槲皮素在畜禽生产中的应用研究进展

张毅峰，石玉祥

（河北工程大学生命科学与食品工程学院，河北 邯郸 056000）

随着养殖业和饲料工业的飞速发展，抗生素滥用、畜产品药物残留、动物耐药以及环境污染等问题愈加严重。我国农业部明确指出2020年促生长作用的药物饲料添加剂全部退出市场，禁止在饲料中使用[1]。同时消费者对食品质量和安全的要求也在逐渐提高，所以寻找饲料抗生素替代品迫在眉睫。研究表明，植物提取物饲料添加剂具有抗氧化、调节免疫、抗炎抗菌和维持单胃动物胃肠道中微生物群平衡等特性[2]。近年来研究人员发现，植物提取物槲皮素除作为染色剂以外，还具有很多优良生物活性，如抗氧化、抗炎免疫和抗肿瘤等。本文就植物提取物槲皮素的生物活性及其在畜牧业的应用进行综述。

1 槲皮素的来源及其理化性质

1.1 槲皮素的来源

槲皮素（Quercetin）是一种具有多种生物活性的黄酮类化合物，可以在大多数可食用的水果、蔬菜等植物中找到，如苹果、洋葱、绿茶等，对人类和动物的健康具有有益作用[3]。

1.2 槲皮素的理化性质

槲皮素，又名栎精，分子式C15H10O7，由两个芳香环通过中央三碳链含氧杂环相互连接构成，组成C6-C3-C6结构，两个芳香环上各有两个羟基，中央杂环上有一个羟基。羟基的数量与抗氧化能力成正比，而且相邻的羟基数量越多，抗氧化能力越强；同时抗氧化能力也与羟基的位置有关，如5,7位羟基可通过合成多种金属配合物提升抗氧化能力，同时7位羟基的酸性也与清除自由基能力成正比[4-5]。

2 槲皮素的生物活性

2.1 抗氧化作用

槲皮素属于黄酮类化合物，包含5个羟基，可以中和细胞中的自由基，具有强抗氧化作用[6]。槲皮素的抗氧化性也与其能转移氢或电子的能力以及金属离子的螯合作用和对氧化酶活性的抑制有关[7]。此外还发现槲皮素可以提高谷胱甘肽转移酶等抗氧化酶的活性，促进其表达，起到抗氧化的作用[8]。

国内外有许多学者都做了槲皮素抗氧化相关的试验，均取得不错的效果。胡国鹏研究发现，长期饮用槲皮素配方饮料具有增强运动员血浆总抗氧化能力、促进抗氧化酶分泌和修复红细胞功能等作用，对运动员训练后体力恢复和运动能力提高有显著促进作用[9]。Morand等研究发现，当大鼠服用槲皮素0.2%时，由Cu2+催化氧化超低密度脂蛋白和低密度脂蛋白而形成的共轭二烯在体外得到槲皮素共轭代谢物的有效抑制。这些代谢物在抑制低密度脂蛋白氧化方面是水溶性维生素E 400%。此外还发现，适应含有槲皮素0.2%饮食的大鼠血浆总抗氧化能力是对照组的160%[10]。Molina等研究证实，槲皮素可以直接通过抑制小鼠肝组织脂质过氧化物丙二醛的产生，并间接地通过增强内源性抗氧化剂谷胱甘肽的产生来防止酒精诱导的氧化应激[11]。与此同时，大量研究表明，槲皮素可通过提高某些抗氧化酶活性的方式增强动物的抗氧化性。Jeong 等也得出相似的研究结果，摄入槲皮素0.08%可降低小鼠肝脏中硫巴比妥酸反应物的水平和提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性[12]。Machha 等研究发现，通过口服槲皮素治疗糖尿病大鼠可降低血糖水平和血浆丙二醛含量，并提高了超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力[13]。Kumar等研究发现，流感病毒小鼠口服槲皮素可促进过氧化氢酶，还原型谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的分泌，恢复抗氧化剂的浓度，可用作保护肺免受流感病毒感染期间释放的氧衍生自由基的有害影响的药物[14]。槲皮素抗氧化性也表现在保护机体细胞方面。Lee等研究表明，槲皮素可保护小鼠胸腺细胞免受氧化应激而导致的细胞凋亡，并通过其抗氧化活性调节细胞内氧化还原状态[15]。Sakanashi等研究证实，氧化应激可提升细胞内Ca2+浓度，是细胞死亡的原因之一，槲皮素可以保护遭受氧化应激的细胞，因此槲皮素可以保护细胞内Ca2+超载而导致的氧化损伤[16]。

2.2 抗炎免疫作用

大量研究证实，槲皮素在抗炎免疫方面也具有良好效果。脂多糖（LPS）是炎症反应的重要触发因素，其刺激多种细胞（尤其是巨噬细胞）中许多内源性生物活性因子的合成和释放，从而导致炎症反应[17]。在免疫方面，槲皮素具有抗病毒活性、抑制组胺释放、减少促炎细胞因子、促进白细胞生成和抑制白细胞介素IL-4 的产生等作用，可以改善Th1/Th2 平衡，并抑制抗原特异性IgE 抗体的形成；能有效抑制酶活性，如脂氧合酶，嗜酸性粒细胞、过氧化物酶以及炎症介质，所有的作用机制都有助于槲皮素的抗炎和免疫调节特性[18]。

Heeba等研究发现，饲喂槲皮素可以减少大鼠体内丙二醛和一氧化氮的形成，促进HO-1 mRNA表达，降低TNF-α水平，减缓炎症反应的发生[19]。Hager-Theodorides等研究发证实，饲料中添加槲皮素可增强肉鸡胸腺细胞的体液免疫反应，并随着槲皮素0.5 g·kg-1浓度的提高，IgY抗体浓度也显著增加[20]。Huang等研究表明，树突状细胞（Dc）在连接先天免疫和适应性免疫方面起着至关重要的作用，槲皮素抑制了小鼠体内脂多刺激的DC在体外和体内诱导抗原特异性T细胞活化的能力，证明槲皮素可能是一种有效的免疫抑制剂，可用于防治慢性炎症和自身免疫性疾病，具有治疗延迟型过敏性疾病的潜力[21]。Jung 等研究发现，对6 周龄ICR雌鼠连续口服槲皮素44 d，并在口服第15天给予连续30 d 的电离辐射，虽然辐射增加了小鼠血液中细胞因子含量，但是辐射-槲皮素组小鼠血液中IL-6 和IL-1 分泌量显著低于辐射后未口服槲皮素组，显示槲皮素有利于恢复因辐射造成的细胞因子分泌量增加，说明槲皮素对辐射造成的炎症反应有保护作用[22]。

2.3 抗肿瘤作用

目前槲皮素对抗肿瘤作用机制的研究仍不够完善，但许多体内外试验研究证实，槲皮素在多种癌症细胞中具有抗癌作用，其通过细胞信号传导和抑制激活癌细胞的酶的能力等各种机制而发挥作用[23]。Caltagirone 等、Murakami 等研究发现，口服槲皮素可预防结肠诱发的癌变，还可抑制黑色素瘤的生长、侵袭和转移[24-25]。Liu等研究证实，槲皮素可以阻碍各种癌症类型的传播，如肝癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌和宫颈癌[26]。

2.4 其他作用

大量研究表明，槲皮素除上述主要作用外，还具有保护心脑血管、调节血脂、抗血栓、保护肝脏、调节脂肪代谢等作用[27]。这些作用均可在畜禽上进行下一步研究。

3 槲皮素在畜牧业的应用

在国家政策的指引下，畜禽养殖行业“减抗”“限抗”，甚至“禁抗”已经到了刻不容缓的关键期，寻找新的抗生素替代品是我们行业急需解决的问题，槲皮素属于黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎、调节免疫等作用，是理想的抗生素替代品之一。研究表明，槲皮素对畜禽生产及产品品质均具有显著影响[28]。

3.1 槲皮素对畜禽生产及健康的影响

在集约化养殖过程中，动物容易处于一种应激状态，如环境变化等一系列饲养管理因素以及动物运输等人为因素。应激可导致动物机体内自由基数量增加，超过自身的清除能力，破坏动物体内的自由基产生与清除的动态平衡状态，形成慢性氧化损伤，促使动物抵抗力下降容易引发疾病。为了保证畜禽健康，减缓应激，饲料中通过添加足够量的抗氧化剂来维持动物机体自由基平衡是目前最常用的途径。

刘莹研究发现，基础饲粮中添加不同水平槲皮素，其结果显示槲皮素0.02%和0.04%组蛋鸡产蛋率分别显著提升4.91%和8.14%，并均降低料蛋比；从血液生化指标来看，槲皮素0.04%和0.06%组血清总蛋白和钙含量显著提高，并降低尿素氮和尿酸含量等，最终证实添加槲皮素0.04%可通过调节蛋鸡营养物质代谢和相关内分泌激素的水平进而提升39～47 周龄蛋鸡生产性能并维持机体健康[29]。与此同时，很多研究者与刘莹的研究结果不谋而合。张琳研究证实，沙棘槲皮素0.04%可显著提高蛋鸡产蛋率，并改善蛋鸡脂质代谢[30]。金芳等研究表明，基础饲粮中加入槲皮素0.04%可提升海塞白壳蛋鸡产蛋率，降低料肉比，并可通过提高肠道有益菌双歧杆菌和乳酸杆菌数量，降低肠道有害菌大肠杆菌和总需氧菌数量，进而促进粗蛋白质和钙的消化和吸收，最终提高蛋鸡的生产性能[31]。呼琳琳研究证实，槲皮素0.04%可通过调节蛋鸡血清激素水平和血脂水平来提高29～37周龄蛋鸡生产性能并能改善胆固醇代谢，降低鸡蛋中胆固醇含量[32]。孙丹彤等研究证实，基础饲粮中加入槲皮素0.04%可增强蛋鸡总抗氧化能力进而提高生产性能[33]。Liu等研究发现，饲料中添加一定剂量的槲皮素可导致蛋鸡体内总需氧菌和大肠杆菌数量减少，双歧杆菌数量增加，对维持肠道菌群平衡具有促进作用，并保护动物机体健康[34]。由此可见，饲料中添加槲皮素不但能有效促进动物生产更能维持动物机体健康，增加养殖效益。

3.2 槲皮素对畜禽产品品质的影响

畜禽产品品质一直是研究的重点。随着养殖业生产力的不断提升，技术的不断发展，肉蛋奶等动物产品产量逐年升高，但产品品质却出现一系列的下降趋势。所以既能保证高效生产，又能生产出天然绿色、高品质的畜禽产品就变得尤为重要。

Lin 等研究发现，饲料中添加一定剂量桑叶槲皮素可增加蛋黄重量、壳强度、壳重量、壳厚度和哈氏单位等，增强蛋鸡的抗氧化能力[35]。刘红南等研究发现，基础饲粮中分别添加槲皮素0.04%和0.06%可显著增加蛋重和蛋壳厚度，降低软壳破壳率，并显著提升哈氏单位、蛋白质含量和降低胆固醇等，进而发现一定剂量的槲皮素具有调节蛋鸡蛋白质、钙及脂质代谢和改善蛋鸡蛋品质等作用[36]。同时索艳丽也得到相似结论，不但发现蛋鸡饲料中添加槲皮素0.04%具有上述作用，更是发现随着蛋鸡周龄的增加，槲皮素的作用效果越明显，鸡蛋品质越高[37]。在畜产品肉质方面，抗氧化能力的强弱是影响肉质的关键因素，抗氧化能力强，肉中的胆固醇和脂质等不易发生氧化反应，可以减缓肉冷藏过程中的滴水损失，维持的肉的色泽和嫩度，延长保质期。赵伟等研究证实，槲皮素可促进AA 肉鸡肝细胞PPARα调节的脂肪分解代谢，减少AA 肉鸡的脂肪沉淀，从而提升肉品质[38]。Goliomytis 等研究发现，饲料中添加槲皮素1 g·kg-1可降低肉鸡脂质氧化率，延长肉质保质期[39]。韩春艳研究发现，饲粮中添加槲皮素0.04%、0.06%可以刺激胰岛素分泌，降低注射2%链脲佐菌素AA 肉鸡血糖浓度和血脂含量，促进脂联素和瘦素的分泌，激活PI3K/PKB 信号通路，从而改善脂质代谢，最终降低肉鸡腹脂沉积[40]。邹轶等研究发现，在基础饲粮中加入槲皮素25 mg·kg-1可显著降低育肥猪肉24、48 和72 h 滴水损失，极显著提升超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化酶的活性，对缓解运输氧化应激以及提升肉品质具有显著影响[41]。因此，在日粮中添加槲皮素可提升动物抗氧化应激能力以及提高畜产品品质并延长保质期。

4 展 望

目前槲皮素已在医药、食品等行业得到了广泛应用，如治疗肿瘤、糖尿病和心脑血管疾病等，并取得了显著成效。畜禽饲料安全性评价试验也证实槲皮素在动物机体内外无急性毒性、亚慢性毒性及致突变性。综上所述，槲皮素在生物活性上具有明显优势，可以提高动物生产性能、改善畜产品品质和预防或抑制动物疾病发生，降低畜牧业经济损失。但目前依旧存在一定的问题，在已有的研究报道中，槲皮素在动物日粮中的添加剂量存在差异，添加剂量不能准确确定，作用机制有待深入研究。另外，槲皮素还具有多种衍生物，经过改良的槲皮素还可能具有更强的生物活性，目前尚不明确。因此，在生物学功能和生产实践中表明，槲皮素是一种具有广阔前景的绿色饲料添加剂。