醇（TCHO）和甘油三酯（TG）组成，其含量的高低反映动物 机 体 脂 肪 代 谢 情 况。其 他 生 化 指 标 包 括 肌 酐（CREA）、高密度脂蛋白（HDL)、尿素氮（BUN)、低密度