1 黄酮类化合物的理化性质
黄酮类化合物是广泛存在于植物体内的次生代谢产物[5],在蔬菜和水果中尤为常见。其属于多酚类化合物,由A、B 2个苯环和1个杂环吡喃酮环组成[6],化学结构丰富多样,一般骨架结构是15个碳骨架(C6—C3—C6)[7],具有2-苯基色酮结构[8],母核上连接有甲基、羟基、甲氧基和异戊烯基等多种取代基,黄酮类化合物的化学结构如图1所示[9]。黄酮类化合物主要类型包括黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮醇类、异黄酮类、查耳酮类、橙酮类、二氢异黄酮类和花色素类等[10]。游离苷元一般易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯和乙醚等有机溶剂,其中黄酮类、黄酮醇类水溶性极差,二氢黄酮类及二氢黄酮醇类化合物亲水性相对较强;而黄酮苷易溶于水、甲醇和乙醇等强极性溶剂,在苯、氯仿等有机溶剂中较难溶解。因黄酮类化合物分子中通常含有酚羟基,故显弱酸性,可溶于稀碱液中[11-12]。黄酮类化合物对光、热敏感,尤其在碱性条件下易氧化降解,其生物利用率通常较低,主要受转运蛋白的外排作用、肠道微生物代谢以及糖苷结构特性等因素影响。而肠道微生物的代谢转化能够促进活性代谢产物的生成,在一定程度上提高其生物利用效率[13-14]。常见饲用植物中黄酮类化合物的含量存在显著差异,大豆作为重要的植物蛋白质来源,成熟大豆中的异黄酮含量为304.51 mg/100 g干重[15];银杏叶中黄酮类化合物的含量通常为0.015 54~0.036 21 g/g[16];桑叶中的黄酮含量较高,总黄酮含量为1.759 9~3.411 2 mg/g[17]。
2 植物中黄酮类化合物的生物活性
2.1 抗氧化作用
黄酮类化合物通过清除自由基、抑制脂质过氧化、螯合金属离子减少自由基的产生以及增强抗氧化酶活性,从而发挥其抗氧化作用[18]。Wang等[19]以优化了的超声波辅助提取法提取黄花菜叶中的总黄酮,通过体外化学抗氧化活性法和细胞抗氧化活性法测定了其抗氧化活性,结果表明,该提取物具有较强的2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基和羟自由基清除活性,在浓度为1.25 mg/mL时,对过氧化氢诱导的细胞氧化损伤具有保护作用。丘鸿浩[20]采用超声波-微波辅助提取法提取布渣叶黄酮并进一步纯化,进行体外抗氧化能力的测定,以维生素C为对照,结果表明,布渣叶黄酮类化合物具有清除多种自由基的抗氧化活性,能够保护细胞免受氧化应激损伤的影响,表现出良好的抗氧化活性,但布渣叶黄酮抗氧化能力低于维生素C。Wu等[21]以毛白红檀浆果中富含黄酮类化合物的提取物进行体外和体内抗氧化活性测定,在体外测定中表明,富含黄酮类化合物的提取物(62.09%芦丁当量)具有很强的还原力以及超氧自由基、羟自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除活性,同时可抑制脂质过氧化;在体内测定中表明,富含类黄酮的提取物在与提取物一起给药后显著增强了小鼠血清中抗氧化酶的活性。罗磊等[22]研究发现,金银花叶黄酮可以通过增强关键抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶]活性以及提高还原性保护物质谷胱甘肽含量,增强机体总抗氧化能力(T-AOC),并显著降低丙二醛(MDA)含量,从而有效改善D-半乳糖诱导的衰老小鼠的氧化应激状态。白琨等[23]的试验结果显示,饲喂和田茴香籽总黄酮能显著提高小鼠血清和肝脏SOD活性,同时降低MDA含量,表明该提取物具有清除自由基、减轻氧化应激的作用。
2.2 抑菌作用
研究表明,黄酮类化合物通过破坏病原菌的细胞壁和细胞膜结构、影响病原菌的能量代谢、抑制核酸和蛋白质合成、消除生物被膜及抑制细菌运动等方式发挥抑菌作用[24-25]。孙建瑞等[26]通过对山茱萸叶黄酮的提取工艺进行优化后,采用滤纸片法评估其抗菌特性,结果表明,该提取物对沙门氏菌的抑菌效果较强,对绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌以及中华根霉的抑制作用相对较弱。Zhang等[27]采用响应面法研究柳芽中总黄酮的最佳提取工艺,发现柳芽总黄酮对大肠杆菌、肠道沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌具有抑菌作用。时明如等[28]研究发现,高粱黄酮提取物可以有效抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,但对单增李斯特菌无显著抑制效果。另有研究发现,山楠花黄酮提取物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌表现出较强的抑制作用[29]。
2.3 抗病毒作用
抗病毒作用机制是通过抑制病毒核酸复制和合成及蛋白表达、干扰病毒与宿主细胞的结合,从而抑制宿主细胞凋亡[30]。芹菜素是一种膳食类黄酮,经过预处理能特异性阻断病毒核酸(DNA、mRNA)与蛋白的合成,而病毒生命周期中的其他过程不受其影响,其被证实具有抑制病毒聚合酶的作用,且不易产生耐药性,具有显著的抗病毒作用[31]。Wang等[32]分离了淡竹叶中的4种碳苷黄酮化合物,通过体外细胞试验发现这4种碳苷黄酮化合物均对呼吸道合胞病毒具有抗病毒效果,其中的一种碳苷黄酮化合物有几例展现了强大的抗病毒作用。谢扬等[33]研究了鸦葱总黄酮对乙型肝炎病毒(HBV)的体外抑制作用,发现鸦葱总黄酮的高、中、低3个无毒剂量均能显著降低HepG2.2.15细胞培养液中的乙型肝炎表面抗原(HBsAg)、乙型肝炎e抗原(HBeAg)含量以及乙型肝炎病毒脱氧核糖核酸(HBV-DNA)水平;其中,对HBsAg的抑制率最高达89%,对HBeAg和HBV-DNA的抑制率分别为33%和43%,表明鸦葱总黄酮具有抗HBV活性,其中对HBsAg的抑制作用尤为突出。
2.4 抗癌、抗肿瘤作用
黄酮类化合物在抗癌领域的多效性体现在其抑制蛋白激酶和拓扑异构酶活性、抑制血管再生、激活癌细胞DNA损伤反应通路、促进癌细胞自噬、阻断癌细胞分裂周期以及诱导癌细胞凋亡等多个方面[34]。夏枯草总黄酮对肝癌SMMC-7721细胞凋亡具有显著影响,其机制涉及抑制氧化磷酸化和糖酵解[35]。Zhang等[36]研究指出,在中国被广泛用作草药的白花蛇舌草(Hedyotis diffusa Willd.,HDW)可有效抑制卵巢癌A2780细胞生长并诱导其凋亡,该机制涉及B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)蛋白下调和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-3/9的激活;此外,HDW还能通过降低基质金属蛋白酶(MMP)-2/9表达抑制卵巢癌细胞迁移。通过高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(HPLC-Q-TOF-MS)分析,从HDW中鉴定出13种黄酮类化合物和1种蒽醌化合物,表明HDW可能为卵巢癌治疗提供潜在选择。张越[37]研究发现,砂仁总黄酮可抑制MGC-803胃癌细胞增殖并诱导凋亡,经砂仁总黄酮处理后,细胞数目减少、细胞质回缩,荧光强度增强进一步支持凋亡发生且凋亡率呈浓度依赖性提高,结果表明,砂仁总黄酮具有促进肿瘤细胞凋亡的作用。郑沛等[38]优化半枝莲总黄酮提取物抗肿瘤试验表明,其在特定浓度范围内对肿瘤细胞增殖具有抑制作用。
2.5 免疫调节作用
黄酮类化合物对机体免疫系统的调节作用机制:一方面,通过调节免疫器官的功能状态,增强非特异性免疫能力,提高T、B淋巴细胞的特异性免疫功能;另一方面,通过调控关键的免疫相关信号通路,介导免疫调节效应[39]。研究证实,木犀草素(植物黄酮)能够通过调控环磷酸鸟苷-磷酸腺苷合酶-干扰素基因刺激因子(cGAS-STING)信号通路促进机体免疫反应、增强干扰素的产生以及抑制病毒入侵来发挥免疫调节作用[40]。师仁丽等[41]分别测定金丝小枣全枣、枣皮和枣肉的黄酮提取物,并采用刀豆蛋白A和脂多糖分别诱导小鼠脾脏T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖,结果表明,这3种黄酮提取物对2种细胞的增殖均有促进作用。表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)是茶叶中的一种多酚类活性成分,属于黄酮类化合物黄烷-3-醇亚类中的酯化儿茶素单体,机制上EGCG通过抑制核因子-κB(NF-κB)信号通路和糖酵解过程调控巨噬细胞极化[42]。辣蓼黄酮可有效改善环磷酰胺诱导的免疫抑制,可以通过提升脾脏/胸腺指数及淋巴细胞密度,显著提高免疫因子白细胞介素-12、免疫球蛋白G(IgG)和溶菌酶水平,激活自然杀伤细胞及体液免疫,改善氧化应激平衡,减轻脾脏和胸腺结构损伤,促进淋巴细胞再生[43]。吴常月等[44]对大鼠进行体内免疫调节研究发现,岩陀黄酮能显著改善环磷酰胺引起的胸腺和脾脏指数下降,提升外周血白细胞和淋巴细胞计数,并提高血清IgG和免疫球蛋白M(IgM)含量。
2.6 抗炎作用
抗炎作用的潜在机制是抑制p65蛋白磷酸化,阻断核因子-κB抑制因子(IκB)蛋白降解,并减少p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活,通过抑制NF-κB信号通路(阻断p65核转位)和p38 MAPK信号通路中的炎症信号传导,从而降低促炎因子[如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)]的表达达到抗炎效果[45]。Wu等[46]探究了广州相思子总黄酮体外和体内的抗炎作用,体外抗炎试验发现,其可有效缓解脂多糖诱导的小鼠腹膜巨噬细胞炎症;体内抗炎试验发现,其对二甲苯诱导的小鼠耳肿胀和棉球肉芽肿有显著抑制作用,效果接近阳性对照药物地塞米松。陈志良等[47]选用小鼠模型研究表明,紫花地丁总黄酮能改善急性肺损伤,降低血液中的白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6、白细胞介素-10和TNF-α含量,显示出良好的抗炎作用。Mao等[48]研究表明,在断奶仔猪饲粮中添加500~750 mg/kg槲皮素可通过调节肠道菌群结构,增加有益菌、减少致病菌,抑制NF-κB炎症通路(下调TNF-α/IL-1β,上调转化生长因子-β),改善断奶仔猪生长性能,降低腹泻率。
2.7 其他作用
在降糖、降血压方面,魏佳仪等[49]以枸杞根总黄酮含量为指标,研究发现,枸杞根提取物对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性抑制的半抑制浓度(IC50)分别为7.72和19.35 mg/mL,表明枸杞根提取物具有降糖潜力。张雪梅等[50]发现,香茅草黄酮提取物在Nω-硝基-L-精氨酸(L-NNA)诱导的高血压大鼠模型中表现出显著的降压作用,试验结果显示,不同剂量的提取物及卡托普利均能有效降低大鼠的收缩压、舒张压和平均动脉压;此外,该提取物可显著提升血清SOD活性,同时降低MDA和活性氧含量;研究还发现,香茅草提取物能提高一氧化碳水平并减少内皮素-1含量,表明其降压机制可能与改善氧化应激和调节血管活性物质有关。神经保护活性方面,阿尔茨海默病(AD)是一种以β-淀粉样蛋白(Aβ)斑块、神经原纤维缠结、神经元丢失和氧化应激为特征的神经退行性疾病。山楂叶黄酮类化合物作为一种中药成分,对Aβ诱导的AD大鼠模型显示出神经保护作用,研究发现,其能改善神经元损伤和记忆缺陷,抑制神经炎症,并通过激活核因子红系2相关因子2(Nrf2)信号通路上调抗氧化蛋白表达,因此被认为是AD潜在的治疗候选物[51]。
3 植物中黄酮类化合物的提取方法
表1 植物中黄酮类化合物常见的提取方法Table 1 Common extraction methods of flavonoids in plants |
| 类型 Types | 植物 Plants | 提取方法 Extract methods | 最佳提取工艺 Best extraction process | 提取效果 Extraction effects | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|---|
| 总黄酮 Total flavonoids | 化橘红 | 溶剂提取法 | 氯化胆碱∶乙二醇1∶3、含水率43%、 料液比1∶21(g/mL)、温度60 ℃ | 总黄酮提取率为 19.31 mg/g | 梁泳仪等[52] |
| 总黄酮 Total flavonoids | 山楠花 | 超声波辅助 提取法 | 乙醇体积分数80%、料液比 1∶37(g/mL)、温度84 ℃、时间1 h | 总黄酮提取率 为3.956% | Zhang等[29] |
| 总黄酮 Total flavonoids | 毛竹叶 | 微波辅助 提取法 | 液料比29∶1(mL/g)、乙醇体积 分数70%、微波功率300 W、 时间300 s | 总黄酮提取率 为1.920 5% | 简素平等[53] |
| 总黄酮 Total flavonoids | 桑树枝 | 超临界流 体萃取法 | 温度40 ℃、时间45 min、压力45 MPa、 夹带剂流速0.750 mL/min | 总黄酮提取率为 0.248 17% | 李文馨等[54] |
| 总黄酮 Total flavonoids | 生姜 | 酶解法 | 酶解温度40 ℃、料液比1∶35、 pH 9.0、酶解时间60 min | 总黄酮提取 率为2.713% | 马波等[55] |
3.1 溶剂提取法
溶剂提取法的原理是植物中黄酮类化合物通过选择与目标成分极性匹配的溶剂,利用溶解作用分离出不同极性的黄酮类物质[56]。韩硕等[57]以霍山石斛叶为材料,夏佛塔苷提取率为评价指标,通过正交试验法确定霍山石斛叶黄酮提取的最佳工艺参数为乙醇体积分数70%、料液比1∶30(g/mL)、温度90 ℃、提取时间30 min,在此条件下,夏佛塔苷提取率为0.348 2%。巫永华等[58]通过响应面法对深共熔溶剂提取桑黄黄酮的工艺进行优化,确定最佳工艺参数为含水率30%、乙二醇与氯化胆碱的物质的量比8.21∶1、料液比50∶1(mg/mL)、提取温度64 ℃、提取时间43 min,在此工艺条件下,桑黄黄酮得率为(8.85±0.34)%。溶剂提取法操作简单,对设备要求较低,无需经过复杂技术即可完成标准操作流程,适用于多种有机溶剂;但这种方法存在溶剂用量多且耗时较长的局限,后续还需进行纯化处理。
3.2 超声波辅助提取法
超声波辅助提取法借助超声波的机械振动、空化现象以及热效应,加快细胞内有效成分的释放和溶解速度,从而有效提升提取速率[59]。张佳淼等[60]以山楂叶为原料,通过响应面法优化提取总黄酮的工艺条件,在超声功率100 W时,最佳工艺参数为提取时间66 min、乙醇体积分数66%、液固比39∶1(mL/g)、提取温度77 ℃,基于以上条件,总黄酮提取率为(17.78±0.97) mg/g。谢彬等[61]采用超声波辅助提取紫苏叶片中黄酮类化合物,基于单因素试验结果,进一步采用响应面法优化提取工艺,最佳提取工艺参数为乙醇体积分数85%、料液比1∶15(g/mL)、超声功率160 W、超声温度70 ℃、超声提取时间35 min,其中乙醇体积分数的影响最为显著,此条件下紫苏叶片中黄酮类化合物提取率可达4.67%。Singh等[62]以槟榔叶为原料,通过响应面法优化超声波辅助提取工艺发现,最佳提取参数为温度40 ℃、超声时间30 min、料液比1∶10(g/mL),此条件下所得黄酮类化合物含量为44.97 mg/没食子酸当量(GAE)。超声波辅助提取法操作温度较低、更简便,耗时更少、溶解能力较强、不破坏有效成分等;但是,超声波辅助提取法因为设备管理维护难度较大,大功率设备产生的高噪音可能对人体造成危害,所以难以应用于大规模工业化生产[63]。
3.3 微波辅助提取法
微波提取技术的原理是基于微波辐射对溶剂的穿透能力,通过对溶剂分子的选择性加热产生热效应,进而加速植物组织内黄酮类成分的溶解与释放[64]。张彦等[65]将1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体加入提取溶剂中辅助微波法提取紫苏籽粕中的黄酮,通过单因素试验结合响应面设计优化最佳提取条件为微波功率860 W、提取液∶原料=30∶1(mL/g)、乙醇∶离子液体=10∶1(体积比)、温度70 ℃,此时紫苏籽粕黄酮的实际提取率为3.18%,离子液体法提取黄酮成分的含量均高于传统方法。与传统提取方法相比,微波辅助提取法加热均匀且具有选择性,提取效率高、相对安全,溶剂消耗、能源和提取成本低;但是,微波提取技术设备成本较高与稳定性差,微波辐射有泄漏风险且有易燃物质提取的危险性。
3.4 超临界流体萃取法
超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体溶解能力随密度变化的特性,通过改变压力或温度大幅改变超临界流体密度,从而实现溶解能力的调节[66]。Giannuzzo等[67]通过超临界流体萃取法,在萃取压力95 MPa、温度58.6 ℃条件下,用15%乙醇溶剂的超临界二氧化碳和新鲜柑橘皮提取柚皮苷(柚皮中主要的类黄酮)的得率最高,为14.4 g/kg,高于传统浸渍法所得,接近回流法和索氏法所得。与其他提取方法相比,超临界流体萃取技术兼具分离和提纯双重功能,操作流程简单且产物无溶剂残留,但也存在一些不足,其设备和运行成本较高,投资成本大,因此普及度不高。此外,该方法对极性较大或相对分子质量较大的黄酮类化合物的提取效率相对较差。
3.5 酶解法
酶具有高度的专一性,可针对特定的底物进行催化作用。通过使用纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等酶类,能破坏细胞壁结构,减少溶剂提取时的传质阻力,加快有效成分从细胞内向提取介质中的扩散,从而提高提取效率。翟春梅等[68]采用超声波协同复合酶法优化白术总黄酮提取工艺,通过正交试验确定最优参数组合为乙醇体积分数75%、复合酶添加量8.0 mg/g,每克药材加入75%乙醇15.0 mL、酶解温度50 ℃条件下反应65 min、超声处理45 min,在此条件下,总黄酮得率达到3.560 mg/g。酶解法能有效提高目标化合物得率,且对产品生物活性影响较小,在提取过程中添加酶,不仅可以高选择性地分解植物组织,使有效成分充分暴露并较好地保留下来,还能加速活性成分的溶出。但由于酶的不稳定性,某些物质可能成为酶的抑制剂,影响酶的催化作用,且提取液中残留酶的分离去除方法有待进一步研究和优化。
3.6 其他提取方法
除以上提取方法外,植物中黄酮类化合物的提取方法还有亚临界萃取法、双水相萃取法和闪式提取法等方法。亚临界萃取技术是一种基于亚临界流体特性的新型分离提取技术,其核心原理是利用亚临界状态下的流体作为萃取剂,通过调节温度和压力改变流体的物理化学性质,实现对目标物质的高效提取与分离[69]。董兴叶等[70]利用亚临界流体萃取技术提取杜仲叶总黄酮,通过正交试验优化得到最佳提取条件为温度120 ℃、时间30 min、料液比1∶25(g/mL)、压力1.0 MPa,在该条件下,黄酮类化合物的提取率为(3.09±0.06)%。该方法优势在于低温高效、溶剂环保且选择性高,但同时也面临着设备成本高昂和易燃性风险的挑战。此外,李燕等[71]以鼠曲草为原料,采用52×3双水相试验法,以总黄酮得率为衡量指标进行研究,结果表明,双水相最佳体系为16%磷酸氢二钾和30%乙醇,与乙醇和热水浸提相比,双水相提取法效果更好,提取率提高1~2倍;经响应面优化超声波辅助双水相萃取体系,确定最优超声参数功率为420 W、时间为23 min、温度为50 ℃,在此条件下提取率较常规室温双水相萃取提升34%。张贺等[72]以闪式提取法提取霍山石斛叶中的黄酮,结果表明,霍山石斛黄酮的最优提取工艺条件为提取电压112 V、提取时间54 s、乙醇体积分数52%、料液比1∶34(g/mL),在此条件下霍山石斛黄酮提取量为(1.29±0.07) mg/mL。双水相萃取操作条件温和、选择性好,但其成本较高,更适合应用于活性物质的提取;而闪式提取法具有快速高效的特点,其提取过程可能会对热敏成分造成一定损伤,因此更适用于常规物质的快速提取。
4 植物中黄酮类化合物在畜禽生产中的应用研究进展
4.1 在猪生产中的应用
黄酮类化合物对猪生长发育的影响主要体现在多个方面,包括提高生长性能、调节脂质代谢、增强免疫力以及提升抗菌、抗病毒能力等。李方方等[73]研究发现,在初产大白猪基础饲粮中分别添加5、10和15 mg/kg大豆异黄酮(SI),与对照组相比哺乳母猪的平均日采食量均显著提高;添加15 mg/kg大豆异黄酮显著提高泌乳量,显著降低料乳比,表明饲粮中添加适宜水平的大豆异黄酮能改善哺乳母猪的生产性能。Zhu等[74]研究发现,在断奶仔猪饲粮中添加40 mg/kg大豆异黄酮,可通过抑制Toll样受体4(TLR4)/p38信号通路的激活,部分缓解脂多糖诱导的肠道屏障损伤,从而改善断奶仔猪肠道屏障功能。梅华迪[75]研究表明,在断奶仔猪基础饲粮中添加200 mg/kg槲皮素(属于黄酮醇类)能提高干物质和钙表观消化率以及血清总蛋白含量;添加400 mg/kg槲皮能显著提升断奶仔猪末重和平均日增重,同时改善干物质和粗蛋白质表观消化率;槲皮素能够调节肠道菌群,同时促进粪便中有益菌的增殖,抑制大肠杆菌的增殖;此外,槲皮素能够促进碳水化合物发酵产物的积累,减少支链脂肪酸和生物胺的生成;血清分析显示,槲皮素组血清总蛋白含量升高而尿素氮含量降低,表明其通过优化营养代谢和微生态平衡促进了仔猪健康生长。猪流行性腹泻病毒(PEDV)是一种α-冠状病毒,可引发仔猪急性腹泻、呕吐和脱水,且死亡率极高。研究表明,山楂总黄酮在体外环境下能显著抑制PEDV变异株HM2017的复制[76]。
4.2 在反刍动物生产中的应用
黄酮类化合物能够有效促进反刍动物的生长发育、改善瘤胃发酵、增强免疫性能和调节冷热应激等。丁辉等[77]研究发现,饲粮中添加10和20 mg/kg大豆异黄酮可显著提高肉牛血清总蛋白含量,降低血清谷丙转氨酶活性;添加20 mg/kg大豆异黄酮可显著提高血清T-AOC及GSH-Px活性;添加40 mg/kg大豆异黄酮可显著提高血清总蛋白、球蛋白、免疫球蛋白和干扰素-γ含量以及T-AOC、GSH-Px和SOD活性,降低血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性及MDA含量,显著提高血清雌二醇、孕酮、促卵泡激素和促黄体生成素含量,表明饲粮中添加大豆异黄酮可有效提高安格斯肉牛免疫功能和繁殖机能。肖凡等[78]研究表明,在饲喂荷斯坦犊牛基础饲粮基础上添加100、300和600 mg/d大豆异黄酮,可提升犊牛日增重并降低腹泻发生率,其添加量为600 mg/d时效果最佳。张一涵等[79]研究显示,在饲喂基础饲粮基础上添加60和100 g/(d·头)沙棘黄酮可提高泌乳中期荷斯坦奶牛产奶量,其中添加60 g/(d·头)沙棘黄酮还可显著提高乳成分含量和抗氧化能力。陈圣阳等[80]研究发现,与对照组相比,在小尾寒羊羯羊基础饲粮中添加22~33 mg/kg沙葱黄酮,各试验组肉羊平均日采食量和平均日增重均显著提升,料重比则显著降低,同时可显著增强肠道免疫功能,具体表现为空肠和回肠中β-防御素的表达水平显著上调,这一发现证实了沙葱黄酮对肉羊生长性能的促进作用。Ding等[81]研究表明,沙葱及其水溶性和脂溶性提取物虽未显著影响羔羊生长性能,但能有效改善肉品质和代谢指标;其中,脂溶性提取物显著降低血清总蛋白和尿素氮含量以及乳酸脱氢酶活性;同时,沙葱及其提取物显著提高抗氧化酶活性,沙葱组肌肉滴水损失和蒸煮损失分别降低42.16%和26.38%;研究证实,沙葱及其提取物虽不影响生长性能,但能显著改善羊肉品质,且不会引起肝脏和肾脏病理损伤。
4.3 在家禽生产中的应用
植物中的黄酮类化合物在家禽养殖上具有提高生产性能及产品品质、缓解家禽氧化应激、改善肠道健康以及调节雌激素分泌等作用[82]。丰源等[83]研究表明,在49~56周龄海兰褐蛋鸡基础饲粮中添加桑叶黄酮能显著提高蛋鸡生产性能,当添加量为10~100 mg/kg时可有效提高产蛋率,降低腹部脂肪沉积率;而添加50 mg/kg桑叶黄酮可增加输卵管重量,添加10、50 mg/kg桑叶黄酮均可显著增加十二指肠长度,并提高排卵后卵泡数量以及孕酮和雌二醇含量,表明这一添加范围能够有效提高产蛋率,并改善十二指肠长度和生殖激素水平。王贝贝等[84]研究指出,与对照组相比,在产蛋后期海兰褐蛋鸡饲粮中添加大豆异黄酮可显著提高海兰褐蛋鸡产蛋率以及鸡蛋哈氏单位和蛋白高度,表明大豆异黄酮可以改善产蛋后期蛋鸡产蛋性能和蛋品质。袁增等[85]研究表明,在饲粮中添加20和40 mg/kg大豆异黄酮能提高乳鸽14、21和28日龄体重,其中添加量为20 mg/kg时,大豆异黄酮可显著促进其生长发育。此外,黄芩苷-绿原酸复合物是由黄酮类单体黄芩苷与酚酸类单体绿原酸通过分子间氢键或疏水作用形成的天然活性复合物。研究表明,在肉鸡饲粮中添加250 mg/kg黄芩苷-绿原酸复合物能显著提高肉鸡60日龄体重和平均日增重,同时增强机体的抗氧化和免疫能力,改善肠道形态,促进肠隐窝增殖以助力肠道发育,增强肠道通透性,上调紧密连接基因表达,下调促炎基因表达,且使特定有益菌群显著富集,并调节肠黏膜代谢相关通路[86]。
5 小结与展望
本文综述了植物中黄酮类化合物的理化特性、生物活性、提取工艺及在畜牧生产中的应用现状。植物中的黄酮具有抗氧化、抑菌、抗病毒、抗癌、抗肿瘤和抗炎等多种生物活性功能;且黄酮类化合物常用的提取方法包括溶剂提取法、超声波辅助提取法、微波辅助法、超临界流体萃取法和酶解法等;其能够提高畜禽的生产性能、改善肉品质及增强免疫力等,开发前景好,利用价值高。不过,目前传统的提取纯化工艺存在流程繁琐、提取效率偏低及环保性能欠佳等问题需要优化,在工业化生产过程中,黄酮类化合物的制备仍面临多重挑战。一些新型提取技术虽然具有一定优势,但存在设备投入大、操作要求高、能源消耗多等缺点。此外,在畜牧生产中,黄酮类化合物的应用也受到诸多限制,主要表现为对其作用机理的研究不够深入,缺乏标准化的生产工艺。未来研究应着重开发环境友好型的提取技术,深入研究其作用机制,并探索与其他功能性添加剂的协同效应,以促进黄酮类化合物在生态畜牧业中的规模化应用。随着对黄酮类化合物功能深入的研究和生物合成技术的发展,可有望在减少抗生素使用、提升畜禽健康和产品质量方面发挥更大作用,推动畜牧业向更环保、高效的方向发展。