植物精油對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃蛋白質(zhì)代謝的影響

白國(guó)勇，鄒華圍 ，王之盛，周安國(guó)

（1.四川省畜牧科學(xué)研究院動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所，四川 成都 610066；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所抗病營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 雅安 625014）

本文討論了植物精油對(duì)瘤胃蛋白質(zhì)代謝的影響及其影響因素，以及對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響。

1 植物精油及其化學(xué)成分

1.1 植物精油的定義與性質(zhì) 植物精油是一類(lèi)植物源次生代謝物質(zhì)，是通過(guò)蒸汽蒸餾從植物的揮發(fā)性部分提取的混合物。植物精油在植物學(xué)上稱(chēng)為精油或香精油，在商業(yè)上稱(chēng)芳香油，在化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)上稱(chēng)揮發(fā)油。

植物精油具有以下理化性質(zhì)：常溫下易揮發(fā)；有特殊而強(qiáng)烈的氣味；常溫下多為液體；大多具有高的折光率和一定的旋光度；一般比水輕，比重在0.85～1.065間；易溶于石油醚等極性小的有機(jī)溶劑中，也能溶于高濃度乙醇，幾乎不溶于水；對(duì)空氣、日光及溫度較敏感，易分解變質(zhì)；有些植物精油在常溫下可析出固體成分。

1.2 植物精油的組成成分 在化學(xué)上，植物精油的化學(xué)成分非常復(fù)雜，可分為4類(lèi)基本成分：

1.2.1 萜烯類(lèi)化合物 為精油的主要成分。據(jù)其基本結(jié)構(gòu)又可分3類(lèi)：?jiǎn)屋蒲苌铮缪虏菹┖蛙钕愦嫉?；倍半萜衍生物，如金合歡烯、廣霍香酮等；二萜衍生物，如油杉醇等。

1.2.2 芳香族化合物 為精油中僅次于萜烯類(lèi)的第二大類(lèi)化合物。萜源衍生物，如百里草酚、孜然芹烯；苯丙烷類(lèi)衍生物，如桂皮中的桂皮醛等。含這類(lèi)化合物的精油在香料工業(yè)上常作辛香型香料。

1.2.3 脂肪族化合物 精油中分子量較小的化合物。幾乎存在于所有的精油中，含量較少，如橘子、香茅等精油中的異戊醛等。

1.2.4 含氮含硫化合物 如具有辛辣刺激香味的大蒜素，洋蔥中的三硫化物，黑芥子中的異硫氯酸醋等。

2 植物精油對(duì)瘤胃蛋白質(zhì)代謝的影響

Borchers（1965）早期的研究表明，在含酪氨酸的瘤胃液中加入百里酚可以促進(jìn)氨基酸（AA）沉積，降低氨氮濃度，說(shuō)明能抑制瘤胃細(xì)菌的脫氨基作用。Broderick和Balthrop也發(fā)現(xiàn)百里酚能抑制AA脫氨基變成氨氮。McIntosh等（2003）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酪氨酸水解產(chǎn)物在體外與每天飼喂含1g精油化合物青貯日糧的奶牛的瘤胃液批量培養(yǎng)48 h后，能使AA的脫氨基作用降低9%。在相同的研究中，McIntosh等（2003）發(fā)現(xiàn)當(dāng)離子載體莫能菌素加入到瘤胃液中，脫氨基作用沒(méi)有另外降低，表明精油對(duì)細(xì)菌種群的影響同莫能菌素的抑制作用是相同的。在后來(lái)的研究中，McIntosh等（2003）證明精油能抑制一些高產(chǎn)氨菌（HAP菌）的生長(zhǎng)。HAP菌在瘤胃中數(shù)量很少，但具有很高的脫氨基活性。McEwan等（2002）對(duì)采食了精油的綿羊瘤胃液進(jìn)行純培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)HAP菌數(shù)量減少；同時(shí)用DGGE法對(duì)芽孢桿菌梭菌屬的HAP菌的16SrDNA進(jìn)行了多樣性分析，發(fā)現(xiàn)多樣性降低。因此，推測(cè)精油對(duì)瘤胃蛋白質(zhì)代謝的影響就是對(duì)AA降解的影響，并且這些影響可能是因?yàn)橐种屏薍AP菌的生長(zhǎng)。

但也存在不一樣的報(bào)道。Castillejos等（2005）采用雙流量連續(xù)培養(yǎng)罐培養(yǎng)8d，并保持恒定的pH，發(fā)現(xiàn)添加1.5mg/L精油對(duì)NH3-N濃度、細(xì)菌、粗蛋白降解率，或者微生物蛋白合成率沒(méi)有影響。Newbold等（2004）和Benchaar（2006）研究報(bào)道，每天分別添加 110mg或2 g混合精油，綿羊或奶牛瘤胃中大豆粉的蛋白降解動(dòng)力學(xué)沒(méi)有變化。

3 植物精油影響瘤胃蛋白質(zhì)代謝的因素

3.1 植物精油組成成分對(duì)瘤胃蛋白質(zhì)代謝的影響

Busquet等（2005）發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)發(fā)酵罐中添加丁香芽2.2mg/L能有效提高大型多肽的濃度，但對(duì)NH3-N的濃度沒(méi)有影響，表明丁香芽精油能降低瘤胃細(xì)菌分解肽的活力。然而，添加相同濃度的丁香芽精油組分——丁香酚對(duì)N代謝沒(méi)有影響，表明丁香芽精油中的抗肽基分解活性不是由它的主要成分決定的，而是取決于油中還未鑒別出的化合物。Busquet等（2006）報(bào)道，在體外分批培養(yǎng)中添加相同濃度的牛至油或它的主要成分——香芹酚都能降低NH3-N濃度，表明香芹酚在牛至油抗菌活性中起主要作用。Castillejos等（2006）發(fā)現(xiàn)，在瘤胃液24 h體外分批培養(yǎng)中逐步增加不同精油化合物的劑量水平（5、50、500mg/L和5 000mg/L）對(duì)瘤胃發(fā)酵產(chǎn)物的影響不同。當(dāng)劑量為5、50、500mg/L時(shí)，香草醛不改變NH3-N濃度，當(dāng)檸檬烯劑量為500mg/L時(shí)能降低NH3-N濃度，而丁香油酚和愈創(chuàng)木酚在所有的濃度都能降低氨氮濃度。這些研究表明，精油的化學(xué)成分可能影響精油對(duì)瘤胃N代謝的效果，而酚類(lèi)化合物因其具有更高的抗菌活性，故可能具有更好的效果。

3.2 劑量對(duì)于植物精油改變瘤胃N代謝效果的影響 精油和它們的組分已被證明對(duì)N代謝的影響存在劑量依賴(lài)性。例如，Busquet等（2006）證明一些精油（如茴香油，杜松油，辣椒油，肉桂油，丁香芽油，蒔蘿油，大蒜油，生姜油，牛至油和茶樹(shù)油）和它們的主要成分（即茴香醚，芐基水楊酸，香芹酚，香芹酮，肉桂醛和丁香酚）在高濃度條件下（3 000mg/L）能顯著抑制NH3-N濃度，但中等劑量（300mg/L）的影響就很小，低劑量（3mg/L）甚至沒(méi)有影響；并且證明瘤胃N的流動(dòng)沒(méi)有因?yàn)榇笏饩突蛉夤鹑┑奶砑佣淖?，但是在體外連續(xù)培養(yǎng)中被肉桂葉精油降低。

由于精油復(fù)雜的化學(xué)組成，關(guān)于精油的適宜添加劑量還存在爭(zhēng)議。Newbold等（2004）發(fā)現(xiàn)，每天飼喂110mg精油的綿羊十二指腸中細(xì)菌N的流動(dòng)沒(méi)有改變，但能顯著抑制瘤胃中的脫氨基作用，降低NH3-N濃度。而McIntosh等（2003）報(bào)道，BEO對(duì)體外瘤胃細(xì)菌的有效濃度在35～360mg/L，在體內(nèi)則更高。這些研究結(jié)果的差異可能是因?yàn)榫偷幕瘜W(xué)組成和實(shí)驗(yàn)條件不同所造成的。

4 植物精油對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響

4.1 對(duì)奶牛的影響 已有少數(shù)研究報(bào)道了精油和它們的組分對(duì)奶牛產(chǎn)奶量和組成的影響。Benchaar等（2006，2007）發(fā)現(xiàn)，給奶牛每天飼喂750mg或2g精油，對(duì)DM攝入量、奶產(chǎn)量和奶成分沒(méi)有影響。相似的，給奶牛補(bǔ)充薄荷油20 g/kg，對(duì)DM、奶產(chǎn)量和奶成分也沒(méi)有影響。最近，Yang等（2006）在奶牛日糧中添加大蒜油（5 g/d）和杜松實(shí)油（2 g/d），發(fā)現(xiàn)它們對(duì)DM攝入量、奶產(chǎn)量或奶成分也沒(méi)有影響。陳會(huì)良等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)組（10%牛至油預(yù)混劑）牛奶乳脂率提高了7.57%（P<0.05）；產(chǎn)奶量和乳蛋白率差異不顯著（P>0.05）。黃玉德等在奶牛日糧精料中添加大蒜素粉0.1%，結(jié)果每頭奶牛日產(chǎn)奶量增加 2.03 kg，提高了 8.42%（P<0.05），乳脂率提高了4.3%，精料用量每頭牛日平均下降0.8kg。這些研究中所得的結(jié)果不同可能與所用的精油成分不同有關(guān)。

4.2 對(duì)綿羊的影響 井明艷等（2005）用大蒜素飼喂綿羊，發(fā)現(xiàn)大蒜素可以提高綿羊體增重，且不同的飼喂水平對(duì)綿羊的體增重產(chǎn)生不同的效果，25%大蒜素的最佳飼喂水平為1.3～1.5g/只·d。賀劍忠等研究了大蒜素對(duì)卡拉庫(kù)爾羊日增重的影響，在精料中添加150 mg/kg水平的大蒜素，結(jié)果與對(duì)照組相比平均日增重降低了22.90 g，說(shuō)明大蒜素對(duì)綿羊無(wú)增重作用，在一定程度上還會(huì)抑制綿羊的生長(zhǎng)。這與前人的研究結(jié)果相矛盾，可能是因?yàn)榇笏馑貏┝窟^(guò)大，從而抑制了綿羊瘤胃內(nèi)的真菌，導(dǎo)致綿羊消化功能下降，最終抑制了其生長(zhǎng)。

4.3 對(duì)肉牛的影響 精油及其化合物對(duì)肉牛生產(chǎn)性能影響的研究很少。賈玉山等在日糧中加入不同劑量的大蒜和大蒜素飼喂西門(mén)塔爾雜交后代公牛，得出的結(jié)論為：大蒜及大蒜素對(duì)肉牛增重有顯著的促進(jìn)作用，這可能是因?yàn)榇笏庠诩せ钊馀ｓw液免疫和細(xì)胞免疫系統(tǒng)過(guò)程中表現(xiàn)出了較強(qiáng)的生物活性，減弱了肉牛機(jī)體感染布氏桿菌后引起的能量和物質(zhì)消耗，從而促進(jìn)了肉牛增重。此外，香精油還可以影響肉牛的免疫性能。大蒜中影響肉牛機(jī)體免疫功能的主要成分是大蒜素，低劑量的大蒜素促進(jìn)機(jī)體免疫調(diào)節(jié)，中劑量大蒜素的生物活性與機(jī)體免疫反應(yīng)的強(qiáng)度趨于一致。

5 結(jié)語(yǔ)

植物精油可能是改善反芻動(dòng)物中蛋白質(zhì)利用率的一種有效方法。但在反芻動(dòng)物上針對(duì)香精油所進(jìn)行的研究大多還是在體外進(jìn)行的，實(shí)際生產(chǎn)中這些活性物質(zhì)的最佳劑量，瘤胃微生物菌群對(duì)這些物質(zhì)的適應(yīng)特性以及植物精油在動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化機(jī)理等還需要進(jìn)一步研究。

[1]張克英.植物精油在家禽營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].新飼料，2006，（12）：41-44.

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[3]McIntosh F M，Williams P，Losa R，et al.Effects of essential oils on ruminal microorganisms and their protein metabolism[J].Appl.Environ.Microbiol.，2003，69：5011-5014.

[4]Newbold C J，McIntosh FM，Williams P，et al.Effects of a specific blend of essential oil compounds on rumen fermentation[J].Anim.Feed Sci.Technol.，2004，114：105-112.