姜黄素的生理作用

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姜黄素的生理作用及其在水产养殖中的应用前景李东玲吴承力胡成武(广州市科虎生物技术研究开发中心,广东,广州,510450)

近年来,我国的集约化养殖业发展迅猛,与此同时也暴露出一个严峻的问题：对动物营养、生理、病理和生态等方面的基础理论和应用技术研究滞后于产业的发展,缺乏充分的科学指导,以致生产中经常出现强化投饲、滥施药物、饲料营养组成不平衡以及添加变质(如酸败油脂和霉变原料)或禁用成份(如某些激素和抗生素)等诸多问题,造成动物病害频繁发生,其中以损伤肝脏和诱发肝脏病变为特征的疾病危害甚大。动物肝脏病变中最常见和最主要的表现形式是脂肪肝,尤以营养性脂肪肝危害最突出。脂肪肝是一种可以由多种诱因引起的疾病,同时也是多种肝脏疾病发展中的一个病理过程,是最常见的弥漫性肝病之一,以肝细胞内甘油三酯蓄积过多为主要病理改变。其原因是多方面的：饲料中营养过剩(如蛋白质含量过高、脂肪或糖类含量过高)、某些营养成分缺乏(如胆碱、磷脂、蛋氨酸、维生素E、维生素B12等)、抗营养因子和毒素的影响、脂肪氧化、长期的滥用或过量使用抗生素和化学合成药物等。动物营养性脂肪肝在各养殖鱼类中已广泛存在,在生产中常常能够看到“油肚鱼”、“大肚鱼”和鱼体畸形等现象。淡水鱼中的鲤、鲫、草鱼、加州鲈、塘鲺容易出现脂肪肝的现象, 而海水鱼的脂肪肝现象则相当普遍,如军曹鱼、真鲷、牙鲆、大黄鱼等。脂肪肝的出现严重影响了鱼的生长,而且鱼肉的品质和风味的下降还严重影响到了鱼的商品价值。同时,肝脏是动物体内主要的代谢器官,其损伤或者病变往往导致水产动物机体代谢机能紊乱和抗病力降低,极易造成继发传染性疾病的爆发和综合症的肆虐,严重威胁着集约化养殖业的持续健康发展。目前防治肝脏疾病的主要还是依靠应用抗生素类药物,这一方法在带来巨大经济效益的同时也具有许多弊端,如抗生素破坏动物体内正常微生物菌群,造成微生态平衡失调,引发内源性感染和二重感染；促进耐药菌株增加,使治疗用药更加困难；抗生素在畜产品(肉、蛋、奶等)中的残留,威胁人类健康。近年来随着人们对食品安全和生态环境要求的不断提高,抗生素的使用在世界各国越来越被严格限制。因此,开发一些效果良好又能克服抗生素上述弊端的替代品具有重要意义。作为中草药提取物的姜黄素就是其中极具开发、应用价值的一种。姜黄素(Curcumin)是从姜科姜黄属(Curcuma longa L.)植物姜黄、莪术、郁金等的根茎中提取的一种天然的黄色酸性酚类物质,是姜黄发挥药理作用的最主要的活性成分。姜黄素多产于日本、印度、中国等热带、亚热带国家。在亚洲各国,其应用历史悠久用处广泛,一直以来,姜黄素既可用来当作药物,亦可当作着色剂、调味品、香料及防腐剂。在印度和我国的传统医药学中,都认为姜黄素能行气、驱虫、散风活血、通经止痛等,具有良好的医疗保健作用；常常用于治疗厌食、鼻炎、肝胆疾患、风湿病等疾病。姜黄素目前是世界上销量最大的七大天然食用色素之一。早在20 世纪70 年代,姜黄素就被EES、FAO/WHO、日本、美国等组织或国家列为准许使用的食品添加剂之一。姜黄素还具有特殊的芳香和口味, 东南亚国家的人们喜欢用其来制备咖喱、萝卜干、人造奶油等。现代,姜黄素不仅应用在食品中,还广泛涉及日用化学品和医疗领域。1970 年后,国内外关于姜黄素的药理作用及生物活性有了更多的研究报道：抗炎活性、抗氧化作用、抑癌作用、抗肿瘤作用等,特别是其

保肝利胆的作用,使其在当前动物生产中肝胆相关疾病危害严重的情况下具有广阔应用前景。1、姜黄素的理化性质姜黄为姜黄属植物,姜黄属植物主要含精油(4.2-14％)、脂肪油(4.4-12.7％)等挥发油及姜黄素类成分,此外还有树脂类、糖类、甾醇类、脂肪酸、多肽类、生物碱及微量元素,其中类姜黄素类是二苯基炔类物质,有酚性和非酚性成分,现已分离出20 多个类姜黄素化合物。姜黄的黄色物质为略带酸性的酚类物质,是姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素的混合物,称之为姜黄色素,是姜黄发挥药理作用的主要成分,而姜黄素是其中最重要的活性成分。姜黄中色素类化合物除了姜黄素之外,还含有去甲氧基姜黄素(Demethoxycurcumin)、去二甲氧基姜黄素(Besmethoxycurcumin)、六氢姜黄素等。姜黄中各种黄色素的存在含量比例如下：姜黄素的含量约占70％,作为微量黄色色素的去甲氧基姜黄素含量约为10-20％,而去二甲氧基姜黄素约为10％。从姜黄中提取的姜黄素制品,为橙黄色结晶性粉末,呈特殊臭味。熔点为179-182℃,不溶于水,微溶于苯和乙醚,溶于甲醇、乙醇、丙酮、丙二醇、醋酸乙酯、冰醋酸以及碱液。在碱性条件下呈红褐色。酸性条件下呈浅黄色,可与金属离子(尤其是铁离子)形成螯合物而变色。姜黄素的化学结构是由两个邻甲基化的酚以及一个β-二酮组成。姜黄素在中性介质中不稳定,分解产生香草醛、阿魏酸(4-羟基-3-甲氧基肉桂酸)和阿魏酰甲烷(4-羟基-3-甲氧基肉桂酰甲烷)。pH7.4 的磷酸盐缓冲液中,25μmol/L 的姜黄素很快降解,426nm 处的吸收值5min 在后降低约50％,10min 后只剩10％,最后溶液变成无色的。降低pH 值可显著增加姜黄素的稳PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建 定性,如在pH6.5 的磷酸盐缓冲液中,放置30min 吸收值无变化。2、姜黄素的生理作用及机制 2.1、姜黄素的抑菌(替代抗生素)作用姜黄素不但可以调节吞噬细胞的活性,还可以抑制病毒、真菌、细菌。研究表明姜黄素具有强烈的广谱抗菌作用,对红色毛癣菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等有强烈的抑制作用, 可以治疗皮肤病或改善肠道菌群。姜黄素对细菌的调节作用也表现为免疫功能的变化,同时其免疫调节作用与剂量有关。胡忠则等在肉鸡日粮中添加姜黄素发现可以改善其免疫功能。M.Churchll 等研究表明,姜黄素可以提高动物的CD4(+)T 细胞和 B 细胞,从而提高动物的免疫活性。现代医药证明：姜黄素及其去甲氧基衍生物具有降低胆固醇、β脂蛋白和甘油三脂的作用,特别是能降低主动脉中的胆固醇及甘油三脂；可增加胆汁的分泌和生成,并能增强胆囊收缩；有强力的抗真菌作用,对肝炎病毒有抑制作用。此外有改善生物体消化系统的功能,其中以双去甲氧基姜黄素的效果最佳。 2.2、姜黄素的抗氧化作用很多研究确认：具有邻-二羟基基团的酚类物质具有很强的抗氧化活性,因为此类化合物在抗氧化过程中会产生稳定性很好的醌类物质。而姜黄素也是具有邻-二羟基基团,因此姜黄素也是一种很好的抗氧化剂。姜黄素在生物体内的代谢和抗氧化机制姜黄素的抗氧化的捕获自由基阶段与其它酚类一致。1998 年,Schneider 等采用脂氧化酶(LPO)的氧化反应体系,分析并确定了姜黄素的许多氧化反应生成物,为进一步研究姜黄素的抗氧化机制奠定了一定的基础。此后,Masuda 等(1999)采HPLC 和GPC 分析研究了姜黄素的抗氧化机制,发现姜黄素经过氧化反应后会产生诸多产物,它们分离并鉴定了三个成分即香兰醛(1)、阿魏酸(2)、一种姜黄素二聚体(3),该二聚体具有稳定的二氢呋喃结构,结果还显示该二聚体是姜黄素抗氧化过程中止自由基阶段的初期产物。姜黄素氧化反应生成物姜黄素具有抗脂质过氧化作用和抗自由基的效应。姜黄素对高脂模型大鼠的抗氧化作用表现在降低血清、TBArs,提高肝T-AOC,SOD,GSH-Px 活性,