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八角是我国重要的“药食同源”经济作物,八角油(Star Anise Oil,SAO)是八角经水蒸气蒸馏法提取得到的精油,八角和SAO的主要有效成分是反式茴香醚。早期研究证实,以反式茴香醚为主要有效成分的八角和SAO具有良好的抗氧化功能,可以抑制饲料原料中的脂质氧化,提高畜禽抗氧化能力等,但是反式茴香醚对动物抗氧化作用的机理尚不清楚。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶是体内活性氧自由基(ROS)的主要来源,在病原微生物或外来异物的刺激下,被激活的吞噬细胞在NADPH氧化酶的作用下产生大量ROS,在清除病原微生物和外来异物的同时攻击正常细胞,造成炎症和氧化损伤。因此,本研究通过3个方面,研究反式茴香醚对动物的抗氧化作用及机理:1)以小鼠为试验动物,研究反式茴香醚对哺乳动物抗氧化作用及机理;2)以SPF鸡为试验动物,系统研究了反式茴香醚对家禽的抗氧化作用及机理;3)通过对反式茴香醚氧化稳定性和肉鸡应用研究,探索反式茴香醚在实际生产中的应用价值。1反式茴香醚对小鼠的抗氧化作用及机理研究反式茴香醚对小鼠抗氧化功能的影响:选取健康小鼠100只,适应性饲养7 d后,随机分为5组(20只/组);对照组饲喂基础饲粮,试验组分别在基础饲粮中添加100、200、400和800 mg/kg SAO。结果表明,饲粮添加SAO显著提高(P<0.05)小鼠血清和空肠中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化氢酶(CAT)、肝脏中CAT活性,并显著降低(P<0.05)丙二醛(MDA)和蛋白质羰基含量。反式茴香醚对脂多糖(LPS)诱导小鼠氧化损伤的缓解作用及机理:选取健康小鼠120只,适应性饲养7 d后,随机分为6组(20只/组):T1,空白对照组;T2,LP S组;T3,LPS+100 mg/kg SAO 组;T4,LPS+200 mg/kg SAO 组;T5,LPS+400 m g/kg SAO组;T6,LPS+200mg/kg抗坏血酸(VC)组。结果表明:1)LPS诱导小鼠氧化损伤,表现为:血清、肝脏和空肠中CAT活性显著降低(P<0.05),MDA和蛋白质羰基含量显著升高(P<0.05),血清中核转录因子-κB(NF-κB)、白介素-1β(I L-1β)、白介素-6(IL-6)、白介素-8(IL-8)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量显著升高(P<0.05);2)在LPS诱导各组中(T2～T6组),与LPS组(T2组)相比,饲粮中添加SAO能够显著提高小鼠体重(BW)(P=0.040),并显著降低(P<0.001)血清中NF-κB、IL-1β、IL-8和TNF-α含量;同时,SAO的添加能够显著提高(P<0.05)小鼠血清、肝脏和空肠中抗氧化酶活性,并降低MDA和蛋白质羰基含量(P<0.05),该作用具有剂量效应;3)与LPS组(T2组)相比,饲粮中添加SAO显著提高(P<0.05)小鼠肝脏和空肠中细胞核内核因子E2相关因子2(Nrf2)的mRNA和蛋白表达量,并显著上调(P<0.05)通路下游SOD1、CAT和GPX4的表达。提示LP S诱导小鼠氧化损伤,SAO可能通过激活Nrf2-ARE信号通路,增强小鼠抗氧化能力,并通过降低氧化产物含量和抑制炎症细胞因子的分泌,缓解LPS诱导的氧化损伤。2反式茴香醚对SPF鸡的抗氧化作用及机理研究反式茴香醚对SPF鸡的抗氧化作用及机理:选取31周龄SPF鸡384只,随机分为4个处理,每个处理8个重复;对照组饲喂基础饲粮,试验组分别在基础饲粮中添加200、400和600 mg/kg SAO。结果表明:1)饲粮添加不同剂量的SAO对试验鸡BW和平均日采食量(ADFI)无显著影响(P>0.05);2)与对照组相比,饲粮添加SAO显著提高(P<0.05)血清、肝脏和空肠中GSH-Px和CAT活性,并显著降低(P<0.05)MDA和蛋白质羰基含量,该作用存在剂量效应;3)与对照组相比,SAO的添加显著提高(P<0.05)试验鸡肝脏和空肠中Nrf2的mRNA和蛋白表达量,并显著提高(P<0.05)通路下游基因(CAT和GPX4)的表达。提示SAO可能通过激活Nrf2-ARE信号通路,提高试验鸡抗氧化能力。反式茴香醚对大肠杆菌(Ecoli)感染SPF鸡炎症和氧化损伤的缓解作用及机理:选取31周龄SPF鸡480只,随机分为5个处理,每个处理8个重复:T1,空白对照组;T2,E.coli组;T3,E.coli+200 mg/kg SAO 组;T4,E.coli+400 mg/kg SAO 组;T5,E.coli+600mg/kg SAO组。结果表明:1)与空白对照组相比,Ecoli组试验鸡B W 显著下降(P=0.016),肝脏和空肠中NF-κB、IL-1β、IL-6、IL-8 和 TNF-α 的 mRN A相对表达量显著提高(P<0.001),血清、肝脏和空肠中GSH-Px活性显著降低(P<0.05),MDA和蛋白质羰基含量显著升高(P<0.05),说明E coli感染引起炎症和氧化损伤;2)在Ecoli感染的各组中(T2～T5组),与Ecoli组(T2组)相比,饲粮中添加SAO显著降低(P<0.001)试验鸡肝脏和空肠中炎症相关基因的mRNA相对表达量;同时,SAO的添加显著提高(P<0.05)血清、肝脏和空肠中GSH-Px和CAT活性,并显著降低(P<0.05)蛋白质羰基含量;4)与.coli组(T2组)相比,饲粮中添加SAO显著提高(P<0.05)试验鸡肝脏和空肠中Nrf2的mRNA和蛋白表达量和通路下游SOD2、GPX4和CAT的mRNA相对表达量。提示E.coli感染会导致炎症和氧化损伤,SAO可能通过激活Nrf2-ARE信号通路,增强试验鸡抗氧化能力,并通过降低氧化产物含量和抑制炎症相关基因的表达,缓解E.coli感染造成的炎症和氧化损伤。反式茴香醚对E.coli感染SPF鸡肠道微生物区系的影响:试验设计同上述研究。结果表明:1)与空白对照组(T1组)相比,E.coli组(T2组)试验鸡十二指肠、空肠、回肠和盲肠中E.coli含量均显著上升(P<0.05),盲肠中Parabacteroides(副拟杆菌属)、unidentified Ruminococcaceae和Rikenella(理研菌属)相对丰度显著降低(P<0.05);2)在E coli感染的各组中(T2～T5组),与E.coli组(T2组)相比,饲粮中添加SAO显著降低(P<0.001)试验鸡各肠段中E.coli含量,并显著提高(P<0.05)副拟杆菌属的相对丰度。由此可知,SAO可以恢复E.coli感染引起的试验鸡肠道微生物区系的改变。3反式茴香醚的氧化稳定性和肉鸡应用研究反式茴香醚的氧化稳定性:首先,以VC为对照,用对2,2-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除能力评价SAO的体外抗氧化能力。结果表明:与VC相比,SAO对ABTS自由基清除能力更强(P<0.001)。同时,采用2(贮存温度:4℃ vs 20℃)× 2(密封状态:密封vs不密封)因子随机区组设计,研究了贮存温度和密封状态对SAO氧化稳定性的影响。结果表明:贮存温度显著影响了(P<0.001)存放4 wk的SAO对ABTS自由基清除率,密封状态显著影响了(P<0.05)存放2和6 wk SAO对ABTS和DPPH自由基清除率。提示SAO的抗氧化能力受到贮存条件(温度、密封状态和时间)的影响,低温(4℃)、密封是保持SAO氧化稳定性的有效贮存条件。反式茴香醚在肉鸡生产中的应用:选取1 d肉鸡288只,随机分为3个处理,每个处理8个重复;对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中分别添加5000 mg/kg八角和220 mg/kg SAO,八角组和SAO组反式茴香醚含量均为207±2.00 mg/kg。结果表明:1)与对照组相比,八角组和SAO组肉鸡21 d和42 d BW显著提高(P<0.05),饲粮添加SAO还能显著提高(P<0.05)后期(22～42 d)的ADFI和全期(1～42 d)的ADFI和平均日增重(ADG);2)与对照组相比,八角和SAO的添加显著提高(P<0.05)肉鸡21 d和42 d血清和肝脏中GSH-Px的活性;同时,SAO的添加还能显著提高(P<0.05)肉鸡42 d血清、肝脏和肌肉中总超氧化物歧化酶(T-SOD)和CAT的活性,并降低(P<0.05)MDA含量;3)与对照组和八角组相比,SAO组肉鸡肌肉的滴水损失显著降低(P=0.012),肌苷酸含量显著提高(P<0.001)。提示八角和SAO均能提高肉鸡的生产性能和抗氧化能力,相同反式茴香醚水平的SAO 比比八角有更好的提高肉鸡抗氧化能力和肉品质的作用。综上所述,反式茴香醚具有良好的抗氧化作用。反式茴香醚可能通过激活小鼠体内Nrf2-ARE信号通路,提高抗氧化酶活性,增强小鼠的抗氧化能力;并通过降低氧化产物含量,缓解LPS诱导的小鼠氧化损伤。正常生理状态下和E.coli感染状态下,反式茴香醚可能通过激活SPF鸡体内Nrf2-ARE信号通路,提高抗氧化酶活性,增强试验鸡的抗氧化能力;并通过降低氧化产物含量和抑制炎症细胞因子的分泌,缓解E.coli感染造成的炎症和氧化损伤。