新型绿色饲料添加剂：大豆异黄酮

摘 要：大豆异黄酮是植物雌激素的一种，具有较弱的雌激素样活性，还具有强心、降血脂、抗癌和抑制骨质疏松等作用。大豆黄酮在畜禽饲料中的应用，能够较显著地促进雄性动物生长、降低饲料成本、提高动物繁殖力和增强机体免疫力等，因此开发其作为新型饲料添加剂将具有较大的潜力和广阔的发展前景。 关键词： 大豆黄酮；作用机制；应用中图分类号：S816.42 文献标识码：A 近年来，随着饲料产量的提高，市场竞争越来越激烈，在饲料生产和使用等方面出现了越来越多的问题。特别是饲料中抗生素、重金属盐、违禁药物的滥用给养殖业带来严重经济损失，更严重的是它直接或间接威胁人的身体健康。 高产、优质、高效、无污染”是二十一世纪畜牧业可持续发展的主题，生产安全环保型饲料是必然的趋势，开发新型绿色饲料添加剂成为饲料研究的热点。大豆异黄酮就是其中很有前途的一种。 大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次生代谢产物。1931年，从大豆中，首次分离提取，1962年，Setchell和Adlercreutz首次证实大豆异黄酮与哺乳动物雌激素结构相似，并阐述它们的可能防癌作用。1980年以后的大量研究表明，大豆异黄酮对防治癌症、治疗女性更年期综合症、防治女性老年骨质疏松具有明显疗效，进入上世纪九十年代，大豆异黄酮开始在动物生产中应用，并表现出良好的生产效应，因而逐渐被动物营养学家所重视。 一、 组成和分布 1． 组成大豆异黄酮(soybean isoflavones，简称ISO)是一类从大豆中分离提取出的具有多酚结构的混合物，主要有3类，即大豆甙类（Daidzin Groups）、染料木甙类（Genistin Groups）、黄豆甙类（Glycitin Groups），每类以游离型、葡萄糖甙型、乙酰基葡萄糖甙型和丙二酰基葡萄糖甙型等四种形式存在（游离型一般称作甙元，后三类则归结为结合型的糖甙形式） 2． 分布大豆及其制品中含丰富异黄酮，含量约为0.1-0.5mg/g干大豆，其中甙元占总量的 2%－3%，糖甙占总量的97%－98%。大豆异黄酮在大豆的不同部位的含量差异较大。胚轴中含异黄酮种类最多浓度最高，约为1%－2%，但由于胚只占种子总重量的2%，因此所占比例却很少（10%－20%）；80%－90%的异黄酮存在于子叶中，浓度为0.1%－0.3%；种皮含量最低，只有0.03% 左右。 二、 　吸收代谢 1、 消化吸收 自然界中，鸡豆黄素A （biochaninA）和刺芒柄花素（formononetin）分别是大豆苷原和染料木黄酮的前体，这两种前体在肠道菌群作用下转化成大豆异黄酮。实验表明，大豆异黄酮主要在肠道中被吸收，吸收率为10%－40%。大豆异黄酮的吸收主要通过两种途径，脂溶性的甙元可从小肠直接吸收，主要发生在小肠部位；结合型的糖甙不能通过小肠壁，而是通过结肠中细菌的β－葡萄糖甙酶而水解，生成甙元，然后吸收，主要发生在大肠。 2、 代谢　大豆异黄酮的代谢存在着明显的个体差异，一般来说大豆甙类的生物利用度显著高于染料木甙及黄豆甙类。大豆甙类的最终代谢产物为雌马素和去氧甲基安哥拉紫檀素，而染料木甙类则最终降解为4－乙基苯酚。未被肠道菌群分解的结合型异黄酮不易被吸收，直接从胆汁分泌入肠道排出体外；去糖苷型的异黄酮经肝肠循环代谢，可与糖苷重新结合形成无生物活性的化合物。 三、 作用机制大豆异黄酮是植物雌激素的一类，它们结构与动物雌激素相似，能够与动物雌激素受体（ER）结合，从而表现出雌激素活性和抗雌激素活性。异黄酮对机体健康的保护作用以及对疾病的预防治疗作用，大多数是由这两个重要的生物活性决定的。至于异黄酮在细胞和体内最终表现为何种活性，主要由其局部浓度、内源性雌激素水平以及组织器官的ER水平决定。异黄酮的雌激素活性很弱，一般仅为雌二醇的1/ 1000-300000；异黄酮浓度较高时，可与雌激素竞争ER，从而表现为抗雌激素活性。相反，体内雌激素水平较低时，它又可部分替代雌激素，表现为雌激素活性。大豆异黄酮还具有抗氧化活性、抑制细胞增殖和分化、抗血管生成、促进性激素结合球蛋白（SHBG）合成等作用。 1．大豆异黄酮的抗心血管疾病作用机制大量研究结果表明，大豆异黄酮可有效地降低总胆固醇、低密度脂蛋白（LDL）、极低密度脂蛋白（VLDL）水平，并抑制动脉粥样斑块的形成，从而降低心血管疾病的发生。最近20年，研究者对大豆异黄酮在心血管疾病中的作用机制进行了大量研究，认为其作用机制是多元性的，目前较成熟的机制有如下几种： （1） LDL受体调节 大豆异黄酮可使LDL受体发生上调（up－regulation），增加 LDL受体活性，从而促进胆固醇的清除； （2） 抗氧化特性 体外研究表明，大豆异黄酮具有降低LDL颗粒体积和保护LDL过度氧化作用，异黄酮通过这种作用可降低LDL颗粒在冠状动脉壁上的沉积，从而减少粥样硬化的发生率； （3） 抑制血管平滑肌细胞的增殖 细胞培养发现染料木黄酮可降低血管基底纤维生长因子（bFGF）以及纤维蛋白溶解酶原激活因子的活性，从而抑制平滑肌细胞增殖，而这种细胞的增殖在粥样硬化的发生发展中具有重要的促进作用； （4）抗血栓生成 酪氨酸蛋白磷酸化与血小板活性密切相关，染料木黄酮通过对酪氨酸激酶的抑制作用而降低血小板内酪氨酸蛋白磷酸化，进而导致血小板活性降低，使其在血管壁上的沉积和聚积减少，阻止粥样硬化的发生。 2．抗癌作用机理研究证实，染料木黄酮可以延长癌发生的潜伏期，早期接触异黄酮有利于后期的癌症预防。一般认为，大豆异黄酮的抗癌作用机制主要涉及到以下几个方面： （1）类雌激素作用以及抗激素作用 研究认为影响体内雌激素代谢是大豆异黄酮抗癌的机制之一；另有一些学者认为异黄酮的促进性激素结合球蛋白（SHBG）合成作用，也是其可能的抗癌机制； （2）抑制与癌相关酶活性的作用，特别是酪氨酸激酶 酪氨酸激酶与表皮生长因子、胰岛素类生长因子、血小板源性生长因子等细胞因子的受体密切相关，它们在细胞增殖和转化中发挥重要作用，异黄酮通过抑制酪氨酸激酶使癌细胞增殖受阻； （3）在癌细胞增殖的促进阶段，具有抑制血管增生作用； （4）染料木黄酮具有抗氧化和抑制过氧化物生成的作用； （5）缩短癌细胞生长周期。染料木黄酮可通过抑制DNA拓扑异构酶使癌细胞中与蛋白质结合的DNA链断裂，使癌细胞死亡。染料木黄酮还可降低ERmRNA的表达，并可使机体对内源性雌激素的反应性下降，从而达到抗癌作用； （6）染料木黄酮具有抑制一些与DNA切断有关酶活性的作用。研究表明，染料木黄酮可影响激素代谢酶的活性。芳香酶是雄激素向雌激素的转化酶，而17-β 雌酮脱羟酶是雌酮向雌二醇的转化酶，染料木黄酮通过对这些代谢酶活性的抑制作用，使细胞内雌酮和雌二醇浓度降低，从而阻止雌激素在细胞内形成DNA加合物，达到抑致癌发生的目的。 3．抗骨质疏松症机制破骨细胞上有ER，雌激素可以与ER结合降低破骨细胞的活性，从而限制骨吸收，有利于骨质疏松的预防和治疗。 四、在畜禽生产上的应用 90年代以来，动物营养学家关注异黄酮类化合物在动物上的应用。研究发现，异黄酮类物质在动物体中具有明显的生物活性，能显著地促进动物生长，减少腹脂沉积，改善繁殖性能，提高免疫力。 1．对雄性畜禽生长的调节作用 实验证实，雄性肉鸡饲喂大豆异黄酮后，鸡冠生长加速，日增重提高10％，胸肌和腿肌重分别提高6.5％和7.26％，饲料利用率明显降低。胸肌每克组织的（DNA）含量比对照组下降8.7％，而胸肌总DNA无明显变化，总RNA增加16.5％，血清尿素水平下降14.2％，蛋白质利用率显著提高，但对雌性肉鸡则无明显作用。分析表明公鸡睾酮、β-内啡肽、生长激素，胰岛素样生长因子-1，T3，T4和胰岛素水平明显提高。对雄性高邮鸭试验也获得类似结果，日增重提高16.92%，饲料利用率提高7.26%。公猪日粮中添加500mg/kg的大豆黄酮，可使血清中总生长激素水平上升37.52%，代谢产物尿素氮、胆固醇浓度明显下降。 2.对产蛋家禽生产性能的影响试验表明，产蛋后期适量的大豆黄酮(3- 6mg/kg)可延长产蛋期，提高产蛋率、蛋重和饲料转化率，12月龄蛋用鹌鹑日粮中添加6ｍｇ/ｋｇ大豆黄酮，鹌鹑的产蛋率提高10.3%(Ｐ< 0 01)，在产蛋后期绍兴蛋鸭日粮中加入3mg/kg的大豆黄酮，产蛋率提高13.13%，饲料转化率提高9.40% 。分子生物学研究证明，大豆异黄酮能明显促进家禽GH基因的表达，提高GH含量，从而促进繁殖。 3. 大豆黄酮对妊娠母猪的影响传统养猪生产尽管重视产后饲养，但缺乏通过母猪途径对仔猪生长进行调控的手段，通过对母体神经内分泌的调节，改变营养成分的分泌，促进胎儿生长和提高泌乳的质和量是提高养猪生产效益不可忽视的一个重要环节。实验证明，怀孕母猪饲喂大豆黄酮后，母猪血浆胰岛素水平下降，IGF水平上升，母猪第10天和第20 天泌乳量分别比对照组高10.57%和14.67%，与对照相比，初乳中GH、IGF、TSH和PRL含量均明显提高，但蛋白质含量无明显变化。此外，初乳中母源抗体水平增加，仔猪成活率提高。 大豆异黄酮能直接作用于淋巴细胞，对PHA诱导的淋巴细胞转化能力的促进作用，可提高210％，大豆异黄酮对整体免疫、乳腺器官免疫功能有明显加强作用，试验组妊娠母猪血液中抗猪瘟抗体约提高41％，初乳中提高44％。 4．对幼畜的影响以往有关幼畜的培育一般是从出生后开始，但从理论上讲，这已经迟后，实验证明，用大豆异黄酮处理怀孕母猪，不但使泌乳增加，乳中母原性抗体升高。而且处理母猪的仔猪初生窝重和20日龄重显著地高于对照组，初乳期仔畜生长提高11％，20日龄仔猪成活率提高7.25％（96.2％vs89.7％）；断奶仔猪日粮中添加5毫克/千克大豆异黄酮，雄性断奶仔猪日增重、睾酮、血钙含量分别提高59.15%、18.41%、17.92%，而雌性则分别上升了- 26.39%、-6.86%、6.47%。这为仔猪培育开辟了新的途径。 5．对反刍动物的作用 研究表明，大豆异黄酮可以直接影响瘤胃微生物的主要消化酶活性，消化功能改善，。体内试验雄性水牛和绵羊，大豆异黄酮处理可引起睾酮水平的显著上升，同时提高瘤胃微生物蛋白，总挥发性脂肪酸水平，提高反刍动物的生长和生产能力。 大豆异黄酮作为饲料添加剂在动物生产上的应用刚刚开始，所以其作用机制还有很多尚未清楚，例如它促进动物生长、繁殖机能的具体作用方式，与其它饲料成分的相互作用，不同动物不同阶段和性别的适宜添加量等尚未见报道。但仅从小范围试验已经证明，大豆黄酮来源于天然，安全无副作用，具有多种生理功能，并且是一种基因启动型添加剂，应进一步深入研究，使它尽快成为一种新型添加剂。 参考文献: 1．Jin-Rong Zhou, Soybean Phytochemicals Inhibit the Growth of Transplantable Human Prostate Carcinoma and Tumor Angiogenesis in Mice J. 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