芒果提取物的生物学功能及其在家禽生产中的应用前景

2023-07-30 06:56农斯伟雷丽莉卢丽枝韦晓芳沈水宝
饲料研究 2023年9期
关键词:芒果饲粮肉鸡

农斯伟 廖 莹 万 荣 雷丽莉 卢丽枝 韦晓芳 沈水宝

(1.百色学院农业与食品工程学院,广西 百色 533000;2.广西大学动物科学技术学院,广西 南宁 530004;3.广西壮族自治区畜牧站,广西 南宁 530022)

芒果(MangiferaindicaL.)是原产印度的一种漆树科(Anacardiaceae),芒果树属常绿大乔木植物,在我国海南、广西、广东、云南、四川等地均大量种植。芒果产量高,但加工过程中产生的芒果核、皮、渣、修剪掉的叶子以及残次果等,大多数被废弃或填埋,造成资源浪费和环境污染。芒果营养丰富,且含有大量的天然药理活性物质,具有抗氧化、抗菌、抗炎症、抗病毒、调节免疫等功效[1]。目前,关于芒果功能性物质提取方法及提取物功能的研究较成熟。在家禽日粮中添加适量的芒果提取物或将芒果残渣,对畜禽的健康无不良影响。文章综述了芒果及其提取物的生物学功能及其作用机制,以期为芒果提取物在家禽生产中的进一步综合利用提供参考。

1 芒果的营养价值

芒果果实含有丰富的膳食纤维、蛋白质、维生素、氨基酸、矿物质、植物多糖、黄酮类化合物及没食子酸、萜烯类化合物香气等成分,具有抗氧化、抗菌、抗炎症、抗肿瘤、消炎、抗病毒、止咳、镇痛等功效,但不同品种芒果的成分具有差异性[2]。陈多谋等[3]研究发现,芒果中膳食纤维含量为10%~20%,且果皮的膳食纤维含量高于果肉。农副产品是可溶性膳食纤维(SDF)的良好来源,具有抗氧化、调节糖脂代谢、促进肠道微生态平衡等功效[4]。刘韫滔等[5]研究发现,芒果中蛋白质含量较高且氨基酸的种类丰富,种类可达15 种以上,如金煌芒7 号赖氨酸含量达74.82 mg/100 g、组氨酸含量达27.21 mg/100 g;芒果中总氨基酸含量高于脐橙和木瓜[6]。方志峰等[7]研究发现,广西芒果中蛋白质含量约为0.8 g/100 g,未检出脂肪含量,维生素C 含量约为10 mg/100 g,膳食纤维含量为16.1 g/100 g,碳水化合物含量18.7 g/100 g。据报道,芒果中维生素A 是苹果的65 倍[8]。广西百色田东芒果含钙7.9 mg/100 g、磷19.5 mg/100 g、钾186.0 mg/100 g、钠0.60 mg/100 g、镁15.2 mg/100 g[7]。

芒果中的香气成分多达270 种,有单萜、倍半萜、酯、醛、酮、醇、酸等,萜烯类化合物占比最大,如海南台农号萜烯类香气有30种,醛类16种,不同产地其含量存在差异[9]。不同品种各种香气成分相对含量差异较大[10],如贵州产地的芒果,金煌杧、贵妃杧、玉文杧、桂七杧、红玉杧中萜类化合物占比分别为56.34%、73.95%、82.47%、97.32%、64.16%[11]。

2 芒果中的功能性物质

我国每年芒果产量在160 万t,芒果果皮和果仁约占44%~56%,因此科学利用芒果副产物对经济和环境的可持续发展有重要意义。研究表明,芒果果核和果皮中含有大量的天然活性物质,如芒果多糖、芒果苷、芒果多酚、芒果果胶、芒果纤维素、芒果没食子酸、芒果核仁油和芒果黄酮等[12]。

2.1 芒果苷

芒果苷是芒果中生理活性较强的物质,又名芒果素、知母宁,是一类双苯吡酮类化合物,分子式为C19H18O11,相对分子量为422。芒果苷是目前研究最多的芒果提取物,可改善肉鸡生长性能、免疫功能和抗氧化功能[13]。目前,芒果苷提取工艺技术较为成熟。马妍丽等[14]采用乙醇-水溶剂提取芒果苷,其最佳工艺条件为60%乙醇、75 ℃水浴加热50 min;且芒果苷质量浓度大于1.5 g/L时,对·O2-自由基、DPPH 自由基清除率与维生素C 效果相当。

2.2 芒果多糖

芒果中的碳水化合物可达69.3%,且果皮中含有丰富的植物多糖,具有抗氧化、增强机体免疫、促进肠道菌群稳态等功能[15-16]。目前,芒果皮的提取工艺比较成熟。赵仕花等[17]采用多糖酶法提取果皮中的植物多糖,最佳的提取条件为酶解pH 值5.0、酶解时间97 min、酶底物量10.1 g/L、酶解温度46 ℃,在最佳提取条件下多糖最佳提取率为5.2%。

2.3 芒果多酚

芒果果皮和叶片中含有大量植物多酚,酚类物质可清除动物机体氧化应激产生的氧自由基,平衡机体氧自由基的稳态,对动物机体起保护作用,维护机体健康。杨郑州等[18]采用超声波辅助乙醇的提取方法对百色的金煌芒、贵妃、台农三种芒果成熟叶子和果皮进行处理,结果表明,台农的果皮和叶子植物多酚含量均最高,分别为果皮11.518 mg/g、叶片10.091 mg/g,且这3 种芒果提取的多酚对DPPH 自由基的清除效果优于同等质量浓度的维生素C。

3 芒果提取物的生物学功能及其作用机制

3.1 抗氧化

机体氧化应激与抗氧化应激之间的失衡是造成炎症反应的主要因素[19]。芒果中可清除自由基的主要物质是芒果苷、多酚、β-胡萝卜素和维生素C[20],其主要是通过清除自由基(尤其是OH自由基和·O2-自由基),提高机体超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量,降低丙二醛(MDA)含量,进而维持机体稳态和保护机体健康[13]。

芒果苷可促进晶状体上皮细胞的生长,激活上调GRP78 的mRNA 表达,提高机体中SOD 活性、GSH 含量,降低MDA含量,从而缓解应激引起的损伤[21]。谭安雄等[22]研究发现,芒果苷可提高脑组织中SOD 和谷胱甘肽过氧化物酶(CSH-Px)活性,降低MDA 含量,提高脑缺血再灌注大鼠的抗氧化能力,缓解脑细胞的损伤,从而对脑组织进行保护。王晓娜等[23]研究发现,芒果苷可改善H2O2诱导的SH-SY5Y 细胞损伤,其可能机理为芒果苷可通过调控DUSP6/ERK1/2 与Keap1/Nrf2 通路,改善相关蛋白的表达缓解氧化应激。

3.2 抗炎、抗菌、抗病毒

芒果苷可通过调控某些炎症基因细胞信号通路的表达、调控免疫细胞等途径减少抗氧化应激反应造成的损伤,从而达到保护机体健康的效果。

Rivera等[24]研究发现,芒果苷可用于治疗敏感性哮喘炎症,芒果苷通过抑制免疫球蛋白E(IgE)水平、支气管肺泡灌洗液和淋巴细胞上层清液中白细胞介素-4(IL-4)、白细胞介素-5(IL-5)的分泌等机制,达到抗炎症的效果。张蕾等[25]研究发现,芒果苷可通过调控NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3、caspase-1,增加凋亡相关斑点样蛋白(ASC),发挥抗抑郁和神经保护作用。张晶晶等[26]研究发现,芒果苷可抑制结肠黏膜髓过氧化物酶(MPO)活性和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平,改善肠黏膜的结构,减少肠黏膜出血。Morais 等[27]、Jeong 等[28]、Dou等[29]研究表明,芒果苷对小鼠结肠炎的治疗具有良好的效果。

体外抑菌试验表明,芒果提取物对常见致病菌具有抑制效果,如大肠杆菌、金色葡萄球菌、白色念珠菌、鸡大肠杆菌、多杀性巴氏杆菌、鸡白痢沙门氏菌、禽巴氏杆菌、猪丹毒杆菌43-6混43-8、鸭疫里默氏杆菌、链球菌等,且对鸡新城疫病毒(NDV)以及鸭乙肝病毒等有良好的抑制效果[30-33]。

3.3 免疫调节

运晨霞等[34]研究发现,芒果苷可以减轻联合环磷酰胺(CTX)诱导的肿瘤毒性,提高治疗中小鼠的体重、胸腺和脾脏指数,降低血清细胞因子白细胞介素-2(IL-2)水平,调节T 淋巴细胞的增殖和分化,激活巨噬细胞,从而发挥有效的免疫作用。辛田田等[35]研究芒果苷对自发性高血压大鼠T 淋巴细胞亚群和炎性因子的影响,发现芒果苷可显著降低大鼠血清中白细胞介素-6(IL-6)的水平,显著提高血清中白细胞介素-10(IL-10)水平,表明芒果苷可调控T 淋巴细胞群的比例,降低炎症因子的释放,达到抗炎症效果。黄岳青等[36]研究芒果苷对妊娠期糖尿病大鼠血清中TNF-α、IL-6 和糖代谢的影响,发现芒果苷治疗糖尿病的大鼠14 d 后,胰岛素水平升高,血糖浓度降低,TNF-α、IL-6 水平下降,总抗氧化能力(T-AOC)提高,丙二醛(MDA)含量降低。结果表明,芒果苷可降低炎症因子的释放缓解机体的氧化应激,缓解组织损伤。汪敏等[37]研究芒果皮黄酮对小鼠免疫功能的影响,发现添加中剂量200 mg/kg芒果黄酮类物质可促进小鼠脾脏发育,400 mg/kg剂量可显著提高体外巨噬细胞吞噬能力。

3.4 抗寄生虫

芒果提取物在体内外对原虫的活性均具有抑制作用。Malann 等[38]研究发现,芒果提取物可降低伯氏疟原虫的活性。Nery[39]研究未成熟芒果提取物对绵羊胃肠道线虫的影响,发现体外添加100 mg 芒果提取物可以100%抑制绵羊幼线虫,给绵羊灌药LC90为35.9 g/L,剂量为0.740 g/kg,驱虫率可达53%;绵羊粪便中线虫卵数量下降,其机理可能是芒果提取物中的成分可以与线虫表面蛋白质相互作用,改变其化学和物理性质。

4 芒果及其提取物在家禽生产中的研究现状

4.1 芒果及其提取物对家禽生长性能的影响

在家禽饲料中添加芒果产品对肉鸡的采食量没有影响,但可提高肉鸡后期的日增重[40-41],原因是芒果中含有丰富的维生素E、不饱和脂肪酸、胡萝卜素、多酚类物质、多糖等,可以保护饲料中营养物质免受微生物的降解,有效抑制病原微生物,维持肉鸡肠道健康,提高肉鸡对营养物质的消化吸收,改善肉鸡生长性能。肉鸡饲粮中添加低于5.0%芒果渣不影响肉鸡的生长性能,添加量超过7%~10%后,肉鸡的生长性能显著降低,可能是芒果渣中含有大量的纤维素,超过肉鸡饲粮配方的极限,会降低肉鸡的消化能力[42]。当芒果核粉替代玉米的水平分别提高至60%和80%时,饲料转化率明显下降,肉鸡的生产性能明显下降[43]。发现随着芒果籽仁添加升高,肉鸡的生长性能下降,10%以下时肉鸡各器官组织无病变特征[44]。韩春华[45]研究发现,添加一定量的芒果复方中草药能够提高雏鸡的生长性能,降低料重比,提高经济效益,对雏鸡无不良影响,且可改善雏鸡肠道健康,提高肉鸡对营养物质的消化吸收。王恒月[46]研究发现,在1~42 d肉鸡玉米-豆粕型日粮中添加300 g/kg芒果叶提取物,可提高肉鸡的平均体重、日增重。Farias等[41]研究表明,肉鸡饲粮中添加不同水平(0、200、400、600、800、1 000 mg/kg)的芒果籽乙醇提取物(EEMS)对1~42 d肉鸡生长性能无影响。

芒果果实的提取物中含有酚类化合物,如单宁酸等,这些物质会降低蛋白质、碳水化合物和矿物质的消化率,降低消化酶的活性,对消化系统黏膜造成损害或产生毒性。Zhang 等[47]研究发现,肉鸡日饲粮中添加0.14%和0.28%芒果苷可以提高1~42 d和22~42 d日龄肉鸡的平均日增重,其中添加0.28%对改善肉鸡的生长性能效果最好。

Yibrehu等[48]研究芒果果渣(MFW)替代部分玉米对Cobb-500 肉鸡生长性能和胴体特性的影响,试验分为4个处理组,T1组(100%玉米)、T2组(90%玉米+10%MFW)、T3组(80%玉米+20% MFW)和T4组(70% 玉米+30% MFW),正式试验为7周。结果显示,各添加水平对肉鸡的采食量和屠宰率均无影响,T4组肉鸡的末重显著降低,高剂量组没有发现死亡,表明芒果果渣可在肉鸡日粮中添加可达20%,不影响肉鸡健康生长。刘霞等[49]研究发现,日粮添加1%和2%水平富含β-胡萝卜素的果渣可提高肉鸡前期的生长性能以及饲料转化率;对42 d 肉鸡末重、日增重、采食量和饲料转化率指标均无显著影响,但21 d 肉鸡的体重分别比对照组高5.45%和6.22%,1~21 d 平均日增重较对照组显著提高6.79%,添加2%水平组的饲料转化率比对照组高12.5%,但平均日采食量显著降低4.97%。

4.2 芒果及其提取物对家禽屠宰率和肉品质的影响

饲粮中添加芒果产品对肉鸡的屠宰率等指标无影响[46,50]。Zhang[47]研究发现,芒果苷对肉鸡胴体性状无影响。Abang等[50]研究表明,芒果仁复合粉可以替代肉鸡饲粮中的玉米,而不影响肉鸡的胴体品质。

芒果提取物具有抗氧化功能,起延长肉质保鲜作用。肉鸡日粮中添加400 mg/kg芒果提取物可提高肉鸡鸡胸肉贮藏60 d 的黄度值,表明芒果提取物可降低肌肉贮藏过程中脂质氧化,维持肉色稳定[51]。Zhang等[47]研究芒果苷对肉鸡肉品质的影响,发现与对照组相比,日粮中添加0.28%芒果皂素可降低42 d 胸肌的L45min值(亮度)和L24h值,降低b24h值(黄度),提高a45min值(红度)和a24h值,降低滴水损失,对蒸煮损失率和剪切力指标无显著影响,与王恒月[46]在日粮添加300 g/kg芒果叶提取物对肉鸡肉色影响的结果相似。Farias等[41]研究发现,在肉鸡饲粮中添加400 mg/kg的芒果皮和种子提取物可以降低脂质氧化,保持冷冻储存期间的颜色。Farias等[52]发现,日粮中添加600 mg/kg芒果籽提取物时,鸡肉的抗氧化能力得到提高。

4.3 芒果及其提取物对家禽肠道健康的影响

消化道是动物机体营养物质消化吸收和维持生长的重要场所。动物的肠道形态结构、消化饲料能力、免疫系统等发育是肠道吸收营养素的保障[53]。

刘霞等[49]研究表明,肉鸡饲粮中添加富含β-胡萝卜素的芒果渣显著改善了小肠绒毛高度及绒毛高度与隐窝深度比,其中2%处理组可显著提高空肠黏膜sIgA含量,表明芒果渣中含有大量的有益物质,能够改善肠道组织中绒毛特性的变化,促进绒毛的生长,改善消化,提高肠道免疫功能。另有研究发现,肉鸡饲粮中添加芒果核提取物对1~42 d 肉鸡的腺胃重量、肠道重量等指标无显著影响[41]。

4.4 芒果及其提取物对家禽血液指标的影响

Farias等[41]研究报道,芒果核提取物对肉鸡血液指标中尿酸、肌酸肝、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、甘油三酯等均无显著影响,但总胆固醇显著降低,与添加剂量成正比。血浆总胆固醇水平反映了体内脂质代谢状态,总胆固醇的过度积累可导致肉鸡机体代谢紊乱。芒果核中含有大量的多酚类物质,饲喂芒果核提取物可改善肉鸡的脂质代谢。王恒月[46]研究表明,芒果叶提取物对肉鸡血清中谷丙转氨酶、谷草转氨酶、白蛋白、总蛋白等指标无显著影响,300 g/kg处理组肉鸡血清葡萄糖含量显著低于空白对照组。

4.5 芒果及其提取物对家禽抗氧化性能和免疫性能的影响

肉鸡饲粮中添加芒果产品可提高抗氧化性能和免疫性能。机体内过量活性氧会降低肌体细胞的抵抗力,是导致机体组织受损和功能丧失的原因之一,导致有害病原趁机侵害机体。芒果中含有大量的多糖、多酚类物质,具有较强的清除氧自由基和维持机体抗氧化性能的能力。王恒月[46]研究发现,饲粮中添加150 g/kg芒果叶提取物可显著提高肉鸡总抗氧化能力,但添加300 g/kg 芒果叶提取物对肉鸡总抗氧化能力无影响,这与机体会自发维持氧化和抗氧化平衡状态具有密切关系。刘霞等[49]研究发现,肉鸡饲粮中添加富含β-胡萝卜素果渣能够显著提高脾脏和法氏囊的相对重量,但对胸腺相对重量无显著影响。Abang等[50]研究发现,使用芒果核复合粉替代肉鸡饲粮中的20%玉米,不影响肉鸡的器官重量。

5 芒果提取物在家禽生产中应用价值分析

在饲料生产端禁止添加促生长类抗生素的背景下,寻找新的替抗物质成为饲料添加剂方向的研究热点[54]。目前,有机酸、益生素、抗菌肽、植物精油等在养殖端替抗方案均取得一定的效果,但尚不能完全替代抗生素[55]。天然植物提取物因具有无残留、无耐药性、无污染等优点,符合绿色和可持续发展理念,且在饲料替抗的研究中取得了较好的效果[56]。饲粮中添加芒果提取物或芒果渣对肉鸡的健康无不良影响,对日增重具有一定的促进作用。芒果提取物具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗寄生虫等作用,可替代部分抗生素在肉鸡转群应激、某些病毒性疾病、免疫应激和热应激的治疗和预防中应用。芒果中具有独特的香气成分,肉鸡饲粮中添加芒果渣可在一定程度上降低饲料成本,改善鸡肉风味,提高经济效益。

6 展望

目前,将芒果副产物应用于畜禽生产的应用研究及机理研究较为匮乏且效果不一。未来可进一步研究芒果副产物在不同生长阶段家禽生产过程中适宜的添加比例,改善家禽生长性能和肉质风味等作用机制。芒果易腐烂,难以长时间保存,因此可通过发酵技术制成芒果混合发酵饲料保存,这也是未来芒果及芒果副产物应用于畜牧业的新思路。

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