鞣花酸的生物学功能及其在动物生产中的应用

2024-03-27黄宇宸代重山

中国饲料 2024年1期

黄宇宸，曹晶，代重山

（兽医公共卫生安全全国重点实验室，中国农业大学动物医学院，北京海淀 100193）

长期在饲料中添加抗生素会导致病原微生物抗药性以及其在畜产品和环境中的残留问题，因此，寻找新型绿色饲料添加剂来代替抗生素已经成为当前饲料研究的重要方向之一。中草药单体具有天然性、低毒（或无毒）、低残留（或无残留）、不易造成病原菌耐药性等特点，其开发与利用受到畜牧生产者的关注，以期将其作为抗生素的代替品用于动物生产。鞣花酸是一种来源丰富的天然多酚类小分子化合物，广泛存在于石榴、覆盆子、板栗等果实中，具有显著的抗氧化、抗炎以及抗微生物等功能，因此受到国内外学者的广泛关注。本文就近年来鞣花酸的生物学功能及其在动物生产上的应用作一综述，为进一步对其的研究和应用提供参考依据。

1 鞣花酸的生物学功能

1.1 抗氧化功能在动物的生产及繁殖过程中，种畜繁殖障碍、幼畜疾病发病率高和成活率低、畜产品品质下降等现象常常与氧化应激相关。因此，在饲料中合理添加抗氧化物质，对维持动物体内自由基动态平衡，降低氧化应激损伤，改善动物生长性能显得尤为重要。

鞣花酸是一种多酚二内酯类化合物，含有4个羟基、两个内酯环，化学式为CH6O8，呈反式没食子酸单宁结构，是一种没食子酸的二聚衍生物。鞣花酸具有很强的抗氧化功能。刁玉林等（2018）研究发现，秀丽莓中的鞣花酸可通过结构中的酚羟基以氢键、苯环经π-π 键作用的方法与受体蛋白的氨基结合起效，其抗氧化活性是维生素C 的2.6 倍。Singh 等（2019）的试验证明，鞣花酸的抗氧化活性是维生素E 的50 倍，可以防止由于氧化应激所产生的毒性作用。

李海燕（2019）研究发现，鞣花酸连续灌胃4周（15 mg/kg·d）可以抑制大鼠肺组织的氧化应激损伤，其抗氧化活性可能与提高超氧化物歧化酶（SOD）等重要抗氧化酶的水平和降低细胞脂质过氧化物（MDA）水平相关。此外，鞣花酸补充对缺氧性神经损伤、急性肝损伤均具有一定的保护作用（Beigi 等，2022；陈敏纯等，2021；李海燕，2019）。研究发现，给小鼠经口灌胃鞣花酸溶液（7 g/L，7 d），可以通过抑制细胞色素P450（CYP2E1）/一氧化氮合酶（iNOS）/一氧化氮（NO）/3-N 氧化通路，显著改善葡聚糖硫酸钠盐（DSS）诱导的结肠炎（UC）小鼠的肠和肝脏组织的炎症程度和组织学损伤（郑志，2022）。 Zhang 等（2022）发现，口服鞣花酸能够通过转录因子核因子红细胞系2 相关因子2（Nrf2）依赖性方式，增加SOD 的表达水平，以此来有效地减少敌草快诱导的体重减轻并通过提高抗氧化能力来减轻氧化应激。

Gul 等（2022）通过一系列的试验证明了鞣花酸具有血清抗氧化能力、肝脏抗氧化能力以及降低鸡肉中的脂质过氧化能力。赵丽红等（2022）发现，鞣花酸作为饲料添加剂（添加剂组分包括：鞣花酸稳态抗氧化制剂5.0% ~ 20.0%，微生态制剂0.5% ~ 1.0%，复合载体79.0% ~ 94.5%。其中所述鞣花酸稳态抗氧化制剂为含量不低于90.0%的鞣花酸、尿石素A、尿石素B 或尿石素C 中的一种或几种，以及酵母硒/维生素E 和淀粉的混合物）可以增加肉鸡肠道抗氧化能力。赵铭伟等（2019）通过用鞣花酸喂养仔猪（基础日粮中加入500 g/t鞣花酸，饲喂40 d）发现，鞣花酸可以使仔猪的肠道黏膜变得更加完整。这些证据表明，鞣花酸可通过其抗氧化功能，保护畜禽肠道、黏膜，减少氧化应激损伤，从而改善动物的生产性能。

1.2 抗炎功能鞣花酸具有较强的体内外抗炎能力，Du 等（2019）对石榴皮多酚进行研究时发现，鞣花酸可以显著抑制脂多糖（LPS）诱导的Raw264.7 巨噬细胞内ROS 的产生，并且呈计量依赖性。作为LPS 的重要受体，位于9 号染色体的基因TLR4 的mRNA 转录和蛋白的表达也会被鞣花酸抑制。其抗炎的分子机制除了与丝裂原蛋白活化激酶（MAPK）信号通路有关外，还与核转录因子κB（NF-κB）通路有关。鞣花酸通过阻断LPS 诱导的核因子κB 抑制蛋白（IKB）的磷酸化、泛素化和降解，抑制NF-κB 的活化。 Gao 等（2019）研究热毒宁注射液的解热机制时也同样证明，鞣花酸能抑制核因子κB 抑制蛋白α（IKB-α 蛋白）的表达，减少下游促炎因子的产生，这一结果表明，鞣花酸的解热抗炎机制与IKB-α/NF-κB 信号通路有关。除此之外，鞣花酸具有结合代谢物多途径、多靶点的特点，因此，鞣花酸的解热抗炎作用还与氨基酸代谢、糖代谢和脂代谢有一定的关系。之后的研究结果也表明，鞣花酸可以通过降低血浆促炎细胞因子，比如肿瘤坏死因子（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）的水平，提高血浆抗炎细胞因子IL-10 水平，以此来抑制硫氧还蛋白互作蛋白（TXNIP）、IL-1β 介导的炎症，从而改善高糖脂及链脲佐菌素（STZ）诱发的胰腺组织损伤、发挥抗抑郁作用等等（张䶮之等，2021；黄小霞，2020）。

研究发现，鞣花酸可以降低感染小鼠肺脏38丝裂原活化蛋白激酶磷酸化（p-p38）和成熟小鼠巨噬细胞标志（F4/80）蛋白的表达，以及下调IL-18、IL-6、IL-1β、NF-κB、p38 等基因的表达水平，从而减轻小鼠的炎症反应（黄俊杰，2022）。 Yang等（2022）发现，高剂量的短杆乳酸菌23017（L.brevis 23017，5.0×1010CFU）和鞣花酸（60 mg/kg）的联合应用（11 ~ 20 日龄鸡每日口服1 次L.brevis 23017 灌胃，16 ~ 20 日龄联合鞣花酸灌胃），可以通过调节鸡的Toll 样受体15 （TLR15）/炎性小体由传感器蛋白（NLRP3）/IL-1β 途径发挥抗炎作用。Khan（2022）发现，鞣花酸可以通过减少IKB的磷酸化和抑制IKB-NF-κB 复合物激活保护Ⅱ型胶原诱导的大鼠关节炎。 Manal 等（2022）的研究结果表明，通过灌胃给与小鼠源自草莓果实的鞣花酸（50 mg/kg·d，15d）可以减轻STZ 诱导的2型糖尿病啮齿动物模型中的胰腺损伤，其中抑制与IL-6 和TNF-α 相关的信号通路是一个重要的途径，这也表明鞣花酸可能是修复糖尿病中胰岛损伤的有效成分。 Wang 等（2022）进行了膳食补充鞣花酸来抑制半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶识别细胞焦亡执行者（Caspase-1-GSDMD）诱导的细胞焦亡的研究，从而保护肝脏免受缺血再灌注损伤，在这项研究中，预防性补充鞣花酸（60 mg/kg·d）两周可抑制肝缺血再灌注损伤中的细胞焦亡，这可能有助于减少缺血再灌注动物的肝脏炎症和损伤。这项研究的结果提供了一个思路，使得预防性使用鞣花酸对有肝脏缺血再灌注损伤的动物具有一定的保护作用。

1.3 抗微生物功能鞣花酸可以通过破坏细菌细胞壁和细胞膜结构，增大细胞通透性，影响细胞结构稳定性，导致金属离子、蛋白质渗漏，使细胞内物质和能量代谢水平降低，从而改变细胞代谢、干扰酶活性、抑制核酸合成，达到抗微生物的效果。闫莉等（2020）的研究表明，3.125 ~ 25mg/mL的鞣花酸对变异链球菌的生物膜形成产生了抑制作用，且12.5 mg/mL 浓度的鞣花酸可以破坏细菌测定生物膜结构，证明了鞣花酸不仅可以抑制浮游细菌的生长，还能抑制细菌生物膜的形成，并进一步对其机制进行研究，通过对药物作用后的细菌中的细胞外聚合物（EPS）进行收集和测定，发现鞣花酸对变异链球菌不溶性EPS 和水溶性EPS 均有不同程度的抑制作用，说明鞣花酸可以通过干扰EPS 途径抑制细菌生物膜的形成。赵丽红等（2022）研究开发的鞣花酸饲料添加剂，可以显著缓解产气荚膜梭菌导致的肉鸡血清炎性标志物水平上升和空肠黏膜氧化应激。 Gul 等（2022）发现，鞣花酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很强的杀灭活性，但是对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）则无效。黄俊杰（2022）通过体内外的杀菌试验，证明了250 μg/mL 的鞣花酸对猪胸膜肺炎放线杆菌株有较好的杀菌作用，可以通过破坏细胞膜完整性来发挥其杀菌作用。

除了具有抗菌作用之外，鞣花酸对于真菌和病毒也具有一定的作用。李治建等（2020）的研究表明，鞣花酸在64 ~ 256 μg/mL 均能使真菌中蛋白酶MEP、SUB 基因表达量下降，发挥抗真菌作用。吴涛等（2022）等通过体外研究发现，鞣花酸在10~100 μg/mL 可剂量依赖性抑制猪流行性腹泻病毒（PEDV）、猪传染性胃肠炎病毒（TGEV）和猪轮状病毒（PoRV）的复制，并且在仔猪饲料中添加不同浓度鞣花酸（预防用剂量为10 mg/kg·BW，治疗用剂量为100 mg/kg·BW）能够显著降低仔猪关于PEDV、TGEV 和PoRV 感染的发病率与死亡率。

1.4 其他功能除了抗氧化功能、抗炎功能、抗微生物功能和免疫调控功能之外，鞣花酸还具有抗寄生虫、改善氨基酸和脂质代谢、抑制凋亡、抗肿瘤、改善肌肉功能、提升耐力及抗疲劳性、抑制破骨细胞的骨吸收面积、防治骨质疏松、提高公鸡精子解冻后的质量、修复睾丸损伤、促进正常精子发生、减轻雄激素介导的前列腺增生和提高鸡蛋孵化率等多种功能（Park 等，2022；Gul 等，2022；Harakeh 等，2021；郑进萍等，2021；王一子，2021；黄小霞，2020；芦宇婷等，2020；王丹，2020；林茜茜，2019；Najafi 等，2019）。

2 鞣花酸在动物生产中的应用

2.1 提高动物生产性能鞣花酸具有抗氧化、抗炎和抗微生物等生物学功能，这些功能对于维持动物肠道菌群平衡、机体氧化平衡、减少环境应激，从而提高动物的生产性能具有重要的意义。赵铭伟等（2020）研究发现，在仔猪的基础日粮中加入500 g/t 的鞣花酸，饲喂40 d 后，可以显著提高仔猪的生长性能并且降低腹泻率。赵丽红等（2022）所研究的一种鞣花酸添加剂，通过将鞣花酸稳态抗氧化制剂10%，酿酒酵母0.50%，枯草芽孢杆菌0.50%，小麦次粉12%，蒙脱石77%按照0.75%比率与断奶仔猪饲料搭配后，在实际的饲育过程中效果良好，添加了鞣花酸饲料添加剂之后，仔猪的生长性能得到了显著的提升。李佳豪等（2022）在对纯血1 岁马匹补喂鞣花酸之后，发现在每匹马日粮中添加30 mg/kg·BW 的鞣花酸（饲喂40 d）可显著提高其总增重、平均日增重、胸围总增长和平均日增长，表明鞣花酸具有提高马生产性能的能力，增强了1 岁纯血马养分消化利用率以及营养物质的沉积量，从而促进其体重的增加，维持马匹的生长发育。 Gul 等（2022）的试验表明，添加100 mg/kg 鞣花酸和200 mg/kg 石榴提取物的日粮（饲喂28 ~ 44 周龄）可显著提高母鸡的鸡蛋孵化率。 Najafia 等（2019）发现，负载鞣花酸的脂质体对解冻后的公鸡精子质量产生了积极影响，并改善了细胞凋亡的发生，不仅增加了存活精子，而且显著降低了早期精子凋亡的比例，对于种鸡繁育有着极其重要的作用，可以提高养殖场的经济效益。除此之外，鞣花酸对于水产也具有一定的作用，Serpil（2019）研究发现，在虹鳟鱼饲粮中添加100 mg/kg 或200 mg/kg 的鞣花酸（饲喂8周）可以提高虹鳟鱼的生长性能。

2.2 减少脂质过氧化，改善肉品质 Gul 等（2022）的试验表明，向鸡饲料中添加有100 mg 鞣花酸（饲喂28~44 周龄），可以降低鸡肉中脂质的过氧化，提高鸡肉品质。姚洁玉（2019）发现在带鱼4 ℃贮藏的过程中，随着贮藏时间的延长，添加鞣花酸-聚乙烯吡咯烷酮的固体分散系进行保存的带鱼的硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值、过氧化值、羰基含量、二聚酪氨酸上升都更为平缓，巯基含量、蛋白溶解度和持水性的降低速度也更加的缓慢，除此之外，蛋白电泳图谱、感官评价结果和质构分析结果与空白对照组表现出较大的差别，表明鞣花酸对带鱼4 ℃贮藏过程中脂肪氧化、蛋白质氧化、质构品质劣变有较好的抑制作用，在带鱼的实际贮藏过程中具有良好的应用价值。

2.3 提高抗病能力，增强抗应激能力由于鞣花酸本身具有一定的抗微生物和免疫调控能力，当鞣花酸作为饲料添加剂使用时，可以通过调节机体免疫能力或者清除病原微生物，以此来提高动物抗病能力以及抗环境应激能力。赵丽红等（2022）发明的一种鞣花酸添加剂在实践中证明，通过使用含鞣花酸500 mg/kg 的基础鸡日粮来喂养1 日龄雄性AA 肉鸡，可以显著缓解产气荚膜梭菌攻毒诱导的肉鸡血清炎性标志物水平上升和空肠黏膜氧化应激，显著缓解产气荚膜梭菌攻毒诱导的肉鸡空肠屏障损伤和空肠炎症基因表达，以此来保护肉鸡肠道。吴涛等（2022）研究发现，鞣花酸能够抑制住传染性胃肠炎病毒、猪轮状病毒、猪流行性腹泻病毒的增殖，以及抑制其对细胞的感染，降低发病猪的死亡率。除此之外，鞣花酸对于鱼类也能提高抗病能力，Serpil（2019）研究发现，在虹鳟鱼饲粮中添加100 mg/kg 或者200 mg/kg 的鞣花酸（饲喂8周）可以提高虹鳟鱼的免疫反应、抗氧化能力和对绿斑鲁氏耶尔森菌的抗病性。杨学莲（2021）研究发现，鞣花酸（30 mg/kg·d，饲喂16 ~ 20 日龄）可以有效改善鸡柔嫩艾美尔球虫感染造成的肠道损伤。