葡萄籽原花青素改善動物生長性能和腸道健康的研究進展

趙三川， 尹業鑫， 王 芳， 譚名洋， 陳家順

（湖南農業大學動物科學技術學院，動物營養基因組與種質創新研究中心，湖南長沙 410128）

我國農業農村部第194號公告發布，即自2020年1月1日起，退出了除中藥材以外的所有抗生素添加劑，飼料端無抗導致畜禽更易發生細菌性感染，養殖成本提高。因此，我國畜禽養殖行業目前迫切需求一種具有預防畜禽腸胃疾病、減輕炎癥、調節畜禽腸道微生物環境且無毒副作用的天然植物提取物添加劑。

原花青素（PCs）是一類廣泛存在于植物皮、殼、籽、核、花、葉中的一類多酚類化合物的總稱，其中在葡萄籽中的含量最高。葡萄籽原花青素具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗糖尿病、抗癌等生物學功能，可以提高動物腸道胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等消化酶活性（周承福等，2021），還可通過抑制產生組胺需要的酶，防止生成組胺，從而達到抗炎效果，且不影響其他酶的活性，阻礙其他酶的產生（Pinent等，2016）。在腸道健康方面，飼糧中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素可以提高生長豬腸道黏膜厚度和表面微絨毛高度，降低有害菌群數量，增加有益菌菌群的豐度，維護動物腸道微生物菌群的平衡，調節腸道微生態平衡，維護腸道健康（孫曉江等，2020）。由此可見，葡萄籽原花青素在調節動物腸道健康、提高免疫力和改善生長發育具有明顯功效。因此，本文旨在針對葡萄籽原花青素的理化性質及其改善動物生長性能和腸道健康的作用機理進行綜述，以期為進一步研究葡萄籽原花青素在動物養殖領域的應用提供理論依據。

1 葡萄籽原花青素的概述

葡萄籽原花青素表觀為紅棕色粉末，味道澀，可以溶于水醇、酮、冰醋酸、乙酸乙酯等極性溶液。葡萄籽原花青素是由不同數量的兒茶素（Catechin）或表兒茶素（Epicatechin）搭配結合而成。最簡單的葡萄籽原花青素是兒茶素、表兒茶素或兒茶素與表兒茶素形成的二聚體。按聚合度的大小，通常將二-五聚體稱為低聚原花青素，將五聚體以上則稱為高聚原花青素（PPCs）。

各種結構不同的葡萄籽原花青素抗氧化能力不同，一般來說葡萄籽原花青素的抗氧化活性隨著聚合度的增加而降低（Liu等，2018），其中二聚體抗氧化活性最強，同時抗氧化活性也與羥基的數量、位置、連接方式和空間構型等有關（Haixia Yang等，2021）。原花青素抗氧化能力取決于低聚原花青素的含量，低聚原花青素含量越高，抗氧化能力越強。另外，葡萄籽原花青素的抗氧化活性和清除氧自由基的能力強于β胡蘿卜素、槲皮素、茶多酚等天然抗氧化劑，其抗氧化性是維生素C的20倍、維生素E的50倍，是目前最強效的天然自由基清除劑（Díaz Sánchez等，2017）。Plumb等（2016）研究發現，葡萄籽原花青素抗氧化活性與溶劑類型有關，其在油相中抗氧化活性減弱，水相中增強。葡萄籽原花青素可有效消除自由基，參與磷酸代謝和蛋白質磷酸化，防止脂質受到過氧化損傷，同時保護并穩定機體內的維生素C，有助于動物對維生素C的吸收利用。此外，葡萄籽原花青素含有多個酚性羥基，在動物體內被氧化后釋放出氫離子，競爭性地與自由基及氧化物結合，阻斷自由基鏈式反應（He等，2018）。

2 葡萄籽原花青素對動物生長性能的影響

葡萄籽原花青素在動物發育的各個方面對機體情況進行改善。葡萄籽原花青素促進腸道絨毛的生長調節腸道微生態環境，幫助機體高效率吸收營養物質，加快機體排出代謝廢物，提高機體新陳代謝。在飼糧中添加適宜的葡萄籽原花青素可以有效緩解動物體內的氧化應激，修復并保護動物腸道黏膜，增強動物的腸道免疫力，改善動物機體的生長性能，詳見表1。

表1 葡萄籽原花青素在動物生產中的應用效果

3 葡萄籽原花青素對動物腸道健康的影響

腸道是動物機體消化吸收的主要部位，腸道功能影響著動物的健康生長，腸道形態和腸道微生物結構則是影響腸道功能的重要因素。葡萄籽原花青素可有效改善動物腸道形態結構，調節動物腸道微生態環境，提高動物生長性能，保護動物腸道屏障。

3.1 葡萄籽原花青素對動物腸道結構的影響腸道表面的細微結構組織的完整程度影響動物機體吸收營養物質的能力，腸道表面具有細微的絨毛結構，絨毛高度的升高表示小腸與營養物質轉運蛋白的結合面積變大，較長的腸絨毛有利于小腸消化吸收。正常情況下，腸細胞來源于隱窩基部并不斷向絨毛尖端發生轉移和分化，以維持腸上皮的功能和健康（Giannenas等，2016）。而腸絨毛產生上皮細胞的速率由隱窩深度的高低決定，若隱窩變淺，則表明腸上皮細胞不斷成熟，腸道吸收營養物質的能力增強，若隱窩加深，則會表明腸道吸收營養物質的能力減弱，腸道吸收營養物質的能力降低。在體外以400 mg/kg葡萄籽提取物培養腸道Caco-2細胞，發現試驗組細胞的蛋白質含量比對照組細胞高，且腸道組織的刷狀緣更發達，微絨毛更高更密（Diao等，2016）。孫曉江等（2020）研究發現，飼糧中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素可增加生長豬腸道黏膜厚度，使其微絨毛明顯增多并形成類似細胞衣結構，細胞衣內含有雙糖酶、肽酶，可促進腸道對蛋白質和糖類的吸收。徐光科等（2021）和Sureerat等（2017）研究表明，飼糧中添加80 mg/kg葡萄籽原花青素可提高仔豬十二指腸的絨毛高度，提高空腸的絨毛高度，降低隱窩深度，空腸提高絨隱比，提高回腸的絨毛高度，降低回腸絨隱比，提高動物腸道吸收能力，改善生長性能。此外，飼糧中添加400 mg/kg的葡萄籽原花青素降低肉雞的空腸隱窩深度，提高了空腸絨隱比（侯福銀等，2019；Chang等，2015）。由此可見，在飼糧中添加一定劑量的葡萄籽原花青素，可以增加動物腸道黏膜厚度，提高腸道黏膜絨毛高度，降低隱窩深度，調控絨毛高度與隱窩深度比值，從而促進機體對營養物質的吸收，提高動物對營養物質的利用率。

3.2 葡萄籽原花青素對腸道微生物的影響 腸道微生物在腸道免疫系統的發育、免疫調節、代謝調控以及控制代謝紊亂等方面發揮關鍵作用，其菌群能夠調節消化酶的活性以及表觀營養物質的消化率等（Mu等，2018；Duda-Chodak等，2015）。在飼糧中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素會對生長豬腸道微生物菌群的組成和功能產生積極影響并改善其胃腸道健康（Quan等，2018；Ferrario等，2017）。在飼糧中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素顯著提高了牛瘤胃中有益菌菌群豐度（Ogunade等，2019；Liu等，2015）。扶曉菲等（2020）研究發現，在飼糧中添加60 mg/kg葡萄籽原花青素，可有效調整肉雞腸道微生態和維護菌群的多樣性，改善腸道形態。飼糧中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素對生長豬腸道內乳酸菌、雙歧桿菌、產丁酸鹽細菌等微生物的生長起促進作用，有利于生長豬腸道微生物群中有益菌瘤胃菌、擬桿菌等菌的菌群產生（孫曉江等，2020）。徐光科等（2021）研究表明，飼糧中添加80 mg/kg葡萄籽提取物改善斷奶仔豬盲腸的菌群結構，降低大腸桿菌等有害菌數量，提高乳酸桿菌和雙歧桿菌等有益菌數量。綜上所述，葡萄籽原花青素促進有益菌的產生和生長，抑制大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌分泌有害蛋白進而保護腸道安全并減少有害菌數量，改善腸道菌群類型，提高動物體抗炎能力，維持動物腸道區系的平衡。

3.3 葡萄籽原花青素對腸道消化酶活性的影響腸道消化酶是由動物機體產生的幫助動物對攝入的食物進行消化的酶的總稱，包含脂肪酶、淀粉酶蛋白酶等。李雅梅等（2016）在肥胖小鼠飼糧中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素，結果表明葡萄籽原花青素可激活肥胖小鼠腸道蛋白酶，提高肥胖小鼠的腸道淀粉酶和腸道脂肪酶的活性。有研究在28日齡斷奶仔豬的飼糧中添加70 mg/kg葡萄籽原花青素，結果表明葡萄籽原花青素可以提高斷奶仔豬的腸道消化酶活性。葡萄籽原花青素可通過調節斷奶仔豬腸道酸堿環境篩選腸道微生物，增加腸道有益菌的數量，降低有害菌的數量，間接提高消化酶活性（鄧文等，2018）。周培羽等（2019）和黃林鑫等（2019）研究發現，飼糧中添加200 mg/kg的葡萄籽原花青素可提高吉富羅非魚的腸道消化酶活性。由此可見，在飼糧中添加一定劑量的葡萄籽原花青素，可提高動物腸道消化酶的活力，提高動物對營養物質的消化吸收利用率。

3.4 葡萄籽原花青素對動物腸道抗氧化能力的影響 研究表明，多酚類物質可以提高血清中抗氧化酶活性，改善斷奶仔豬的腸道屏障，減少仔豬腹瀉（王艷紅等，2018）。葡萄籽原花青素可以通過抗組胺作用和調節腸道微生物菌群來降低氧化應激引起的胃腸道黏膜損傷，改善黏膜屏障，對斷奶仔豬腸道起到一定的保護作用（Han等，2016；Gessner等，2013），長期在飼料中添加200 mg/kg葡萄籽原花青素飼喂大鼠可降低大鼠腸上皮細胞的氧化應激反應，緩解腸道結構損傷，保護屏障完整性（Min等，2016；Bashir等，2016）。飼糧中添加15 mg/kg葡萄籽原花青素喂養肉雞，可顯著提高血漿中SOD等抗氧化因子活性，增強肉雞的抗氧化能力（王艷紅等，2018）。有研究表明，葡萄籽原花青素可通過激活Nrf-2的途徑，通過增強動物小腸中部分抗氧化和細胞保護基因的表達，從而達到抗氧化，保護腸道健康的效果（Bashir等，2016；Gessner等，2013）。葡萄籽原花青素是一種螯合物，可與動物體內的重金屬離子發生螯合作用，保護機體受重金屬離子迫害。在飼糧中鎘（Cd）脅迫下吉富羅非魚的試驗中，鎘與抗氧化酶的活性位點結合，使抗氧化酶失活，且在鎘在魚體內能誘導機體通過不同途徑產生大量的NO、H2O2、·OH、·O2-等活性氧物質，而在飼糧中添加400 mg/kg的葡萄籽原花青素可降低鎘造成的腸道自由基水平提升，改善腸道健康狀況（黃林鑫等，2019）。此外，葡萄籽原花青素可對抗氧化酶進行修復，還通過誘導PI3-激酶/AKT通路，抑制一氧化氮合成酶活性，從而降低NO水平（Nazima等，2016）。由此可見，葡萄籽原花青素具有較強的抗氧化能力和降低機體自由基水平的能力，在飼糧中添加一定量的葡萄籽原花青素，有效緩解動物氧化應激反應。作為一種螯合劑，葡萄籽原花青素與金屬離子結合，降低動物腸道細胞自由基催化，改善其腸道健康。

3.5 葡萄籽原花青素對動物腸道黏膜免疫的影響 斷奶仔豬免疫系統的激活會產生大量的自由基，大量的自由基會破壞免疫系統的功能，導致仔豬腸道黏膜受損嚴重，出現腹瀉現象，而葡萄籽原花青素對動物細胞的免疫和抗炎功能有積極影響（Catoni等，2008）。Ruirong等（2015）研究發現，在飼糧中添加葡萄籽原花青素可以增強斷奶仔豬腸道黏膜免疫能力；通過進一步研究發現，飼糧中添加100 mg/kg的葡萄籽原花青素可提高仔豬血清中免疫球蛋白G、免疫球蛋白M、細胞表面補體受體-4和白細胞介素等免疫因子的濃度，從而促進核因子細胞功能，釋放干擾素和抗體，達到增強斷奶仔豬的體液免疫和細胞免疫，提高腸道黏膜免疫能力，降低仔豬腹瀉率的效果。陳建敏等（2015）通過對肢體缺血大鼠灌注葡萄籽原花青素前后進行血清檢測對比，灌注前，大鼠血清二胺氧化酶活性明顯升高，腸黏膜結構的完整性受損，免疫球蛋白A含量下降；而灌注100 mg/（kg·d）葡萄籽原花青素后，大鼠的血清二胺氧化酶活性降低，腸黏膜上皮細胞的結構損傷得以緩解恢復，免疫球蛋白-A含量提高，表明葡萄籽原花青素對腸黏膜的免疫功能具有保護作用。以上研究結果表明，葡萄籽原花青素可通過提高動物血清中免疫因子活性，增強動物機體體液免疫和細胞免疫，從而提高機體免疫能力，恢復損傷組織結構。

4 小結

飼糧中添加一定比例的葡萄籽原花青素，可以有效改善畜禽動物的腸道結構，調節并維持畜禽動物的腸道微生物環境、增強腸道有益酶的酶活性，加強畜禽動物的腸胃抗氧化能力、提高腸胃免疫力，強化畜禽動物的血管強度、加快動物細胞對營養物質的吸收和對代謝廢物的排除，提高畜禽動物的生長性能。但關于葡萄籽原花青素對畜禽動物的應用還需進一步探討，尤其是在飼糧中的最佳添加量及其在動物體內的代謝作用機制。葡萄籽中含有大量單寧類物質，對于葡萄籽原花青素的提取需要進一步的理論研究和科學實驗，更加深入地研究葡萄籽原花青素對畜禽機體各方面的影響，使其飼用效果最佳化。