金荞麦的药理作用及在动物生产中的应用

杨 亭，陈小连，胡利珍，邹志恒，韦启鹏，文 虹

（1.江西省农业科学院畜牧兽医研究所, 南昌 江西 330200；2.江西省农业技术推广中心, 南昌 江西 330046）

金荞麦(Fagopyrum dibotrys)是寥科荞麦属多年生草本植物，与人工培育的甜荞麦(F.esculentum)和苦荞麦(F.tataricum)同属荞麦属作物，主要分布于中国、尼泊尔、印度、不丹等亚州国家。其根部是清热解毒、化瘀排脓的传统中药材，被广泛应用于治疗肺病、风湿、炎症、蛇咬、创伤等疾病[1-2]。金荞麦的主要活性成分为酚类化合物、黄酮类化合物(如芦丁、槲皮素、山柰酚等)、萜类化合物、甾类化合物、D-荞麦碱和大黄素等[3]。研究表明，这些生物活性化合物具有抗氧化、抗菌和抗肿瘤等作用，对人类健康有益[4-5]。2020 年，我国饲料行业开始全面“禁抗”，而金荞麦在一定程度上可以替代抗生素，也是国家允许在肉鸡饲料中使用的中草药添加剂。因此，本文对金荞麦提取物的药理作用及其在动物生产中的应用进行综述，以期为金荞麦在动物生产中广泛应用提供参考依据。

已有研究表明，荞麦属甜荞麦的乙醇和乙酸乙脂提取物均有较好的抗氧化能力，并有降脂的作用[6]，可以降低脂肪细胞氧化应激的产生和脂质的合成[7]。同时，荞麦属苦荞提取物(TBE)具有较强的抗氧化活性，有报道称其是强抗氧化剂、多种活性氧的清除剂和脂质过氧化抑制剂[8-9]，有抗氧化、降血压、降血脂和抗疲劳等生理学作用[10-12]。相比于甜荞麦和苦荞麦，作为荞麦属的金荞麦中包括更多的黄酮类和酚类物质种类(表1)，而且抗菌能力更强，抗氧化能力介于两者之间[3-4]。这说明作为多年生药用植物，其作用效果与机制和同属荞麦作物略有不同。

表1 金荞麦与甜荞麦、苦荞麦中活性成分比较[3-4]Table 1 Comparison of active ingredients in Fagopyrum dibotrys, F. esculentum, and F. tataricum[3-4]

1 金荞麦的药理作用

金荞麦中的活性物质达80 多种，具有广泛的药理作用和临床应用价值。金荞麦药理学的研究得到广泛关注，其提取物的临床药理学作用主要集中在抗氧化、抗炎、抗肿瘤、维持肠道健康和调节糖脂代谢等方面，但由于发挥作用的活性成分及作用机理仍不清楚，还需更多的研究证明其作用与机制[13-15]。下文中将对金荞麦的药理作用进行归纳总结(图1)。

图1 金荞麦的生物学作用[15]Figure 1 Biological functions of Fagopyrum dibotrys[15]

1.1 抗炎抗菌与提高免疫力

金荞麦中的多种生物活性成分，不仅有助于提高动物机体的免疫能力，还具有一定的抑菌活性，酚类和黄酮类化合物是发挥抗菌作用的主要活性成分[16]。金荞麦的不同提取方式提取物均具有较强的体外抑菌活性，对革兰阳性、革兰阴性、霉菌和真菌等细菌具有较强的生长抑制性[17]。此外，金荞麦乙醇提取物表现出广谱抗菌活性，证实了金荞麦提取物的抑菌效果[12]。另一项研究表明，金荞麦乙醇提取物对乙型溶血性链球菌和肺炎球菌具有明显的抑制作用，对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抑菌作用较弱，但对肺炎克雷伯菌和大肠杆菌无效[18]。说明金荞麦的不同提取方式是影响抗菌效果的重要因素，而且不同细菌对其敏感性也有不同。

除了体外的抗菌作用，金荞麦对感染肺炎链球菌的小鼠也具有明显的保护作用[18]。但在肺炎克雷伯菌引起的肺损伤中，金荞麦可通过降低细菌引起的TLR2/4、MyD88和核因子I-κBα的mRNA 过度表达，进而减轻大鼠的肺损伤[19-20]。在肺炎支原体引起的小鼠肺炎中，金荞麦多酚提取物及木犀草素可减轻肺组织的炎症因子的表达，且两者的作用效果相似[21]。而在LPS 引起的小鼠肺炎模型中，有机溶剂提取的金荞麦提取物通过抑制TLR4/NLRP3 信号通路的激活，降低IL-6、TNF-α的mRNA 表达，缓解组织炎性病变，且乙酸乙酯提取物效果最佳，其中含量最高的活性成分为没食子酸、原花青素B2 和表儿茶素[22]。此外，在病毒引起的小鼠肺炎模型中，金荞麦中提取的原花青素成分可降低肺组织的炎症因子水平，其与原花青素的抗补体活性相关[23]。除金荞麦中的原花青素和木犀草素以外，其中的黄酮类化合物如山奈酚、大黄素等也可能是金荞麦发挥作用的活性成分[24]。说明金荞麦提取物不仅具有体外抑菌作用，而且可抑制多种因素引起的肺部炎症。

除在肺炎模型中外，其他组织中的研究同样表明金荞麦具有调节免疫功能的作用。在关节炎模型小鼠中，注射40～160 mg·kg-1的金荞麦提取物可以减轻关节炎症状，改善组织的病理学结构，同时还可降低血清中炎性因子的水平[25]。而采用金荞麦药酒灌胃的方式，同样可降低足跖肿胀体积和膝关节滑膜巨噬细胞密度，降低血清中TNF-α、PGE2、NO的水平，提高脾脏淋巴细胞凋亡率[26]。在铁脚麻肉鸡中的研究表明，饲粮中添加适量的金荞麦块根粉可提高血清中免疫球蛋白水平，促进空肠黏膜免疫因子分泌[27]。在三穗麻鸭饲粮中添加1%～3%的金荞麦，可促进细胞因子IFN-γ 和IL-2 产生，提高鸭瘟疫苗的抗体效价和T 淋巴细胞的转化效率[28]。岭南黄鸡灌胃金荞麦提取物14 d，可显著促进细胞因子IFN-γ和IL-2的mRNA 表达[29]。此外，金荞麦在改善血小板聚集、改善巨噬细胞吞噬功能等方面也起到重要作用[30-31]。金荞麦叶发酵茶可提高小鼠单核巨噬细胞的吞噬能力，加快碳粒的清除，增强小鼠的免疫功能[32]。上述研究结果表明，金荞麦可以调节机体炎性因子的表达，增强免疫功能，且发挥调节作用的活性物质主要是黄酮类、酚类和原花青素，但由于金荞麦中富含多种活性成分，尚无法确定发挥调节作用的具体活性成分。除了抗炎作用外，金荞麦还具有抗病毒的作用，在细胞上的研究表明，金荞麦提取物和金荞麦中的缩合原花青素具有很强的抗病毒活性，可抵抗多种病毒的感染，如诺如病毒和甲型肝炎病毒[33]。

1.2 保护肠道健康

作为营养物质吸收的场所，动物肠道健康与生长性能息息相关，金荞麦的另一个重要作用是调节动物的肠道健康。在肉鸡中的研究表明，饲粮中添加适量的金荞麦块根粉，可促进空肠黏膜免疫因子分泌，并改善肠道形态结构[27]。在1～21 日龄铁脚麻肉鸡饲粮中添加适量的金荞麦块根粉，可提高肠道黏膜中二胺氧化酶(diamine oxidase, DAO)含量，改善肠道屏障功能[34]。仔猪中的研究表明，饲粮中添加金荞麦为主的复合中草药，可以降低直肠粪便中有害菌的含量，改善仔猪肠道健康[35]。说明在正常生理状态下，金荞麦对动物的肠道健康有一定的促进作用，其可能是通过影响肠道微生物的组成以及肠道免疫功能。

在肠道炎症模型中，金荞麦同样可以改善动物肠道健康。在三硝基苯磺酸(3-Nitrobenzenesulfonic acid, TNBS)诱导的小鼠结肠炎模型中，金荞麦提取物抑制结肠组织的促炎因子IL-6、TNF-α的mRNA表达和炎性浸润，显著改善结肠缩短，其主要是通过抑制I-κB 的磷酸化和NF-κB 的核易位，以及抑制NLRP3 炎症通路的激活[36]。而在葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium salt, DSS)诱导的小鼠结肠炎模型中，则是通过干预NF-κB 炎症通路，抑制炎症反应，促进直肠细胞的增殖，进而保护肠道黏膜屏障[37-38]。而且，金荞麦药片与金荞麦提取物效果相似[39]。在脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的肠道炎症中，小鼠饮用金荞麦茎叶榨汁可抑制炎症因子的表达，缓解肠道炎症，而且作用效果与灌胃100 mg·kg-1芦丁的效果一致[40]。在结肠内灌注醋酸引起的肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS)模型中，金荞麦提取物降低大鼠内脏痛感和全肠通透性，缓解结肠黏膜炎症和损伤，上调结肠上皮中紧密连接蛋白的表达，保护肠道健康[41]，其降低痛感的机制可能是金荞麦总黄酮下调致敏中枢上脊髓后角和海马的NR2B的mRNA 表达，降低动物的痛觉敏感性过敏[42]。在肠道细胞中，金荞麦提取物可下调肠道细胞炎症相关基因的表达，上调抗炎因子和紧密连接蛋白的表达[43]。Liu 等[41]采用炎性因子TNF-α 和IFN-γ 处理肠道细胞，构建上皮屏障功能障碍模型，发现金荞麦提取物可提高应激条件引起的肠道上皮细胞跨膜电阻下降，上调紧密连接蛋白的表达，维持肠道细胞的完整性。综上所述，金荞麦通过抑制肠道炎症反应，促进肠道紧密连接屏障完整，保护非健康状态下动物的肠道健康(图2)。但是，在动物处于肠道炎症状态时，金荞麦是否通过调节肠道微生物发挥保护作用尚不清楚，还需要进一步的研究。

图2 金荞麦通过降低炎症反应保护肠道健康Figure 2 Fagopyrum dibotryis protects intestinal health by alleviating inflammation

1.3 提高抗氧化能力

金荞麦中富含的黄酮类和萜类等多种活性物质，包括没食子酸、阿魏酸、原青花素等，是发挥抗氧化作用的主要成分，特别是黄酮含量达到30 mg·g-1，其具有强大的抗氧化能力[44]。王盼等[45]发现金荞麦黄酮提取物可清除体内的超氧阴离子(O2-)和羟基自由基(–OH)，且清除能力与剂量呈线性相关。给Ⅱ型糖尿病模型小鼠饮用金荞麦叶茶可降低血糖，并提高血清抗氧化能力[46]。金荞麦叶发酵茶的研究表明，较高剂量的金荞麦叶发酵茶可提高血清中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性，降低血清中丙二醛(malonaldehyde, MDA)含量[32]。在铁脚麻肉鸡饲粮中添加1%的金荞麦块根粉，可提高1～21 日龄仔鸡血清和空肠黏膜中的抗氧化酶活性，而且对肝功能无不良影响[34,47]。说明在动物饲粮中添加金荞麦可提高动物机体的抗氧化能力，主要由金荞麦中的黄酮发挥调节作用。但金荞麦中同样富含酚类物质，如没食子酸、阿魏酸等，但目前尚无直接证据可证明金荞麦中的酚类参与其抗氧化作用[48-49]。

1.4 调节机体糖脂代谢

大量有关荞麦属作物的研究结果表明，荞麦属作物可调节动物机体的糖脂代谢，特别是糖尿病和脂代谢紊乱。已有研究表明，苦荞麦提取物可防止小鼠和肝细胞产生胰岛素抵抗，同时维持血糖水平的稳定[50]。甜荞麦则通过增加肠道短链脂肪酸含量和胆汁酸的丰度，调节肝脏中脂质代谢和胆汁酸代谢相关基因的表达，改善高脂饲粮诱导的小鼠血脂异常和非酒精性脂肪肝相关生理指标和生化指标[51]。同为荞麦属的金荞麦，其调节作用与甜荞麦和苦荞麦对糖脂代谢的调节作用相似。金荞麦中富含的原青花素是发挥抗氧化和降血糖作用的重要成分，而且丙酮提取物中原青花素的含量最高[52]。既往研究表明，活性氧自由基及其氧化反应可损伤胰岛β 细胞，导致糖尿病[53]。在小鼠糖尿病模型中，金荞麦提取物可降低血糖和血脂，提高胰岛素敏感性[54]。日粮中添加50～200 mg·kg-1的金荞麦黄酮，可降低Ⅱ型糖尿病小鼠的血糖水平，其作用机制与调节血脂代谢和抗氧化作用有关[55]。给饲喂高脂饲粮的Ⅱ型糖尿病小鼠饮用金荞麦叶茶，可降低血糖和血脂水平，改善糖尿病引起的肝脏和胰腺组织病变[46]。在铁脚麻肉鸡中的研究表明，饲粮中添加1%的金荞麦块根粉可降低血清中总胆固醇和甘油三酯含量[34]。因此，金荞麦可能是通过其富含的黄酮、氨基酸或维生素等，清除自由基，减轻动物的氧化应激，达到调节糖脂代谢的作用。但是金荞麦中其他活性成分是否同样可调节糖脂代谢，目前尚无研究，需要进一步的研究。

1.5 抗肿瘤作用

金荞麦在抗肿瘤方面也具有显著的功效，研究证实金荞麦黄酮具有抗癌侵袭和转移作用，金荞麦中的缩合性单宁混合物－红车轴草黄酮通过抑制细胞内的IL-6 的表达抑制人胃癌细胞体外迁移[1,56-57]。在肺癌细胞中，金荞麦提取物通过降低表面粘附因子CD44、CD49、CD31及 整 合 素αvβ3的mRNA 表达[58-59]，以及抑制肺癌细胞对静脉内皮细胞的粘附作用，抑制肺癌细胞和静脉内皮细胞的相互粘附作用，从而抑制肿瘤细胞的血道转移[60]。在小鼠Lewis 肺癌移植模型中证实，富含多酚的金荞麦提取物通过下调基质金属蛋白酶-9(MMP9)的表达，抑制小鼠体内癌组织病灶的发展[61]。一方面可能是通过抑制癌细胞中的核酸代谢，降低癌细胞Cyclin D1的mRNA 表达，将癌细胞阻滞在G0－G1期，从而抑制肿瘤的生长[62]。另一方面，金荞麦提取物通过抑制小鼠肺癌肿瘤组织血管生成，从而抑制小鼠体内肿瘤的生长[63]。在食管鳞癌、胃癌、肺癌、肾癌细胞系中证实，金荞麦提取物通过调节周期蛋白P21、Cyclin D1 的蛋白水平抑制细胞增殖，和调节DDIT 4、BAX、Bcl-2 的蛋白水平诱导细胞凋亡，产生抗肿瘤的效果，而且与刺梨提取物具有联合协同作用[64-66]。金荞麦中含有的槲皮素、木犀草素、橙皮苷和大黄素等黄酮或蒽醌类化合物可能是产生抗肿瘤作用的主要抑瘤活性成分[67-68]。上述研究表明，金荞麦是一种有效的抗癌中草药，可能以黄酮和蒽醌类等活性成分在动物体内发挥调理和保护作用(图3)。

图3 金荞麦抗癌作用的机制Figure 3 The mechanisms of anti-cancer function of Fagopyrum dibotryis

2 金荞麦在生产中的应用

金荞麦富含蛋白质、碳水化合物、膳食纤维和生物活性物质，因此被列为药食同源的保健食品。金荞麦可以与山药配伍，做成保健面包[69]。金荞麦的茎叶营养丰富，其中叶的黄酮含量达8%以上[70]，可以被开发成保健茶[71]，与甜荞粉、微晶纤维素等制成金荞麦发酵茶咀嚼片[72]。由于易繁殖、茎株产量高，金荞麦还可以被开发成饲料添加剂、饲料原料和青绿饲料等，其在动物饲养中被广泛应用(表2)。

表2 金荞麦的生物学作用Table 2 Biological function of Fagopyrum dibotrys

2.1 金荞麦块根的应用

金荞麦块根是发挥药理作用的主要部位，在动物饲养中的应用研究主要集中在肉鸡中，白羽肉仔鸡短期饲喂0.45%和0.875%的金荞麦超微粉7 d(8～14 日龄)，可提高生长全期的体重，并提高外周血淋巴细胞增殖能力、抗体水平和免疫器官脏器指数，且呈剂量效应[73]。而全期添加金荞麦超微粉，可提高脾脏和法氏囊指数和空肠长度，且呈剂量效应[75]。在铁脚麻肉鸡中的研究表明，饲粮中添加1%的金荞麦超微粉对1～21 日龄的生长性能无影响，提高胸腺和法氏囊器官指数，提高血清免疫球蛋白水平，促进空肠黏膜免疫因子分泌，提高肠道黏膜抗氧化能力，促进肠道绒毛生长，改善肠道屏障功能，且效果与抗生素相当，同时还可通过提高抗氧化酶活性，提高机体抗氧化能力，调节机体脂代谢[27,34]。在三黄母仔鸡饲粮中添加0.4%的金荞麦粗提物，可提高1～25 日龄的生长性能，提高胸腺、法氏囊和脾脏的器官指数，促进肠道黏膜免疫球蛋白sIgA 的分泌，提高血清IgA、IgG 的水平，增强三黄母仔鸡的免疫功能[74]。表明饲粮中添加金荞麦可提高肉鸡的免疫功能、改善肠道健康，从而提高肉鸡的生长性能。因此，在肉鸡生产中金荞麦可以作为一种有效的抗生素替代品，但在其他物种中的研究为空白，需要进一步的研究。

2.2 金荞麦茎叶的应用

金荞麦茎叶作为金荞麦生产中的副产物，其含有丰富的粗蛋白、钙、磷及氨基酸[82]，而且易繁殖、产量高，可开发成动物饲料原料。与菊苣(Cichorium intybus)等多个牧草品种相比，金荞麦茎叶的产量接近于菊苣，而在营养价值与适口性等方面明显优于其他牧草品种[83]。对初花期黔中金荞麦各部分矿物元素组成研究表明，除金荞麦地下部分的铁含量为地上部分的9.12倍以外，地上部分的锰、镁、钙、磷含量为地下部分的1.5～2 倍，锌和钾的含量则差异不显著[84]。对荞麦属6 个荞麦品种不同部位的总多酚、芦丁含量及抗氧化活性的研究表明，叶中的多酚、芦丁含量和抗氧化活性最高，但茎中的抗氧化活性最低[85]。在金荞麦茶的研究中表明，金荞麦茶提取物具有一定的DPPH 自由基、ABTS 自由基和OH-自由基清除能力[86]。以上结果表明，与金荞麦地下部分相比，金荞麦地上部分可能具有相似的生理作用，而且使用价值较地下根部分更高，在动物生产中可以作为牧草，替代常规饲料原料。

在生长育肥猪中的研究表明，采用金荞麦茎叶粉替代饲粮中的麦麸，对长育肥猪的生长性能没有影响，但可降低血液中天门冬氨酸转移酶水平，降低肌肉减切力和滴水损失，改善肉色，提高肉品质[76-77]。在以金荞麦草粉为载体的复方中草药添加剂的研究结果表明，添加剂量为3%时，可提高生长育肥猪的日增重(12.85%)，降低料重比(11.53%)[87]。而金荞麦茎叶粉替代20%全价饲粮时，育肥猪平均日增重和料重比降低不显著，但极显著降低饲料成本[78]。动物直接饲喂金荞麦青绿饲料也是一种重要的应用方式，其含有较高水平的粗蛋白、钙和磷，丰富的氨基酸，而粗纤维、中性及酸性洗涤纤维的含量较低，利于动物消化吸收[88]。在育肥猪中的研究表明，金荞麦青绿饲料部分替代全价饲粮可提高猪的屠宰率(1.3%)、瘦肉率(2.7%)和熟肉率(2.3%)，降低背膘厚度(24%)和肌肉滴水损失，增加肌内脂肪含量、系水力及肉的嫩度，并提高肌肉中粗蛋白和磷的含量，从而大大提高肉品风味和品质[89-90]。而且，猪粪便中的有机质、氮、磷含量与对照组相比，分别降低17.08%、12.44%和5.46%，减轻排泄物对环境的污染[89-90]。在贵州地方猪中的研究表明，饲料中添加10%～30%的金荞麦青绿饲料可提高血清中CAT 和GSH-Px 活性，降低料肉比，但是过量的金荞麦青绿饲料显著降低日增重[79]。此外，在二元生长育肥猪和藏香猪的饲养实验中，‘黔金荞麦1 号’青绿饲料可节省全价饲料的使用量，降低饲养成本，提高经济效益[80,91]。在热应激条件下，饲粮中添加10%的金荞麦青绿饲料可改善长顺绿壳蛋鸡蛋黄颜色、全蛋氨基酸组成和含量，提高血清促卵泡素和黄体生成素水平，降低血清炎症因子和内毒素水平，但对蛋黄脂肪酸组成有负面影响[81]，同时也可降低饲养成本，提高经济效益[92]。说明在动物生产过程中，金荞麦茎叶可作为青绿饲料和饲料原料，但是上述研究中未充分考虑金荞麦茎叶粉的营养成分，部分替代全价饲粮导致营养水平不足或不平衡，引起动物生产性能下降。在后续研究中还需要进一步明确不同时期金荞麦茎叶粉的营养价值，科学配比饲粮，提高金荞麦茎叶粉的饲喂价值。

3 小结与展望

综上所述，金荞麦具有调节糖脂代谢、抗肿瘤、抗氧化、抗炎抗菌、提高免疫力和保护肠道健康等多种生物学活性，是一种开发价值极高的药用资源植物，同时也是有待开发的新型饲料原料及饲料添加剂。金荞麦作为传统中药材，不仅可以开发为茶叶、食品外，在动物生产中具有提高生长性能和机体免疫力的作用，还可以作为一种抗生素替代品进行深入研究。目前金荞麦在饲料行业中的应用研究较少，而且研究深度不足，还需要在不同品种家禽和家畜中展开研究。

金荞麦作为多年生药用植物，其茎叶营养成分丰富，若能有效利用其茎叶，不仅可以提高副产物利用效率，还可以节省饲料原料。金荞麦茎叶在猪和禽中生产应用研究较多，但在不同物种中仍有较大的研究空间，特别是耐粗饲的反刍动物、兔、鹅等。其次对金荞麦茎叶的研究存在研究深度不足，需要深入研究其作为新型饲料原料或青绿饲料对动物的影响，为金荞麦茎叶在养殖业中的使用提供理论基础。