黄酮类化合物的生物活性作用及其在畜禽中的研究进展

■贺佳仪 林 颖 王长康 高玉云

（福建农林大学动物科学学院，福建 福州 350002）

黄酮类化合物是一类具有2-苯基色原酮结构的多酚化合物。最早发现的该类化合物大多呈淡黄色或黄色，因此被称为黄酮。黄酮类化合物数量繁多，且结构复杂多样。目前，自然界中已发现9 000 多种黄酮类化合物[1]。中药黄酮的提取可采用热水提取法、有机溶剂提取法、碱溶酸沉法、微波破碎提取法、超声波提取法、酶辅助提取法、超临界流体萃取法等方法[2]。大量研究表明，黄酮类化合物具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤、抗衰老、促生长、免疫调节等多种功效。在畜禽饲料中添加黄酮类化合物不但可促进畜禽生长，加强机体免疫力，还可改善动物的生产性能，因而黄酮类化合物作为一种潜在抗生素替代物，在动物生产实践中具有巨大的应用价值[3-6]。文章主要综述黄酮类化合物的生物活性作用和机制及其在畜禽生产中的应用，旨在为黄酮类化合物在畜禽生产中的研究和应用提供依据。

1 黄酮类化合物的生物活性作用

1.1 抗氧化功能

自由基是引起癌症、衰老、糖尿病等多种疾病的主要原因。作为一种良好的抗氧化剂，黄酮类化合物能通过抑制和清除自由基和活性氧来避免氧化损伤,其分子结构中的酚羟基基团可与自由基结合，发挥抗氧化作用。酚羟基的位置和数目对黄酮类化合物的抗氧化活性起到决定性作用。黄酮类化合物不仅能清除链引发阶段的自由基，而且可直接捕获反应链中的自由基，阻断自由基的链反应。黄酮类化合物作为抗氧化剂可起到预防自由基产生和在自由基反应中断链的双重作用[7]。此外，有研究发现黄酮类化合物与金属离子螯合后其抗氧化活性增加。Zhou等[8]发现稀土金属黄酮配合物使槲皮素清除超氧自由基的活性平均提高两倍。还有研究表明，黄酮类化合物可增强谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性进而发挥抗氧化作用[9]。

1.2 抗菌功能

大量研究表明黄酮类化合物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抑制作用[10-12]。黄酮类化合物的具体抑菌作用机制尚不明确，主要有下列四种说法。一是抑制菌体内能量的生成。Chinnam等[13]通过试验发现桑黄素、水飞蓟素、黄芩苷、水飞蓟宾、金刚乙胺、金刚烷胺、表儿茶素等7种黄酮类化合物可以完全抑制大肠杆菌ATP（三磷酸腺苷）合酶的活性，从而抑制菌体内能量的合成。二是影响生物被膜结构和活性。Wu等[14]发现黄酮类化合物的抗菌能力与膜硬化效果呈正相关，表明黄酮类化合物是通过降低膜流动性进而发挥抗菌作用。三是抑制菌体内酶的活性。Xiao等[15]研究发现黄酮类化合物可改变脲酶的活性进而抑制幽门螺旋杆菌的生长，而脲酶是细菌在胃酸环境下存活所必需的酶。四是抑制微生物合成核酸。Wang 等[16]发现大豆异黄酮（soybean isoflavones，SI）能明显抑制金黄色葡萄球菌菌体内DNA和RNA的合成。

1.3 抗病毒功能

黄酮类化合物具有广谱抗病毒活性，对单纯疱疹病毒、人类免疫缺陷病毒、冠状病毒、脊髓灰质炎病毒等多种病毒有良好的抑制作用[17-20]。目前对于黄酮类化合物的抗病毒作用机制研究较少，主要有两种理论。一是抑制病毒的入侵、复制等过程。Liu 等[21]发现多种黄酮类化合物（如芹菜素、黄岑素、槲皮素、染料木素等）通过抑制神经氨酸苷酶活性而具有抗流感病毒活性。二是增强机体的免疫功能。黄酮类化合物通过影响免疫器官、特异性免疫、非特异性免疫和相关信号通路发挥免疫调节作用。Zhang等[22]试验发现石香薷总黄酮可以明显降低感染流感病毒小鼠体内Toll 样受体3（toll-like receptor 3，TLR3）、Toll 样受体7（Toll-like receptor 7，TLR7）、髓样分化因子88、肿瘤坏死因子受体相关因子3和核转录因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）的水平，推测石香薷总黄酮通过调节TLR 信号通路关键基因及蛋白质的表达进而发挥抗病毒作用。

1.4 抗炎功能

炎症是机体受到外界刺激引起组织损伤而产生的防御反应。黄酮类化合物已被证明具有良好的抗炎效果。由于黄酮类化合物种类众多，其发挥抗炎作用的机制也各不相同，目前主要与四个方面有关。一是对花生四烯酸及其代谢物的抑制作用。花生四烯酸的衍生物是重要的调控炎症的介质。花生四烯酸的代谢物可引起血管扩张、通透性升高和水肿，并抑制免疫细胞活性，发生疼痛、发热等症状。汪天青等[23]将射干黄酮成分与花生四烯酸三条通路上的7个蛋白靶点进行分子对接，发现射干黄酮与环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的结合自由能最大，对接结果最好，与5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX）和环氧合酶-1（cyclooxygenase-1，COX-1）两个靶点的对接较好，推测射干黄酮类成分抗炎作用途径可能与环氧合酶（cyclooxygenase，COX）和5-LOX 靶点有关。二是影响细胞因子及其受体。炎症反应中产生的主要细胞因子有白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-8、IL-1β、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factorα，TNF-α）等，黄酮类化合物可抑制炎性细胞因子的产生并阻碍其与受体结合而发挥抗炎作用。Nair等[24]研究表明槲皮素通过降低NF-κB 的活化从而抑制促炎因子TNF-α基因和蛋白质的表达。三是通过抗氧化活性清除氧自由基。当机体受到炎症刺激时，巨噬细胞会产生大量的氧自由基，进而激活炎症因子，诱发机体相关炎症反应。Guabiraba 等[25]通过试验发现黄酮类化合物抑制促炎因子的产生与其清除自由基的特性有关。四是对细胞信号传导通路的影响。Kim等[26]研究发现木犀草素通过NF-κB 信号通路抑制高血糖条件下促炎细胞因子IL-6和TNF-α的释放。目前已发现与炎症密切相关的信号通路有NF-κB 信号传导途径、转录因子激活蛋白-1、丝裂原活化蛋白激酶信号传导通路。

2 黄酮类化合物在畜禽生产中的应用

2.1 对畜禽生长性能的影响

黄酮类化合物作为一种具有多种生物活性的饲料添加剂，能提高鸡、猪、牛和羊等动物的生长性能，其功能主要集中在提高采食量、日增重、饲料转化率等方面。Zhang 等[27]分别在肉鸡基础日粮中添加0、250、500、1 000 mg/kg 槲皮素，试验结果表明，槲皮素可提高肉鸡的体增重，且在添加量为250 mg/kg时，肉鸡体增重效果最佳。Zhou 等[28]试验发现饲粮中添加黄芩苷对肉鸡平均日采食量（average daily feed intake，ADFI）的影响不明显，但可显著提高肉鸡的体增重和饲料转化率。当黄芩苷含量为200 mg/kg 时，获得的试验效果最好。杨汝才等[29]分别在三穗鸭蛋雏鸭饲粮中添加0.2%、0.4%辣木黄酮，结果表明，饲粮添加0.4%辣木黄酮可显著降低蛋雏鸭料重比（feed-gain，F/G）。Chen等[30]发现日粮中添加300 mg/kg苜蓿黄酮可提高28～70 日龄扬州鹅的ADFI 和平均日增重（average daily gain，ADG），其肝脏、脾脏、法氏囊等器官重量增加。栾新红等[31]分别用添加有0、3、6 mg/kg SI饲喂23月龄豁眼鹅28 d。试验结果表明在日粮中添加SI 对雄性鹅增重的效果优于雌性鹅，6 mg/kg SI 可使雄性豁眼鹅体增重提高121.43%。Cui 等[32]在35日龄的断奶仔猪日粮中添加40 mg/kg苦荞黄酮，试验发现添加苦荞黄酮可提高断奶仔猪的ADG。孙志伟[33]选用72 头三元杂交阉公猪，饲粮中分别添加0、12.5、37.5、62.5 mg/kg SI，结果表明日粮添加SI可增加肥育猪血清中胰岛素样生长因子和性激素的浓度，并提高其ADFI 和ADG，其中补充37.5 mg/kg SI 作用效果最好。肖凡等[34]分别在荷斯坦犊牛日粮中添加0、100、300、600 mg/d SI，试验结果指出饲喂SI能提高犊牛增重并促进生长，且饲喂600 mg/d时效果最好。刘艳丰等[35]分别在阿勒泰羊日粮中添加0、0.10%、0.25%、0.50%沙棘叶黄酮，试验结果表明添加沙棘叶黄酮可提高阿勒泰羊的日增重、饲料利用率和净肉率，并降低脂肪沉积。陈圣阳等[36]采用单因素完全随机试验研究在小尾寒羊羯羊饲粮中添加沙葱黄酮对其生长性能的影响，试验结果表明饲粮中添加22～33 mg/kg沙葱黄酮可提高其ADFI 和ADG，降低F/G。以上研究表明，日粮中添加适量黄酮类化合物对畜禽有较好的促生长作用，在畜禽肉类生产方面具有广阔的应用前景。

2.2 对产蛋性能和蛋品质的影响

黄酮类化合物具有类雌激素样作用，可影响雌激素的分泌和代谢，从而影响禽类动物的产蛋性能和蛋品质。戴宏健等[37]试验发现60 mg/kg 山楂叶黄酮可提高产蛋后期种母鸡蛋壳厚度和蛋壳强度，这一功能是通过激活Nrf2/HO-1 信号通路增强壳腺的抗氧化能力，改善细胞凋亡进程和钙离子转运能力实现的。Liu 等[38]在蛋鸡饲粮中添加0.2、0.4 g/kg 和0.6 g/kg 槲皮素，试验发现槲皮素可提高蛋壳厚度、蛋壳强度和哈夫单位，降低蛋黄胆固醇含量，且添加量为0.4 g/kg时获得的试验效果最好。栾新红等[31]有关SI 对产蛋初期豁眼鹅产蛋性能及蛋品质影响的试验表明，日粮中添加SI可增加平均蛋重，有效改善蛋黄颜色，延长保存时间，但会导致产蛋初期的产蛋量降低。张玲等[39]试验发现饲粮添加30 mg/kg 大豆黄酮可降低产蛋后期蛋鸡料蛋比，提高产蛋率和鸡蛋的哈夫单位。以上研究表明，适量黄酮类化合物对家禽的产蛋性能、蛋品质等具有明显的积极作用。

2.3 对泌乳性能和乳品质的影响

黄酮类化合物可以提高畜禽机体内激素的水平，进而提高泌乳能力。王芳芳等[40]探究葛根异黄酮对哺乳母猪泌乳能力的影响，试验发现饲粮中添加葛根异黄酮可以提高哺乳母猪血清中雌激素、催乳素和生长激素水平。王志龙等[41]采用单因子试验，在二元杂交（长×大）母猪日粮中按照1∶5 比例混合添加SI 和黄芪多糖（Astragalus polysaccharide，APS），结果发现饲粮中添加SI 和APS 可以提高哺乳母猪的泌乳量。Kekana 等[42]探究饲粮中添加辣木叶粉对娟珊牛泌乳性能的影响。试验结果表明，添加60 g/（d·头）的辣木叶粉可以提高乳脂含量并降低体细胞数，从而改善牛奶质量。Olagaray等[43]试验发现日粮中添加黄芩提取物可以提高产奶量，饲喂60 d的效果比短期饲喂5 d的效果更好，但其提高产奶量的作用机制还有待于进一步研究。因此，黄酮类化合物影响动物泌乳性能和乳品质影响的具体机理仍需进行基础且深入的研究。

2.4 对畜禽抗氧化能力的影响

氧化应激在畜禽生产中危害巨大，黄酮类化合物结构中的羟基和羰基可通过阻止自由基产生和清除其抗氧化活性来发挥抗氧化作用。Ting 等[44]分别在白来航鸡日粮中添加0、0.5、1、2 g/kg 和4 g/kg 橙皮素和柚皮素，试验结果表明，适量橙皮素和柚皮素均可降低蛋黄胆固醇含量，提高血清超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的活性以及清除超氧自由基的能力。杨汝才等[29]研究发现饲粮添加0.4%辣木黄酮可显著降低三穗鸭蛋雏鸭血清丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量。林厦菁等[45]相关试验表明，饲粮中添加0～40 mg/kg SI可提高仔猪体内SOD和GSH-Px活性，但高水平SI会引起小肠绒毛膜的损伤，并降低组织中SOD和GSH-Px的活性。陈伟等[46]分别在日粮中添加0、20、40、80、160 mg/kg和320 mg/kg 异黄酮，探究饲粮异黄酮对肥育猪抗氧化能力的影响。试验结果指出，饲粮中添加适量异黄酮可以提高肥育猪体内过氧化氢酶活性和还原型谷胱甘肽浓度，降低MDA 浓度和GSH-Px 活性，提高机体抗氧化能力，但添加320 mg/kg 异黄酮对肥育猪肝脏组织抗氧化能力则会产生潜在的抑制效应。Kekana等[42]试验发现添加60 g/（d·头）的辣木叶粉可提高娟珊牛血清总蛋白和血清免疫蛋白G（immunoglobulin G，IgG）水平，增强血清总抗氧化能力。陈新丹等[47]分别在日粮中加入0、20、30 mg/kg 苷元型SI，试验发现饲粮中添加苷元型SI 可降低血清过氧化氢自由基含量，MDA含量有下降的趋势，特别当添加量为30 mg/kg时效果更显著。以上研究表明，黄酮类化合物能通过增强畜禽体内SOD、CAT、GSH-Px 等抗氧化酶的活性，来增加机体的抗氧化应激能力，从而缓解畜禽的氧化应激。

2.5 对畜禽免疫功能和抗病力的影响

黄酮类化合物主要通过影响免疫器官、细胞免疫、体液免疫和非特异性免疫等途径来发挥免疫调节作用。杨汝才等[29]分别在蛋雏鸭饲粮中添加0.2%、0.4%辣木黄酮，结果表明，饲粮添加0.4%辣木黄酮可提高蛋雏鸭IgA含量。Cui等[32]试验发现添加40 mg/kg苦荞黄酮可提高断奶仔猪体内IgA、IgG、IgM 含量。郑立等[48]在犊牛基础日粮中加入2.5 g/（d·头）SI，试验发现SI对犊牛血浆中IgA、IgG、三碘甲状腺原氨酸（T3）、甲状腺素（T4）都有所提高，可促进犊牛生长，增强机体免疫力并降低腹泻的发生。刘宗争等[49]通过建立鸡坏死性肠炎模型并使用甘草总黄酮进行治疗，探究其对产气荚膜梭菌所致的肉仔鸡坏死性肠炎的治疗作用。结果表明，甘草总黄酮能缓解患病肉鸡的肠道病变损伤程度，维持发病肉鸡的日增重，缓解坏死性肠炎造成的生产性能损失。Chen等[50]探究由黄芩苷、莲皂苷、淫羊藿苷、三七皂苷组成的黄酮成分复方对鸭病毒性肝炎（duck viral hepatitis，DVH）治疗效果，试验结果显示黄酮成分复方的添加使染病雏鸭存活率提高35.5%，减轻由DVH 导致的肝损伤，并提高血清SOD、CAT、GSH-Px 的活性。肖凡等[34]分别在荷斯坦犊牛日粮中添加0、100、300、600 mg/d SI，试验结果指出饲喂SI能有效降低犊牛腹泻率。Olagaray等[43]试验发现日粮中添加黄芩提取物可降低乳房炎的发生率，饲喂60 d的效果比短期饲喂5 d的效果更好。因此，在日粮中添加黄酮类化合物可以有效改善动物健康，提高动物机体抗病力，保护动物机体免受疾病侵害，从而减少畜牧业的经济损失。

2.6 对畜禽脂质代谢的影响

脂质氧化是机体重要的代谢环节，一旦发生代谢紊乱，可引发多种病变。黄酮类化合物对脂质代谢具有调节作用。黄酮类化合物对肉鸭脂肪代谢的影响存在明显的性别差异。刘瑞玲[51]采用双因子试验研究SI在樱桃谷鸭肝脏内代谢时对肝脏指数、肝脂率和肝脏苹果酸脱氢酶（malate dehydrogenase，MDH）活力的影响，试验结果表明分别在基础日粮中添加5、10、15 mg/kg SI均可降低MDH活力，添加15 mg/kg效果最好。从性别来看，添加SI 对公鸭的效果好于母鸭。试验发现添加SI有提高鸭肝脂率的趋势，这与肝脏合成脂肪的转运及脂肪细胞在血液中的三酰甘油（triglycerides，TG）的吸收和清除有关。孟婷等[52]探究了日粮中添加3、6 mg/kg染料木素对肉鸭屠宰性能及脂肪代谢的影响，结果表明染料木素对母鸭屠宰性能和血清生化指标无显著影响，但添加3、6 mg/kg 染料木素均可显著降低雄性肉鸭腹脂率、血清低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）与总胆固醇（total cholesterol，TC）水平，添加6 mg/kg染料木素还可显著提高雄性肉鸭瘦肉率及血清瘦素水平。吕梦云[53]试验发现日粮中添加葛藤黄酮提取物可降低肉鸡血清TG、TC 和LDL-C 的含量，升高高密度脂蛋白胆固醇的含量，从而抑制脂肪合成、促进脂肪分解，降低肉鸡的腹脂率和皮脂率，改善肉鸡体脂沉积情况。以上研究表明，适量黄酮类化合物可以有效控制畜禽脂肪的沉积量，进一步提高肉产品品质。

3 小结

黄酮类化合物作为饲料添加剂可以改善畜禽健康，提高其生产性能和繁殖性能。随着禁抗令的全面施行，畜牧业正在努力开发绿色、无害的替抗产品，黄酮类化合物作为一种安全高效的饲料添加剂，广泛存在于植物体内，具有广阔的发展前景。但目前对于黄酮类化合物在畜牧生产中的应用仍存在着许多问题。首先各类黄酮在各种畜禽生产中的添加量还尚未制定统一的国家标准，仍需进一步探索；其次，黄酮类化合物在机体内的作用机制并不完全明确。因此仍需加强对黄酮类化合物的研究，使其更好地应用于畜禽生产。