抗生素的抗药性、畜产品中药物残留以及环境污染等问题已严重影响畜禽养殖业的可持续发展。因此，从自然植物中挖掘具有替代抗生素的天然饲料添加剂成为近年来畜牧业的研究热点[1]。菊苣酸（cichoric acid，CA）作为一种重要的多酚化合物在植物中的分布较广，主要存在于蕨类植物中[2]。研究表明，菊苣酸不仅具有抗氧化、抗炎、提高免疫力等作用[3]，同时也具有干预肥胖等代谢疾病的潜力[4]。菊苣酸能够促进动物生长，有效增强动物的免疫力，具有消炎、防泻的作用。本文综述菊苣酸的分子结构、理化特性、稳定性及生物活性，阐述紫锥菊植物提取素-菊苣酸在低氧环境对提高动物生产的应用，以期为菊苣酸在动物生产中的深入研究和开发利用提供参考。1菊苣酸的结构与性质1.1分子结构菊苣酸最早由Scarpati于1958年自菊苣（Cichorium intybus L.）植物叶片中分离并鉴定[5]。因菊苣酸结构中含有两个手性碳原子，故存在L-菊苣酸、D-菊苣酸和内消旋-菊苣酸等3种立体异构体[6-8]。菊苣酸立体异构体化学结构式见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.12.035.F001图1菊苣酸立体异构体化学结构式1.2理化性质菊苣酸晶体熔点为206 ℃，呈针型[9]。菊苣酸与三氯化铁产生剧烈的络合反应，生成绿黑色络合物；与碱反应显黄色，颜色反应与空气条件相关[9-10]，其颜色反应可以为检测菊苣酸提供方便。1.3稳定性菊苣酸属于酚类化合物，其化学稳定性受环境温度和pH值影响较大。研究表明，菊苣酸在pH值为3时化学性质最稳定[11]。因此，在菊苣酸的提取过程中添加柠檬酸、苹果酸和木槿等酸性物质可以显著提高菊苣酸稳定性，提高提取成功率。果汁饮料中的菊苣酸在4 ℃条件下贮藏3个月后含量无明显变化；不同食品体系对菊苣酸稳定性的影响存在差异，总体上食品体系能够在一定程度上维持菊苣酸的稳定性，保护其免受降解[12]。2菊苣酸的生物活性2.1抗氧化菊苣酸作为酚类化合物，具有较高的氧自由基清除能力。菊苣酸能够促进不同细胞中抗氧化酶的生成，降低细胞内ROS水平，保护细胞免受自由基诱导的细胞毒性，发挥抗氧化损伤的药理作用，能够通过介导Keap1/Nrf2、NF-κB、MAPK氧化应激通路，发挥抗氧化活性。研究表明，50%的乙醇处理紫锥菊花提取物菊苣酸（56.03 mg/g）具有良好的抗氧化性能[13]。江玲[14]研究发现，紫花松果菊（Echinacea purpurea L.）中提取的菊苣酸具有较强清除自由基、羟基自由基能力，能够抑制脂质体过氧化；菊苣酸提取物能够显著抑制猪油和菜籽油的氧化和酸败，菊苣酸对猪油的抗氧化作用强于菜籽油，且菊苣酸浓度越高，对猪油和菜籽油的抗氧化作用越好。有研究定量评价了紫锥菊根及其衍生物中的咖啡酸、绿原酸、酒石酸和菊苣酸对自由基清除能力。如菊苣酸对DDPH自由基（EC50=6.6 microM）[15]、OH自由基具有较强的清除能力[16]；而咖啡酸的效果较差（EC50=20.5 microM）。紫花松果菊（E. purpurea）、灰松果菊（E. pallida）和狭叶紫锥菊（E. angustifolia）的平均EC50值分别为134、167和231 g/L[17]，其提取物菊苣酸的抗氧化作用强于咖啡酸、绿原酸及酒石酸[15-17]。菊苣酸通过减少活性氧产生自由基、抑制脂质过氧化，从而缓解N-甲基-d-天冬氨酸诱导的大鼠视网膜损伤[18]。菊苣酸可减少H2O2诱导幼虫斑马鱼氧化损伤模型ROS和MDA的产生，激活抗氧化酶SOD和GSH-Px，通过菊苣酸抗氧化作用保护肝损伤[19]。菊苣酸能够介导Keap1/Nrf2转录通路上调Nrf2信号，转录调节细胞中抗氧化酶（包括HO-1和NQO-1）的下游表达，减弱LPS诱导小鼠产生的氧化应激[19-22]。菊苣酸通过调节核因子类红细胞2（NFE2）相关因子2（Nrf2）和过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子1alpha（PGC-1alpha）发挥抗氧化作用[21,23]。激活Nrf-2和PGC-1a，通过上调抗氧化反应的相关基因以及增强线粒体抗氧化防御系统抑制ROS诱导的细胞毒性[17,20,24]。缓解Fe2+诱导的脂质体氧化损伤和对亚油酸脂质过氧化的抑制作用[20]。菊苣酸通过AMPK/Nrf2/NF-kB信号通路在氧化应激和炎症的改善中起预防作用，并在HFD诱导的NAFLD中维持小鼠肠道微生物群生物活性[25]。菊苣酸作为AMPK激活剂能够下调HFD小鼠中NF-κB蛋白水平，上调Nrf2的核蛋白水平。降低HFD小鼠血清丙二醛（MDA）水平，增强血清超氧化物歧化酶（SOD）活性[23,26]。2.2抗炎菊苣酸可以改善脂多糖（LPS）诱导的炎症。炎症减少与核因κB（NF-κB）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的下调相关[21,27-29]，这是炎症反应的两个主要调节因子[30-31]。菊苣酸还能够下调一氧化氮合酶、环氧合酶2（COX-2）、前列腺素E2（PGE2）、白细胞介素1b（IL-1b）、IL-12和IL-18促炎症因子，起到抗炎的作用[32-34]。Li等[35]研究了菊苣酸在d-半乳糖胺（d-GalN）诱导小鼠急性肝损伤中的作用，表明菊苣酸通过抑制丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）和核因子-κB（NF-κB）以减轻炎症降低d-GalN诱导的死亡率。菊苣酸下调NF-κB/p65、p38/MAPK蛋白的表达，抑制NF-κB/p65、p38/MAPK进入细胞核与相应靶序列结合，对LPS的大鼠发挥抗炎作用[14]。菊苣酸能够显著抑制胶原诱导型关节炎（CIA）大鼠过度分泌炎性细胞因子IL-1β、TNF-α和PGE2，也能够显著抑制CIA大鼠滑膜组NF-κB、p65、TNF-α、COX-2水平[32]。2.3提高免疫能力紫锥菊原产于美国、加拿大南部等地，是著名的“免疫”植物[36-37]，紫锥菊属种Echinacea angustifolia、Echinacea pallida和Echinacea purpurea作为免疫调节剂和免疫促进剂有着悠久的药用历史[37]。菊苣酸能够有效调节体外巨噬细胞免疫反应，显著降低脂多糖（LPS）刺激小鼠巨噬细胞中NF-κB、TNF-α和NO水平[29]。菊苣酸通过调节去甲肾上腺素（NA）、多巴胺（DA）和5-羟色胺（5-HT）治疗慢性应激小鼠。菊苣酸通过升高血浆皮质酮水平以及显著降低肾上腺中耗尽的抗坏血酸、胆固醇和皮质酮水平调节抗压，促进应激小鼠的免疫反应[38]。2.4调节脂肪代谢菊苣酸可以减少高脂饮食诱导的小鼠体重增加[25,32]。通过改善细胞形态变化和肝脏脂质水平预防肥胖患者的肝脏脂质代谢紊乱[39]。菊苣酸能够抑制蛋氨酸和胆碱缺乏（MCD）饮食的小鼠机体纤维化、细胞凋亡和脂肪生成相关基因过氧化物酶体增殖物激活受体c和CCAAT/增强子结合蛋白a的表达[33]。高脂饮食（HFD）喂养的C57BL/6小鼠添加菊苣酸，降低了体重和白色脂肪重量，减轻了高血糖和血脂异常，减少了HFD喂养小鼠的肝脏脂肪变性[25,39]。菊苣酸能够防止大鼠早期和晚期糖尿病引起的组织学损伤（脂肪变性-炎症-纤维化）以及肝脂肪变性诱导后SREBP-1c和PPARα基因的下调[39]。菊苣酸可以明显改变3T3-L1前脂肪细胞的形态和活力[40-41]。菊苣酸通过线粒体途径诱导调节ROS介导抑制PI3K/Akt信号通路下3T3-L1前脂肪细胞中PGC-1α和FoxO4蛋白表达[40]。p38-丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路抑制3T3-L1前脂肪细胞活力[41]，并呈浓度及时间依赖关系诱导3T3-L1前脂肪细胞线粒体功能失调，进而导致其凋亡[40-41]。2.5肝脏保护有研究发现，菊苣酸能够减弱急性酒精摄入导致的大鼠肝脏中甘油三酯（TG）的累积[39,42]，抑制肝脏中和LPS处理的RAW264.7巨噬细胞中ROS水平升高和TNF-α以及一氧化氮合酶（iNOS）mRNA表达，干扰iNOS依赖性信号减轻急性酒精性肝损伤[42]。也有研究表明，菊苣酸通过对肝脏Bax/Bcl-2比值的降低以及脂肪酸合酶和促炎细胞因子的抑制（包括TNF-α、IL-6、COX-2和JNK），保护肝脏免受高脂肪或酒精诱导的脂肪积累和肝脏脂肪变性[32]。2.6降血糖葡萄糖代谢是为机体提供能源的初级代谢途径，其调控过程受多种信号通路共同作用。糖代谢紊乱可引发全身性慢性并发症，造成机体内多种器官组织损伤。菊苣酸是一种酚酸类物质，能够调控糖代谢紊乱，具有降血糖的功效[43]。50%乙醇紫锥菊花提取物菊苣酸（IC50为0.28 g/L）以浓度依赖性方式抑制与2型糖尿病相关的α-葡萄糖苷酶，在控制高血糖和高血压方面具有良好的潜力[13]。菊苣酸可以缓解糖尿病小鼠体重衰减，增加小鼠的运动速度和运动活力，降低血糖，增加空腹胰岛素浓度，下调胰岛素抵抗指数，改善胰岛素敏感性和葡萄糖敏感性。菊苣酸通过抑制线粒体凋亡信号传导，缓解由链脲佐菌素（MLD-STZ）诱导的胰岛组织凋亡，并通过胰岛素信号通路，影响细胞葡萄糖摄取及糖原合成能力，缓解功能性损伤，改善脂肪细胞胰岛素抵抗，具有调控机体葡萄糖稳态、改善糖尿病及其并发症的潜在功能[43-44]。3菊苣酸在动物生产中的应用3.1菊苣酸在禽类生产中的应用王树琴等[45]研究表明，紫锥菊提取物（菊苣酸）可增强肉鸡体液免疫和细胞免疫，提高肉鸡的新城疫抗体和自然杀伤（NK）细胞活性，增强NK细胞的抗病毒和溶菌效果，提高肉鸡红细胞的免疫水平。韩若婵等[46]研究表明，包被菊苣酸可以增强蛋鸡的免疫力，对新城疫疫苗的免疫效果具有免疫协同效应。付海宁等[47]通过试验显示，紫锥菊提取物高剂量组和中剂量组能够显著提高鸡血清抗体滴度，促进外周血淋巴细胞的增殖，提高免疫器官保护率，在一定程度上具有增重和降低料重比的生物学效应，表明紫锥菊提取物可以增强鸡新城疫疫苗的免疫效果。郝智慧等[48]在肉仔鸡日粮中添加紫锥菊提取物，结果表明，紫锥菊提取物能够显著提高肉仔鸡胸腺指数和法氏囊指数，通过提高肉仔鸡的白细胞数、红细胞数及红细胞比容，提高肉仔鸡抗氧化能力和免疫能力，增强新城疫抗体效价。牛小飞等[49]研究发现，紫锥菊提取物能够显著提高鸡外周血中法氏囊病毒抗体滴度，改善肉鸡的生产性能，最适宜的用药剂量为0.5 mL/只。3.2菊苣酸在水产动物生产中的应用唐雪莲等[50]研究表明，在彭泽鲫（Carassius auratus var. Pengze）饵料中添加不同浓度的紫锥菊提取物菊苣酸，能够显著降低鲫鱼血清中羟自由基、丙二醛含量，提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽还原酶活性，显著提高彭泽卿抗氧化能力。任永林[51]在鲤鱼饵料中添加0.2%紫锥菊提取物，结果发现，可在不同程度上降低饵料系数，提高鲤鱼的增重和产量。紫锥菊提取物能够有效地提高鲤鱼生长性能、免疫功能和对嗜水气单胞菌的抵抗力。因此，紫锥菊提取物可作为一种优良的中草药免疫增强剂应用于养殖中。3.3低氧环境下菊苣酸对动物的影响吴华[52]研究表明，不同浓度的紫锥菊提取物（菊苣酸）作为机体的非特异性免疫刺激剂，能够促进外周血单个核细胞的增殖和抑制凋亡因子的表达，加强放牧牦牛对营养物质的代谢，提高低氧条件下放牧牦牛线粒体活性，增强牦牛高海拔低氧适应性，改善免疫功能。李春生[53]研究表明，早期断奶犊牛补饲后饲喂一定剂量的紫锥菊提取物（菊苣酸），能够显著提高犊牛的淋巴细胞转化率，提高犊牛的免疫功能，在防治牦犊牛腹泻方面也具有一定的效果。阿顺贤等[54]研究表明，在放牧牦牛围产期添加菊苣酸，有助于清除牦牛体内自由基，减少产后犊牛体内脂质过氧化，改善氧化应激状态下机体的氧化状态，改善围产期放牧牦牛的抗氧化能力。王晓琴等[55]研究发现，菊苣酸能够显著提高放牧牦牛血清中总抗氧能力，显著降低血清中脂质氧化程度，表明紫锥菊提取物菊苣酸能够在一定程度上提高放牧牦牛的抗氧化能力。吴华等[56]对牦牛投喂不同剂量的菊苣酸，表明菊苣酸能显著增加牦牛血液中白细胞、红细胞以及血红蛋白含量，提高牦牛在高海拔、低氧环境的适应能力，在提高免疫力和抵抗炎性反应具有积极作用。刘嘉华等[57]在低氧环境下对SD大鼠灌喂不同浓度的菊苣酸，结果表明，菊苣酸能够提高SD大鼠血液的摄氧量和载氧量、调节酸碱平衡、改善血管损伤、促进心脏收缩和缓解心肌损伤，进而增强SD大鼠对高海拔低氧环境的适应能力，且以高剂量组作用最佳。4结论紫锥菊提取物菊苣酸作为一种天然绿色饲料添加剂，具有抗氧化、抗炎、提高免疫能力等作用，并具有干预肥胖等代谢疾病的潜力。后续已展开紫锥菊提取物-菊苣酸在牦牛低氧适应性及氧化应激方面进行机制研究，旨在探究在替抗的前提下，菊苣酸作为天然饲料添加剂对低氧环境下畜禽的生长性能、抗氧化能力或免疫功能的影响。菊苣酸作为天然抗氧化剂和促生长防病的绿色饲料添加剂具有广阔的前景，为菊苣酸作为高海拔低氧地区饲料添加剂的开发利用提供参考。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.12.035.F002