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研发新动向| 姜黄素的功能及其在水产养殖中的应用

Views:267  发布时间:2022年02月22日

姜黄又称黄姜,有辣味和苦味,辛香轻淡,略带胡椒、麝香及甜橙与姜的混合味道。姜黄在印度已有几千年的食用历史,是制作咖喱不可或缺的原料,有很强的保健功效。姜黄的主要活性成分为姜黄素类化合物,在抗癌、消炎、护肝等领域发挥着巨大作用。

1.姜黄素的结构特点

姜黄素类化合物是从姜黄中提取出来的一类脂溶性酚类物质,是姜黄的主要活性成分,主要有姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素三种化合物,其中姜黄素是三种活性成分中含量最高的成分。姜黄素的分子式为C21H20O6,是一类橙黄色至橙红色的粉末,微有香气,不溶于水,溶于乙醇、丙二醇,易溶于冰醋酸和碱溶液。姜黄素广泛应用于食品及医药行业。

2.姜黄素的主要生理活性

姜黄素分子中含有多个双键,同时还有酚羟基和羰基等活性基团,具有较强的生理活性。已有研究表明,姜黄素具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化等多种作用。

2.1抗肿瘤

现代医学研究发现,姜黄素可以直接抑制肿瘤的发生,也可以通过增强其它抗癌药物的功效从而抑制肿瘤,姜黄素已被列为第三代癌化学预防药物。姜黄素抑制肿瘤的途径主要包括:在药物作用的靶位点、肿瘤细胞的信号传导、诱导肿瘤细胞凋亡、增强NK细胞杀伤力、诱导细胞自我吞噬等。大量的体内外实验和临床研究已经确证,姜黄素可抑制多种肿瘤细胞增生,抑制癌基因表达,诱导肿瘤细胞凋亡。

2.2抗氧化

氧化作用影响着生物体内的生理病理过程,细胞内活性氧直接损害或通过一系列过氧化应激反应引起广泛的生物体结构破坏。姜黄素作为一种天然化合物,具有较强的抗氧化能力。姜黄素分子结构中的二酮单元和酚羟基单元可以提供质子阻断自由基反应。二酮单元中CH2基团的C-H键能非常弱,C-H键断裂后不成对电子可以在两个邻近的氧原子和碳原子之间离域。

2.3抗炎

姜黄素的抗炎机制包括下调炎症介质和炎症型细胞因子、清除氧自由基、直接抗病原微生物等。炎症发生时,姜黄素能抑制活性氧簇酶类(环氧化酶、脂肪氧化酶、黄嘌呤脱氢酶等)的活性,同时也能抑制巨噬细胞氮氧化物的产生。姜黄素作为抗炎药物已使用了多年,姜黄素对多种病因引起的炎症有不同程度的抑制作用,而且副作用和不良反应很小,与其他抗炎药物相比具有明显优势。

2.4抗纤维化

纤维化可导致器官结构破坏、功能减退、衰竭,严重影响患者的生存质量。研究表明姜黄素具有明显的抗纤维化的生理活性,对肝纤维化、肺纤维化、肾脏纤维化等均有疗效,但是其抗纤维化的机理需要进一步探究,而且如何提高姜黄素生物利用度增强疗效也是国内外学者需要共同解决的问题。

3.姜黄素的安全性

大量毒理学研究表明,姜黄素对人和动物有很好的安全性。小鼠皮下注射姜黄素的LD50为1500mg/kg。兔子口服姜黄素的LD50大于5000 mg/kg,实际无毒。S. Ganiger等将姜黄素混合在饲料中(1500、3000和10000 ppm)投喂大鼠,连续繁殖两代,亲本大鼠中未见任何不良毒理效应,子代中除了最高剂量水平的F2幼仔断奶前体重增加略有减少外,没有任何生殖参数受到影响,即大鼠口服姜黄素的NOEL为10000 ppm,相当于847和959 mg / kg bw的F0和F1代的雄性大鼠平均日摄入量,雌性大鼠分别为1043和1076 mg / kg bw。JECFA(食品添加剂联合专家委员会)在2003年第61次会议上确定姜黄素的ADI为0-3 mg / kg bw。

4.姜黄素在国内外的上市情况

姜黄素由其生理活性及安全性,已被多个国家认可并推广。欧洲和美国都已将姜黄素收录至药典。FDA批准姜黄素作为膳食添加剂,规定其姜黄素类化合物含量≥95%,其中姜黄素含量70.0%~80.0%、去甲氧基姜黄素含量15%~25%、双去甲氧基姜黄素含量2.5~6.5%,主要功能为抗氧化。加拿大卫生部批准姜黄素(BCM-95)上市,规定其主要成分为姜黄素类混合物含量≥85%)(姜黄素、去甲氧姜黄素、双去甲氧姜黄素)及姜黄油(5%~7%)。

国内已有多个以姜黄或姜黄提取物为主要成分的药物上市,以姜黄提取物为主要成分的降脂通络软胶囊被列为受保护品种。2015版药典规定姜黄提取物中姜黄素类化合物含量不得少于45%~70%,含姜黄素应为40%~60%。而在动物领域,姜黄属于饲料原料之一,姜黄及其提取物在饲料及兽药等领域得到广泛应用。农业部公告第2131号(2014)批准广州科虎公司的姜黄素为新饲料添加剂(靶动物淡水鱼类),并在中华人民共和国农业农村部公告第123号(2019)中批准扩大姜黄素适用范围至肉仔鸡。

5.姜黄素的代谢特点

姜黄素在体内代谢快,大部分以未代谢的原型排泄在粪便中,吸收的一小部分转化为水溶性代谢物并被排出体外,血浆水平和胆汁排泄的测量显示姜黄素从肠道吸收较差。用[3h]标记的姜黄素在80mg和10mg的剂量下口服,大多数标记物在72h内排出体外;而在400mg时,相当数量的标记物在给药后12d出现在组织中,不管给药剂量多少,姜黄素的吸收百分比(60-66%的给药剂量)保持不变。姜黄素在大鼠整肠段均有小量吸收且存在明显的肝肠循环,吸收速率常数 (Ka)为十二指肠 > 回肠 > 空肠 > 结肠;表观吸收系数 (Kapp)为十二指肠 >空肠 >回肠 >结肠。此外,研究表明姜黄素在胃肠道中发生广泛的代谢结合和还原,人体代谢多于大鼠肠组织,人肠段姜黄素结合的程度远大于大鼠,而人肝段姜黄素结合的程度小于大鼠。姜黄素类化合物的体内代谢途径包括Ⅰ相还原代谢、Ⅱ相结合代谢以及自身氧化和细胞内的催化氧化代谢。姜黄素类化合物的体内代谢途径包括 I相还原代谢、Ⅱ相结合代谢以及自身氧化和细胞内的催化氧化代谢。姜黄素的胆汁代谢产物主要是四氢姜黄素和六氢胆红素的葡萄糖醛酸苷,次要的胆汁代谢物是二氢阿魏酸和微量阿魏酸。口服给药时生物利用度低的一种可能的解释是肝脏的首过代谢有限,继而将有限的量传递给其余器官组织。

6.姜黄素在水产养殖中的应用

姜黄素在促进水产动物生长、保肝护肝、增强免疫、提高抗氧化能力和改善体色等方面具有较好的作用及前景。已有研究表明,在基础日粮中添加适量的姜黄素(200、500和800mg/kg)饲喂60天,可以显著促进罗非鱼的生长,并提高罗非鱼肌肉、肝脏和血清的谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性;在草鱼饲料中添加1000mg/kg的姜黄素连续投喂7天,能显著提高草鱼血清中及肝胰脏中SOD活性,降低MDA,提高草鱼机体的抗氧化水平;投喂姜黄素含量分别为0.015%、0.03%和0.045%的饲料10周,减缓了凡纳滨对虾的生长速率,但提高了其存活率、免疫力和抗氧化力;在大黄鱼饲料中添加不同量的姜黄素(最适添加量0.4‰)2个月,可显著提高鱼体增重率和成活率,降低饲料系数,而且随着添加量的逐渐提高,能明显改善大黄鱼的体色;黄颡鱼饲料中分别添加0、50、100、200、400、800 mg/kg姜黄素,连续投喂60d,结果显示姜黄素可显著提高黄颡鱼的生长性能、消化能力以及抗氧化能力。

目前姜黄素已在水产养殖中广泛使用,主要用于水产动物的保肝护肝,随着对其药理活性研究的的不断深入,其清除体内自由基和过氧化物、促进机体免疫、提高生长速率等功能也将逐渐体现并推广应用。然而,姜黄素药理作用机制复杂,但仍需要进一步的深入研究;姜黄素的剂型研究仍需进一步发展,以提高其在体内的生物利用度。姜黄素的体内代谢机制以及制剂的持续研究,将推动水产养殖业的健康持续发展。

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