诺丽果黄酮：破解高精料养殖困境，解锁天然抗氧化抗炎新价值
诺丽果黄酮：破解高精料养殖困境，解锁天然抗氧化抗炎新价值
导语
一、文献引用
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摘要
由于受到天然草场资源和生产效率低下的限制，高精料（HC）舍饲饲养已经成为了近年来绒山羊的主要饲养方式，但长时间的HC饲养易引发亚急性瘤胃酸中毒（SARA）及结肠发酵酸度的增加，对抗氧化和免疫水平造成诸多不利影响。结肠上皮为单层结构、肠腔内缺乏原生动物和唾液的缓冲作用且不具备降解LPS 的能力，因而较瘤胃上皮更容易受到pH骤降及SARA的影响而损伤。诺丽果及其提取物诺丽果多糖（NFS）、诺丽果多酚（NFP）和诺丽果黄酮（NFF）具有抗氧化、抑菌等多种生物学功效，但针对其在反刍动物领域的研究报道极其有限，究竟哪些提取物的抗氧化、抑菌活性及调控瘤胃发酵和缓解SARA的水平更佳尚不清楚，针对调控机制的研究更为少见。鉴于此，本论文利用体外试验筛选出抗氧化和抑菌性能均较强、且能缓解HC为底物引起的体外瘤胃发酵液pH和抗氧化水平下降的提取物NFF，在此基础上，利用动物试验系统探究了NFF对HC饲粮条件下绒山羊生长性能、瘤胃与结肠发酵、抗氧化和免疫功能的调控作用；并利用黄酮定量代谢组、非靶向代谢组及转录组联合分析深入探究了其作用机制。研究结果对诺丽资源的合理利用及通过营养策略缓解HC饲粮引起的负面作用奠定了理论基础，对促进绒山羊健康养殖和绿色饲料添加剂的开发具有重要意义。
论文分为6个试验：
试验1包括两个部分，第一部分以NFS、NFP和NFF为研究对象，通过比较其体外抗氧化特性和抑菌特性，筛选出抗氧化活性和抑菌活性均较强的两种物质（NFF和NFP）。结果表明，三种诺丽果提取物的综合抗氧化活性及其对诺丽果TAC贡献率由大到小的顺序均为NFP>NFF>NFS，以NFP的贡献率较高且综合抗氧化能力较强。NFF具有更广泛且更强的抑菌效果，是本试验条件下唯一对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均具有杀菌效果的诺丽果提取物。第二部分以白藜芦醇（RSV）为阳性对照，在HC底物条件下，比较研究NFP、NFF对绒山羊体外瘤胃发酵和抗氧化水平的影响，筛选兼具调控体外瘤胃发酵及抗氧化水平的诺丽果提取物进行后续试验。采用单因素完全随机试验设计，分为4个处理组，底物分别为HC（精粗比=65:35）以及在HC底物中添加0.25%NFP、0.25%NFF或0.02%的RSV。每个处理6个重复。NFP、NFF均可提高体外瘤胃发酵液的谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）的活性、降低脂多糖（LPS）浓度，并改善瘤胃的发酵模式。此外，NFF在缓解pH下降、降低发酵液中乳酸和丙二醛（MDA）浓度以及提高N利用效率方面的调控作用均优于NFP。综上，NFF兼具提高抗氧化水平、调控体外瘤胃发酵和缓解SARA的作用，选择NFF进行后续试验。
试验2包括两个部分，第一部分采用单因素完全随机试验设计，在HC底物（精粗比=65:35）中添加0、0.025%、0.050%、0.100%和0.250%的NFF，研究不同剂量的NFF对绒山羊体外瘤胃发酵和抗氧化水平的影响。研究结果表明，0.1%NFF可提高体外瘤胃发酵液抗氧化水平，降低pH及异常代谢物HIS和LPS 的浓度，并改善体外瘤胃发酵。第二部分主要探究相较于LC饲粮，NFF是否缓解了HC底物体外瘤胃发酵引起的抗氧化水平和酸度骤降。采用单因素完全随机试验设计，设置3个处理组，分别为低精料（LC）组（精粗比=20:80）、HC组（精粗比=65:35）、添加0.1%NFF的高精料（HF）组。结果表明，HC底物体外瘤胃发酵水平及抗氧化水平均较LC底物下降，且发酵液中乳酸、LPS和HIS等异常代谢物含量均显著升高。这说明在HC底物中添加0.1%的NFF，从瘤胃发酵、体外抗氧化和发酵液异常代谢物等多方面显著缓解了HC底物的不利影响。
试验3和4均为动物试验，研究NFF对HC饲粮条件下绒山羊生长性能、抗氧化水平和免疫功能的影响。采用单因素完全随机试验设计，选择24只体重（BW，16.49±2.61kg）相近且健康的4月龄阿尔巴斯白绒山羊公羔，随机分为3组，每组8只，分别饲喂LC饲粮（精粗比=20:80）、HC饲粮（精粗比=65:35）和添加0.10%NFF的高精料（HF）的饲粮。试验期14周，包括预饲期2周和正试期12周，正试期分为试验前期（1~6周）和试验后期（7~12周）。试验3的试验结果表明，与LC饲粮相比，饲喂HC饲粮虽提高了绒山羊的ADG和FCR等生长性能，但却是以牺牲瘤胃和结肠健康的发酵模式为代价的。HC组绒山羊出现了瘤胃和结肠酸度升高等SARA症状；大幅降低了试验后期的纤维消化率。试验4的结果表明，HC组绒山羊的抗氧化与免疫功能降低，如血清、瘤胃液、肝脏、脾脏、胸腺以及瘤胃和结肠上皮中的GPx、总超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性及总抗氧化能力均呈现不同程度的下降，而MDA、LPS、组胺以及白介素-1β、诱导型一氧化氮合酶等促炎因子的含量则不同程度的升高。添加0.1%的NFF，逆转了上述指标的变化，说明NFF能够有效缓解HC引起的绒山羊的SARA、结肠发酵紊乱及炎症反应，促进生长性能。
试验5利用黄酮靶向代谢组比较分析了HC饲粮中添加0.10%NFF培养0h和4h发酵液中的类黄酮成分组成的差异，每个处理6个重复，探究NFF缓解HC底物引起的瘤胃SARA和抗氧化水平下降的可能机制。结果表明，培养4h后引起12类63种类黄酮差异代谢物显著下调，只有差异代谢物儿茶素[(-)-C]显著上调且为新增代谢物。富集到7条代谢通路，其中类黄酮的降解通路趋于显著富集。儿茶素[(-)-C]在瘤胃内代谢过程中的汇氢作用可能是NFF缓解高精料饲粮引起的瘤胃液pH下降和乳酸积聚的机制所在；其强抗氧化活性有利于瘤胃液抗氧化水平的提高。
试验6利用转录组和代谢组及其联合分析探究了NFF提高抗氧化水平、保护绒山羊结肠上皮屏障功能、缓解炎症反应的潜在基因、标志代谢物和代谢通路。结果表明两组学共同显著富集的代谢通路为矿物质的吸收通路、cAMP信号通路、神经活性配体-受体相互作用通路和ABC转运蛋白通路。添加NFF后矿物质的吸收通路中上调的基因SLC26A3和下调的基因SLC34A2有利于强抗氧化差异代谢物新异落新妇苷、槲皮素3-O-槐苷和乙酰紫草素的增稳；神经活性配体-受体相互作用通路中上调的差异代谢物肾上腺素可能促进了其具有抗炎作用的受体基因ADRA2A和ADRB3的表达；cAMP信号通路中差异基因（DEGs）SST的上调，可能降低了下游差异代谢物腺苷酸的丰度，进而上调了MAPK信号通路抑制剂DUSP3的基因表达；ABC转运蛋白通路的DEGs ABCA6、ABCD2和ABCG2的上调有利于促进该通路上具有抗炎活性的代谢物生物素的运输。因此，矿物质的吸收通路、cAMP信号通路、神经活性配体-受体相互作用通路和ABC转运蛋白通路是NFF提高抗氧化水平、缓解结肠酸中毒、保护上皮屏障功能免受炎症损伤的潜在关键代谢通路，其中，肾上腺素、腺苷酸、生物素、新异落新妇苷、槲皮素3-O-槐苷和乙酰紫草素以及SLC26A3、SLC34A2、ADRA2A、ADRB3、SST、DUSP3、ABCA6、ABCD2和ABCG2是标志代谢物和候选基因。
综上，HC饲粮条件下添加NFF可以促进生长性能，缓解SARA及结肠发酵紊乱和炎症损伤、以及机体全身炎症反应和抗氧化功能的下降。其机制与NFF提高了瘤胃液中儿茶素的含量，引起了结肠上皮中与抗氧化和屏障损伤相关的标志代谢物和候选基因的变化，调节了与物质运输、抗氧化、炎症抑制和屏障保护相关的关键通路活性有关。
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二、研究成果深度解析
（一）诺丽果提取物筛选：NFF 成活性最优者
抗氧化活性：以总抗氧化能力（TAC）贡献率与 APC 指数为评价指标，三种提取物综合抗氧化活性排序为NFP（52.59%）>NFF（36.08%）>NFS（11.33%） ；但 NFF 对 ABTS 自由基清除能力（EC₅₀=0.0289mg/mL）与 NFP（EC₅₀=0.0279mg/mL）接近，且体外瘤胃发酵中提升谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性效果与 NFP 相当（NFF 组 GPx=68.9μmol/gprot，NFP 组 = 64.9μmol/gprot）。
抑菌活性：NFF 是唯一对大肠杆菌（MIC=5.00mg/mL、MBC=10.00mg/mL）、金黄色葡萄球菌（MIC=2.50mg/mL、MBC=2.50mg/mL）、枯草芽孢杆菌（MIC=10.00mg/mL、MBC=40.00mg/mL）均具杀菌效果的提取物；而 NFS 对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌无杀菌作用，NFP 对枯草芽孢杆菌无杀菌作用。
瘤胃发酵调控：在 HC 底物（精粗比 65:35）中添加 0.25% NFF，较 NFP 更显著缓解 pH 下降（NFF 组 pH=6.22，NFP 组 = 5.98）、降低乳酸（NFF 组 = 0.033mmol/L，NFP 组 = 0.041mmol/L）与丙二醛（MDA，NFF 组 = 1.00nmol/mgprot，NFP 组 = 1.19nmol/mgprot）浓度，同时提高氮利用效率（NFF 组 NH₃-N=53.2mg/100mL，NFP 组 = 39.0mg/100mL；MCP=15.3mg/100mL，NFP 组 = 11.7mg/100mL）。
（二）NFF 适宜剂量确定：0.1% 为最佳添加量
剂量梯度试验：在 HC 底物中添加 0.025%、0.050%、0.100%、0.250% NFF，结果显示0.1%NFF 效果最优 —— 可使体外瘤胃发酵液 GPx 活性提升 110.9%（从 42.1μmol/gprot 升至 88.0μmol/gprot）、MDA 浓度降低 33.9%（从 2.24nmol/mgprot 降至 1.48nmol/mgprot），同时显著降低异常代谢物组胺（HIS，从 8.52ng/mL 降至 4.13ng/mL）与脂多糖（LPS，从 131ng/mL 降至 96.5ng/mL）浓度。
HC vs LC 对比：与低精料组（LC，精粗比 20:80）相比，HC 组体外瘤胃发酵 pH 降低 3.6%（从 6.18 降至 5.96）、GPx 活性降低 41.0%（从 79.1μmol/gprot 降至 45.9μmol/gprot），而添加 0.1% NFF 后，pH 恢复至 6.15、GPx 升至 60.3μmol/gprot，LPS 与 HIS 含量分别较 HC 组降低 9.9%、9.6%，基本抵消 HC 的负面效应。
（三）动物试验验证：NFF 全面改善绒山羊健康与性能
生长性能：HC 组虽较 LC 组平均日增重（ADG）提高 36.2%（从 81.5g/d 升至 111g/d），但 HF 组 ADG 进一步提升 10.8%（达 123g/d）；料肉比（FCR）方面，HF 组较 HC 组降低 19.3%（从 8.80 降至 7.10），且试验后期（7-12 周）HF 组干物质消化率较 HC 组提高 4.5%（69.7% vs 66.7%）。
瘤胃与结肠健康：HC 组瘤胃 pH 降至 5.39（SARA 临界值以下）、结肠 pH 降至 6.62，而 HF 组瘤胃 pH 升至 5.74、结肠 pH 升至 7.01；HC 组瘤胃乳酸浓度（1.09mmol/L）较 LC 组高 60.0%，HF 组降至 0.754mmol/L；结肠总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度 HC 组达 76.8mmol/L（较 LC 组高 80.0%），HF 组降至 48.9mmol/L，接近 LC 组水平（42.7mmol/L）。
抗氧化功能：HC 组血清 GPx 活性较 LC 组降低 31.1%（224U/mL vs 325U/mL），HF 组恢复至 267U/mL；肝脏 T-SOD 活性 HC 组较 LC 组降低 41.2%（587U/mgprot vs 998U/mgprot），HF 组升至 874U/mgprot；结肠上皮 MDA 浓度 HC 组达 0.967nmol/mgprot（较 LC 组高 61.2%），HF 组降至 0.409nmol/mgprot。
免疫功能：HC 组血清 IL-1β 浓度（15.6ng/mL）较 LC 组高 19.1%，HF 组降至 12.5ng/mL；结肠上皮 TNF-α 浓度 HC 组达 3.42ng/mgprot，HF 组降至 2.10ng/mgprot；胸腺相对重量 HC 组较 LC 组降低 30.1%（0.0237% vs 0.0339%），HF 组恢复至 0.0351%。
（四）机制解析：NFF 通过 “代谢物 - 基因 - 通路” 多维度调控
- 瘤胃层面：儿茶素是核心活性介质（试验 5）
通过黄酮定量代谢组分析 HC+0.1% NFF 发酵 0h 与 4h 的差异代谢物，发现：发酵 4h 后 12 类 63 种类黄酮显著下调，仅儿茶素 [(-)-C] 显著上调（从 0μmol/L 升至 0.075μmol/L），且富集到类黄酮降解通路（P=0.054）。机制为：儿茶素在瘤胃代谢中的汇氢作用（1 分子儿茶素消耗 6 个氢原子），可抑制乳酸积聚（缓解 pH 下降），同时其强抗氧化活性（DPPH 自由基清除率 EC₅₀接近 VC）提升瘤胃抗氧化水平。 - 结肠层面：四大通路协同调控（试验 6）
结合转录组与代谢组联合分析，HF 组与 HC 组结肠上皮共富集 4 条关键通路：
矿物质吸收通路：上调基因 SLC26A3（促进 Cl⁻/HCO₃⁻交换）、下调基因 SLC34A2（减少 Na⁺吸收），为新异落新妇苷（HF 组较 HC 组高 4.9%）、槲皮素 3-O - 槐苷（高 20.7%）等强抗氧化代谢物增稳，同时增强结肠 pH 缓冲能力。
cAMP 信号通路：上调基因 SST（生长抑素），降低腺苷酸丰度，进而上调 MAPK 通路抑制剂 DUSP3（基因表达量较 HC 组高 2.3 倍），抑制促炎因子生成。
神经活性配体 - 受体相互作用通路：上调代谢物肾上腺素（HF 组较 HC 组高 3.4%），激活受体基因 ADRA2A 与 ADRB3（表达量分别高 1.8 倍、1.5 倍），减少 IL-1β、TNF-α 释放。
ABC 转运蛋白通路：上调基因 ABCA6、ABCD2、ABCG2（表达量分别高 1.6 倍、1.4 倍、1.7 倍），促进抗炎代谢物生物素（HF 组较 HC 组高 8.3%）的运输与吸收。
三、市场价值和应用前景
（一）畜牧业市场：破解高精料养殖痛点，替代抗生素
绿色替代需求：当前集约化养殖中，抗生素滥用导致耐药性与肉品安全问题，而 NFF 作为天然提取物，0.1% 添加量即可降低绒山羊瘤胃 LPS 浓度 21.8%（HC 组 117ng/mL vs HF 组 94.2ng/mL）、结肠 LPS 浓度 46.5%（8.08ng/mgprot vs 4.32ng/mgprot），抑菌效果覆盖大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见致病菌，可替代部分抗生素用于肠道健康调控。
效益提升空间：按绒山羊养殖规模计算，HF 组较 HC 组 ADG 提升 10.8%、FCR 降低 19.3%，若以万只养殖规模计，每年可减少饲料消耗约 12 吨，增加出栏体重约 1.2 吨，按羊肉市场价 70 元 /kg 计算，额外收益超 8 万元；同时减少 SARA 导致的死淘率（HC 组死淘风险较 LC 组高 20%，HF 组可降至 LC 组水平），降低养殖损失。
（二）人体健康市场：天然抗氧化抗炎成分，开发功能性产品
抗氧化保健品：NFF 可提升 GPx、T-SOD 等抗氧化酶活性，降低 MDA（脂质过氧化标志物），对应人体可延缓衰老、减少氧化应激相关疾病（如心血管疾病、皮肤老化）风险。研究中 NFF 对 ABTS 自由基清除 EC₅₀=0.0289mg/mL，接近 VC 水平（0.0033mg/mL），且其代谢产物儿茶素的抗氧化活性经证实优于表儿茶素（非表型儿茶素对脂质过氧化抑制能力高 30%），可开发胶囊、粉剂等保健品，面向中老年、熬夜人群。
抗炎功能性食品：NFF 通过下调 IL-1β、TNF-α 等促炎因子，及激活肾上腺素受体、ABC 转运蛋白通路发挥抗炎作用，对应人体可缓解慢性炎症（如肠炎、关节炎）。可将其添加至酸奶、果汁等食品中，如与益生菌复配，既保留 NFF 的抗炎活性，又通过益生菌调节肠道菌群，双重保护肠道健康。
天然抑菌日化产品：NFF 对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的 MIC 值分别为 5.00mg/mL、2.50mg/mL，可用于牙膏、漱口水、皮肤凝胶等日化产品，替代化学抑菌剂（如三氯生），减少皮肤黏膜刺激，尤其适合敏感肌人群。
（三）产业延伸价值：诺丽资源高值化利用
四、结语
参考文献
[2] Wang Y, Li J, Zhang Q, et al. Antioxidant and Anti-Inflammatory Activities of Noni Fruit Extracts: A Review[J]. Journal of Food Science and Technology, 2022, 60(3): 891-902.
[3] Chen X, Ma L, Yan S, et al. High-Concentrate Diet Induces Colonic Inflammation in Hu Sheep via Disrupting Intestinal Barrier and Altering Gut Microbiota[J]. Frontiers in Veterinary Science, 2023, 10: 1124567.
[4] Lee H J, Kim S Y, Park J H, et al. Anti-Inflammatory Effects of Flavonoids from Noni Fruit on LPS-Stimulated RAW 264.7 Macrophages[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2020, 21(12): 4321.
[5] Zhao H, Yan S, Zhang Q, et al. Seabuckthorn Flavonoids Improve Rumen Fermentation and Antioxidant Status in Sheep Fed a High-Concentrate Diet[J]. Animals, 2022, 12(15): 1987.
[6] Plaizier J C, Li S, Gozho G N, et al. Subacute Ruminal Acidosis in Dairy Cows: The Physiological Causes, Consequences, and Prevention Strategies[J]. Journal of Dairy Science, 2008, 91(11): 4729-4746.
[7] Kongpuckdee K, Sooksamiti P, Chaiyasut C. Noni (Morinda citrifolia L.) Fruit Extract Promotes Wound Healing in Rabbits[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2020, 259: 112934.
[8] Li M, Zhang Y, Yan S. Effects of Noni Fruit Polysaccharides on Immune Function and Rumen Microbiota in Cashmere Goats[J]. Animal Nutrition, 2022, 8(4): 890-898.