原花青素生物學(xué)活性及其在畜牧生產(chǎn)中應(yīng)用

吳偉偉， 哈尼克孜， 張小偉， 龍 淼

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，新疆烏魯木齊830000；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；3.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽110161）

原花青素（PC）是一類水溶性多酚化合物，存在于天然植物中，如葡萄、山楂、蘋果、野草莓、紫甘薯、銀杏和松樹等。原花青素可利用資源非常廣泛，是一種天然的抗氧化劑。 其具有很強(qiáng)的極性，溶于甲醇、乙醇、丙醇、丙酮等極性較高的溶劑，不溶于極性較小的溶劑，如苯、甲苯、氯仿和石油醚等。 原花青素水溶性強(qiáng)，易被機(jī)體吸收，生物利用度超過90%，但穩(wěn)定性差，容易受到pH、光、熱的影響（段國(guó)平等，2014）。 原花青素的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其中最簡(jiǎn)單的是兒茶素、表兒茶素、兒茶素和表兒茶素。在原花青素的各種結(jié)構(gòu)中，以二聚體分布最廣，是最重要的原花色素類。在原花青素來源中， 從葡萄籽及其皮中提取出來的葡萄籽原花青素（GSPE)含量最高，并且原料成本低，是原花青素的重要來源，受到廣泛的應(yīng)用（Liu 等，2018）。

1 原花青素的生物學(xué)活性

1.1 免疫調(diào)節(jié)和抗癌作用 研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼料中添加1.5%綠色葡萄葉可顯著降低白細(xì)胞數(shù)量，提高嗜異性細(xì)胞比例（張海軍等，2012），能夠促進(jìn)小鼠脾細(xì)胞增殖及分泌TNF-α 和IL-2 能力（潘利華等，2014）。 目前認(rèn)為，原花青素可以提升機(jī)體免疫功能， 其調(diào)節(jié)機(jī)制可能是通過對(duì)細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)來完成（孔妮等，2018）。 PC 可以促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡，也可抑制紫外線誘導(dǎo)的免疫抑制，并促進(jìn)T 細(xì)胞功能發(fā)揮抗皮膚癌作用（Katiyar，2007）。 研究表明，由山楂中提取的原花青素能夠抑制肝癌細(xì)胞SMMC-7721 的增殖并促進(jìn)其凋亡（孫思明等，2019）。其抗癌機(jī)制可能與原花青素具有強(qiáng)的抗氧化和清除自由基能力， 可以促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡并阻止細(xì)胞周期有關(guān)。

1.2 清除自由基和抗氧化活性 葡萄籽提取物原花青素抗氧化活性是常用抗氧化劑維生素E的50 倍， 維生素C 的20 倍。 原花青素含有多個(gè)酚羥基，因此可被氧化釋放H+，釋放的H+可與人體產(chǎn)生的活性氧自由基結(jié)合。 其可以通過清除活性氧來阻斷其對(duì)細(xì)胞膜脂質(zhì)的過氧化損傷。 凌智群等（2002）報(bào)道，PC 能阻止過氧化氫對(duì)細(xì)胞膜的氧化損傷作用，并且作用效果呈增加趨勢(shì)。對(duì)小鼠進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，給予小鼠口服PC，小鼠肝臟組織SOD 活性明顯增強(qiáng)， 這可能由于PC 激活了機(jī)體的抗氧化通路，產(chǎn)生大量抗氧化活性物質(zhì)，從而抑制細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化。 原花青素可以清除大鼠腸組織中的氧自由基，減少對(duì)腸組織的氧化損傷，減輕大鼠復(fù)發(fā)性結(jié)腸炎（王艷紅等，2010）。 PC 還可抑制體內(nèi)活性氧及α-生育酚的產(chǎn)生和回收，并保護(hù)低密度脂蛋白。 原花青素含的二羥酚基可與金屬離子Fe3+、Cu2+、Al3+結(jié)合， 從而阻止金屬離子催化自由基反應(yīng)的活性，起到抗氧化的作用。

1.3 抗病驅(qū)蟲功能 原花青素可以抑制真菌、細(xì)菌和酵母等微生物的生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，原花青素可以通過抑制膀胱上皮細(xì)胞表面整合素受體及FActin 表達(dá)實(shí)現(xiàn)抑制致病性大腸桿菌的黏附，阻止其侵入膀胱上皮細(xì)胞（沙凱輝等，2018）。 Wang 等（2008）研究表明，飼糧中添加PC 可提高肉仔雞的免疫功能， 降低柔嫩艾美爾球蟲感染造成的肉雞生長(zhǎng)抑制， 并可以治療因柔嫩艾美爾球蟲引起的并發(fā)癥， 能保護(hù)多種球蟲誘導(dǎo)雞的壞死性腸炎腸道損傷，但具體的機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

1.4 心血管保護(hù)作用 Demirkaya 等（2009）研究表明，每日攝入100 mg PC 的試驗(yàn)鼠，能夠抑制由DXR 造成的心肌氧化損傷。Pataki 等（2002）研究發(fā)現(xiàn)，PC 能夠清除OH 和H2O2自由基， 提高心臟受損后的恢復(fù)。PC 能夠抑制膠原蛋白、彈性蛋白和透明質(zhì)酸的分解， 主要是由于PC 能夠抑制膠原酶、彈性蛋白酶和透明質(zhì)酸酶活性，從而保持血管完整性。 PC 可以降低血TC、血脂、低密度脂蛋白（LDL）等濃度，升高高密度脂蛋白（HDL）濃度來預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化（馬亞兵等，2013）。 原花青素還具有降低血壓和放松血管的作用。 研究發(fā)現(xiàn)，給兔靜脈注射葡萄籽原花青素后，能有效抑制血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化酶，進(jìn)而起到降壓作用。 山楂原花青素能夠促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞胞外鈣內(nèi)流和胞內(nèi)鈣釋放，發(fā)揮其血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣活化的作用（李澎等，2017）。

1.5 解救中毒的作用 PC 能夠緩解毒物對(duì)細(xì)胞氧化損傷和免疫毒性。 萬一方等（2017）利用細(xì)胞活力分析和ELISA 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PC 能夠顯著抑制PNMC 對(duì)脾淋巴細(xì)胞增殖毒性作用， 緩解其對(duì)T淋巴細(xì)胞分泌白介素2 和4 的能力， 通過測(cè)定抗氧化指標(biāo)SOD 和GPx 證明，PC 緩解免疫毒性與其抗氧化作用密切相關(guān)。 涂瓏瓏（2013）通過建立4-硝基酚小鼠睪丸損傷模型，添加葡萄籽原花青素提取物能顯著緩解其引起小鼠精子數(shù)減少和生精上皮細(xì)胞脫落，恢復(fù)睪丸組織正常形態(tài)，并且提高睪丸組織的抗氧化水平。 還證明了PC 緩解4-硝基酚生殖毒性是通過其抗氧化能力， 并調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白和基因表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。 水產(chǎn)飼料中鎘超標(biāo)可使動(dòng)物肝臟細(xì)胞死亡、解體和線粒體損傷，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖造成嚴(yán)重危害。研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加PC，能夠增強(qiáng)肝臟抗氧化能力和清除體內(nèi)自由基（盧俊姣等，2014）。趙盼月等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加800 mg/kg 的原花青素能拮抗鎘造成吉富羅非魚肝臟氧化損傷， 能夠顯著降低吉富羅非魚血清轉(zhuǎn)氨酶活性，減少肝臟自由基產(chǎn)生，提高肝臟金屬硫蛋白水平。 侯福銀等（2015）在雞胚第6.5 天，注射0.05 mg/kg 鎘或2.5 mg/kg PC， 測(cè)定睪丸形態(tài)、氧化指標(biāo)、細(xì)胞凋亡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)基因的表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，PC 逆轉(zhuǎn)了鎘引起雞胚睪丸損傷和凋亡細(xì)胞數(shù)量增多現(xiàn)象， 并降低了鎘誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)基因XBP-1 表達(dá)。 姜婧等（2016）發(fā)現(xiàn)，鉛可以嚴(yán)重?fù)p傷肝臟，但PC 能夠保護(hù)鉛對(duì)大鼠肝臟的損傷作用， 因?yàn)镻C 降低了ALT 和AST活性，提高了SOD 活性，降低脂質(zhì)過氧化和肝病理損傷， 初步探討機(jī)理表明，PC 主要通過調(diào)控氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡和DNA 損傷起到保護(hù)作用。 研究表明， 飼料中添加葡萄籽原花青素能夠顯著緩解黃曲霉毒素B1對(duì)肉雞誘導(dǎo)的免疫抑制和氧化應(yīng)激反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)，起到保護(hù)作用是由于原花青素能夠激活Nrf2 信號(hào)通路并抑制NF-κB 通路，該研究結(jié)果為防控黃曲霉毒素中毒奠定了基礎(chǔ)（Rajput 等，2019）。 研究也發(fā)現(xiàn)，葡萄籽原花青素通過激活Nrf2/ARE 通路能夠顯著緩解玉米赤霉烯酮對(duì)小鼠生殖毒性（Long 等，2016）。

2 原花青素在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 飼料中添加原花青素可提高肉雛雞免疫器官指數(shù)，提高胸肌率、肉雞日增重、腿肌率、胸肌pH，降低腹脂率（周華等，2013）。 梁衛(wèi)花（2009）選取了300 只1 日齡健康A(chǔ)A 肉仔雞，進(jìn)行42 d 飼喂效果試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)，松針提取物原花青素能夠提高肉仔雞法氏囊、脾臟、胸腺等重量進(jìn)而提高肉雞的免疫功能，與抗生素金霉素、北里霉素進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，效果明顯高于這兩種抗生素。 楊金玉等（2014）研究表明，7.5 ～15.0 mg/kg PC 與小麥型飼糧組合可顯著提高雞免疫機(jī)能。 體外試驗(yàn)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PC 促進(jìn)肉仔雞外周淋巴細(xì)胞增殖效果最佳的濃度為30 μg/mL。 研究發(fā)現(xiàn)，PC 能夠提高產(chǎn)蛋后期蛋雞生產(chǎn)性能和抗氧化能力。張玉等（2016）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)飼糧中添加50 mg/kg PC 能提高蛋雞血漿和肝臟T-SOD 活性，降低肝臟MDA 含量，增加蛋殼厚度。邢玉娟等（2018）發(fā)現(xiàn)，10 mg/kg OPC 對(duì)肉雞1 ～42 d 的生長(zhǎng)性能及免疫機(jī)能提升最顯著，15 mg/kg OPC 對(duì)肉雞血漿抗氧化提升最顯著。

2.2 在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 PC 能夠顯著提高應(yīng)激仔豬抗氧化能力，降低肝臟炎癥反應(yīng)和維持肝臟細(xì)胞完整性。PC 還能夠提高仔豬生長(zhǎng)性能，且效果與維生素E 的效果相當(dāng)（趙嬌，2013）。PC 還能夠提高腸道消化酶的活性，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，提高血液中紅白細(xì)胞數(shù)量， 降低斷奶應(yīng)激造成的不利影響。趙家奇等（2016）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬飼料中添加100 mg/kg PC 可顯著提高仔豬血清抗體、補(bǔ)體和白細(xì)胞介素-2 的濃度， 提高斷奶仔豬谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物岐化酶活性， 降低血清中MDA含量。PC 不僅能夠提高仔豬免疫力和抗氧化能力，而且當(dāng)仔豬受到氧化應(yīng)激后，也會(huì)起到一定的保護(hù)作用。 趙嬌等（2012）報(bào)道，飼糧中添加100 mg/kg葡萄籽PC 能夠減緩Diquat 誘導(dǎo)的仔豬氧化應(yīng)激，進(jìn)而改善應(yīng)激仔豬的生長(zhǎng)性能。胡亞美等（2014）研究發(fā)現(xiàn)， 原花青素還能提高豬精液常溫保存效果，延長(zhǎng)精液保存時(shí)間。

2.3 在其他動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用 研究表明，PC 可提高肉兔屠宰率，降低肉品粗脂肪含量，改善肉品物理性狀。 飼糧中添加原花青素可降低肉兔死亡率、腹瀉率，同時(shí)，飼糧中添加原花青素，可改善肉兔盲腸發(fā)酵狀況， 而添加400 mg/kg 原花青素，可提高肉兔飼糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用效率 （汪水平等，2014）。PC 能夠降低成年母羊糞中的蛋白含量和能量、 降低飼料成本， 提高經(jīng)濟(jì)效益 （李會(huì)菊等，2010）。PC 可增加魚類畝產(chǎn)量，降低餌料系數(shù)（楊再等，2006）。 0.2 g/kg 添加水平的葡萄籽原花青素能夠改變奶牛瘤胃微生物發(fā)酵模式，顯著降低了甲烷產(chǎn)量（楊德蓮等，2018）。 朱旺（2015）在肉牛空腸上皮細(xì)胞培養(yǎng)基中添加PC， 然后又進(jìn)行不同溫度的熱應(yīng)激（37、40、43 ℃和46 ℃下進(jìn)行2 h 的培養(yǎng)），試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定溫度范圍內(nèi)，PC 能夠提高細(xì)胞抗氧化能力、降低炎性反應(yīng)，進(jìn)而緩解肉?？漳c上皮細(xì)胞的熱應(yīng)激反應(yīng)。 宿孝奇（2015）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，奶牛發(fā)生酮病時(shí)血漿MDA 和NO、CAT 活性顯著升高，TAC、GPX、SOD 活性極顯著下降，反應(yīng)泌乳早期奶牛發(fā)生酮病時(shí)機(jī)體氧化應(yīng)激劇烈， 抗氧化水平低下。 泌乳早期添加PC 可有效提高奶牛機(jī)體抗氧化能力，降低血漿氧化代謝產(chǎn)物和酮體水平。

3 小結(jié)

原花青素作為一種無副作用的綠色添加劑，能夠拮抗有毒物質(zhì)對(duì)動(dòng)物機(jī)體的損傷， 提高畜禽抗病和抗氧化能力，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力，其應(yīng)用前景廣闊。 但原花青素在不同動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用劑量不同，需要科研人員確定最佳添加量，最終發(fā)揮原花青素在畜牧生產(chǎn)中的作用。