辣椒碱的生物学功能及其在动物生产中的应用

张福寿，杨继远

（商丘职业技术学院，河南商丘 476100）

随着抗生素在世界范围内的限用或禁用，寻找抗生素替代品对畜牧业发展尤为重要。与传统抗生素相比，植物提取物具有安全性高、副作用小、功能全面等优点，采用植物提取物治疗和预防动物疾病逐渐成为研究热点。

辣椒是我国最高产的蔬菜之一，近几年，辣椒种植面积维持在210万公顷以上，产量达3500万t，居世界首位。辣椒中含有辣椒碱、色素、维生素、蛋白质、有机碱、矿物质等多种生物活性物质。辣椒碱又称辣椒辣素，是一种高辛辣香草酰胺类生物碱，具有显著的抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌等功能（王娇娇，2020；丁宏标等，2018；Caterina，2001）。辣椒碱最初由Thresh在1876年从辣椒果实中提取出的，随着科学的发展，Bennett等发现了辣椒碱同系物，统称为辣椒碱类化合物，主要包括辣椒碱、降二氢辣椒碱、二氢辣椒碱等（Caterina，2001）。近年来，辣椒碱在临床上主要应用于抗炎、镇痛、癌症、肥胖、心血管等疾病的治疗（丁宏标等，2018），在动物生产中，主要集中在提高畜禽采食量、日增重、饲料利用率、畜禽抗病力，改善动物肉品质等方面（王娇娇，2020）。与传统抗生素类添加剂相比，辣椒碱具有无毒副作用、健康环保的特点，是一种新型、优质的纯天然绿色添加剂。但辣椒碱在动物机体内的代谢途径和饲料中的添加剂量尚不明确，因此，探讨辣椒碱在动物饲料中的添加剂量和机体代谢途径对辣椒碱在动物生产中的应用具有重要意义。本文主要围绕辣椒碱的生物学功能及其在动物生产中的应用进行叙述，以期为辣椒碱在动物生产中的应用和普及提供参考。

1 辣椒碱的生物学功能及其作用机制

1.1 辣椒碱的抗菌作用 辣椒碱对大肠杆菌、沙门氏菌、芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌、蜡样芽胞杆菌等具有抑制作用（袁杨斌，2021；Dorantes等，2008），利用体外法评价了不同浓度的辣椒碱对鸭源性大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果和抗氧化能力，结果发现，辣椒碱对鸭源性大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别是1、2、2 g/L。郭丽等（2006）发现，辣椒碱抗菌范围广且对拮抗病原菌的活性较强，抗菌活性有明显的量效关系，其中辣椒碱对供试细菌的拮抗作用远大于对供试真菌的作用。Hironori Tsuchiya（2001）利用荧光极化法观察辣椒碱对菌体生物膜的影响，结果发现，辣椒碱的抗菌作用与香叶春接近，高于利多卡因。综合研究表明，辣椒碱的抗菌作用与其阻止细菌附着、抑制菌体生物膜形成和影响细胞膜流动性有关，辣椒碱衍生物均具有一定的抗氧化和抗菌活性，且活性随质量浓度的增加而增加（Von 等，2019）。

1.2 辣椒碱的抗炎作用 辣椒碱是一种有效的抗炎药物，目前在人类关节炎、牛皮癣等治疗中有较好的应用（Wang等，2019）；赵康博等（2021）在脂多糖（LPS）体外诱导的小鼠腹腔巨噬细胞炎症模型的基础上，探寻辣椒碱的体外抗炎活性，结果发现，辣椒碱可以显著提高巨噬细胞的活性，抑制促炎细胞因子1L-1β的产生及mRNA的表达，其抗炎活性可能与抑制炎症细胞因子1L-1β的分泌和NF-kb信号通路有关。俞灵芳（2015）研究发现，中高剂量的辣椒碱可以显著降低LPS细胞中的IL-1β、TNF-α和IL-6的分泌，对LPS刺激的RAW264.7细胞炎症有修复作用。

1.3 辣椒碱的抗癌作用 许多研究表明，辣椒碱对乳腺癌、非小细胞肺癌、肝癌、结肠癌和前列腺癌等多种恶性肿瘤细胞系具有较好的治疗作用，并在多种恶性肿瘤动物模型上得到证实（Chapa等，2016），因此，辣椒碱在治疗癌症方面具有较大的开发意义。辣椒碱抗癌可能与其抑制癌细胞增殖有关，陈茂剑等（2019）利用辣椒碱对体外乳腺癌MCF-7细胞进行干预，发现辣椒碱对乳腺癌MCF-7细胞的增殖具有抑制作用，潜在机制可能与辣椒碱上调了细胞中细胞周期蛋白激酶抑制因子P21的表达水平，下调了细胞免疫缺陷病毒转录诱导物连接因子的表达有关。辣椒碱抗癌可能与其诱导肿瘤细胞凋亡有关，在多项研究中显示，辣椒碱在肺癌、宫颈癌、肝癌等恶性肿瘤治疗中均可诱导肿瘤细胞凋亡（徐妍等，2017），尽管辣椒碱诱导肿瘤细胞凋亡的机制尚不明确，但诱导肿瘤细胞凋亡是辣椒碱抗癌的重要机制。另外，辣椒碱抗癌还与其抑制肿瘤细胞迁移和侵袭、诱导细胞内活性氧的产生、破坏线粒跨膜电位有关（Rodenak等，2018）。Zhu（2020）等研究发现，辣椒素对前列腺癌干细胞的抑制作用和辣椒素对前列腺癌干细胞的抗癌作用可能是由Wnt/β-catenin通路介导的。Wu等（2020）发现，辣椒素可抑制乳腺癌细胞活力，诱导G2/M细胞周期阻滞，降低cdK8表达水平，降低Pi3K和akt的磷酸化，下调Mda-MB-231细胞中Wnt和β-catenin的表达水平。Guo等（2019）发现，辣椒素可以通过 AMPK/NF-kB 信号通路抑制食管鳞状细胞癌细胞的迁移和侵袭。一些研究表明，辣椒素主要通过与p53和AMPKpathway的相互作用诱导肝癌细胞的细胞周期阻滞和凋亡（Bort等，2019）。

1.4 辣椒碱的其他作用 辣椒碱除了具有较强的抗癌、抗炎、抗菌作用外，还具有镇痛、提高机体抗氧化能力、抗抑郁等作用。江霞云等（2018）利用单因素试验方法探究了辣椒碱乳胶剂对皮肤的刺激性，发现辣椒碱乳胶剂具有良好的皮肤渗透性和镇痛效果，且对皮肤无不良影响。张月等（2017）使用不同浓度辣椒碱缓解Cu2+/H2O2诱导的蛋白氧化和羰基化的生物大分子损伤的过程中发现，辣椒碱对不同自由基诱导的生物大分子氧化损伤具有保护作用，且呈现一定剂量依赖，即剂量越高保护作用越强。

2 辣椒碱在动物生产中的应用

目前，辣椒碱在人上的应用主要集中对人类牙炎、关节炎、癌症和疼痛等疾病的治疗，在动物上的应用主要集中在提高生产性能、增加采食量、提高机体免疫力和饲料利用率等方面，但辣椒碱在动物体内的代谢途径、作用机理和使用剂量尚不明确。随着抗生素在动物饲料中的限制，辣椒碱在动物生产中的应用越来越多。

2.1 辣椒碱在禽生产中的应用 目前，辣椒碱主要应用在由沙门氏菌等导致的禽肠炎的预防和治疗中，可提高肉鸭、雏鸡的生长性能（袁杨斌等，2021）。Vicente等（2007）发现，辣椒碱对蛋鸡产蛋率和蛋重无显著影响，但增加了蛋黄色素沉着，对沙门氏菌感染的病鸡具有较好的预防和治疗作用。袁杨斌等（2021）发现，在樱桃谷肉鸭日粮中添加300 mg/kg辣椒碱可显著提高其采食量和生长性能，改善肉品质，提高机体抗氧化能力。Bravo等（2014）发现，添加辣椒提取物可提高雏鸡饲料转化率，增加胴体能量沉积，减少总能损失，说明辣椒碱可能影响雏鸡对饲料养分的吸收和代谢。Liu 等（2020）研究发现，在老年蛋鸭日粮中添加辣椒碱可增加蛋鸭采食量，改善其产蛋性能，这可能与辣椒碱能激活钙信号通路，改善机体抗氧化能力有关。Jensen等（2003）发现，在家禽养殖场使用辣椒碱处理过的饲料可以大幅降低啮齿动物对饲料的污染，最终降低了家禽沙门氏菌感染的发生。顾云锋等（2020）发现，在蛋鸡日粮中添加不同水平辣椒碱对蛋鸡产蛋率、蛋品质等指标有一定的改善效果，且能提高蛋鸡的抗氧化能力。

2.2 辣椒碱在猪生产中的应用 辣椒碱在猪生产中的应用主要集中在降低仔猪腹泻、改善胃肠道健康、提高其生长性能。李辉等（2020）为探究辣椒碱对生猪生长性能的影响，在144头体重为35 kg三元杂交猪的日粮中添加2～3 mg/kg的辣椒碱，结果发现，辣椒碱可显著提高生猪采食量，改善生猪生长性能。Liu等（2014）发现，在仔猪日粮中添加辣椒碱可有效减少断奶仔猪腹泻，并提高其蛋白质消化率和生长速度，显著增加仔猪肠道内乳酸杆菌的数量，降低有害菌的繁殖，改善仔猪胃肠道健康。Zhao等（2021）发现，辣椒碱可通过 TLR4/NF-kB 通路减弱脂多糖诱导的仔猪肠道上皮炎症反应，保护屏障完整性的同时促进肠道对葡萄糖的吸收，这可能是辣椒碱缓解仔猪腹泻的原因之一。

2.3 辣椒碱在反刍动物中的应用 辣椒碱在反刍动物中的应用主要集中在促进瘤胃发酵、提高瘤胃微生物丰度，提高胃肠道蛋白质的吸收、增加采食量、增加产奶量，提高牛奶品质等方面。朱靖等（2021）发现，与对照组相比，添加辣椒碱可显著提高泌乳前期奶牛产奶量，干物质采食量、乳脂率、乳蛋白无显著变化，泌乳前期瘤胃发酵参数无显著影响，但其可改变瘤胃微生物组成，提高厚壁菌门、瘤胃球菌科的丰度，改善瘤胃内环境，促进饲料在瘤胃内的降解。Rodriguez-Prado M等（2017）利用4头瘘管牛评价辣椒提取物对高精料荷斯坦牛采食量、耗水量和瘤胃发酵的影响，结果发现，辣椒提取物可以显著刺激荷斯坦牛，提高干物质采食量，对乙酸、丙酸等瘤胃发酵参数无不良影响。

3 小结及展望

辣椒是一种被广泛种植的经济作物，具有产量高、价格低廉、容易获得等市场特征，有效降低了辣椒碱的价格，辣椒碱的提取和纯化技术逐渐成熟，为辣椒碱的应用和普及奠定了基础。辣椒碱具提高畜禽生产性能、提高饲料利用率、改善畜禽肉品质、提高畜禽抗病力等特点，具有巨大的研究价值和市场应用前景，可作为绿色添加剂替代产品。尽管我国在辣椒碱方面的研究取得了较大进步，但距离世界先进水平还有一定差距，辣椒碱在动物体内部分作用机理和使用剂量尚不明确，因此，科研工作者应加强相关研究，为辣椒碱在动物生产中的应用提供指导。