2009-11-06
異黃酮類化合物是廣泛存在于豆科植物和牧草（如三葉草等）中的一類生物活性物質，一直被人們用來治療人心血管系統疾病和抗腫瘤。1974年匈牙利科學家首次將異黃酮類化合物用作飼料添加劑后，異黃酮類化合物逐漸引起了動物營養學家的興趣，并成為近年來的研究熱點。我國科學家也從90年代開始研究了異黃酮類化合物的生物學功能及其在養殖業中的應用，并取得了令人矚目的成果。
1． 異黃酮類化合物的種類、結構和理化特性
異黃酮類化合物屬于多酚類化合物，它的母體為3-苯基苯并吡喃酮（結構通式如圖-1），包括大豆黃酮① (Daidein Da)、染料木素②(Genistein)、6-甲氧大豆素(Glycitein)、雞豆黃素③(Biochanin A)、香豆雌酚(Coumestrol)和芒柄花黃素④(Formononetin For)等12種化合物(屈建 2002)。其中Da和染料木素在大豆中含量較高，For和雞豆黃素在紅三葉草中含量較高。這些化合物具有與雌二醇（E2）相似的結構，能與雌激素受體結合，具有微弱雌激素活性，又被稱為植物雌激素（phyto-estrogen）。目前研究較多的為Da和For。
異黃酮類化合物常溫下為固體，熔點在100℃以上，性質穩定，易于貯藏。易溶于有機溶劑如氯仿、二甲基甲酰胺等中，不溶于水、甲醇等極性溶劑。不同種類的異黃酮類化合物還有各自不同的理化特性。如Da，常溫下為白色粉末、無毒、無味、不溶于水，在醇、酮類溶劑中有一定的溶解度，極易溶于二甲亞砜（DMSO）中。
R2 R3
①R1=OH,R2=H,R3=OH
②R1=OH,R2=OH,R3=OH
③R1=OH,R2=OH,R3=CH3O
R1 ④R1= OH,R2=H,R3=CH3O
（ 圖-1）
2異黃酮類化合物在動物體內的分布、代謝與吸收
2.1在動物體內的分布
異黃酮類化合物以極低的濃度存在于動物組織中，它在各組織中呈現不均勻分布，以血漿、肝、腎中的含量較高，腦中含量較低。飼料中添加的異黃酮類化合物在動物體內大部分在胃腸道內與葡萄糖醛酸結合后被吸收進入血液，未被結合的部分在肝臟或腎臟中被結合解毒(Lundh 1995)。
2.2代謝與吸收
在單胃動物體內，異黃酮類化合物主要在腸道微生物的作用下降解。雞豆黃素和For被腸道微生物脫去甲氧基后生成Da和染料木素。大豆中95%的Da和染料木素是以糖苷形式存在，只有被腸道微生物脫去糖基后形成苷元才能被吸收。大豆中異黃酮的苷元在單胃動物的胃和小腸上部吸收，β-糖苷能在小腸末端被吸收，而丙二酰化和乙酰化的糖苷被大腸中的微生物降解后被吸收。被吸收的異黃酮及其分解產物在動物的解毒機制作用下在胃腸粘膜、肝和腎中被結合成葡萄糖醛酸酯的形式，少量被結合成硫酸酯的形式。葡萄糖醛酸酯經膽汁流入十二指腸，在小腸中被再吸收，形成腸肝循環（Stephen Barnes 1998）。染料木素主要被還原為有雌激素活性的6-羥基-O-脫甲基安哥拉紫檀素(6-hydroxy-O-demethylangolensin)后被胃粘膜吸收。
在反芻動物體內異黃酮類化合物主要在瘤胃微生物的作用下降解，肝臟的代謝量很少。雞豆黃素脫甲基生成染料木素，進一步代謝為對-乙基苯酚和有機酸。For脫甲基生成Da，后者經脫甲基和脫糖苷后70%被微生物還原為雙氫大豆黃酮，最后形成穩定的雌馬酚(Equol) 被胃腸粘膜吸收，還有5%-20%受微生物作用開環成為O-脫甲基安哥拉紫檀素(O-demethylangolensin)，極少量的直接被胃腸粘膜吸收。瘤胃中的染料木素被微生物分解為無雌激素活性的對乙酚和2，4，6-三羥基苯甲酸。
3異黃酮類化合物的生產
異黃酮類化合物的生產主要有兩種方法：天然提取法和化學合成法。
3.1天然提取法
多采用浸提法。以大豆為原料，通過水、醇等溶液浸提分離得到粗黃酮，再經過色譜柱和樹脂吸附可得到較純的大豆黃酮（其它異黃酮類化合物的提取方法與此類似）。此方法成本高，受植物資源和純度較差的影響，而且生產周期長，發展潛力不大。
3.2化學合成法
劉建忠等（1999）年研究成功用化學方法合成異黃酮類化合物。其具體方法如下：第一步用間苯二酚與苯乙酸反應制得4-苯乙酰基-1，3苯二酚，第二步是閉環反應，根據反應物的不同可得到不同的產物，4-苯乙酰基-1，3苯二酚與醋酐、醋酸鈉進行閉環反應得到2-甲基取代的異黃酮類化合物；4-苯乙酰基-1，3苯二酚與吡啶、六氫吡啶、原甲酸三乙酯閉環可制得2-位無取代的異黃酮類化合物，例如Da。
4異黃酮類化合物在畜牧業上的作用
4.1促進動物生長
異黃酮類化合物具有微弱的雌激素活性，能與下丘腦、垂體等處的雌二醇受體不同程度的結合，影響動物神經內分泌系統的性腺軸和生長軸，使睪酮、GH、胰島素樣生長因子-1型（IGF-1）生成和釋放增加。而睪酮是促進雄性動物蛋白質合成代謝的激素，GH直接促進肌肉蛋白的合成、并通過肝GH-R影響IGF-1的發育,使IGF-1水平明顯升高，IGF-1對肌肉組織的增長具有強大的作用。最終加速動物的生長。
眾多的研究表明，適量的異黃酮類化合物能夠促進動物的生長，降低料重比，提高飼料效率。但特對動物的促生長作用有著性別上的差異。王國杰等(1994)報道指出，日糧中添加3g/tDa能顯著提高雄性肉雞日增中，使胸肌重和腿肌重顯著增加，但對母雞生長無顯著影響；研究還發現，飼喂Da的公雞血清睪酮水平顯著提高，母雞血清雌二醇水平呈現下降趨勢。說明Da可能通過改變內源激素水平從而間接促進公雞肌肉生長；同時，雞組織中的RNA/DNA比率增加，血清尿酸水平顯著下降，說明Da的促生長作用，主要是肌纖維的營養性肥大，蛋白質合成代謝加強，而不是細胞加速繁殖的結果。劉根桃等(1996)報道，妊娠母豬預產期前30天，日糧中添加5mg/kgDa可顯著提高仔豬出生重，并對20-30日齡公仔豬體重仍有顯著提高，而母仔豬則差異不顯著。陳杰等(1999)報道，Da還能改善瘤胃微生物的消化代謝，雄性水牛經十二指腸瘺管灌注Da(500mg/d)，連續12天，瘤胃細菌蛋白、揮發性脂肪酸和HN3-N均有顯著提高。
4.2提高動物機體免疫力
異黃酮類化合物能提高T細胞、NK細胞(自然殺傷性細胞)及K細胞(殺傷細胞)的免疫功能。Wang等(1997)報道，Da顯著提高高刀豆素A(ConA)或脂多糖(LPS)誘導的脾淋巴細胞增殖反應。Da還可促進ConA誘導T淋巴細胞產生白介素-2（IL-2）和白介素-3（IL-3）。IL-2能激發淋巴細胞的生長、分化和繁殖，維護自身的免疫穩定，而IL-3能刺激各類血細胞的增值。Zhang等(1999)報道，染料木素小于0.5μmol/L時，能明顯增強NK細胞活性，抑制腫瘤細胞的生長。
異黃酮類化合物能提高動物的非特異性免疫，張榮慶等(1993)報道，在正常情況下，用Da處理小鼠，明顯促進腹腔巨噬細胞的吞噬功能和提高空斑形成細胞（PFC）的溶血能力。
此外，還能提高動物機體的體液免疫能力，張榮慶等(1995)發現母豬妊娠后期攝入5.0*10-6Da，可明顯提高母豬整體和乳腺局部的體液免疫功能，同時還明顯提高血和初乳中GH和PRL含量,并明顯降低血清中生長抑素（SS）的含量，而且新生仔豬血清中母源抗體水平亦明顯提高。
異黃酮類化合物能提高動物機體免疫功能的機制可能包含四個方面：(1)直接作用與免疫器官（胸腺和脾臟等）或各種免疫細胞上的雌激素受體；(2)調節垂體生長激素(GH)和催乳素(PRL)的分泌；(3)降低體內生長抑素(SS)對免疫細胞的抑制作用；（四）發揮抗雌激素作用、抗氧化作用，或抑制體內某些關鍵酶的活性，如抑制酪氨酸蛋白激酶（TPK）拓撲異構酶Ⅱ的活性，影響有絲分裂的轉導，誘發癌細胞凋亡。
4.3促進乳腺發育提高泌乳能力
Bennetts早在1946年報道，采食富含異黃酮類化合物的豆科植物能引起空懷母羊和閹公羊的乳頭增長。1988年蘇聯科學家АЛИХАНОВ報道，飼草含有適量的異黃酮雌激素可提高奶牛的泌乳量。據試驗報道，For和Da能夠促進動物乳腺的發育，提高泌乳量。劉根桃等（1996）報道，妊娠后期母豬飼喂Da能提高母豬的泌乳量和乳中GH、IGF-1和促甲狀腺素（TSH）水平。
它的機制可能是：
1）直接作用于乳腺的E2-R，表現雌激素樣的生物效應；
2）增加乳腺細胞的雌、孕激素受體數目和親和力；
3）作用于下丘腦和垂體，促進GH和PRL的分泌。
而GH促進乳腺發育及泌乳機制是：
1）調節物質代謝和營養成分在組織間的分配，以保證乳腺攝取豐富的營養；
2）刺激肝臟（或其它器官）產生IGFs，作用于乳腺細胞的IGFs受體促進乳腺發育及泌乳。PRL促進乳腺發育及泌乳機制是：1）直接作用于乳腺的PRL受體；2）上調E2-R和孕酮受體；
3）誘導肝臟（或其它器官）產生催乳素協同因子Synlactin發揮作用（張榮慶等，1995）。
4.4提高家禽的產蛋性能
產蛋是家禽在神經內分泌系統調控下的復雜的生理過程。日糧中添加Da，可使血中T3、T4、孕酮（P4）水平顯著提高，促進甲狀腺發育，提高機體對營養物質的代謝和利用，從而影響產蛋性能。Da使T3、T4水平提高可能與其弱雌激素活性有關。下丘腦分泌的促甲狀腺素釋放激素（TRH）促進腺垂體合成和分泌TSH， TSH 又促進甲狀腺合成和分泌T3、T4，而雌激素能加強腺垂體對TRH地反應；P4可刺激腺垂體釋放促卵泡素和黃體生成素，加快卵泡成熟和排卵。
柯葉艷等（1999）分別在7月齡和10月齡的蛋用鵪鶉日糧中添加6mg/kgDa，結果產蛋率分別提高6.6%和10.1%血液中T3水平提高23.5%和34.2%，T4也有所提高。周玉傳等（1999）在紹興鴨產蛋初期添加3mg/kgDa，結果產蛋率和血液GH水平顯著下降，但血液中T3、T4水平有所提高。說明Da對家禽產蛋初期有抑制作用，而對產蛋高峰期和產蛋后期有促進作用。
4.5促進生殖系統發育，提高繁殖力
朱建平等（2002）報道，Da能明顯提高種鴨的繁殖機能，提高種鴨的產蛋率，促進卵泡發育，同時對種公鴨的精液質量沒有負面影響，異黃酮類化合物還能促進雄性動物的生殖系統的發育。王國杰等（1994）用紅三葉草異黃酮添喂肉仔雞試驗、劉根桃等（1996）用Da飼喂大鼠試驗均發現雄性動物的睪丸重和血清睪酮水平分別有所提高。
異黃酮類化合物對動物繁殖性能的影響，主要是通過影響體內促性腺激素釋放激素（GnRH）、促黃體生成素(LH)、阿片肽受體等與生殖有關的激素和通過調節性激素水平。
5結語
異黃酮類化合物具有多種生物學效應，而且安全、無毒、無殘留，是一種值得推廣的飼料添加劑。但我們還需要對它進行更加深入的研究，如它的作用機理、對不同種類、以及同一種類的不同生理階段的適宜添加量，和對異黃酮類化合物過量使用的長期毒性還有待于我們進一步研究。目前我們在飼料中作為動物的促生長劑、免疫增強劑、催情劑等的適宜添加量為2-5mg/kg、5-20mg/kg、100-200mg/kg為宜。
異黃酮類化合物雖然還未在生產中推廣使用，但其作為飼料添加劑的作用是非常顯著的，因而具有較大的潛力和廣大的應用前景。
