<<<  Назад

2022 год, № 101

УДК: 631.95
ГРНТИ: 68.39.37

МЕТАБОЛИТЫ РАСТЕНИЙ ФЕНОЛЬНОЙ ПРИРОДЫ КАК ФИТОБИОТИКИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Вторичные метаболиты - химические соединения, синтезируемые в растениях, играющие незначительную роль в жизненных процессах и не играющие непосредственной роли в нормальном обмене веществ и развитии растения, но часто играющие экологическую роль, т.е. как аттрактанты опылителей и химические средства защиты от микробов, насекомых и хищников. Некоторые лекарственные растения, благодаря своим вторичным метаболитам, приобретают ряд биологических и терапевтических свойств. Вторичные метаболиты классифицируются по трем химически различным группам: терпены, фенольные соединения и азотсодержащие соединения. Фенольные соединения, выделенные из растений, можно использовать для борьбы с микроорганизмами устойчивыми к множеству лекарственных препаратов, но их механизмы действия должны быть тщательно охарактеризованы, прежде чем их можно будет рационально использовать в качестве антибактериальных средств. В настоящее время растет спрос потребителей на безопасные корма для животных, что создает проблемы для ученых-животноводов и, таким образом, проявляется интерес к использованию натуральных кормовых добавок. Большая часть растительного экстракта не проявляла антипитательных свойств в рационах животных. Например, высокая концентрация конденсированных танинов из растительных экстрактов в кормах для животных может ускорить переваривание белка. Тогда как более высокая масса тела с улучшением состояния здоровья была зарегистрирована у цыплят, получавших гидролизуемые дубильные вещества. Это связано с тем, что гидролизуемая дубильная кислота, извлеченная из древесины, была обогащена полифенольными соединениями. Цель обзорного исследования заключалась в том, чтобы оценить текущее состояние механистических исследований растительных фенольных антибактериальных соединений и подчеркнуть целесообразность их использования в качестве потенциальных натуральных кормовых добавок и фитобиотиков в рационах сельскохозяйственных животных.
Ключевые слова: Фенольные соединения, метаболиты, растительные экстракты, фитобиотики, флавоноиды.
DOI: 10.21515/1999-1703-101-223-231

Литература:

1. Abdel-Wareth, AAA. Effects of thyme and oregano on growth performance of broilers from 4 to 42 days of age and on microbial counts in crop, small intestine and caecum of 42-day-old broilers / AAA. Abdel-Wareth, S. Kehraus, F. Hippenstiel, K. H. Südekum // Anim Feed Sci Technol. - 2012. -178(3):198-202.
2. Abu Hafsa, S. H. Effect of dietary polyphenol-rich grape seed ongrowth performance, antioxidant capacity and ileal microflora in broilerchicks / S. H. Abu Hafsa, S. A. Ibrahim // J Anim Physiol Anim Nutri. - 2018. - 102(1):268-75.
3. Aljumaah, M. R. Effects of phytobiotic feed additives on growth traits, blood biochemistry, and meat characteristics of broiler chickens exposed to Salmonella typhimurium / M. R. Aljumaah, G. M. Suliman, A. A. Abdullatif, A. M. Abudabos // Poult Sci. - 2020. - 99:5744-51. - doi: 10.1016/j.psj.2020.07.033.
4. Allaoua, M. Journal of Applied Microbiology. - 2017. - 1162-1171.
5. Amin, M. U. Antibiotic additive and synergistic action of rutin, morin and quercetin against methicillin resistant Staphylococcus aureus. BMC Complement / M. U. Amin, M. Khurram, B. Khattak, J. Khan // Altern. Med. - 2015. - 15:59. - DOI: 10.1186/s12906-015-0580-0.
6. Arsi, K. The efficacy of the natural plant extracts, thymol and carvacrol against Campylobacter colonization in broiler chickens / K. Arsi, A. M. Donoghue, K. Venkitanarayanan, A. Kollanoor-Johny, A. C. Fanatico, P. J. Blore // J Food Saf. - 2014. - 34(4):321325.
7. Bieger, J. Tissue distribution of quercetin in pigs after long-term dietary supplementation /j. Bieger, R. Cermak, R. Blank //j. Nutr. - 2008. - 138:14171420. - DOI: 10.1093/jn/138.8.1417.
8. Borges, A. Insights on antimicrobial resistance, biofilms and the use of phytochemicals as new antimicrobial agents / A. Borges, M. J. Saavedra, M. Simões // Curr. Med. Chem. - 2015. - V. 22. - 2590-2614. - DOI: 10.2174/ 0929867322666150530210522.
9. Bozkurt, M.Comparative evaluation of dietary supplementation with mannan oligosaccharide and oregano essential oil in forced molted and fully fed laying hens between 82 and 106 weeks of age / M. Bozkurt, E. Bintaş, S. Kırkan, H. Akşit, K. Küçükyılmaz, G. Erbaş // Poult Sci. - 2016. - 95(11):2576-2591.
10. Bozkurt, M. An update on approaches to controlling coccidia in poultry using botanical extracts / M. Bozkurt, I. Giannenas, K. Kucukyilmaz, E. Christaki, P. Florou-Paneri // Br Poult Sci. - 2013 - 54:713-727.
11. Bozkurt, M. Chapter 12-Application of aromatic plants and their extracts in diets of turkeys / M. Bozkurt, A. E. Tüzün // Feed Additives. London: Academic Press - 2020 - P. 205-206.
12. Castrica, M. Total phenolic content and antioxidant capacity of agri-food waste and by-products / M. Castrica, R. Rebucci, C. Giromini, M. Tretola, D. Cattaneo, A. Baldi // Ital J Anim Sci - 2019 -18(1):336-341.
13. Christaki, E. Chapter 2-Innovative uses of aromatic plants as natural supplements in nutrition / E. Christaki, I. Giannenas, E. Bonos, P. Florou-Paneri // Feed Additives. London: Academic Press - 2020 - P. 19-34.
14. Cushnie, T. P. T. Recent advances in understanding the antibacterial properties of flavonoids / T. P. T. Cushnie, A. J. Lamb // Int. J. Antimicrob - 2011. - 38, 99-107. - DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2011.02.014.
15. Duskaev, G. K. Assessment of (In vitro) toxicity of quorum-sensing inhibitor molecules of Quercus cortex / G. K. Duskaev, D. G. Deryabin, I. F. Karimov, S. V. Notova // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 2018. - 10(1), - P. 91-95.
16. Duskaev, G. Effects of Bacillus cereus and coumarin on growth performance, blood biochemical parameters, and meat quality in broilers / G. Duskaev, Sh. Rakhmatullin, O. Kvan // Veterinary World - 2020. - 13(11) - 2484-2492. - DOI 10.14202/VETWORLD.2020.2484-2492.
17. Franz, C. M. Chapter 3-Herbs and aromatic plants as feed additives: Aspects of composition, safety, and registration rules / C. M. Franz, KHC. Baser, I. Hahn-Ramssl // Feed Additives. London: Academic Press - 2020 - P. 35-56.
18. Gaur, S. Effect of oregano essential oil and carvacrol on Cryptosporidium parvum infectivity in HCT-8 cells / S. Gaur, T. B. Kuhlenschmidt, M. S. Kuhlenschmidt, J. E. Andrade // Parasitol Int. - 2018. - 67:170-175.
19. Gessner, D. K. Potential of plant polyphenols to combat oxidative stress and inflammatory processes in farm animals / D. K. Gessner, R. Ringseis, K. Eder // J Anim Physiol Anim Nutr. - 2017 - 101:605-628. doi: 10.1111/jpn.12579.
20. Gheisar, M. M. Phytobiotics in poultry and swine nutrition - a review / M. M. Gheisar, I. H. Kim // Ital J Anim Sci. - 2017 - 17:92-99.
21. Govaris, A. Dietary supplementation of oregano essential oil and tocopheryl acetate on microbial growth and lipid oxidation of Turkey breast fillets during storage / A. Govaris, E. Botsoglou, P. Florou-Paneri, A. Moutas, G. Papageorgiou // Int J Poult Sci. - 2005. - 4:969-975.
22. Guo, Y. Protocatechuic acid (PCA) induced a better antiviral effect by immune enhancement in SPF chickens / Y. Guo, Q. Zhang, Z. Zuo, J. Chu, H. Xiao, M. T. Javed, C. He // Microb. Pathog. - 2018. - 114, 233-238.
23. Gyawali, R. Natural products as antimicrobial agents / R. Gyawali, S. A. Ibrahim // Food Contro. - 46 - 2014. - 412-429. doi: 10.1016/j.foodcont.2014.05.047.
24. Hajati, H. The effect of grape seed extract and vitamin C feed supplements carcass characteristics, gut morphology and ileal microflora in broiler chickens exposed to chronic heat stress / H. Hajati, A. Hassanabadi, A. Golian, H. Nassiri-Moghaddam, M. Nassiri, R. Safari // Iranian J Applied Anim Sci. - 2015. - 5:155-165.
25. Hashemipour, H. Effect of thymol andcarvacrol feed supplementation on performance, antioxidant enzymeactivities, fatty acid composition, digestive enzyme activities, and immuneresponse in broiler chickens / H. Hashemipour, H. Kermanshahi, A. Golian, T. Veldkamp // Poult Sci. - 2013. - 92(8):2059-2069.
26. Jin, L. Z. Application of aromatic plants and their extracts in diets of broiler chickens / L. Z. Jin, Y. Dersjant-Li, I. Giannenas // Feed Additives. London: Academic Press. - 2020. - P. 159-185.
27. Kikusato, M. Effects of plant-derived isoquinoline alkaloids on growth performance and intestinal function of broiler chickens under heat stress / M. Kikusato, G. Xue, A. Pastor, T. A. Niewold, M. Toyomizu // Poult Sci. - 2021. - 100:957-963. doi: 10.1016/j.psj.2020.11.050.
28. Kikusato, M. Phytobiotics to improve health and production of broiler chickens: functions beyond the antioxidant activity / M. Kikusato // Anim Biosci. - 2021. - 34(3):345-353. doi: 10.5713/ab.20.0842. Epub 2021 Feb 14. PMID: 33705621; PMCID: PMC7961201.
29. Kim, D. K. Dietary Curcuma longa enhances resistance against Eimeria maxima and Eimeria tenella infections in chickens / D. K. Kim, H. S. Lillehoj, S. H. Lee, S. I. Jang, E. P. Lillehoj, D. Bravo // Poult Sci. - 2013. - 92:2635-2643. - doi: 10.3382/ps.2013-03095.
30. Kvan, O. Changes in the content of chemical elements in the muscle tissue of broilers on the background of plant extract and tetracyclines / O. Kvan, G. Duskaev, Sh. Rakhmatullin, D. Kosyan // International Journal of Environmental Science and Development - 2019. - 10 (12). - P. 419-423. - DOI 10.18178/ijesd.2019.10.12.1209.
31. Lee, M. T. Antioxidant capacity of phytochemicals and their potential effects on oxidative status in animals - a review / M. T. Lee, W. C. Lin, B. Yu, T. T. Lee // Asian-Australas J Anim Sci. - 2017. - 30:299-308. - DOI: 10.5713/ajas.16.0438.
32. Lim, A. Plant phenols as antibiotic boosters: in vitro interaction of olive leaf phenols with ampicillin / A. Lim, N. Subhan, J. A. Jazayeri, G. John, T. Vanniasinkam, H. K. Obied // Phyther. Res. - 2016. - 30, 503-509. - doi: 10.1002/ptr.5562.
33. Liu, H. Effects of hydrolysable tannins as zinc oxide substitutes on antioxidant status, immune function, intestinal morphology, and digestive enzyme activities in weaned piglets / H. Liu, J. Hu, S. Mahfuz, X. // Piao Animals. - 2020. - 10(5):757.
34. Liu, H. W. Effects of chestnut tannins on intestinal morphology, barrier function, proinflammatory cytokine expression, microflora and antioxidant capacity in heat stressed broilers / H. W. Liu, K. Li, J. S. Zhao, W. Deng // J Anim Physiol Anim Nutr. - 2018. - 102:717-726.
35. Liu, S. Effects of oral administration of different dosages of carvacrol essential oils on intestinal barrier function in broilers / S. Liu, M. Song, W. Yun, J. Lee, C. Lee, W. Kwak. // J Anim Physiol Anim Nutr. - 2018. - 102(5):1257-1265.
36. Long, S. Effects of Forsythia suspense extract as an antibiotics substitute on growth performance, nutrient digestibility, serum antioxidant capacity, fecal Escherichia coli concentration and intestinal morphology of weaned piglets / S. Long, L. Liu, S. Liu, S. Mahfuz, X. Piao // Animals. - 2019. - 9:729.
37. Mahfuz, S. Dietary inclusion of mushroom (Flammulina velutipes) stem waste on growth performance, antibody response, immune status, and serum cholesterol in broiler chickens / S. Mahfuz, T. He, S. Liu, D. Wu, S. Long, X. S. Piao // Animals. - 2019. - 9:692.
38. Manach, C. Polyphenols: food sources and bioavailability / С. Manach, A. Scalbert, C. Morand, C. Rémés, L. Jiménez // Am J Clin Nutr. - 2004. - 79:727-747. doi: 10.1093/ajcn/79.5.727.
39. Manach, C. Bioavailability and bioefficacy of polyphenols in humans. I. Review of 97 bioavailability studies / C. Manach, G. Williamson, C. Morand, A. Scalbert, C. Rémésy // Am J Clin Nutr. - 2005. - 81:230S-242S. doi: 10.1093/ajcn/ 81.1.230S.
40. Martel, J. Phytochemicals as prebiotics and biological stress inducers /J. Martel, D. M. Ojcius, Y. F. Ko, J. d. Young // Trends Biochem Sci. - 2020. - 45:462-471. doi: 10.1016/j.tibs.2020. 02.008.
41. Pashtetsky, V. Use of phytobiotics in animal husbandry and poultry / V. Pashtetsky, P. Ostapchuk, T. Kuevda, D. zubochenko, S. Yemelianov, V. Uppe // E3S Web of Conferences. - 2020. - 02002. - Р. 1-9.
42. Possas, A. Application of predictive models to assess the influence of thyme essential oil on Salmonella enteritidis behaviour during shelf life of ready-to-eat turkey products / A. Possas, G. D. Posada-Izquierdo, F. Pérez-Rodríguez, A. Valero, R. M. García-Gimeno, MCT. Duarte // Int J Food Microbiol. - 2017. - 240:40-46.
43. Qureshi, S. Beneficial uses of dandelion herb (Taraxacum officinale) in poultry nutrition / S. Qureshi, S. Adil, M. E. Abd El-Hack, M. Alagawany, M. R. Farag // World’s Poult Sci J. - 2017. - 73:591-602.
44. Rupasinghe, H. V. Absorption and tissue distribution of dietary quercetin and quercetin glycosides of apple skin in broiler chickens / H. V.Rupasinghe, C. M. Ronalds, B. Rathgeber, R. A. Robinson // J Sci Food Agric. - 2010. - 90:1172-1178. - DOI: 10.1002/jsfa.3944.
45. Shanker, K. Determination of bioactive nitrile glycoside(s) in drumstick (Moringa oleifera) by reverse phase HPLC /K. Shanker, M. M. Gupta, S. K. Srivastava, D. U. Bawankule, A. Pal, P. S. Khanuja // Food Chem. - 2007 - 105:376-382.
46. Shimao, R. Effects of low-dose oleuropein diet supplementation on the oxidative status of skeletal muscles and plasma hormonal concentration of growing broiler chickens / R. Shimao, H. Muroi, K. Furukawa, M. Toyomizu, M. Kikusato // Br Poult Sci. - 2019 - 60:784-9. - DOI: 10.1080/00071668.2019.1662886.
47. Spencer, JPE. Metabolism of tea flavonoids in the gastrointestinal tract / JPE. Spencer // J Nutr. - 2003 - 133:3255S-3261S. - DOI: 10.1093/jn/133.10.3255S.
48. Starcevic, K. Production performance, meat composition and oxidative susceptibility inbroiler chicken fed with different phenolic compounds / K. Starcevic, L. Krstulović, D. Brozić, M. MaurićM, Z. Stojević, Z. Mikulec // J Sci Food Agric. - 2015. - 95(6):1172-1178.
49. Tsuchiya, H. Membrane interactions of phytochemicals as their molecular mechanism applicable to the discovery of drug leads from plants / H. Tsuchiya // Molecules 20 - 2015. 18923--18966. - DOI: 10.3390/molecules201018923.
50. Viveros, A. Effects of dietary polyphenol-rich grape products on intestinal microflora and gut morphology in broiler chicks / A. Viveros, S. Chamorro, M. Pizarro, I. Arija, C. Centeno, A. Brenes // Poult Sci. - 2011. - 90:566-578.
51. Wagle, B. R. Carvacrol attenuates Campylobacter jejuni colonization factors and proteome critical for persistence in the chicken gut / B. R. Wagle, A. M. Donoghue, S. Shrestha, I. Upadhyaya, K. Arsi, A. Gupt // Poult Sci. - 2020. - 99(9):4566-4577.
52. Williamson, G. The bioavailability, transport, and bioactivity of dietary flavonoids: a review from a historical perspective / G. Williamson, C. D. Kay, A. Crozier // Compr Rev Food Sci Food Saf. - 2018. - 7:1054-1012. doi: 10.1111/1541-4337.12351.
53. Yang, X. Effects of encapsulated organic acids and essential oils on intestinal barrier, microbial count, and bacterial metabolites in broiler chickens / X. Yang, Y. Liu, F. Yan, C. Yan, X. Yang // Poult Sci. - 2019. - 98(7). - 2858-65.
54. Zhang, S. The dietary combination of essential oils and organic acids reduces Salmonella enteritidis in challenged chicks / S. Zhang, Y. R. Shen, S. Wu, Y. Q. Xiao, Q. He, S. R. Shi // Poult Sci. - 2019. - 98(12). - 6349-6355.

Авторы:

1. Кван Ольга Вилориевна, канд. биол. наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий РАН».
2. Дускаев Галимжан Калиханович, д-р биол. наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий РАН».
3. Гвоздикова Анастасия Михайловна, канд. биол. наук, науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий РАН».
4. Картекенов Канат Шарипович, канд. биол. наук, науч. сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий РАН».