在饲料中长期添加抗生素, 不但给从业者带来巨大经济效益, 也给动物、畜牧业、农业乃至人类带来众多负面影响,导致许多国家对抗生素类饲料添加剂的使用持谨慎和消极的态度, 甚至立法全面禁止使用。因此,寻找安全并能有效替代抗生素的新型绿色饲料添加剂成为业界研究热点之一。原花青素在保护心脑血管系统、预防与治疗糖尿病、防癌抗癌、抗炎症、防治胃肠道溃疡、抑制病原微生物、改善免疫抑制、改善微循环及保护皮肤等方面均具有一定药理作用。研究显示,在100 毫克/升浓度下, 原花青素对羟自由基和超氧阴离子自由基抑制能力分别为81%和78%。原花青素主要存在植物中,来源广,成本低,具有较好的安全性,是一种天然强抗氧化剂,生物活性高, 若将其作为一种绿色添加剂添加到饲料中, 可能提高动物机体抗氧化能力, 进一步缓解养殖过程中的各种氧化应激,提高动物的健康水平。
1 原花青素的生物特性
原花青素(Procyanidins,PC)又名前青花素,在营养学上被归为黄酮类化合物,是由不同数量的儿茶素与表儿茶素结合而成,形成二聚体、三聚体直至十聚体。原花青素广泛存在于松树、红莓、葡萄和红茶等植物的器官组织中,尤其是在松树皮、松树针和葡萄籽含量极其丰富。众多研究表明原花青素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等作用,且具有较高的食用安全性。据报道原花青素是迄今为止人类所发现的最强、最有效的自由基清除剂之一, 尤其是其体内活性,是其他抗氧化剂不可比拟的。从各种植物中粗提出来的原花青素是由不同聚和度、不同构型成分组成的混合物,若要纯化成单体, 则需要采用高效液相色谱和质谱等仪器进行分离。
2 原花青素的生理功能
2.1 免疫调节作用
葡萄籽原花青素可抑制紫外线诱导的免疫抑制, 通过提高白细胞介素-12 (IL-12)和促进细胞毒性T 细胞而发挥抗皮肤癌作用。有研究表明蓝莓花青素具有促进小鼠脾细胞增殖和协同ConA促进小鼠脾细胞分泌TNF-α和IL-2 活性, 且呈一定的剂量相关性。
2.2 抗癌作用
关于原花青素的抗癌机制的研究是近年来的一个热点,杨滢滢等[6]认为原花青素的抗癌机制, 主要是基于强大的抗氧化和清除自由基的能力,并有抗炎、调节信号分子的表达、促进肿瘤细胞凋亡以及阻滞细胞周期等作用。
2.3 抗氧化和清除自由基的作用
原花青素体内活性主要表现为, 其含有多个酚性羟基, 在体内被氧化后释放出H+, 它能竞争性地与自由基及氧化物结合,从而保护脂质不被氧化,阻断自由基链式反应。原花青素在体内抗氧化能力是维生素E(VE)的50 倍、维生素C(VC) 的20倍。据凌智群报道,当小鼠预先口服原花青素后,其肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)活性明显增强,膜脂质过氧化受到抑制,可减少自由基对肝脏的损伤。王艳红等研究表明,原花青素提高血清中SOD、氧化酶活力, 减轻氧自由基和脂质过氧化作用对肠组织的损伤, 从而对大鼠复发性结肠炎起保护作用。王传现等运用电子自旋捕集技术,发现葡萄原花青素浓度达到100 毫克/升时,对羟基自由基、超氧阴离子和脂类自由基清除率分别可达57.7% 、72.1% 和71.4%。
2.4 抗病驱虫功能
原花青素对真菌、细菌和酵母等微生物具有毒害作用, 其机理可能是通过抑制氧化磷酸化作用而直接作用于微生物的代谢, 且剥夺微生物的铁、锌等离子环境。
Wang 等报道GPC 可以改善柔嫩艾美尔球虫造成的生长受阻, 并且有助于治疗因柔嫩艾美尔球虫引起的并发症。
2.5 营养代谢功能
花青素进入动物机体后,迅速被吸收、转运和代谢,大部分可通过羟基的甲基化、与葡萄糖醛酸等有机酸结合成酯而进行代谢,还有小部分以原形排出体外。前花青素能有效兴奋胃肠道和促进消化腺酶的分泌,促进血红蛋白、血清蛋白的合成,即具有抗贫血和改善蛋白代谢的作用, 从而提高营养物质的利用效率。赵瑾等试验表明,前花青素能够促进羔羊生长, 提高育肥阶段的日增重, 并且能够在一定程度上降低精料的料肉比,从而节约养殖成本。研究指出,花青素能与蛋白质结合并改变其结构,从而调节代谢途径中的关键酶和蛋白活性, 而且能影响氧化还原反应敏感的信号传导途径,改变其基因表达。
2.6 其他作用
原花青素有降低高脂大鼠血脂水平的作用。蓝莓的花色苷可激活视网膜酶,有活化和促进视红素的再合成作用, 从而增强人眼视力。有试验表明葡萄原花青素和钙合用, 可促进和提高低钙引起的骨无力的骨形成和骨强度。
3 原花青素饲料添加剂在动物生产中的应用
3.1 在家禽生产中的应用
周华等报道, 饲料中添加原花青素可一定程度改善21 日龄青脚麻肉雏鸡生产性能,增大胸肌率和腿肌率、降低胸肌的滴水损失和改善免疫器官指数。梁卫花报道,前花青素饲料添加剂能提高肉鸡的免疫功能,与西药抗生素金霉素、北里霉素进行对比, 结果显示前花青素饲料添加剂组的法氏囊、脾脏、胸腺等免疫器官指数J 淋巴细胞总数,白细胞的吞噬功能均与对照组,西药组对比效果均明显。王占斌报道称,肉鸡日粮中添加0.02%松科植物提取物活性物质, 平均日增重高6.5%,21 日龄前平均增重提高14.29%, 中后期平均提高4.31%,腿肌率提高34.75%,胸肌pH 值显著提高,腹指率有降低的趋势。
3.2 在猪生产中的应用
赵娇试验结果表明饲粮添加葡萄籽原花青素能够显著提高氧化应激仔猪血清和肝脏抗氧化能力,缓解ROS 对肝脏的氧化损伤,降低肝脏炎症反应,同时通过抑制线粒体途径和内质网途径的细胞凋亡通路显著降低肝细胞的凋亡率, 维持肝脏细胞完整性, 最终保护肝脏, 维持肝脏的健康状态。同时,葡萄籽原花青素在仔猪生长性能提高方面也存在一定的促进效果, 且与维生素E 的效果相当。解玲娜等试验结果显示,70 毫克/千克浓度的葡萄籽原花青素提高了肠道消化酶的活性, 有利于营养物质的吸收利用, 同时可以提高血液中白细胞计数、红细胞、血红蛋白的含量,有助于机体抵抗断奶带来的不利影响。
3.3 在兔生产中的应用
马亚兵等[22]试验结果表明,葡萄籽原花青素对家兔血脂有调节作用, 可通过降低TC(总胆固醇)、LDL-C(低密度脂蛋白胆固醇)、TG(血清甘油三酯)、TG(血清甘油三酯)/HDL-C(高密度脂蛋白胆固醇)和升高HDL-C(高密度脂蛋白胆固醇)的作用而发挥抗动脉粥样硬化作用, 并有可能改善胰岛素抵抗状态。汪水平等报道,饲粮添加原花青素不但可提高肉兔屠宰率,改善肉品物理性状和抗氧化能力, 同时会降低肉品总能和粗脂肪含量。此外,还有研究表明, 饲粮添加原花青素可降低肉兔死亡率、腹泻率及血清谷丙与谷草转氨酶活性,提高血清碱性磷酸酶活性, 改善生长与育肥性能,促进脾脏及肠道发育,且作用效果随添加量升高而增强;同时,饲粮添加原花青素, 可改善肉兔盲肠发酵状况, 而添加400 毫克/千克原花青素, 可提高肉兔饲粮营养物质的利用效率。
3.4 在其他动物生产中的应用
李会菊等试验表明, 在成年母羊日粮中添加8%的葡萄渣无论从粪中的蛋白含量和能量含量、粗蛋白和能量的表观消化率都有明显的效果, 而且日粮中添加葡萄渣还可以降低饲料成本,提高经济效益,拓宽饲料来源,既节省了大批粮食,又提高了畜禽生产效益。原花青素抗应激效果好,可延长水产动物离岸后的存活时间, 增加鱼类亩产量,降低饵料系数。松科植物提取物可以明显提高肉牛的生长性能和抗病能力。
4 小结
前花青素作为饲料添加剂, 不但可以促进动物生长,降低料肉比,而且可以提高动物的免疫调节能力、抗病驱虫等功能。目前, 原花青素在动物生产中应用的研究还未见全面报道, 在不同动物饲料中的添加水平、添加效果以及在动物体内代谢情况等方面仍需进行大量研究。