饲料是满足动物营养需要、生产动物产品的物质基础,优质的饲料能够保证动物健康生长[1]。饲料添加剂可改善饲粮的营养价值,提高饲料利用率,充分发挥畜禽的生产潜能,提高畜禽生产率。因此,选取安全、绿色、有效的饲料添加剂对动物生产具有重要意义[2]。鞣花酸(EA)是一种多酚二内酯,广泛存在于各种水果、坚果中,具有抗氧化[3]、抗炎[4]、抗病毒[5]和保肝[6]等多种生物学功能。研究表明,日粮中添加EA可有效提高动物抗氧化能力,调节肠道菌群丰富度,提高动物免疫性能,改善动物生长性能[7]。本文根据国内外相关研究现状,对EA的提取工艺、生理功能及其在动物生产中的应用进行综述,以期为EA在动物生产中的应用提供参考。1EA的理化性质与提取方法EA分子式为C14H6O8,摩尔质量为302.194 g/mol,化学结构见图1[8]。EA是没食子酸的二聚衍生物,广泛存在于各种水果、坚果中,如石榴[9]、草莓[10]、树莓[11]等。目前,自然界存在的EA类化合物约17种,主要分布于大戟科中的大戟属和叶下珠属、蔷薇科中的悬钩子属、委陵菜属和草莓属,在珙桐科、使君子科、石榴科和桃金娘科等科属中也有分布。EA类化合物是自然界分布较为广泛的一类化学成分[12]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.11.031.F001图1EA的分子结构鞣花单宁可通过酸水解转化为EA和极性较小的衍生物[13]。大部分EA可进一步被微生物代谢为尿石素,这些代谢产物具有抗炎、抑菌等生物学功能[14]。有效地分离和纯化是得到EA的基础和前提,目前有关EA的提取方法主要有酸水解超声萃取法、乙酸乙酯萃取酸水解法、亚硫酸水解法、单宁分解法、液气射流氧化法、过氧化聚合法和发酵法等[15-16]。EA的提取方法见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.11.031.T001表1EA的提取方法项目提取条件优点文献来源酸水解超声萃取法水解酸度1.5 mol/L、温度60 ℃、时间30 min、提取次数2次低成本、低耗能、高效率邸幼军等[17]乙酸乙酯萃取酸水解法50 mL石油醚、50 mL乙酸乙酯、萃取次数5次、硫酸浓度1.0 mol/L、温度100 ℃、时间6 h制备方法简单、高效杨笑笑等[18]亚硫酸水解法5%亚硫酸、液料比10 mL/g、温度120 ℃、时间14 h避免产生酸性废水、经济环保刘宇文[19]单宁分解法2.5%单宁酸、125 r/min振荡、时间16 h、pH值4低消耗刘宇文[19]液气射流氧化法单宁酸浓度25 g/L、温度20 ℃、时间6 h、pH值8.5时间短、纯度高徐涓等[20]过氧化聚合法5%碳酸钠、室温、时间6 h环保、绿化Ren等[21]发酵法11.5 g/L乳糖、5.9 g/L酵母膏、时间140 h资源利用率高Gulsunoglu-Konuskan等[22]2鞣花酸的生理功能2.1抗氧化EA是一种天然抗氧化剂,能够有效清除自由基,抑制脂质过氧化,提高抗氧化酶活性,减少体内过氧化物的形成,增强机体的抗氧化能力[23]。EA所具有的4个酚羟基结构是与各种活性氧(ROS)发生反应的基础,其结构中酚羟基可提供H原子,与机体内的氧自由基发生反应,降低体内氧自由基的含量[24]。EA可有效抑制羟基自由基、甲氧基、二氧化氮自由基活性,清除率顺序为羟基自由基甲氧基二氧化氮自由基[25]。研究表明,EA可通过多种信号通路发挥抗氧化活性,如通过抑制磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号通路,显著降低ROS产生,提高超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低丙二醛(MDA)含量,增强机体抗氧化能力[26];通过抑制细胞外调节蛋白激酶(ERK)/尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(NOX4)信号通路,缓解ROS对血管内皮细胞的损伤[27];通过诱导核转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)及其靶细胞抗氧化基因,促进血红素加氧酶-1(HO-1)和醌氧化还原酶1(NQO1)的表达,减少百草枯诱导的氧化应激[28];通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)/Nrf2信号通路,调控氧化应激,发挥抗缺血性脑卒中作用[29]。因此,EA可通过多种途径发挥抗氧化作用,在提高机体抗氧化能力方面具有良好效果。2.2抗炎EA能够通过影响炎症介质、转录因子和调节菌群平衡等方式实现抗炎作用[30]。Ghorbanzadeh等[31]研究发现,EA可降低炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)水平,抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧化酶、一氧化氮(NO)及前列腺素E2(PGE2)的表达,缓解角叉菜胶注射后足肿胀,发挥EA的抗急性炎症功能。EA能够通过p38-MAPK信号通路发挥抗炎症作用,抑制感染肺脏p-p38和F4/80蛋白及TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18等炎性细胞因子的表达,缓解肺部病理损伤[32]。Gonzalez-Sarrias等[33]研究表明,EA可通过降低小单孢菌属(Parvimonas)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)等微生物丰富度,提高拟杆菌、普氏栖粪杆菌(Faecalibacterium)等有益微生物丰富度,维持肠道菌群的正常平衡,抵抗内毒素血症诱导的炎症。EA还可调节酒精诱导的肠道菌群失调,改善乳酸菌、拟杆菌门(Firmicutes)等微生物种类的丰富度[34]。因此,EA具有显著的抗炎活性,可抑制炎性细胞因子产生,调节肠道菌群丰富度,预防多种炎症。2.3抗病毒研究表明,EA可通过抑制病毒生长,降低病毒感染、阻止病毒与宿主细胞受体结合等方式发挥抗病毒活性[35]。EA是一种病毒阻断剂,能够抑制病毒进入细胞或抑制病毒在细胞内复制,影响病毒生命早期阶段的细胞因子,抑制斑块形成[36]。Promsong等[37]研究发现,EA可抑制艾滋病病毒1型(HIV-1)整合酶,干扰跨膜蛋白形成,有效阻止膜融合以及HIV-1进入靶细胞,抑制HIV-1复制,实现抗HIV-1感染。Stefano等[38]研究塞卡病毒(ZIKV)感染的抑制作用发现,EA具有降低病毒整合酶活性的功能,可在病毒与细胞膜融合前,通过掩盖靶细胞上ZIKV受体,阻止膜融合和病毒进入靶细胞。Kumar等[39]研究发现,EA可以抑制乙型肝炎病毒X基因(HBx)诱导的转录活性,减少乙型肝炎病毒感染细胞中乙型肝炎E抗原(HBeAg)的分泌,阻断HBeAg引起的免疫耐受。此外,EA能够特异性地阻断丙型肝炎病毒NS3/4A蛋白酶的活性,降低丙型肝炎病毒NS5B RNA依赖的RNA聚合酶活性、丙型肝炎病毒中RNA水平,发挥对丙型肝炎病毒的抗病毒作用[40]。因此,EA在病毒感染早期和晚期均发挥重要作用,具有显著的抗病毒活性。2.4保肝作用肝脏是重要的代谢器官,具有抗氧化、合成分泌蛋白等作用。EA能够抑制肝病毒复制,调节转录因子,增强肝脏免疫反应,在预防肝脏疾病方面具有巨大的应用潜力[41]。Ding等[42]研究发现,EA能够显著抑制肝硬化小鼠iNOS和血管内皮生长因子(VEGF)蛋白表达,提高血清谷胱甘肽(GSH)含量以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和SOD活性,抑制了ROS产生,降低血清丙二醛(MDA)含量及谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性,缓解小鼠肝损伤。Elyamany等[43]研究表明,EA能够调节谷丙转氨酶和谷草转氨酶等肝功能参数,提升抗氧化能力,改善肝脏充血、水肿和细胞变性等组织学异常,保护肝脏免受丙戊酸毒性伤害。EA还可调节线粒体通透性,促进细胞色素释放,抑制肥大细胞表达,阻止核因子κB(NF-κB)、细胞周期蛋白和基质金属蛋白酶的激活,实现抗肝癌作用[44]。此外,EA可抑制HepG2肝癌细胞周期蛋白,将癌细胞阻滞在G0/G1期,促进癌细胞凋亡[45]。因此,EA能够显著抑制炎症和细胞增殖,在早期和晚期肝病中对肝脏的保护具有独特的优势。3EA在动物生产中的应用3.1EA在猪生产中的应用EA在猪生产中的应用主要集中在仔猪。有研究指出,日粮中添加500 mg/kg EA能够提高断奶仔猪空肠黏膜中闭锁小带蛋白1(ZO-1)和回肠黏膜中紧密连接蛋白(occludin)的mRNA表达量,下调空肠黏膜TNF-α、IL-6及回肠黏膜IL-6 mRNA的表达量,降低血清中二胺氧化酶活性,改善肠道健康;EA还能够增加盲肠和直肠中德氏乳酸杆菌与罗伊氏乳酸杆菌丰富度,使其成为优势菌群,显著提高仔猪平均日增重和小肠绒毛高度,降低仔猪腹泻率和隐窝深度,有效促进仔猪生长发育[46]。Qin等[47]研究表明,日粮中添加100mg/kg EA可显著增加断奶仔猪空肠组织中过氧化氢酶、谷胱甘肽/氧化谷胱甘肽基因的表达,降低MDA含量,改善空肠绒毛高度、隐窝深度、绒毛高度/隐窝深度比,阻止上皮细胞凋亡,缓解肠道萎缩;EA还可增加瘤胃球菌和多枝梭菌等有益菌的相对丰度,改善仔猪腹泻、肠屏障功能、氧化还原失衡,促进仔猪生长发育。杜蓥蓥等[48]研究表明,日粮中添加400 mg/kg植物提取物(富含EA)可显著提高仔猪十二指肠和回肠绒毛高度,降低回肠隐窝深度,提高空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度比值,提高小肠组织中IL-2、IL-6、IFN-γ、sIgA及IGF-I基因的表达,增强仔猪肠道免疫功能,提高仔猪生长性能。Qi等[49]研究发现,日粮中添加50、100 mg/kg EA可显著提高仔猪血清抗炎细胞因子(IL-4和IL-13)的水平,降低促炎细胞因子(IL-6和TNF-α)的水平,促进Nrf2/Kelch样ECH关联蛋白1(Keap1)信号传导,提高肝脏的抗氧化能力,EA还可有效逆转敌草快诱导的肠道菌群失调,平衡肠道乳杆菌、罗伊氏乳杆菌等菌群相对丰富度,缓解敌草快诱导的肝损伤。Li等[50]研究表明,日粮中添加75、150 mg/kg EA能够显著提高生长肥育猪背最长肌慢肌球蛋白重链(MyHC)的蛋白水平、慢收缩肌纤维数量、苹果酸脱氢酶活性,降低快MyHC蛋白水平、快收缩肌纤维数量、乳酸脱氢酶活性,改善肌纤维的组成;并通过腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路,上调雌激素相关受体α(Esrrα)、ATP和酶F0复合体C亚基1(ATP5G1)、线粒体转录因子B1(TFB1M)和细胞色素C(Cytc)等相关基因的表达,促进线粒体的发生。上述研究表明,日粮中添加适量的EA可有效调节猪免疫性能和抗氧化功能,改善肠道健康,促进猪的生长性能。3.2EA在家禽生产中的应用Saleh等[51]研究发现,在日粮中添加200 mg/kg石榴皮提取物(PPE)可降低日粮鱼油对肉仔鸡的氧化损伤,提高肉鸡的生长性能、抗氧化能力和肉品质。日粮中添加650 mg/kg PPE可提高热应激状态下肉鸡的饲料转化率,提高高密度脂蛋白浓度,降低血浆甘油三酯含量和谷丙转氨酶活性,改善肉鸡肉品质[52]。Kishawy等[53]研究发现,日粮中添加500 mg/kg PPE能够清除自由基,防止自由基对营养物质的氧化,改善油脂氧化所造成的损伤,提高肉鸡生长性能、免疫力,促进肉鸡健康成长。Tang等[54]研究表明,日粮中添加500 mg/kg EA能够降低肉鸡血浆中C反应蛋白(CRP)、降钙素原、脂多糖浓度,抑制IL-1β、TNF-α、iNOS和IL-8等炎性细胞因子的mRNA表达,提高D-木糖浓度,提高ZO-1和occludin蛋白的表达,缓解肠道损伤;EA还可调节Toll样受体(TLRs)/NF-κB、蛋白酪氨酸激酶(JAK)/信号转导、转录激活因子(STAT)信号通路,缓解肠道氧化应激,改善肉鸡亚临床坏死性肠炎,提高肉鸡生长性能。Gul等[55]研究表明,日粮中添加100 mg/kg EA能够显著提高蛋鸡血清中T-SOD、总抗氧化能力(T-AOC)和GSH-Px活性,降低MDA含量;EA对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较强的杀伤作用,可提高蛋鸡日采食量、日增重和蛋的孵化率。在鹌鹑日粮中添加500 mg/kg EA能够增加血清GSH-Px和CAT活性,降低胱天蛋白酶3蛋白表达,缓解鹌鹑蛋的氧化损伤和铅诱导的细胞凋亡,提高平均蛋重、产蛋量和饲料转化率[56]。EA能够提高干物质、粗脂肪和粗蛋白质的消化率,增加盲肠中乳酸菌群数量,降低大肠菌群数量,降低MDA含量,降低热应激下鹌鹑受到的氧化损伤[57]。因此,在家禽日粮中添加适量的EA能够改善家禽的氧化应激损伤,缓解多种炎症反应,提高营养物质消化吸收,促进机体健康,提高家禽生长性能。3.3EA在水产生产中的应用EA在水产养殖中的应用主要集中在机体的免疫力和抗氧化能力方面。Yonar等[58]研究发现,EA具有激活特异性、非特异性免疫应答和增强组织抗氧化的能力,可作为一种免疫刺激剂和抗氧化剂在鱼类养殖中使用;EA对白细胞计数、血清总蛋白含量等具有积极影响。EA还可提高虹鳟鱼血清总蛋白和免疫球蛋白M含量,增强免疫功能;EA能够显著增加GSH、GSH-Px、SOD、过氧化氢酶(CAT)活性,提高机体抗氧化能力[59]。Ural等[60]研究表明,在鲤鱼饵料中200 mg/kg EA能够调节鱼体内抗氧化参数,显著提高肝脏SOD、GSH-Px以及肾脏SOD、CAT活性,有效处理马拉硫磷诱导的氧化应激,保护鲤鱼健康生长。在鲤鱼饵料中加入100 mg/kg EA能够显著提高SOD、CAT、GSH-Px和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性,降低MDA含量,缓解氯吡硫磷诱导的氧化应激[61]。Ahmadniaye等[62]研究表明,在鲫鱼饵料中加入20 g/kg PPE能够降低肠道中革兰氏阴性菌数量,增加肠道内真菌总数,改善肠道菌群平衡。Sanjay等[63]研究发现,在露斯塔野鲮饵料中添加5 g/kg PPE能够显著提高血清总蛋白、球蛋白含量和溶菌酶活性,增加肝脏、肾脏和肠道组织IL-1β、TNF-α等炎性因子的基因表达,有效提高鱼在应对嗜水气单胞菌感染的先天免疫力和疾病抵抗力。因此,在鱼饵料中添加适量EA能够改善血液学参数,提高抗氧化能力和抗疾病能力,促进鱼体健康生长。3.4EA在其他动物生产中的应用陈辉等[64]在哺乳期马驹生长发育过程中补喂30 mg/kg EA,发现EA能够显著提高血浆总蛋白、白蛋白、甘油三酯、胆固醇等指标,改善机体营养代谢。有研究发现,在奶牛日粮中加入40 g/kg浓缩石榴皮提取物(CPE)能够延长奶牛的每日反刍时间,增强干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维、纤维素和半纤维素的消化率;CPE还能够影响产甲烷古生菌的相对丰度、与纤维素分解活性和乳酸发酵相关的瘤胃特异性细菌种类,显著提高牛产奶量和生长性能[65]。Argov-Argaman等[66]研究发现,在日粮中添加30 g/kg CPE能够增加母羊产奶量、脂肪、蛋白质和乳糖等含量,增加母羊乳中磷脂酰乙醇胺和磷脂胆碱含量,提高其抗氧化能力。因此,在日粮中添加EA能够显著提高动物的抗氧化能力,提高消化利用率,促进动物的健康生长。4展望EA作为天然多酚,具有抗氧化、抗炎、抗病毒、保肝等多种生物学功能。EA可以改善动物健康,增强机体免疫力,提升畜产品品质。因此,EA作为一种绿色饲料添加剂具有广阔的应用前景。目前,EA在动物生产中的应用还相对较少,且EA的生物利用率低是阻碍其生产应用的主要问题之一。未来可进一步深入研究EA在改善动物抗氧化应激、抵抗疾病的具体机制,与其他饲料添加剂的协同作用,使EA在动物生产中的应用将更加广泛。
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