張毅峰，石玉祥

（河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北 邯鄲 056000）

隨著養(yǎng)殖業(yè)和飼料工業(yè)的飛速發(fā)展，抗生素濫用、畜產(chǎn)品藥物殘留、動物耐藥以及環(huán)境污染等問題愈加嚴重。我國農(nóng)業(yè)部明確指出2020年促生長作用的藥物飼料添加劑全部退出市場，禁止在飼料中使用[1]。同時消費者對食品質(zhì)量和安全的要求也在逐漸提高，所以尋找飼料抗生素替代品迫在眉睫。研究表明，植物提取物飼料添加劑具有抗氧化、調(diào)節(jié)免疫、抗炎抗菌和維持單胃動物胃腸道中微生物群平衡等特性[2]。近年來研究人員發(fā)現(xiàn)，植物提取物槲皮素除作為染色劑以外，還具有很多優(yōu)良生物活性，如抗氧化、抗炎免疫和抗腫瘤等。本文就植物提取物槲皮素的生物活性及其在畜牧業(yè)的應用進行綜述。

1 槲皮素的來源及其理化性質(zhì)

1.1 槲皮素的來源

槲皮素（Quercetin）是一種具有多種生物活性的黃酮類化合物，可以在大多數(shù)可食用的水果、蔬菜等植物中找到，如蘋果、洋蔥、綠茶等，對人類和動物的健康具有有益作用[3]。

1.2 槲皮素的理化性質(zhì)

槲皮素，又名櫟精，分子式C15H10O7，由兩個芳香環(huán)通過中央三碳鏈含氧雜環(huán)相互連接構成，組成C6-C3-C6結構，兩個芳香環(huán)上各有兩個羥基，中央雜環(huán)上有一個羥基。羥基的數(shù)量與抗氧化能力成正比，而且相鄰的羥基數(shù)量越多，抗氧化能力越強；同時抗氧化能力也與羥基的位置有關，如5,7位羥基可通過合成多種金屬配合物提升抗氧化能力，同時7位羥基的酸性也與清除自由基能力成正比[4-5]。

2 槲皮素的生物活性

2.1 抗氧化作用

槲皮素屬于黃酮類化合物，包含5個羥基，可以中和細胞中的自由基，具有強抗氧化作用[6]。槲皮素的抗氧化性也與其能轉(zhuǎn)移氫或電子的能力以及金屬離子的螯合作用和對氧化酶活性的抑制有關[7]。此外還發(fā)現(xiàn)槲皮素可以提高谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶等抗氧化酶的活性，促進其表達，起到抗氧化的作用[8]。

國內(nèi)外有許多學者都做了槲皮素抗氧化相關的試驗，均取得不錯的效果。胡國鵬研究發(fā)現(xiàn)，長期飲用槲皮素配方飲料具有增強運動員血漿總抗氧化能力、促進抗氧化酶分泌和修復紅細胞功能等作用，對運動員訓練后體力恢復和運動能力提高有顯著促進作用[9]。Morand等研究發(fā)現(xiàn)，當大鼠服用槲皮素0.2%時，由Cu2+催化氧化超低密度脂蛋白和低密度脂蛋白而形成的共軛二烯在體外得到槲皮素共軛代謝物的有效抑制。這些代謝物在抑制低密度脂蛋白氧化方面是水溶性維生素E 400%。此外還發(fā)現(xiàn)，適應含有槲皮素0.2%飲食的大鼠血漿總抗氧化能力是對照組的160%[10]。Molina等研究證實，槲皮素可以直接通過抑制小鼠肝組織脂質(zhì)過氧化物丙二醛的產(chǎn)生，并間接地通過增強內(nèi)源性抗氧化劑谷胱甘肽的產(chǎn)生來防止酒精誘導的氧化應激[11]。與此同時，大量研究表明，槲皮素可通過提高某些抗氧化酶活性的方式增強動物的抗氧化性。Jeong 等也得出相似的研究結果，攝入槲皮素0.08%可降低小鼠肝臟中硫巴比妥酸反應物的水平和提高超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性[12]。Machha 等研究發(fā)現(xiàn)，通過口服槲皮素治療糖尿病大鼠可降低血糖水平和血漿丙二醛含量，并提高了超氧化物歧化酶活性和總抗氧化能力[13]。Kumar等研究發(fā)現(xiàn)，流感病毒小鼠口服槲皮素可促進過氧化氫酶，還原型谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的分泌，恢復抗氧化劑的濃度，可用作保護肺免受流感病毒感染期間釋放的氧衍生自由基的有害影響的藥物[14]。槲皮素抗氧化性也表現(xiàn)在保護機體細胞方面。Lee等研究表明，槲皮素可保護小鼠胸腺細胞免受氧化應激而導致的細胞凋亡，并通過其抗氧化活性調(diào)節(jié)細胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)[15]。Sakanashi等研究證實，氧化應激可提升細胞內(nèi)Ca2+濃度，是細胞死亡的原因之一，槲皮素可以保護遭受氧化應激的細胞，因此槲皮素可以保護細胞內(nèi)Ca2+超載而導致的氧化損傷[16]。

2.2 抗炎免疫作用

大量研究證實，槲皮素在抗炎免疫方面也具有良好效果。脂多糖（LPS）是炎癥反應的重要觸發(fā)因素，其刺激多種細胞（尤其是巨噬細胞）中許多內(nèi)源性生物活性因子的合成和釋放，從而導致炎癥反應[17]。在免疫方面，槲皮素具有抗病毒活性、抑制組胺釋放、減少促炎細胞因子、促進白細胞生成和抑制白細胞介素IL-4 的產(chǎn)生等作用，可以改善Th1/Th2 平衡，并抑制抗原特異性IgE 抗體的形成；能有效抑制酶活性，如脂氧合酶，嗜酸性粒細胞、過氧化物酶以及炎癥介質(zhì)，所有的作用機制都有助于槲皮素的抗炎和免疫調(diào)節(jié)特性[18]。

Heeba等研究發(fā)現(xiàn)，飼喂槲皮素可以減少大鼠體內(nèi)丙二醛和一氧化氮的形成，促進HO-1 mRNA表達，降低TNF-α水平，減緩炎癥反應的發(fā)生[19]。Hager-Theodorides等研究發(fā)證實，飼料中添加槲皮素可增強肉雞胸腺細胞的體液免疫反應，并隨著槲皮素0.5 g·kg-1濃度的提高，IgY抗體濃度也顯著增加[20]。Huang等研究表明，樹突狀細胞（Dc）在連接先天免疫和適應性免疫方面起著至關重要的作用，槲皮素抑制了小鼠體內(nèi)脂多刺激的DC在體外和體內(nèi)誘導抗原特異性T細胞活化的能力，證明槲皮素可能是一種有效的免疫抑制劑，可用于防治慢性炎癥和自身免疫性疾病，具有治療延遲型過敏性疾病的潛力[21]。Jung 等研究發(fā)現(xiàn)，對6 周齡ICR雌鼠連續(xù)口服槲皮素44 d，并在口服第15天給予連續(xù)30 d 的電離輻射，雖然輻射增加了小鼠血液中細胞因子含量，但是輻射-槲皮素組小鼠血液中IL-6 和IL-1 分泌量顯著低于輻射后未口服槲皮素組，顯示槲皮素有利于恢復因輻射造成的細胞因子分泌量增加，說明槲皮素對輻射造成的炎癥反應有保護作用[22]。

2.3 抗腫瘤作用

目前槲皮素對抗腫瘤作用機制的研究仍不夠完善，但許多體內(nèi)外試驗研究證實，槲皮素在多種癌癥細胞中具有抗癌作用，其通過細胞信號傳導和抑制激活癌細胞的酶的能力等各種機制而發(fā)揮作用[23]。Caltagirone 等、Murakami 等研究發(fā)現(xiàn)，口服槲皮素可預防結腸誘發(fā)的癌變，還可抑制黑色素瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移[24-25]。Liu等研究證實，槲皮素可以阻礙各種癌癥類型的傳播，如肝癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、結腸癌和宮頸癌[26]。

2.4 其他作用

大量研究表明，槲皮素除上述主要作用外，還具有保護心腦血管、調(diào)節(jié)血脂、抗血栓、保護肝臟、調(diào)節(jié)脂肪代謝等作用[27]。這些作用均可在畜禽上進行下一步研究。

3 槲皮素在畜牧業(yè)的應用

在國家政策的指引下，畜禽養(yǎng)殖行業(yè)“減抗”“限抗”，甚至“禁抗”已經(jīng)到了刻不容緩的關鍵期，尋找新的抗生素替代品是我們行業(yè)急需解決的問題，槲皮素屬于黃酮類化合物，具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)免疫等作用，是理想的抗生素替代品之一。研究表明，槲皮素對畜禽生產(chǎn)及產(chǎn)品品質(zhì)均具有顯著影響[28]。

3.1 槲皮素對畜禽生產(chǎn)及健康的影響

在集約化養(yǎng)殖過程中，動物容易處于一種應激狀態(tài)，如環(huán)境變化等一系列飼養(yǎng)管理因素以及動物運輸?shù)热藶橐蛩亍た蓪е聞游餀C體內(nèi)自由基數(shù)量增加，超過自身的清除能力，破壞動物體內(nèi)的自由基產(chǎn)生與清除的動態(tài)平衡狀態(tài)，形成慢性氧化損傷，促使動物抵抗力下降容易引發(fā)疾病。為了保證畜禽健康，減緩應激，飼料中通過添加足夠量的抗氧化劑來維持動物機體自由基平衡是目前最常用的途徑。

劉瑩研究發(fā)現(xiàn)，基礎飼糧中添加不同水平槲皮素，其結果顯示槲皮素0.02%和0.04%組蛋雞產(chǎn)蛋率分別顯著提升4.91%和8.14%，并均降低料蛋比；從血液生化指標來看，槲皮素0.04%和0.06%組血清總蛋白和鈣含量顯著提高，并降低尿素氮和尿酸含量等，最終證實添加槲皮素0.04%可通過調(diào)節(jié)蛋雞營養(yǎng)物質(zhì)代謝和相關內(nèi)分泌激素的水平進而提升39～47 周齡蛋雞生產(chǎn)性能并維持機體健康[29]。與此同時，很多研究者與劉瑩的研究結果不謀而合。張琳研究證實，沙棘槲皮素0.04%可顯著提高蛋雞產(chǎn)蛋率，并改善蛋雞脂質(zhì)代謝[30]。金芳等研究表明，基礎飼糧中加入槲皮素0.04%可提升海塞白殼蛋雞產(chǎn)蛋率，降低料肉比，并可通過提高腸道有益菌雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量，降低腸道有害菌大腸桿菌和總需氧菌數(shù)量，進而促進粗蛋白質(zhì)和鈣的消化和吸收，最終提高蛋雞的生產(chǎn)性能[31]。呼琳琳研究證實，槲皮素0.04%可通過調(diào)節(jié)蛋雞血清激素水平和血脂水平來提高29～37周齡蛋雞生產(chǎn)性能并能改善膽固醇代謝，降低雞蛋中膽固醇含量[32]。孫丹彤等研究證實，基礎飼糧中加入槲皮素0.04%可增強蛋雞總抗氧化能力進而提高生產(chǎn)性能[33]。Liu等研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加一定劑量的槲皮素可導致蛋雞體內(nèi)總需氧菌和大腸桿菌數(shù)量減少，雙歧桿菌數(shù)量增加，對維持腸道菌群平衡具有促進作用，并保護動物機體健康[34]。由此可見，飼料中添加槲皮素不但能有效促進動物生產(chǎn)更能維持動物機體健康，增加養(yǎng)殖效益。

3.2 槲皮素對畜禽產(chǎn)品品質(zhì)的影響

畜禽產(chǎn)品品質(zhì)一直是研究的重點。隨著養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)力的不斷提升，技術的不斷發(fā)展，肉蛋奶等動物產(chǎn)品產(chǎn)量逐年升高，但產(chǎn)品品質(zhì)卻出現(xiàn)一系列的下降趨勢。所以既能保證高效生產(chǎn)，又能生產(chǎn)出天然綠色、高品質(zhì)的畜禽產(chǎn)品就變得尤為重要。

Lin 等研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加一定劑量桑葉槲皮素可增加蛋黃重量、殼強度、殼重量、殼厚度和哈氏單位等，增強蛋雞的抗氧化能力[35]。劉紅南等研究發(fā)現(xiàn)，基礎飼糧中分別添加槲皮素0.04%和0.06%可顯著增加蛋重和蛋殼厚度，降低軟殼破殼率，并顯著提升哈氏單位、蛋白質(zhì)含量和降低膽固醇等，進而發(fā)現(xiàn)一定劑量的槲皮素具有調(diào)節(jié)蛋雞蛋白質(zhì)、鈣及脂質(zhì)代謝和改善蛋雞蛋品質(zhì)等作用[36]。同時索艷麗也得到相似結論，不但發(fā)現(xiàn)蛋雞飼料中添加槲皮素0.04%具有上述作用，更是發(fā)現(xiàn)隨著蛋雞周齡的增加，槲皮素的作用效果越明顯，雞蛋品質(zhì)越高[37]。在畜產(chǎn)品肉質(zhì)方面，抗氧化能力的強弱是影響肉質(zhì)的關鍵因素，抗氧化能力強，肉中的膽固醇和脂質(zhì)等不易發(fā)生氧化反應，可以減緩肉冷藏過程中的滴水損失，維持的肉的色澤和嫩度，延長保質(zhì)期。趙偉等研究證實，槲皮素可促進AA 肉雞肝細胞PPARα調(diào)節(jié)的脂肪分解代謝，減少AA 肉雞的脂肪沉淀，從而提升肉品質(zhì)[38]。Goliomytis 等研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加槲皮素1 g·kg-1可降低肉雞脂質(zhì)氧化率，延長肉質(zhì)保質(zhì)期[39]。韓春艷研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加槲皮素0.04%、0.06%可以刺激胰島素分泌，降低注射2%鏈脲佐菌素AA 肉雞血糖濃度和血脂含量，促進脂聯(lián)素和瘦素的分泌，激活PI3K/PKB 信號通路，從而改善脂質(zhì)代謝，最終降低肉雞腹脂沉積[40]。鄒軼等研究發(fā)現(xiàn)，在基礎飼糧中加入槲皮素25 mg·kg-1可顯著降低育肥豬肉24、48 和72 h 滴水損失，極顯著提升超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化酶的活性，對緩解運輸氧化應激以及提升肉品質(zhì)具有顯著影響[41]。因此，在日糧中添加槲皮素可提升動物抗氧化應激能力以及提高畜產(chǎn)品品質(zhì)并延長保質(zhì)期。

4 展 望

目前槲皮素已在醫(yī)藥、食品等行業(yè)得到了廣泛應用，如治療腫瘤、糖尿病和心腦血管疾病等，并取得了顯著成效。畜禽飼料安全性評價試驗也證實槲皮素在動物機體內(nèi)外無急性毒性、亞慢性毒性及致突變性。綜上所述，槲皮素在生物活性上具有明顯優(yōu)勢，可以提高動物生產(chǎn)性能、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)和預防或抑制動物疾病發(fā)生，降低畜牧業(yè)經(jīng)濟損失。但目前依舊存在一定的問題，在已有的研究報道中，槲皮素在動物日糧中的添加劑量存在差異，添加劑量不能準確確定，作用機制有待深入研究。另外，槲皮素還具有多種衍生物，經(jīng)過改良的槲皮素還可能具有更強的生物活性，目前尚不明確。因此，在生物學功能和生產(chǎn)實踐中表明，槲皮素是一種具有廣闊前景的綠色飼料添加劑。