原花青素生物學活性及其在畜牧生產中應用

吳偉偉， 哈尼克孜， 張小偉， 龍 淼

（1.新疆畜牧科學院畜牧研究所，新疆烏魯木齊830000；2.新疆農業大學動物科學學院，新疆烏魯木齊830052；3.沈陽農業大學畜牧獸醫學院，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，易被機體吸收，生物利用度超過90%，但穩定性差，容易受到pH、光、熱的影響（段國平等，2014）。 原花青素的結構非常復雜，其中最簡單的是兒茶素、表兒茶素、兒茶素和表兒茶素。在原花青素的各種結構中，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，受到廣泛的應用（Liu 等，2018）。

1 原花青素的生物學活性

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

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。 原花青素含有多個酚羥基，因此可被氧化釋放H+，釋放的H+可與人體產生的活性氧自由基結合。 其可以通過清除活性氧來阻斷其對細胞膜脂質的過氧化損傷。 凌智群等（2002）報道，PC 能阻止過氧化氫對細胞膜的氧化損傷作用，并且作用效果呈增加趨勢。對小鼠進行試驗發現，給予小鼠口服PC，小鼠肝臟組織SOD 活性明顯增強， 這可能由于PC 激活了機體的抗氧化通路，產生大量抗氧化活性物質，從而抑制細胞膜的脂質過氧化。 原花青素可以清除大鼠腸組織中的氧自由基，減少對腸組織的氧化損傷，減輕大鼠復發性結腸炎（王艷紅等，2010）。 PC 還可抑制體內活性氧及α-生育酚的產生和回收，并保護低密度脂蛋白。 原花青素含的二羥酚基可與金屬離子Fe3+、Cu2+、Al3+結合， 從而阻止金屬離子催化自由基反應的活性，起到抗氧化的作用。

1.3 抗病驅蟲功能 原花青素可以抑制真菌、細菌和酵母等微生物的生長。研究發現，原花青素可以通過抑制膀胱上皮細胞表面整合素受體及FActin 表達實現抑制致病性大腸桿菌的黏附，阻止其侵入膀胱上皮細胞（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抑制， 并可以治療因柔嫩艾美爾球蟲引起的并發癥， 能保護多種球蟲誘導雞的壞死性腸炎腸道損傷，但具體的機制還需要進一步研究。

1.4 心血管保護作用 Demirkaya 等（2009）研究表明，每日攝入100 mg PC 的試驗鼠，能夠抑制由DXR 造成的心肌氧化損傷。Pataki 等（2002）研究發現，PC 能夠清除OH 和H2O2自由基， 提高心臟受損后的恢復。PC 能夠抑制膠原蛋白、彈性蛋白和透明質酸的分解， 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）濃度來預防動脈粥樣硬化（馬亞兵等，2013）。 原花青素還具有降低血壓和放松血管的作用。 研究發現，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轉化酶，進而起到降壓作用。 山楂原花青素能夠促進血管內皮細胞胞外鈣內流和胞內鈣釋放，發揮其血管內皮細胞鈣活化的作用（李澎等，2017）。

1.5 解救中毒的作用 PC 能夠緩解毒物對細胞氧化損傷和免疫毒性。 萬一方等（2017）利用細胞活力分析和ELISA 試驗發現，PC 能夠顯著抑制PNMC 對脾淋巴細胞增殖毒性作用， 緩解其對T淋巴細胞分泌白介素2 和4 的能力， 通過測定抗氧化指標SOD 和GPx 證明，PC 緩解免疫毒性與其抗氧化作用密切相關。 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減少和生精上皮細胞脫落，恢復睪丸組織正常形態，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， 并調節相關蛋白和基因表達來實現的。 水產飼料中鎘超標可使動物肝臟細胞死亡、解體和線粒體損傷，對水產養殖造成嚴重危害。研究發現，飼料中添加PC，能夠增強肝臟抗氧化能力和清除體內自由基（盧俊姣等，2014）。趙盼月等（2016）研究發現，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氨酶活性，減少肝臟自由基產生，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， 測定睪丸形態、氧化指標、細胞凋亡和內質網應激相關基因的表達情況發現，PC 逆轉了鎘引起雞胚睪丸損傷和凋亡細胞數量增多現象， 并降低了鎘誘導的內質網應激相關基因XBP-1 表達。 姜婧等（2016）發現，鉛可以嚴重損傷肝臟，但PC 能夠保護鉛對大鼠肝臟的損傷作用， 因為PC 降低了ALT 和AST活性，提高了SOD 活性，降低脂質過氧化和肝病理損傷， 初步探討機理表明，PC 主要通過調控氧化應激、細胞凋亡和DNA 損傷起到保護作用。 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對肉雞誘導的免疫抑制和氧化應激反應，而且發現，起到保護作用是由于原花青素能夠激活Nrf2 信號通路并抑制NF-κB 通路，該研究結果為防控黃曲霉毒素中毒奠定了基礎（Rajput 等，2019）。 研究也發現，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小鼠生殖毒性（Long 等，2016）。

2 原花青素在畜牧生產中的應用

2.1 在家禽生產中的應用 飼料中添加原花青素可提高肉雛雞免疫器官指數，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）。 梁衛花（2009）選取了300 只1 日齡健康AA 肉仔雞，進行42 d 飼喂效果試驗，研究發現，松針提取物原花青素能夠提高肉仔雞法氏囊、脾臟、胸腺等重量進而提高肉雞的免疫功能，與抗生素金霉素、北里霉素進行對比發現，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能。 體外試驗進一步研究發現，PC 促進肉仔雞外周淋巴細胞增殖效果最佳的濃度為30 μg/mL。 研究發現，PC 能夠提高產蛋后期蛋雞生產性能和抗氧化能力。張玉等（2016）試驗發現，在基礎飼糧中添加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）發現，10 mg/kg OPC 對肉雞1 ～42 d 的生長性能及免疫機能提升最顯著，15 mg/kg OPC 對肉雞血漿抗氧化提升最顯著。

2.2 在豬生產中的應用 PC 能夠顯著提高應激仔豬抗氧化能力，降低肝臟炎癥反應和維持肝臟細胞完整性。PC 還能夠提高仔豬生長性能，且效果與維生素E 的效果相當（趙嬌，2013）。PC 還能夠提高腸道消化酶的活性，促進營養物質吸收，提高血液中紅白細胞數量， 降低斷奶應激造成的不利影響。趙家奇等（2016）試驗發現，斷奶仔豬飼料中添加100 mg/kg PC 可顯著提高仔豬血清抗體、補體和白細胞介素-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，而且當仔豬受到氧化應激后，也會起到一定的保護作用。 趙嬌等（2012）報道，飼糧中添加100 mg/kg葡萄籽PC 能夠減緩Diquat 誘導的仔豬氧化應激，進而改善應激仔豬的生長性能。胡亞美等（2014）研究發現， 原花青素還能提高豬精液常溫保存效果，延長精液保存時間。

2.3 在其他動物生產中的應用 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，飼糧中添加原花青素，可改善肉兔盲腸發酵狀況， 而添加400 mg/kg 原花青素，可提高肉兔飼糧營養物質的利用效率 （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， 提高經濟效益 （李會菊等，2010）。PC 可增加魚類畝產量，降低餌料系數（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酵模式，顯著降低了甲烷產量（楊德蓮等，2018）。 朱旺（2015）在肉牛空腸上皮細胞培養基中添加PC， 然后又進行不同溫度的熱應激（37、40、43 ℃和46 ℃下進行2 h 的培養），試驗發現，在一定溫度范圍內，PC 能夠提高細胞抗氧化能力、降低炎性反應，進而緩解肉牛空腸上皮細胞的熱應激反應。 宿孝奇（2015）試驗發現，奶牛發生酮病時血漿MDA 和NO、CAT 活性顯著升高，TAC、GPX、SOD 活性極顯著下降，反應泌乳早期奶牛發生酮病時機體氧化應激劇烈， 抗氧化水平低下。 泌乳早期添加PC 可有效提高奶牛機體抗氧化能力，降低血漿氧化代謝產物和酮體水平。

3 小結

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