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绿原酸的生物学功能及在养殖业中应用研究

所属分类:公司新闻    发布时间: 2021-08-27    作者:admin
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绿原酸(CGA)是一种于植物体内由咖啡酸和奎尼酸构成的缩酚酸,广泛存在于双子叶植物和蕨类植物体中,其中杜仲、咖啡、金银花、野菊花等具有较高含量的CGA,此外,苹果、胡萝卜、猕猴桃、小麦、土豆等蔬菜水果作物中也含有绿原酸[1]。绿原酸具有抗菌、抗病毒、抗氧化、消炎、降血脂血糖、调控机体免疫等多种生物活性[2-4]。目前,兼具多种功效的绿原酸已经成为天然产物的研究热点之一,被广泛应用于食品、医药等行业。但是,其在畜牧业应用研究较为鲜见。本文主要从绿原酸的功能以及在养殖业中的应用进行综述,为绿原酸在养殖业中的推广应用提供科学的依据和参考。

1绿原酸的理化性质

绿原酸又称咖啡单宁酸,是一种稳定性较低、易异构化极性有机酸,在植物体内主要通过有氧呼吸中的莽草酸途径产生,其产生的绿原酸通常为混合物,如绿原酸甲酯、绿原酸乙酯、单咖啡酰奎尼酸[5]。其化学名为3-O-咖啡酞奎尼酸,分子式为C16H18O9,分子量354.30[6]。绿原酸在常温时溶解度仅为4%,熔点为208 ℃,当温度为110 ℃时会形成无水化合物,其半水化合物为白色或淡黄色针状晶体,易溶于有机溶剂(如乙醇、丙酮、甲醇等),微溶于乙酸乙酯,难溶于苯、乙醚和氯仿等。

2绿原酸的生物学功能


绿原酸图片

2.1 抗菌及抗病毒

绿原酸是杀菌药物的重要组成成分,具有广泛的抑菌或杀菌作用,能有效的抑制或杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、痢疾球菌等致病菌。一方面,绿原酸能够抑制细菌相关代谢酶活性,影响营养菌体对营养物质的消化吸收,进而抑制细菌的生长繁殖[7-8]。另一方面,增加的膜通透性是抗微生物活性机制的主要因素,而绿原酸是一种极性有机酸,能够与细菌表面结合,增大细胞膜通透性导致的细胞完整性丧失,使细菌内核苷酸、酶及营养物质外泄,进而抑制菌体的生长[9-11]。

目前研究表明,绿原酸对人类免疫缺陷病毒(HIV)、腺病毒、乙型肝炎病毒、单纯疱疹病毒(HSV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)等病毒具有抑制作用[12-15]。绿原酸抗病毒机制可能与抑制病毒核蛋白的表达形成新的病毒颗粒,阻断受感染细胞的后代病毒粒子的释放和扩散有关,但是由于绿原酸在抗病毒方面研究较少,其抗病毒机制尚不明了,具体的作用机制仍需要进一步探究。

2.2 抗氧化

绿原酸是一类具有酚羟基的高效天然抗氧化剂,在机体内复杂的反应中,能够通过形成稳定的半醌式自由基,阻断自由基的链式反应,同时还能通过自身还原Fe3+及清除化学类自由基和活性氧自由基发挥抗氧化作用[18-19]。绿原酸的抗氧化机制主要分为三种:①氢原子转移机制(HAT),即自由基从绿原酸的酚羟基夺取氢原子形成苯氧自由基,苯氧自由基可以通过分子内氢键稳定。②单电子伴随质子转移机制(SET),即当发生电子转移生成正离子自由基时,随后形成质子转移完成抽氢过程,形成通过分子内共振稳定的苯氧自由基,阻断或减慢自由基链式反应[20]。③金属离子络合机制,动植物体内存在的游离金属离子能够通过Fenton反应生成羟基自由基,导致机体损伤,而绿原酸能够络合有力的金属离子减少羟基自由基产生[21]。绿原酸除自身具有抗氧化作用外还具有协同抗氧化作用,其与α-生育酚、β-胡萝卜素、芦丁等具有良好的协同抗氧化作用,而且在协同效果方面绿原酸在脂溶性自由基体系要优于水溶性自由基体系[22]。目前,绿原酸的协同抗氧化作用的机理主要分为五种:酚羟基重生理论、氧化偶联理论、氧气吸收机制、形成新抗氧化剂理论、界面理论,但是这些理论研究尚未深入,具体的作用机制还需更进一步的研究。

2.3 调节糖、脂代谢

机体糖代谢与机体健康密不可分,当机体糖代谢发生紊乱时,易引发糖尿病等代谢综合征。彭冰洁等[23]在研究绿原酸对高脂饲喂大鼠骨骼肌糖代谢的影响时发现,绿原酸能通过调节PI3K/Akt途径、AMPK途径中糖代谢相关mRMA表达和胰岛素敏感性,改善骨骼肌中糖代谢,显著减少大鼠体重增加。随着技术的进步,研究发现绿原酸调控机体糖代谢机制主要有[3,24-25]:抑制机体糖代谢途径中相关酶活性;调控机体糖代谢相关激素分泌,改善胰岛素抵抗;抑制糖基化终末产物形成(AGEs);激活AMP活化蛋白激酶(AMPK),提高葡萄糖转运蛋白(GLUT-4)的转移,从而增加葡萄糖的转运。

绿原酸不仅能调控机体血糖代谢,对机体的脂肪代谢也具有一定的调节作用。在大量的人体试验和肥胖动物模型中,绿原酸能改善机体血脂水平,抑制肝脏脂肪含量的升高。研究表明,绿原酸调节脂肪代谢机制主要为:抑制脂肪代谢途径中相关代谢酶活性;影响机体脂肪合成与分解代谢、脂肪酸氧化的关键酶基因的表达;调控脂肪组织中脂肪因子的分泌;提高过氧化物酶体增殖激活受体(PPARs)和降低肝脏X受体(LXR)的表达[26-30]。目前研究发现,PPARs主要有三种亚型:PPARα、PPARγ、PPARβ,PPARα能够诱导脂肪酸的转运蛋白(FATP)和脂肪酸转移酶(FAT)表达,在脂肪β氧化中发挥非常重要的作用。PPARγ在褐脂细胞和白色细胞相互转化中发挥非常重要的作用,同时它还能增强机体对胰岛素的敏感性。而LXR中的肝脏X受体α(LXRα)能够直接激活编码脂肪酸合成酶(FAS)和乙酰辅酶A 羧化酶(ACC)的脂肪酶的基因来调节脂肪酸和甘油三酯的合成。

2.4 抗炎

炎症是由外源性或内源性源引起的组织损伤的生理反应。外源诱导物包括病原体相关的分子模式、毒力因子、过敏原、异物和有毒化合物,内源性炎症诱导物是由细胞信号传导而引起的。在不同的动物和人体炎症模型中,绿原酸均表现出良好的抗炎症作用。研究发现,绿原酸能够通过抑制核转录因子kappa B(NF-κB)和Toll样受体4(TLR4)两个信号通路活性,下调促炎细胞因子[白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]、趋化因子[单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、白细胞介素-8(IL-8)]和细胞黏附分子[细胞间黏附分子-1(IVAM-1)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)]等因子的表达,从而发挥抗炎作用及缓解机体损伤[31-34]。

3.在养殖业中应用研究

3.1 在养猪业中应用

绿原酸作为一种绿色无污染的植物提取物,在养猪业中取得良好的应用效果。刘英等[35]研究发现,在断奶仔猪日粮中添加绿原酸能改善其生长性能和抗氧化能力。黄少文等[36]在研究绿原酸和维生素E对母猪繁殖和抗氧化性能的影响时发现,日粮中添加120 UI/kg维生素E和300 mg/kg绿原酸都能显著提高仔猪初生重,增强仔猪的抗氧化能力。龙次民[37]研究表明,日粮中添加800 g/t的绿原酸能显著降低育肥猪的料肉比(F/G),改善其胴体品质和猪肉品质。周艳[38]报道指出,育肥猪日粮中添加富含绿原酸的杜仲叶多酚能显著提高末重和平均日增重,显著降低料肉比,提高背.长肌肌肉品质,调节脂肪代谢。陈鹏等[39]试验发现,含有绿原酸的杜仲提取物能显著提高断奶仔猪的平均日增重改善生长性能,显著降低血清中谷丙转氨酶(ALT)和碱性磷酸酶(AKP)活性,缓解机体炎症。刘则学等[40]试验表明,绿原酸能显著降低仔猪的料重比和腹泻率,降低每千克增重成本,提高仔猪的生长性能和经济效益。赖星[41]报道发现,在断奶仔猪日粮中添加绿原酸能显著提高末重、平均日增重、平均采食量,显著降低料肉比,促进免疫器官的发育,提高机体免疫力。

3.2 在家禽业中应用

陈玉敏等[42]研究发现,在爱拔益加鸡日粮中添加杜仲提取物绿原酸能提高日增重,降低料肉比,提升免疫机能。吕武兴等[43]在研究杜仲提取物对三黄鸡生产性能和肠道微生物菌群的影响时发现,含有绿原酸的杜仲提取物能显著提高三黄鸡的平均日增重,显著降低盲肠中大肠杆菌的数量。张军民等[44]试验表明,添加含有绿原酸的杜仲提取物能提高屠宰率,改善生长性能和肉品质。王瑞等[45]研究表明,在固始鸡饲料中添加含有绿原酸的提取物能提高其生长性能,改善其屠宰性能。牛瑞萍[46]试验指出,在肉鸡的饲粮中添加富含绿原酸的蒲公英提取物能改善其生长性能和免疫机能。

3.3 在渔业中应用

李乃顺等[47]在研究绿原酸对草鱼鱼种生长、非特异性免疫指标和肌肉品质的影响时发现,添加0.04%绿原酸的增重率显著提高,饲料系数显著降低,肝脏超氧化物歧化酶活性显著提高,肌肉中异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸、必需氨基酸、总氨基酸、粗蛋白质含量显著提高。张纯等[48]试验表明,日粮添加200 mg/kg绿原酸能显著提高建鲤的相对增重率、血浆溶菌酶活性、过氧化氢酶(CAT)活性,显著降低丙二醛(MDA)含量,从而提高建鲤的生长性能、机体免疫力和抗氧化力。宋文华等[49]研究发现,在草鱼幼鱼日粮中添加0.08%绿原酸能显著提高草鱼幼鱼末重、肝体比、碱性磷酸酶活(AKP)。

参考文献及更多内容详见:

饲料工业,2019,40(1):22-26

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