Bonjour, 大家早上好呀～
话说大家有没有发现，学了营养后，对于身边的人无意谈起的话题有着下意识般的职业反应。前段时间听见朋友说最近出差太阳晒多了准备买点抗氧化保健品吃，我的脑子里第一时间就出现了细胞有氧呼吸链、自由基、夏季日粮多加维生素...有点魔怔了哈哈！
正好这期曦曦说，我们要聊的话题就是动物中的抗氧化应激！今天我们邀请到的嘉宾是来自嘉吉动物营养植物添加剂反刍动物板块技术负责人Thierry Aubert，同时也是植物多酚研究及跨畜种应用的总技术负责人。他在营养学领域有着30多年的丰富经历，我们一起聊了聊植物多酚在抗氧化方面的机制和应用，与你分享——
Enjoy~
请您介绍一下自己？
氧化应激、抗氧化系统和动物健康的关系是怎样的？
1）代谢活动增加：随着人们对动物的选育，以及在营养和管理上的改善，动物的生产性能不断提高，但同时动物体内代谢活动也会相应增加，这种代谢增加会导致自由基的加速产生，进而引发氧化应激。
2） 多重应激：在现代集约化养殖条件下，动物们不断面临断奶应激、运输应激、饲养密度、环境氨气超标、热应激等多种因素，它们通通都是扰乱氧化与抗氧化系统间平衡的祸首，进一步加剧了动物体内的氧化应激反应。
3）疾病：疾病会刺激动物的免疫系统，其中涉及一系列的免疫反应，例如巨噬细胞和中性粒细胞会产生大量的自由基来杀灭病原体。但如果自由基产生过多且无法被体内抗氧化系统及时清除，就会开始攻击健康的组织和细胞，进而引发氧化应激。
4）妊娠：在妊娠期，母体为了支持胎儿的发育，代谢需求显著增加，导致更多的自由基生成，从而提高了氧化应激的风险。同时，在妊娠期间母体的免疫系统发生调节，以保护胎儿不被免疫系统攻击，这种免疫调节有时会削弱母体抵抗氧化应激的能力，增加炎症和氧化应激的风险。
5）饲料因素：饲料中的一些物质也会引发氧化应激，比如霉菌毒素，它会引发体内自由基的产生。此外，饲料和水中的某些促氧化物质，如铁，或者一些不饱和脂肪酸也会引发氧化应激。
引起养殖动物氧化应激的多种因素（Durand et al.,2022）
为了应对氧化应激，动物体内通常有一套抗氧化系统，其中包括——
1）内源性抗氧化剂：指动物体内自然生成的抗氧化剂，大多属于酶类，包括大家所熟悉的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、过氧化氢酶（CAT）等，这些酶在发挥其抗氧化作用时需要依赖于特定的营养物质（如铜、锌、锰、铁、硒）作为辅因子。非酶类的内源抗氧化剂还包括辅酶Q10，谷胱甘肽等。
2）外源性抗氧化剂：指通过饮食或补充剂进入动物体内的抗氧化剂。主要是维生素E和维生素C，这两种维生素在抗氧化作用中非常重要。此外，还有类胡萝卜素、植物多酚等，都属于外源性的抗氧化剂。
动物体内的主要的内源和外源（日粮补充）性抗氧化剂（Janciauskiene, 2020）
总的来说，维持抗氧化剂与自由基之间的平衡对动物的健康至关重要。尤其是在动物的某些特殊阶段，如妊娠分娩期、幼畜阶段，以及遭遇环境中的多重应激压力时，我们需要增加饮食中的抗氧化剂水平以应对氧化应激。
Chemical and molecular mechanisms of antioxidants: experimental approaches and model systems
🔗https://doi.org/10.1111/j.1582-4934.2009.00897.x
我们知道高水平的维生素E是最常用的抗氧化策略，那么在抗氧化上，维生素E的作用以及局限性有哪些？
然而，这种策略的最大局限性在于维生素E的「再生能力」。在与自由基的反应中，维生素E本身被氧化为生育酚自由基，这意味着它暂时失去了抗氧化功能。生育酚自由基可以通过体内其他抗氧化剂（如维生素C、谷胱甘肽、辅酶Q10等）的帮助，被还原回活性生育酚，使其能够再次发挥抗氧化作用。
这种氧化还原循环是维生素E能够持续清除自由基、保护细胞膜的重要机制。如果体内缺乏足够的其它种类抗氧化剂，维生素E的再生过程将受到阻碍，可能导致其积累并转化为促氧化剂（会去抢夺别人的电子），反而加剧氧化应激，甚至在某些情况下可能引发毒性反应。
使用维生素E的第二点局限性在于维E本身属于脂溶性的抗氧化剂，主要在脂肪含量高的部位发挥作用，如果需要对蛋白质或其他非脂质成分进行保护，维生素E的效果可能不足。例如在细胞内部（细胞液）主要是水环境，在这种情况下，水溶性抗氧化剂就变得非常重要。因此，在抗氧化剂的配方中，除了脂溶性的维生素E，还应加入一些水溶性抗氧化剂，选择多种抗氧化剂的组合以确保全面覆盖不同部位的抗氧化需求。
除此之外，第三个限制因素就是维生素E的全球供应商数量有限，价格波动较大。目前，由于维E全球最主要的供应商之一，巴斯夫公司在德国的一家工厂生产出现问题，导致维生素E的供应紧张，并引发全球市场价格上涨。据巴斯夫官方预计会有6个月甚至更长的停产时间，因此未来半年内我们将很有可能持续面临维E短缺、高价的风险。
近5年维生素E的价格走势，从今年7月底开始价格大幅上涨（图片来自 秣宝网）
拓展阅读：
目前市场上有没有维生素E的替代方案？
Thierry Aubert: 目前我们还没有说要直接替代掉维E，因为维E非常有效，只是有一些“短板”，我们只需要通过多样化的抗氧化剂之间的协同作用，把它的短板补长即可。例如在夏季，或者动物容易发生氧化应激的特定阶段，在添加维E的同时，提高维生素C的添加量，可以加快维生素E的再生循环；此外，还可以通过提高硒、锌、铜、锰的添加量增强体内产生的内源性抗氧化酶的能力，多种抗氧化剂协同发挥作用，以确保最佳的抗氧化效果。
除此之外，植物多酚（Plant Polyphenols）也是一个非常有效的抗氧化解决方案。植物多酚是提取自植物的一类具有多个酚基团（-OH）的化合物，作为天然抗氧化剂，多酚可以直接作用于自由基，发挥中和自由基的效果。对于某些多酚，它们还具有激活内源性抗氧化酶合成的能力，这种双重抗氧化机制使多酚在防止自由基对细胞的损伤和维持体内的氧化还原平衡中发挥了关键作用。
更重要的是，植物多酚还能够与维生素E发挥协同作用，主要体现在两个方面——首先，维生素E主要在细胞膜中的脂质环境发挥作用，而植物多酚大多是水溶性的，可以在细胞质和其他水相环境中发挥作用。第二，维生素E主要在氧化的初始阶段（initiation）起作用，从源头上减少自由基的生成；而多酚在抑制自由基传递过程（propagation）中更加有效, 可以防止过氧自由基攻击邻近的细胞、生成更多的自由基，从而阻断连锁反应的发生。因此，植物多酚和维生素E两者通过互补的机制发挥作用，通常能够达到内外兼顾、综合防御的效果，提供更全面的抗氧化保护。
植物多酚作为天然抗氧化剂的作用机制，主要通过两条途径发挥抗氧化效应，包括自由基清除（直接作用，左栏）和激活内源性抗氧化酶的合成（间接作用，右栏）（Basiouni et al., 2023）
Anti-Inflammatory and Antioxidative Phytogenic Substances against Secret Killers in Poultry: Current Status and Prospects
如何去评价一款植物多酚产品的有效性？
Thierry Aubert: 评价一款多酚产品的有效性，不仅仅是衡量其含量或成分表，而是要全面考虑它在体内外的实际抗氧化效果。我认为关键在于以下三个方面：
1）总多酚含量和生物利用度。首先，需要保证饲料中多酚的总含量。多酚具有多种形式（如单宁、类黄酮、酚酸等），其在不同植物中的含量差异较大，尽管总多酚含量可以作为基础评估指标，但还需考虑多酚的来源和种类的不同，这会影响其生物有效性。此外，一些多酚可能不能完全被动物吸收利用，若多酚未被吸收而排出体外，即便总含量充足，抗氧化效果仍可能无法显现。因此，还需要通过吸收情况来进一步评估其生物利用度。
2）体外抗氧化能力的评估。除总含量之外，抗氧化能力是关键指标之一。即使多酚含量较高，其抗氧化效果也未必强大。通过T-AOC值（总和抗氧化能力值）来评估多酚的抗氧化效力是最常用方法，这一方法可以测量多酚在体外实验中的抗氧化性能，并经常与标准抗氧化剂维C或维E的效果进行对比。另一种重要的评估方法是KRL测试（抗红细胞氧化应激溶血），用于测试某种抗氧化剂预防红细胞氧化应激破裂的能力。通过这些方法可以了解多酚产品在抗氧化作用中的表现，确保其不仅具有理论上的抗氧化能力，还能在实际应用中发挥效果。
3）动物体内实验。在体外实验基础上，还需通过体内实验进行双重验证。通过测量动物血液中的T-AOC值，可以评估多酚产品是否增强了动物的抗氧化能力。通常，使用这些多酚产品后，动物的抗氧化能力增强，血液中抗氧化酶和维生素E的水平也往往有所提高。这表明使用多酚后，体内的维生素E消耗减少，达到了“节省”维生素E的效果。这是因为多酚与维生素E协同工作，减少了维生素E的使用量，确保了其在体内的持久抗氧化作用。
嘉吉在动物抗氧化应激方面的解决方案是什么？
*对于动物抗氧化能力和生产性能的改善
1）泌乳奶牛：在泌乳期奶牛代谢率提高，产生大量自由基，进而引发氧化应激，影响乳量和乳质。在这个实验中，我们在饲料中加入植物多酚，替代60%的维生素E，与只添加维生素E的对照组进行对比。实验结果表明，植物多酚部分替代维生素E对泌乳奶牛干物质采食量、泌乳量基本没有影响，且在血液抗氧化指标（如α-生育酚和SOD、GPx等内源性酶）上，植物多酚部分替代组和维生素E组的表现相似。这说明了植物多酚部分替代维生素E的组合能够帮助动物维持良好的抗氧化平衡，同时减少维生素E的消耗。
植物多酚部分替代维生素E对泌乳奶牛干物质采食量、泌乳量基本没有影响，且能够维持血液中的抗氧化物指标在正常水平（Venaman et al., 2010, Provimi research center NL）
2）围产期奶牛：围产期是奶牛生产过程中最具挑战性的阶段，动物非常容易受到氧化应激的影响。这个实验中我们设置了四个组，分别是正常维E添加组、高维E组、低维E+植物多酚组、高维E+植物多酚组。实验结果显示在产奶量没有显著差异的情况下，低维E+植物多酚组的饲料转化率有所提高，且降低了牛奶中的体细胞计数（SCC）。这说明了在维生素E含量适中的情况下，植物多酚能够帮助减少奶牛氧化应激和乳腺炎的感染风险，提高了动物的健康水平。
比较有意思的是在高维E+植物多酚组，我们可以发现其饲料转化率降低、牛奶中体细胞数增加。这和我们在前面提到的观点一致，当维生素E含量太高，而其它抗氧化剂无法平衡时，反而可能加重了动物氧化应激的风险。
维生素E含量适中的情况下，植物多酚能够帮助提高饲料效率，减少牛奶中体细胞数（Newbold et Cruz, 2013, Provimi research center NL）
3）母猪：母猪尤其是高产母猪在妊娠和哺乳期的分解代谢条件会导致组织动员，自由基的产生增加，从而增加氧化应激，体内大多数抗氧化剂，如抗坏血酸、α-生育酚和谷胱甘肽过氧化物酶活性在妊娠后期和哺乳期降低。因此，这个阶段的机体健康对于母猪的生产性能的发挥尤为重要。我们分别在母猪的妊娠期（0-90d）和哺乳期（分娩-28d）使用三组日粮进行饲喂，分别是低维E组、高维E组、低维E+植物多酚组，试验检测了母猪和仔猪抗氧化状态及其繁殖性能。结果表明在母猪妊娠期和哺乳期使用植物多酚替代50% 维E，可帮助提高仔猪初生重和断奶重；同时，也能帮助提升母猪自身和仔猪血液中的抗氧化效率。
植物多酚替代VE对母猪妊娠期和哺乳期生产性能和氧化状态的改善（Krzysztof, 2019, University of Warmia and Mazury, Poland）
*对于蛋鸡和肉鸡生产性能等的改善
1）蛋鸡：随着蛋鸡产蛋周龄的增加，尤其是老龄蛋鸡由于器官衰老和代谢效率的减缓，更容易受到氧化应激的损害，表现出产蛋性能下降、蛋品质量不理想等问题。我们在试验中发现，应用植物多酚替代50%的维生素E，有助于产蛋率的维持，同时助力于鸡蛋抗氧化性能的改善（试验1，数据来源见图注，下同）。此外，蛋鸡日粮添加植物多酚也有助于优化哈夫单位、蛋壳质量、蛋黄的颜色等蛋品指标（试验2）。
试验2：帮助改善蛋品质
2）肉鸡：肉鸡的快速生长特点和高效的饲料转化能力，使其对环境（如高温、高密集）、营养供给、饲料品质（如氧化变质）等因素变化较为敏感，易引发机体的氧化应激，从而导致生产能力下降，饲料报酬降低，肉品质降级等。研究发现，应用植物多酚替代50%的维生素E可帮助改善肉鸡的生产性能（试验3），助力缓解氧化油脂、高温等不利因素对生产性能和肉品质的不良影响（试验4和试验5）。
试验5：热应激下的肉品质改善
*对于肉品质和货架期的改善
在关于肉质的实验中，研究了使用不同浓度的维生素E以及植物多酚部分替代维生素E的饲料对羊肉和牛肉品质的影响。结果表明，在脂肪氧化方面，低维生素E组与植物多酚组存在明显差异，测量TBARS（脂肪氧化的指标）显示，维生素E不足会加剧脂肪氧化，导致肉类产生不良风味和颜色变暗。尽管高维生素E组之间的差异不显著，但储存几天后，植物多酚组的肉保持了鲜红色，消费者对其接受度更高。储存7天后，使用植物多酚和维生素E结合的肉在颜色和可接受性方面表现较佳，帮助改善了屠宰后肉品的褪色和滴水损失、延长肉品货架期。
使用植物多酚后，改善了屠宰7天后的肉品褪色和滴水损失（2014, Zenkairen beef cattle farm, Japan）
*对于饲料成本的改善
嘉吉开发了一款计算工具，帮助技术人员和养殖者估算植物多酚与维生素E结合使用时的效果和成本优化。在保持适当的维生素E水平的前提下，植物多酚能够部分替代维生素E，减少饲料中的维生素E用量，同时保持良好的抗氧化效果。按照目前市场维生素E的价格，用植物多酚替代动物日粮中50%左右的维生素E，能够帮助节省较为可观的饲料成本！
Potential of plant polyphenols to combat oxidative stress and inflammatory processes in farm animals
未来会怎样进一步开展植物多酚的研究？
此外，我们下一步的研究将不仅限于抗氧化功能，还将着眼于解决与炎症相关的问题。炎症是引发氧化应激的另一重要因素，若能有效降低炎症反应，我们将能更好地减轻氧化应激，并进一步改善动物的健康状况。这种新思路旨在同时解决氧化应激和炎症问题，从而实现更全面的动物健康管理。
喜欢的学习资料
Thierry Aubert: 建立和维护人脉网络、参与研讨会了解最新研究、保持开放的思维，这些都是对我来说非常重要的“资料”。
对年轻时候自己的建议
Thierry Aubert: 我会告诉自己，要懂得保持自己的想法和初心。有时候，前进的道路并不会一帆风顺，但不必因此感到焦虑。探索不同的工作和领域是积累经验的过程，而这些经历对于未来都将是宝贵的财富。即使眼前的路不顺利，只要坚持不懈，机会终会来临。保持这份动力，并将它贯穿一生，这将是你成功的关键。
【嘉吉微营养与健康科技业务特约采访】
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