鞣花酸的生理功能及其在畜禽生产中的应用.pdf

动物营养学报，（）：鞣花酸的生理功能及其在畜禽生产中的应用阳治康 殷运菊 郑梦莉 陈清华（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙）摘 要：鞣花酸是一种天然存在并具有一定药理活性的多酚化合物，具有抗氧化、抗炎以及抑菌等作用。作为一种绿色环保的饲料添加剂，鞣花酸能够调节肠道菌群结构，提高动物生产性能，并在畜禽生产中具有良好的应用前景。本文综述了鞣花酸的主要生理功能及其作用机制以及在畜禽生产中的应用，为绿色饲料添加剂的开发提供参考。关键词：鞣花酸；代谢途径；生理功能；畜禽生产中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（）作者简介：阳治康（），男，湖南岳阳人，硕士研究生，从事动物营养学与饲料资源开发与利用研究。：通信作者：陈清华，教授，博士生导师，：随着人们对动物源性蛋白质的需求不断增加，畜禽生产方式逐渐形成规模化和集约化，特别是在发展中国家。与传统养殖模式相比，规模化和集约化养殖具有提高生产效率和减少资源浪费的优势，同时也会伴随着环境污染、畜禽免疫力下降等一系列问题。抗生素可通过调节肠道菌群组成、提高机体免疫力和预防疾病的发生来提高动物的生产性能。然而，抗生素在畜禽生产中过度使用导致环境污染加重、致病菌耐药性增强和畜产品抗生素残留，已经引起全世界消费者的广泛关注。近年来，有关抗生素代替品的应用研 究 和 产 品 开 发 日 益 增 多。鞣 花 酸（，）是一种天然存在的多酚化合物，通常以自由形式或衍生物形式广泛存在于各种水果、蔬菜和坚果中，特别是石榴、覆盆子、草莓、核桃、杏仁和葡萄酒中。作为一种弱酸，因其显著的抗氧化、抗炎和抑菌等特性而备受关注，在生理条件下可以解离出带负电荷的酚酸离子，从而清除体内过多的自由基。研究发现，还可以通过调节 样 相关蛋白（，）核因子红细胞 相关因子 （，）抗氧化反应元件（，）信号通路预防或减轻疾病。但是，现阶段 在畜禽生产中应用程度较低，其主要原因在于 的水溶性差和生物利用度低以及 的作用机制尚不完全明确。因此，本文就 的理化性质、代谢途径和生理功能及其作用机制以及在畜禽生产中的应用进行综述，为其作为绿色饲料添加剂在畜禽生产中的应用提供参考。的理化性质 俗称胡颓子酸，是没食子酸的二聚体衍生物，其分子式为，分子结构如图 所示，含有 个环状结构代表亲脂性结构域，而 个酚羟基和 个内酯基团可作为电子受体，通过相互作用形成氢键，代表亲水性结构域。是一种黄色针状晶体，同时也是一种高度热稳定性分子（熔点大于 ），相对分子质量为，几乎不溶于水，易溶于氢氧化钾和二甲基亚砜，不溶于醚。能以游离形式存在，但更多的是以缩合形式（如鞣花丹宁）广泛存在于自然界中，在悬钩子属 植 物、水 果、豆 科 植 物 和 坚 果 中 含 量 较高。覆盆子、云莓、北极荆棘和黑莓等悬钩子属植物中 含量均在 以上；草莓、石 榴 和 圆 叶 葡 萄 等 水 果 中 含 量 超 过 期阳治康等：鞣花酸的生理功能及其在畜禽生产中的应用 ；四季豆、豇豆、豌豆和大豆等发芽豆科植物中 含量在 （干重）；核桃等坚果中 含量超过 。研究发现，冷冻水果以及加工用于饮料生产会对 含量产生不同的影响，通过工业加工石榴生产果汁提高了果汁中 的含量；冷冻水果制备的果汁中 的含量比新鲜水果制备的果汁低 倍。目前，的提取方式主要为提取法和合成法。合成法由于产量低、工艺复杂和成本高等原因限制其广泛使用。提取法是从植物中回收和分离具有生物活性的化学物质的方法，主要包括碱水解提取法、酸水解提取法、超声波提取法、分离沉淀法和酶解法。商业 的生产是通过使用酸甲醇混合物作为溶剂提取富含鞣花丹宁的植物组分，然后用浓盐酸（）或硫酸（）水解鞣花丹宁生成。图 鞣花酸的分子结构 的吸收和代谢途径 在植物中主要通过鞣花单宁水解产生，并在胃肠道内通过微生物代谢形成尿石素。当鞣花丹宁进入动物胃肠道后，在鞣花单宁酶的作用下，可催化葡萄糖与鞣花丹宁的六羟基二苯酸基团之间的酯键水解，产生六羟基二苯酸并在内酯酶的作用下迅速形成。在胃肠道中产生的游离，由于其极低的水溶性在生物机体中的利用度较低，仅在胃和近端小肠中部分吸收。的摄取过程被认为是通过浓度梯度驱动的被动扩散，目前尚未发现能促进 跨肠道上皮摄取的特异性转运蛋白。肠上皮细胞中吸收的 在儿茶酚甲基转移酶的催化下迅速甲基化，即在 分子上邻二羟基的酚羟基上引入 个甲基，产生 衍生代谢物二甲基，并进一步与葡萄糖醛酸结合生成相应的二甲基 葡萄糖醛酸苷以增加水溶性和促进排泄。当未被吸收的鞣花丹宁和游离的 到达结肠后，会被肠道微生物进一步代谢形成尿石素。尿石素是具有不同羟基取代的二苯并吡喃酮衍生物，其通过鞣花酸 个内酯环的打开和脱羧以及从不同位置依次去除羟基，最终形成尿石素、和（分别为四羟基、三羟基、二羟基和单羟基二苯并吡喃酮衍生物）。与游离的 相比，尿石素具有较高的生物利用度和吸收率，可能是因为其亲脂性增加。尿石素可通过肠上皮细胞转运到血液循环中，吸收的尿石素在血液中达到微摩尔浓度，经历期（羟基化）和期（甲基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化）酶进一步代谢，以产生更多的尿石素可溶性代谢物，这些尿石素可溶性代谢物可以储存在组织中或通过尿液排出。的生理功能及其作用机制 抗氧化作用 酚羟基的抽氢反应 细胞或生物体在外界不同应激源的刺激下，产生大量有害的活性氧（，）和活性氮（，），使得动物机体内氧化系统与抗氧化系统之间的平衡被打破。氧化系统与抗氧化系统的不平衡将对细胞内大分子物质（蛋白质、脂质和碳水化合物）造成不可逆的损伤，进一步引起机体的组织和器官功能障碍以及代谢受阻，与生物利用度差的 相反，尿石素更容易被吸收，尿石素可能是发挥全身抗氧化作用的原因。研究表明，单一 及其配合物均可清除体内的 和，保护机体内大分子物质免受氧化损伤。与抗氧化剂维生素 和维生素 一样，具有强抗氧化性，且 的自由基清除能力优于维生素 和维生素，这与其自身的功能基团密切相关；化学结构中的酚羟基与不同自由基之间通过抽氢反应，清除机体内过量自由基。一项研究发现，对羟基自由基（）、甲氧自由基（）和二氧化氮自由基（）具有良好的清除率（），在特定条件下，通过循环反应清除自由基后可再次生成，直至中间产物被消耗，表明 在低浓度下也可以保护机体免受氧化应激。等研究发现，可缓解硫酸亚铁（）诱导的大鼠氧化应激，主要表现为能够有效清除、超氧阴离子自由基动 物 营 养 学 报 卷（）和硝基自由基（）等，从而缓解机体氧化损伤。乳清蛋白被广泛用作物质的载体，其可以与不同的多酚化合物结合形成络合物，以提高多酚化合物的生物利用度。等报道，相比单独使用，与 乳清蛋白的芳香族、活性位点结合后，有效提高了对，联氮双（乙基苯并噻唑啉磺酸）二胺盐，（），自由基、，二苯基三硝基苯肼（，）自由基和 的清除活性，从而增强 的抗氧化性能。与金属离子形成稳定络合物 作为一种有效的抗氧化剂，其能够与金属离子形成配合物，并通过占据所有的配位位置抑制金属离子的催化活性。等研究发现，在镉离子诱导的大鼠原代星形胶质细胞氧化损伤模型中，通过抑制钙稳态的破坏和减少 的产生，提高大鼠原代星形胶质细胞存活率。另一项研究发现，使用、和 预处理可减轻人淋巴细胞中重金属离子铬和钴的毒性。还可以阻止铬诱导的大鼠肾组织中 的累积，降低对细胞膜的损伤，从而减少脂质过氧化物的形成。作为一种新型植物螯合剂，可以与重金属铅结合形成稳定络合物，利用其高度水溶性，在生物转化过程中加速解毒，通过肝脏和肾脏代谢排出体外。等研究发现，大鼠皮下注射氯化镍后再接受 治疗，可与镍形成可溶性金属络合物，从而阻止金属离子与低分子质量的金属硫蛋白结合，促进镍从肾脏和肝脏中排出。其可能机制是：一方面，可以抑制重金属离子与抗氧化酶的巯基结合，防止其失活；另一方面，通过阻止金属离子取代抗氧化酶中金属辅助因子并上调抗氧化酶 的表达，维持促氧化剂与内源性抗氧化剂之间的相对平衡，防止 和 过度产生引起机体器官损伤和氧化应激。参与氧化还原信号通路 是一种重要的抗氧化转录因子，参与氧化还原信号通路的调节。在生理状态下，与 结合并限制在细胞质中；氧化应激条件下，可以促使 与 解离，使 构象发生改变转移至细胞核中与 结合，上调各种抗氧化酶 和蛋白的表达。研究发现，在百草枯诱导的仔猪氧化应激模型中，通过上调 信号通路中 蛋白的表达并介导其转运至细胞核中，从而促进 信号通路下游抗氧化酶血红素加氧酶（，）和醌氧化还原酶（，）的表达，从而缓解机体应激损伤。等研究表明，在白细胞介素（，）诱导的软骨细胞氧化应激中，可通过 介 导 信号通路缓解氧化损伤。另一项研究发现，通过激活 介导的信号通路上调谷胱甘 肽 过 氧 化 物 酶 （，）的表达，从而提高抗氧化性能。综上可知，细胞或生物体在受到外界不同应激源刺激时，主要是通过 种途径发挥抗氧化作用（图）：）通过自身的功能基团（酚羟基和内酯基团）清除 和；）与金属离子结合形成稳定络合物，从而防止金属离子的促氧化作用；）通过激活 信号通路上调抗氧化酶的表达，从而缓解机体氧化应激。抗炎作用 通过降低细胞炎症因子的表达缓解炎症反应 白细胞介素（，）、和肿瘤坏死因子（，）是炎症反应中重要介质，通常用作全身促炎细胞因子激活的标记物。等发现，在脂多糖（，）诱导的成熟脂肪细胞炎症中，及其衍生物尿石素 和 可下调炎症过程相关细胞因子、诱导型一 氧 化 氮 合 酶（，）和单核细胞趋化蛋白（，）的表达。体外研究表明，可 缓 解 诱 导 的 猪 小 肠 黏 膜 上 皮 细 胞（）活力的损失，以及下调 和 的表达。在一项关于脑缺血 再灌注引发的大鼠脑组织炎症反应的研究中，大鼠通过管饲法分别接受、和 ，每天 次，持续 周，结果显示，的 可调节核因子（，）的表达，减少环氧合酶（，）和 的活性，从而有效降低炎症标志物 和 的含量，缓解脑缺血后的细胞死亡。还可以通 期阳治康等：鞣花酸的生理功能及其在畜禽生产中的应用过激活蛋白激酶（，）和丝裂原活化蛋白激酶（，）降低促炎标志物、干扰素（，）和 的 表达水平以及 和 的蛋白质合成量。大量研究证明，在外源性刺激的诱导下，可以降低小鼠不同组织如睾丸组织、肝脏、肾脏、脊髓组织和小肠中 和 的含量。：核因子红细胞 相关因子 ；：样 相关蛋白 ；：小 ；：抗氧化反应元件 ；：活性氧 ；：活性氮 ；：血红素加氧酶 ；：醌氧化还原酶 。图 鞣花酸抗氧化作用机制图 ，通过调节 炎症信号通路降低炎症因子的表达 是调节炎症信号通路的重要因子。在静息状态下，与其抑制蛋白核因子 抑制因子 （，）结合变得不活跃；当受到炎症因子刺激时，可引 起 与 其 抑 制 蛋 白 的 解 离，由无活性状态转变为活性状态并从细胞质中转移到细胞核，并与特定的位点结合，从而诱导炎症因子、和 的表达。样受体（，）是先天免疫细胞表面重要的模式识别受体，也是非特异性免疫和特异性免疫之间的桥梁。高迁移率族蛋白（，）是一种高度保守的蛋白，主要位于细胞核内，在细胞运动和 的转录、复制、修复中起重要作用。等研究表明，通过 信号通路改善链脲佐菌素诱导的小鼠氧化性肾损伤，其具体的机制是 阻止 与其受体 结合，下调 下游蛋白如白细胞介素 受体相关激酶 （，）、肿瘤坏死因子受体相关因子（，）、核因子 抑制剂激酶（，）的表达，使 活化进一步降低，使得 和 等细胞因子的含量也随之减少。最近的一项研究发现，肉鸡饲粮中添加鞣花酸可通过调节炎症信号通路和盲肠菌群来改善产气荚膜梭菌诱导的肉鸡亚临床坏死性肠炎，主要表现为 可调节 和 激酶（，）信号转导和转录激活子（，）炎症信号通路，抑制、白 细 胞 介 素 （，）和 等炎性介质的释放，防止机体炎症反应，增加盲肠中厚壁菌门的相对丰度，抑制肠道屏障损伤，促进养分的吸收，提高肉鸡的生长性能。等报道，也可以动 物 营 养 学 报 卷通过 髓系分化因子（，）信号通路降低小鼠肝脏组织中炎症细胞因子、和 的含量以及抑制肝脏中炎症相关基因、和 的表达，缓解酒精性肝损伤引起的小鼠炎症反应。通过降低黏附分子在细胞中表达阻断炎症的发生 黏附分子在内皮细胞中的表达被认为是炎症早期形成的关键步骤。研究