綠原酸功能及應(yīng)用研究進(jìn)展

李文嘉 徐彬 鄧文 王琳燚 周瑩 李紹鈺

隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，人均肉、蛋、奶消費(fèi)比例逐步提高，其中，畜禽在優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的提供方面占有很大比重。然而，集約化、高密度、快速化的現(xiàn)代化飼養(yǎng)模式導(dǎo)致畜禽應(yīng)激加重、病害頻發(fā)，使其生產(chǎn)性能、繁殖性能、免疫性能下降，從而導(dǎo)致畜產(chǎn)品品質(zhì)下降，影響經(jīng)濟(jì)效益。因此，企業(yè)通常在飼料中添加低于治療劑量的抗生素以預(yù)防常見疾病和促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長，以此達(dá)到提高生產(chǎn)效率和維持動(dòng)物健康的目的。然而，自2020年7月1日起，我國禁止在飼料中添加抗生素，因此應(yīng)用新型綠色抗氧化劑來維持肉雞機(jī)體氧化還原系統(tǒng)的平衡，減少氧化應(yīng)激對(duì)生產(chǎn)造成的危害已成為研究熱點(diǎn)。

綠原酸（Chlorogenic acid，CA）是飲食中常見的一種酚酸類物質(zhì)，因其抗氧化特性備受關(guān)注。研究表明，在動(dòng)物體內(nèi)，綠原酸可以通過增強(qiáng)抗炎活性、抑菌活性、抗氧化活性和調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等生物功能來提高畜禽生長性能、免疫和腸道屏障功能；也有研究表明綠原酸在體外對(duì)細(xì)菌有抑制作用。綠原酸不僅可以通過其化學(xué)結(jié)構(gòu)來清除體內(nèi)的ROS自由基，還可以通過調(diào)控信號(hào)通路（Nrf2/ARE、Nrf2/HO-1）及FOXO家族基因等，加強(qiáng)機(jī)體的抗氧化防御體系。因此，在畜禽生產(chǎn)中綠原酸能作為一種新型的綠色抗氧化劑替代抗生素和激素類藥物。

一、綠原酸化學(xué)結(jié)構(gòu)及特性

綠原酸是由咖啡酸和奎寧酸生成的酚酸，是植物體在有氧呼吸過程中生成的一類苯丙素化合物。化學(xué)通用名為3-咖啡酰奎寧酸，系統(tǒng)名為1，4，5-三羥基環(huán)己烷甲酸3-（3，4-二羥基肉桂酸）或3-（3，4-二羥基肉桂酰基）奎寧酸，分子量為354.31，化學(xué)式為C16H18O9，分子式包含酯鍵、不飽和雙鍵和多元酚。綠原酸在水中溶解度不大，且隨著溫度上升溶解度升高，25℃時(shí)其在水中溶解度約為4%，其與水形成的半水合物為針狀結(jié)晶。綠原酸難溶于親脂性有機(jī)溶劑氯仿、乙醚、苯等，微溶于乙酸乙酯，易溶于水、醇等；常溫下為固體，顏色呈淡黃色。據(jù)報(bào)道，多種植物含有綠原酸，但由于在提取過程中分子內(nèi)的酯基發(fā)生遷移及水解，綠原酸存在多種同分異構(gòu)體，其中，單咖啡酰奎寧酸（1分子咖啡酸和1分子奎尼酸之間形成的酯）和二咖啡酰奎寧酸（2分子咖啡酸與1分子奎尼酸之間形成的酯）較為常見，如新綠原酸（5-咖啡酰奎寧酸，5-CQA）、隱綠原酸（4-咖啡酰奎寧酸，4-CQA）、綠原酸（3-咖啡酰奎寧酸）、異綠原酸A（3，5-DICQA， 3，5-二咖啡酰奎寧酸）、異綠原酸B（3，4-DICQA，3，4-二咖啡酰奎寧酸）、異綠原酸C（4，5-DICQA，4，5-二咖啡酰奎寧酸）及萊薊素（1，3-DICQA）等。在以上由植物提取的綠原酸類物質(zhì)中，綠原酸占絕大多數(shù)。

二、綠原酸來源

綠原酸類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，合成成本高昂，至今未見大規(guī)模化學(xué)工業(yè)合成生產(chǎn)的報(bào)道。然而，在自然界中綠原酸卻來源廣泛，主要被發(fā)現(xiàn)存在于高等雙子葉植物和蕨類植物中，例如菊科蒿屬植物（如向日葵）、忍冬科忍冬屬（如金銀花）、杜仲科杜仲屬（如杜仲），還存在于綠咖啡豆、土豆、蘋果以及茶葉中。研究發(fā)現(xiàn)，不同植物所含綠原酸種類不同，例如甜葉菊中主要提取出的綠原酸種類為異綠原酸A和C；而在茵陳中含量較高的則為1，5-二咖啡酰奎寧酸，隨后才是綠原酸和異綠原酸A；在對(duì)金銀花提取物分析中發(fā)現(xiàn)，綠原酸和異綠原酸A占綠原酸類化合物的比例較高。同時(shí)，不同植物及同一植物的不同部位，在不同季節(jié)和環(huán)境下綠原酸的含量均會(huì)有較大差異。例如向日葵籽粒的綠原酸提取率僅為1.36%，而作為忍冬科植物的金銀花，在特定提取條件下，其花、莖、葉綠原酸的提取率分別為6.67%、5.43%和4.80%；綠原酸類物質(zhì)含量較高的巴拉圭綠茶葉片中提取率為8.70%～13.20%。有研究發(fā)現(xiàn)，杜仲葉片在春季的綠源酸含量高于秋季，各組織間綠原酸含量（約0.30%～4.60%）由高到低順序?yàn)槿~、雄花、皮、果。此外，有諸多研究發(fā)現(xiàn)，在蒲公英、苧麻、甘薯莖葉、菊花、咖啡等植物中也含有綠原酸類物質(zhì)。

三、綠原酸生物學(xué)活性

（一）抗氧化活性研究

綠原酸類物質(zhì)不僅可以通過其化學(xué)結(jié)構(gòu)來清除體內(nèi)的ROS自由基，還可以通過調(diào)控信號(hào)通路（Nrf2/ARE、Nrf2/HO-1）及FOXO家族基因等，加強(qiáng)機(jī)體的抗氧化防御體系。文獻(xiàn)指出，綠原酸是一種強(qiáng)有力的酚型抗氧化劑，化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有的活性羥基，可抵消動(dòng)物機(jī)體組織產(chǎn)生的自由基，從而達(dá)到良好的抗氧化效果。綠原酸能促進(jìn)細(xì)胞蛋白激酶B（Protein kinase B，PKB）的磷酸化作用，增強(qiáng)叉頭盒家族轉(zhuǎn)錄因子（Forkhead box O）表達(dá)，降低活性氧對(duì)骨髓干細(xì)胞的破壞。此外，綠原酸能提高內(nèi)源性抗氧化酶（如GSH-Px、SOD和CAT）的活性，抑制黃嘌呤氧化酶等的活性。

（二）抗菌及抗病毒作用研究

綠原酸可以通過抑制病原菌生長和促進(jìn)有益菌生長來改善腸道健康。文獻(xiàn)研究指出，綠原酸能有效抑制大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、肺炎桿菌及白色念珠菌等致病作用。其主要機(jī)制可能是通過破壞細(xì)菌細(xì)胞膜、抑

制細(xì)菌細(xì)胞膜的形成、降低細(xì)胞壁剛度和減少靶向細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)等。在抗病毒方面，有關(guān)綠原酸作用的報(bào)道較少，有研究指出，綠原酸能夠抑制單純皰疹病毒、豬藍(lán)耳病毒、豬細(xì)小、鴨乙型肝炎、H5N1等病毒的復(fù)制。

（三） 免疫調(diào)節(jié)與抗炎活性研究

綠原酸對(duì)生物體免疫反應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)作用，可以通過抑制免疫細(xì)胞和免疫因子并活化免疫抑制因子等一系列活動(dòng)起到抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用。研究表明，綠原酸可以通過提高IL-2R和IFN-γ的基因表達(dá)，促進(jìn)T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞的活力，也可以通過調(diào)節(jié)鈣調(diào)磷酸酶來增加巨噬細(xì)胞的作用效果；還可以通過調(diào)控白細(xì)胞介素8（IL-8），從而抑制由TNF-α與H2O2引起的腸上皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)。還有文獻(xiàn)指出，綠原酸能夠緩解免疫細(xì)胞的程序性死亡和增強(qiáng)細(xì)胞因子及趨化因子的釋放能力，以此來提高動(dòng)物體的免疫能力。

（四）調(diào)節(jié)糖脂代謝

綠原酸可以改善動(dòng)物體的糖脂代謝功能。研究表明，綠原酸能減緩肝糖原的代謝速度，同時(shí)也是胰脂肪酶的抑制因子之一，因此，綠原酸對(duì)肥胖和糖尿病有一定的干預(yù)作用。綠原酸還可以通過調(diào)控腸道葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的表達(dá)影響腸道對(duì)葡萄糖的吸收能力，有利于降低機(jī)體脂肪沉積，減少肝臟和血液中的脂肪含量。

四、綠原酸在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

杜仲、金銀花等提取的綠原酸和綠原酸類物質(zhì)，因不含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，對(duì)益生菌、益生素等無不良影響，在畜禽類替抗過程中發(fā)揮了重要作用。研究表明，飼料中添加綠原酸可以顯著提高斷奶仔豬的平均日增重，增加粗蛋白、粗脂肪的腸道表觀消化率，降低料重比和腹瀉率。扶佳歡等研究發(fā)現(xiàn)，將綠原酸添入飼料可以改善肉雞免疫性能和腸道菌群結(jié)構(gòu)，且與益生菌配合添加效果優(yōu)于其單獨(dú)添加，說明綠原酸可強(qiáng)化益生菌對(duì)肉雞腸道健康的作用效果。Chen等研究發(fā)現(xiàn)，綠原酸可以降低腸黏膜組胺和胰蛋白酶含量，增加炎癥抑制因子表達(dá)，抑制腸上皮細(xì)胞過度凋亡，提高機(jī)體免疫防御作用。張瑞仙研究發(fā)現(xiàn)，用1%～2%杜仲葉和金銀花飼喂蛋雞，可以提高蛋雞的機(jī)體免疫力，降低熱應(yīng)激對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響，增加蛋雞產(chǎn)蛋率，降低膽固醇含量，改善蛋黃風(fēng)味。劉英研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼料中添加0.3%綠原酸，血漿中GSH-PX、CAT的活性顯著增加。鄭家寬研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加250 mg·kg-1的綠原酸，可以提高肉雞生長性能，降低料重比，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)肉雞盲腸微生物中的優(yōu)勢菌群豐度，提高肉雞腸道健康。潘亞麗在對(duì)肉雛雞的研究中指出，胚蛋注射綠原酸可以提高孵化雛雞的抗氧化能力，以及后期盲腸中厚壁菌門和乳桿菌屬細(xì)菌的相對(duì)豐度。

五、結(jié)論

綠原酸是一種無污染、無殘留的綠色飼料添加劑，因其具有較強(qiáng)的抗氧化性能，備受關(guān)注。綠原酸單獨(dú)或與其他微生態(tài)制劑復(fù)配應(yīng)用于飼料，對(duì)畜禽的生長、抗氧化性能和免疫能力具有一定的促進(jìn)作用，同時(shí)也具有改善畜禽腸道健康和微生物組成的作用。然而，綠原酸種類與用量、基礎(chǔ)飼料成分、肉雞生長階段、養(yǎng)殖環(huán)境的不同，可能導(dǎo)致綠原酸應(yīng)用效果的不同。隨著相關(guān)研究的進(jìn)一步深入，綠原酸類物質(zhì)在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

基金項(xiàng)目 ：本文系2023年河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目。

（責(zé)任編輯? ?劉沛儒）