葡萄渣多酚的生物活性及其在动物生产中的应用

尹梦洁 ，汪水平,3*，郭乙冰，杨 鑫，范定坤，周承福，刘国威，饶 骏

（1.西南大学动物科学学院，重庆 402460；2.白玉县牧旺农业科技有限公司，白玉县玉牧康源牧业有限公司，四川白玉 627150；3.习水富兴牧业有限公司，贵州习水 556400）

随着葡萄酒产业在世界酒产业中所占比重的不断增长，葡萄酒生产过程中的副产物——葡萄渣（Grape Pomace，GP）也随之增加。GP 主要由葡萄皮、葡萄籽及葡萄梗组成，含有丰富的多酚类物质。这些多酚物质具有生物活性，在抗氧化与抗菌方面具有一定的积极作用。氧化应激是机体内氧化和抗氧化系统失衡引起的动物应激状态。环境不适与饲粮脂质过氧化等均会造成动物的氧化应激，导致机体内环境稳态的失衡。而GPP在降低动物生产过程中的氧化应激、提高产品品质方面具有一定的积极作用。本文阐述了GPP 的分类、分布及其生物活性，探讨其消化、吸收及代谢，总结其生物活性，分析其在动物生产中的应用，为其在畜牧实践中开发利用提供科学依据。

1 多酚的分类及GPP 分布

多酚是一种芳香族化合物，通常由多个羟基与一个或多个苯环连接而成[1]。多酚类化合物种类丰富，但目前分类体系尚不完善，主要有2 种分类方式。一是根据生物合成来源及苯环上官能团的不同，分为酚酸、类黄酮、芪类及木脂素四大类，其中类黄酮含量最高，分布最广，占到酚类化合物的50% 以上。并且，根据分子结构的不同又可将类黄酮分为黄酮、黄烷酮、黄酮醇、异黄酮、花色苷、黄烷醇及查尔酮7 个亚类[2]。二是根据提取方式的不同，分为可萃取多酚和不可萃取多酚两类。低聚游离态的多酚通常可通过水-有机溶剂萃取，称为可萃取多酚。动物对这部分多酚利用率较高，达50% 以上。但王振宇等[3]研究发现，有机溶剂易挥发出有毒物质，损害动物机体健康。残留在基质中与纤维素、蛋白质等大分子物质结合的结合多酚或高聚多酚则称为不可萃取多酚。它们难以被动物消化，通常随粪便排出体外。

GPP 的组成和分布与葡萄品种、气候、成熟度、受精状况及酿酒发酵时间有关[1]。GP 多酚中含量最高的是原花青素、儿茶素及花青素等黄烷醇类物质，这些物质广泛分布于GP 各组分中，但不同组分间含量有所差异。GP 中所有花青素均来自葡萄皮，而葡萄籽和葡萄梗不含有花青素。儿茶素是GP 中含量最高、分布最广的黄烷醇类化合物，在葡萄籽与葡萄皮中均有发现，甚至果肉中也存在其单体和二聚体的痕迹。葡萄皮和果肉中还存在酒石酸酯化状态的羟基肉桂酸，是GP 中主要的酚酸类物质。原花青素和山奈酚只存在于葡萄皮与葡萄籽中，且葡萄籽中聚合原花青素B1与B2含量比葡萄皮高[4]。

2 GPP 的消化、吸收及代谢

2.1 消化 GPP 的消化与常规大分子营养物质不同，主要有聚合多酚降解、异构化以及基质中多酚的释放等3种方式。原儿茶酸在肠道消化后的含量高于未消化前，而没食子酸的含量则低于消化前，这可能与消化过程中没食子酸发生去氢氧化产生原儿茶酸有关[5]。除此之外，Jara-Palacios 等[5]利用体外消化试验发现，消化后三聚和四聚原花青素全部降解为单体和二聚原花青素。GPP的消化率与其来源、溶解度及消化道pH 有关。Braga 等[6]研究发现，溶解度较高的花青素消化率与生物利用率更高。不同种类或来源的多酚在动物体内消化位点均不相同。除酚酸类外，大多数酚类化合物的主要消化位点是小肠。Jara-Palacios 等[5]研究发现，pH为弱碱性时，黄酮醇和花青素的体外消化率较高，分别约占总量的34% 和100%，而在酸性条件下基本不被消化。GP 中大部分物质不能被消化，通常在到达结肠后，一部分由结肠微生物降解成可吸收的简单物质，剩余部分则随粪便排出体外。Gil-Sánchez 等[7]报道，离体消化时，只有葡萄皮中的黄酮醇和葡萄籽中的黄烷醇才能被消化，这可能与其存在形式有关。

2.2 吸收 胃肠道中GPP 的吸收速率、吸收量及代谢产物类型仅取决于分子量的大小，与浓度无关。多酚的结构和聚合程度对其吸收位点影响很大。大多数单体或二聚体多酚在小肠中主要以被动扩散的方式吸收，少数以主动运输或两者同时参与的方式吸收。吸收后，主要以葡萄糖醛酸化形式参与血液循环。低聚多酚或浓缩单宁几乎不能被小肠吸收，到达结肠后，在微生物的作用下转化成微生物衍生的酚类代谢物进行吸收与代谢[5]。Zhang 等[8]研究发现，原花青素若在胃中被大量降解，则其在小肠中难以吸收，反之则容易吸收。口服时，血浆多酚浓度与其种类、来源及基础饲粮密切相关。Mirjana 等[9]利用含有饲料基质和不含饲料基质的消化液对GP 进行体外消化试验发现，在消化过程中，含有饲料基质组总多酚回收率低于无饲料基质组。最易吸收的异黄酮，通常在摄食后6～8 h 达到最大血浆浓度，一般为1.4～4.0 μmol/L；若要维持最大血浆浓度，则需反复摄食[10]。

2.3 代谢 GPP 在体内主要是二相代谢，过程类似于代谢解毒。GPP 随食糜进入小肠，在上皮细胞内发生共轭反应形成水溶性结合物，再通过门静脉进入肝脏，在肝脏中经过一系列生物转化后，一部分随血液循环至各个组织器官，另一部分随胆汁进入结肠[5]。Del 等[11]研究发现，尿苷-5´-二磷酸葡萄糖醛酸转移酶、硫转移酶和儿茶酚-O-甲基转移酶可使黄烷醇分别生成葡萄糖醛酸化、硫酸化和甲基化等溶解度高的偶联物，促使其从尿液排出。进入结肠的那一部分多酚，在细菌酶的作用下进一步水解，生成微生物衍生物。肠细胞吸收一部分微生物衍生物进入肝脏，形成肝肠循环，未消化和吸收的部分则随粪便排出体外[5]。

3 GPP 的生物活性

3.1 抗氧化活性 细胞内抗氧化组分与促氧化组分之间的失衡通常会造成机体的氧化应激。机体内存在的H2O2、活性氧及过渡金属等，以及外界环境的过热或紫外线过强，均会导致其产生氧化应激[12]。在动物机体内，氧化应激会造成组织损伤，进而诱发一系列疾病。在动物产品中，脂质过氧化会降低产品品质，产生不良气味，甚至会引发潜在毒性。GPP 具有显著的抗氧化活性，可通过清除自由基、螯合过渡金属离子、破坏自氧化反应链及抑制活性氧等机制发挥抗氧化作用[13]。Hatcher 等[14]体内外试验表明，GPP 含有过渡金属螯合电位，可与Fe2+等过氧化相关的离子螯合，降低体内金属离子浓度，减少芬顿反应，从而提高抗氧化酶活性和浓度。GPP 可再生其他抗氧化剂，如α-生育酚与过氧基反应后生成的α-生育酚自由基，可被GP 多表儿茶素没食子酸酯酚还原[15]。除此之外，GPP 芳香环上的羟基具有供氢能力，可与自由基结合生成稳定的苯氧基，进而终止脂质和其他生物分子的自由基氧化，破坏自氧化反应链。在含有GP 的禽类饲粮中添加单宁酶可水解复合多酚，提高有效生物活性物质的数量，但降低抗氧化活性，说明聚合程度越高，GPP 活性越高，即供氢能力越强，抗氧化能力越强[1]。

3.2 抗菌活性 GPP 及其衍生物通过抑制或刺激肠道菌群中某些组分，对内环境产生显著影响。肠道菌群能将GPP 代谢为具有不同生理意义的生物活性物质，而这些物质能改变肠道菌群的组成和活性[16]。总之，GPP 可与肠道菌群相互作用，共同促进机体健康。Ghouila 等[17]体外研究表明，GP 中类黄酮对革兰氏阳性菌和阴性菌均有抑制作用，而革兰氏阳性菌更敏感。Just 等[18]研究发现，白藜芦醇、羟酪氨酸、槲皮素及酚酸等酚类物质对某些肠道致病菌（如沙门氏菌与幽门螺杆菌）具有抑制能力。在生长肉兔[19]与断奶仔猪[20]饲粮中适量添加葡萄籽提取物可有效降低腹泻率。向含有弯曲菌的培养液中添加表儿茶素没食子酸酯达10 mg/L 时，便可达到抑菌的作用，而添加到20 mg/L 时弯曲菌开始死亡[21]。Elisa 等[21]猜测是由于化合物与细菌脂双层细胞膜结合，造成膜损坏或功能障碍。除此之外，儿茶素和表儿茶素以及低聚原花青素均对变形链球菌有抑制作用，且葡萄多酚的抑菌活性在各植物提取物中最高[22]。Kemperman 等[23]通过模拟肠道微生态系统发现，GPP可通过抑制或促进某些微生物的生长达到改变肠道菌群的目的。Choy 等[24]报道，使用含1% GSE 的饲粮饲喂母猪可显著促进肠道乳链球菌科、梭菌科、乳酸杆菌及反刍球菌等微生物的增殖，说明GPP 可通过促进某些肠道有益微生物的增殖进而抑制有害微生物的生长。

3.3 抗炎症活性 炎症反应是机体与促炎因子进行抗争而产生的局部或全身性反应。GPP 可通过促进T 细胞的增殖与分化及抗炎因子的表达发挥抗炎症作用。Dimitra 等[25]利用实验性关节炎和辅助性T 细胞（Helper T Cells，Th）17 细胞模型发现，黄酮类化合物可减少炎性细胞因子的产生，抑制丝裂原活化蛋白激酶信号通路转导和Th17 细胞增殖，增强T 细胞的作用。Aloui等[26]研究发现，葡萄籽与葡萄皮提取物矫正饲粮组大鼠肿瘤坏死因子-α、白介素（Interleukin，IL）-6 及IL-1β的表达量均显著低于高脂饲粮组大鼠，表明GPP可通过调节机体免疫系统来抵抗炎症反应。

4 GPP 在动物生产中的应用

4.1 抑制机体氧化应激 动物营养状况与机体氧化应激密切相关。为提高生产性能，人们常在动物饲粮中添加不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids，PUFA）。PUFA 不饱和程度高，在空气中极易氧化酸败，在机体内也易受到氧化剂的攻击，增加动物皮下脂肪与肌内脂质过氧化的可能。因此，使用含PUFA 的饲粮会引起机体氧化损伤，而内源性防御机制并不能完全阻止。维生素E 和维生素C 作为常见的抗氧化剂，在实际使用过程中仍存在一些问题。当饲粮n-6/n-3 PUFA 的比值过低时，会诱发维生素E 潜在的促氧化作用，加剧机体氧化损伤[27]。低浓度（＜100 mg/kg）的维生素C 在肌肉组织中会催化氧化，促进氧化过程[27]。羟基茴香醚、丁基羟基甲苯及没食子酸丙酯等人工合成的抗氧化剂具有潜在毒性，消费者的接受度较低。因此，人们不断寻找各种纯天然物质充当安全的天然抗氧化剂。

多酚作为一种具有强大抗氧化能力的天然物质，在饲粮中添加多酚不仅能减缓动物机体氧化，降低维生素E 的使用量，还可提高产品品质。Chamorro 等[28]研究发现，给肉鸡或火鸡饲喂GP 可降低肌肉的脂质氧化程度和丙二醛含量，增加α-生育酚含量，改善肉品的氧化稳定性，达到部分替代维生素E 的效果。Zhang 等[29]报道，在断奶仔猪饲粮中添加2 g/kg GSE 或30 g/kg GP发酵物，可降低血浆硫代巴比妥酸反应产物（Thiobarb ituric Acid Reactive Substances，TBARS）含量，提高背最长肌皮下脂肪总PUFA 含量，增加PUFA 与饱和脂肪酸的比值。GPP 含有单电子还原电位，对维生素E具有修复作用，使得机体内维生素E 消耗量减少而储存量增加，从而提高肝脏维生素E 含量。汪水平等[13]认为，葡萄籽提取物原花青素（Grape Seed Proanthocyanidin Extracts，GSPE）可通过调节环氧合酶、脂氧合酶及血管紧张素转化酶的活性，抑制自由基的产生，还可增强谷胱甘肽过氧化酶、谷胱甘肽硫转移酶及谷丙转氨酶的活性，改善内源性抗氧化能力。Ramos 等[30]报道，GPP 可被机体吸收、分配及储存，保护细胞膜PUFA 不受氧自由基攻击，调节肌肉组织中抗氧化酶的活性。

4.2 改善肉品品质 肉品含有一些极易氧化酸败的成分，降低其食用品质，甚至危害消费者健康。具有促进食用者健康的功能畜产品是当前畜牧业产品开发的热点。为改善肉品氧化稳定性，人们寻找具有抗氧化功能的物质，将其作为添加剂添加到饲粮中饲喂动物，或在肉品加工储存中直接使用或制作成包装材料间接使用。汪水平等[31]指出，饲粮添加GSPE 可改善生长肉兔背最长肌物理性状，其原因是提高肉品的抗氧化能力。在肉品加工和储存时，精细研磨、空气或食盐等调味剂的混入、与金属接触及加热等均会导致肉品脂质氧化。Simitzis 等[32]报道，在冷藏的鸡肉、牛肉及鱼肉等肉品中添加葡萄籽提取物，可缓解生肉脂质氧化进程，减少生肉氢过氧化物与TBARS 含量，抑制熟肉氧化酸败与挥发性物质的形成，还可保持生肉颜色。Chamorro等[27]研究发现，饲料中添加GP 可降低肉鸡或火鸡肌肉中单不饱和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acids，MUFA）的含量，增加PUFA 含量，从而改善肉品品质。近年来，对GPP 的应用研究十分热门，但少有研究尝试去解释其中的机制。Ozen 等[33]利用生物膜分子动态模拟GSE 对冷藏鱼肉的影响的试验表明，可能是由于GSE 抑制自由基在脂质双分子层中传播，减少自由基与氧化剂（如铁或血红蛋白等）的接触，同时使低聚原花青素在氧化活性位点附近聚集，从而减缓冷藏鱼肉氧化进程。

4.3 促进肠道健康 肠上皮细胞是机体内外环境物质交换的媒介之一，是维持肠道屏障完整性的基础。多酚能保护肠上皮细胞，维持肠道屏障完整性。Singh 等[34]研究发现，槲皮素可减轻非甾类抗炎药物对肠上皮细胞的损伤，缓解损伤出血，降低肠道通透性，恢复肠腔正常pH。肠道相关激素的分泌可影响吸收能力。胰高血糖素样肽（Glucagon-Like Peptide，GLP）-1 是回肠内分泌细胞分泌的一种脑肠肽，具有降血糖、抑制胃排空、减少肠蠕动的作用。GLP-2 可促进肠道发育、营养物质吸收和肠黏膜修复，减少肠上皮细胞凋亡[35]。GPP 能提高GLP-1 和GLP-2 的分泌量，改善糖代谢，促进营养物质吸收，调节肠道运动和机体能量平衡，维持肠道健康[36]。除此之外，寄生虫也是影响肠道健康的因素之一。绦虫、球虫等肠道寄生虫会破坏宿主肠黏膜屏障，引起出血性肠炎，严重可致宿主死亡。GPP 能抑制寄生虫在宿主体内的增殖，具有驱虫作用。杨金玉[37]利用攻毒试验发现，在感染球虫的肉仔鸡饲粮中添加15 mg/kg GSPE 可降低卵囊排出量、血便堆数及肠道损伤评分，提高肠道健康度和免疫能力。Tawanda 等[38]试验发现，在已感染寄生虫的绵羊饲粮中添加GPP 可阻止寄生虫疾病的进一步恶化，减轻感染带来的影响。肠道菌群平衡与动物肠道健康密切相关。正常情况下，肠道中有益菌和致病菌处于一个动态平衡的状态。当致病菌过度繁殖时会抑制肠道有益菌的增殖，进而影响动物健康。GPP 可抑制致病菌的过度增殖。Giuseppe 等[39]指出，GPP 可抑制肠道中梭菌、志贺氏菌及产气杆菌的数量，降低代谢产生的三甲胺含量，进而降低发生心血管疾病的风险。GPP 还可促进肠道有益菌的增殖，提高饲粮消化率和肠道免疫力，维持机体代谢平衡[7]。Rodríguez等[40]利用体外模拟结肠发酵试验发现，GPP 可促进肠道中乳杆菌和双歧杆菌的增殖，降低肥胖和糖尿病的发生几率，但作用效果与发酵底物浓度和组成有关。

4.4 提高生产性能 GPP 具有降低蛋白质瘤胃降解率，增加过瘤胃蛋白质含量，提高饲粮蛋白质转化效率的作用。Obert 等[41]指出，羔羊屠宰率随GP 添加量呈线性增加，肉品中蛋白质含量呈二次增加。在幼龄动物饲粮中添加GPP 可提高生长性能。Zhao 等[42]在羔羊饲粮中添加10% GPP 后发现，羔羊体重、平均日增重、平均骨重及内脏重量均增加。汪水平等[19]发现，在饲粮中添加200、400 mg/kg GSE 原花青素可提高肉兔干物质日采食量与日增重，降低耗料增重比。添加7.5～15 mg/kg GSE 原花青素会降低雏鸡日平均采食量，但会提高饲粮转化率[43]；而断奶仔猪的平均日采食量和平均日增重随着单宁酸添加量的增加而直线降低[44]，这可能与多酚的适口性有关。除此之外，GPP 对肉仔鸡早期体重增长也具有二次效应，但添加10 g/kg GP 仅对肉质具有一定改善作用，对生产性能和肉品营养成分不产生影响[45]。上述差异可能与多酚添加量及动物品种、生长阶段有关。

5 小 结

在饲粮中添加GPP 可缓解氧化应激给机体造成的损伤，减少其他抗氧化剂的使用。在肉品中添加GPP可改善营养价值，延长保质期。在动物胃肠道内，GPP可抑制病原菌的增殖，促进有益菌的生长，从而促进机体健康。但GPP 成分复杂，在动物生产上应用很难确定最佳使用量。提取和加工过程也可能改变GPP 的某些物质的性质，产生有毒物质，或者残留某些具有潜在毒性的有机萃取剂。因此，需要进一步的研究来确定GPP 的成分与应用时的最佳添加量，也需要探讨较佳的提取和加工工艺及其潜在影响。