植物精油及其復(fù)合物的抑菌效果研究

陳廣勇，王康莉，張玲玲，趙 燕，楊彩梅,*

（1.浙江農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，浙江 臨安 313000；2.浙江萬方生物科技有限公司，浙江 安吉 313307）

植物精油、有機(jī)酸、丁酸都屬于安全、新型、環(huán)保的抗生素替代品，受到國內(nèi)外畜牧工作者的廣泛關(guān)注。植物精油在調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群、抗菌、提高免疫力、抗氧化、提高生產(chǎn)性能等方面作用明顯[1-3]。在日糧中添加有機(jī)酸可以改善飼料適口性，調(diào)節(jié)腸道pH，促進(jìn)消化道有益菌生長、抑制有害微生物增殖，提高消化道酶活性，提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率，進(jìn)而提高生產(chǎn)性能[4-6]。丁酸是維持腸道健康的重要物質(zhì)，為結(jié)腸黏膜提供主要能量物質(zhì)，并對(duì)腸道上皮組織細(xì)胞的再生和修復(fù)具有重要意義[7-8]。丁酸類物質(zhì)的有效成分是短鏈脂肪酸——丁酸[9-10]。在日糧中添加丁酸鈉可為仔豬小腸絨毛提供能量，維持絨毛正常形態(tài)和功能，促進(jìn)小腸消化吸收并促進(jìn)仔豬生長等[11-12]。丁酸甘油酯是丁酸和甘油酯化后的產(chǎn)物，可在胰脂肪酶的作用下緩慢釋放出丁酸，進(jìn)而維持腸道結(jié)構(gòu)完整性[13]。Li等將主要成分是百里香酚和肉桂醛的植物精油復(fù)合物補(bǔ)充到28日齡斷奶仔豬的飼料中，發(fā)現(xiàn)植物精油可以顯著提高日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，降低糞便中的大腸桿菌數(shù)[14]。王麗娜等研究表明，甲酸、丁酸、檸檬酸均能呈劑量依賴性地抑制細(xì)菌增殖[15]。張浩等研究表明，丁酸甘油酯可以有效改善肉雞生長性能，顯著增加十二指腸和空腸的腸絨毛高度，降低盲腸大腸桿菌數(shù)，提高乳酸桿菌數(shù)量[13]。張勇等研究表明，斷奶仔豬飼糧中添加三丁酸甘油酯可以顯著降低斷奶仔豬糞中大腸桿菌的數(shù)量（P＜0.05）[16]。目前，關(guān)于植物精油與丁酸衍生物或酸化劑復(fù)合對(duì)有害菌的抑制作用研究還較少。本試驗(yàn)通過研究植物精油與丁酸鈉、植物精油與丁酸甘油酯、植物精油與有機(jī)酸復(fù)合對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果，從而為植物精油在動(dòng)物生產(chǎn)中的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

植物精油（肉桂醛：百里香酚=3：1）、有機(jī)酸（山梨酸、苯甲酸、檸檬酸）、丁酸類物質(zhì)（丁酸鈉、丁酸甘油酯）均由浙江萬方生物科技有限公司提供，并于陰涼避光處保存。

大腸桿菌（ATCC25922）、金黃色葡萄球菌（ATCC25923）購自中國菌種保藏中心。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

牛津杯法測定抑菌圈直徑。以無菌操作在培養(yǎng)基表面垂直放4個(gè)已滅菌的牛津杯，依次加入樣品（植物精油與有機(jī)酸或丁酸類物質(zhì)分別按照1：0、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5的比例復(fù)合）。加滿后置于37℃恒溫培養(yǎng)箱24 h。每組做3個(gè)平行。牛津杯試驗(yàn)結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)：抑菌圈直徑＞20 mm為非常敏感，15～20 mm之間為高度敏感，10～15 mm為中度敏感，＜10 mm為低度敏感，0不敏感。抑菌圈直徑與抗菌活性成正比。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件One Way ANOVA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行Duncan's多重比較，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物精油、山梨酸、苯甲酸、檸檬酸、丁酸鈉、丁酸甘油酯對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果

由表1和圖1可知，植物精油對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有抑菌效果，且對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果優(yōu)于大腸桿菌。

表1 植物精油抑菌圈直徑mm

圖1 植物精油的抑菌效果圖

由表2和圖2可知，丁酸鈉及低濃度丁酸甘油酯對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均無抑制作用，而高濃度丁酸甘油酯對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌低度敏感。

由表3和圖3可知，山梨酸、苯甲酸、檸檬酸均對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有抑菌效果，且抑菌效果與濃度相關(guān)。苯甲酸對(duì)大腸桿菌的抑菌效果較好，檸檬酸對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果較好。

2.2 植物精油與丁酸類物質(zhì)復(fù)合對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果

由表4可知，植物精油與丁酸鈉復(fù)合后，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌仍具有抑菌效果。植物精油與丁酸鈉的混合液對(duì)大腸桿菌的抑菌效果隨丁酸鈉比例的增加而減弱，但其對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌作用不受丁酸鈉含量的影響。由表5可知，植物精油與丁酸甘油酯按不同比例混合后，抑菌效果隨丁酸甘油酯的增加而減小。

表2 丁酸鈉和丁酸甘油酯的抑菌圈直徑 mm

圖2 丁酸鈉、丁酸甘油酯抑菌效果圖

表3 不同有機(jī)酸的抑菌圈直徑 mm

圖3 不同有機(jī)酸抑菌效果圖

表4 植物精油復(fù)合物與丁酸鈉復(fù)合抑菌圈直徑 mm

表5 植物精油復(fù)合物與丁酸甘油酯復(fù)合抑菌圈直徑 mm

2.3 植物精油與酸化劑復(fù)合抑菌效果

由表6～8可知，植物精油分別與山梨酸、苯甲酸、檸檬酸復(fù)合對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均有較強(qiáng)的抑菌作用，其中植物精油與苯甲酸、檸檬酸復(fù)合的抑菌效果優(yōu)于山梨酸。植物精油：山梨酸為1：5時(shí)，植物精油復(fù)合物與有機(jī)酸復(fù)合后對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果均表現(xiàn)為高度敏感，明顯優(yōu)于植物精油與丁酸鈉或丁酸甘油酯復(fù)合的效果。

表6 植物精油復(fù)合物與山梨酸復(fù)合抑菌圈直徑 mm

表7 植物精油復(fù)合物與苯甲酸復(fù)合抑菌圈直徑 mm

表8 植物精油復(fù)合物與檸檬酸復(fù)合抑菌圈直徑mm

3 討 論

柴向華等通過體外抑菌試驗(yàn)研究羅勒精油、茶樹油、百里香精油等13種植物精油對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑根霉、園弧青霉、總狀毛霉、釀酒酵母等6種有害微生物的抗菌作用，結(jié)果表明，百里香精油和肉桂精油抑菌活性較強(qiáng)[17]。丁華等研究表明，牛至和檸檬草精油復(fù)配后抑菌效果最為明顯，且兩種主要抑菌物質(zhì)香芹酚和檸檬醛并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[18]。研究表明，在日糧中添加包括香芹酚、肉桂醛、辣椒油樹脂在內(nèi)的復(fù)合植物精油可以顯著增加早期斷奶仔豬結(jié)腸淋巴細(xì)胞數(shù)量[19]。Castillo等研究表明，香芹酚、肉桂醛、辣椒油樹脂的混合物可以提高腸道菌群多樣性[20]。吳慧清等對(duì)42種植物精油進(jìn)行抑菌效果比較，發(fā)現(xiàn)植物精油對(duì)真菌的抑菌效果比細(xì)菌好，對(duì)革蘭氏陽性菌的抑制效果比革蘭氏陰性菌好，且肉桂、百里香的抑菌效果優(yōu)于其他精油[21]。Wang等在斷奶仔豬和生長豬日糧中添加苯乳酸，發(fā)現(xiàn)苯乳酸可有效減少斷奶仔豬和生長豬糞便中大腸桿菌的數(shù)量[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，植物精油對(duì)革蘭氏陽性菌抑菌效果優(yōu)于革蘭氏陰性菌。高濃度的苯甲酸對(duì)革蘭氏陰性菌抑菌效果更明顯；高濃度的檸檬酸對(duì)革蘭氏陽性菌的抑菌效果更好。丁酸鈉和丁酸甘油酯對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌抑菌效果均不明顯。

Cerisuelo等研究表明，植物精油與丁酸鈉復(fù)合可以有效控制沙門氏菌的增殖[23]。也有研究表明植物精油與有機(jī)酸復(fù)合影響肉雞和斷奶仔豬的生長性能。Diao等將苯甲酸與百里香酚復(fù)合，研究結(jié)果表明，該復(fù)合物可有效降低斷奶仔豬腹瀉率，并增加回腸中乳酸菌及盲腸中丁酸的數(shù)量[24]。王帆等研究肉桂醛、丁香酚、麝香草酚和單寧酸對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌和單增李斯特菌的抑制效果，研究表明，植物精油與單寧酸復(fù)配后對(duì)這5種致病菌仍具有抑制能力，且存在協(xié)同增強(qiáng)的效果[25]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，植物精油復(fù)合物與丁酸鈉復(fù)合具有協(xié)同作用，但植物精油與丁酸甘油酯復(fù)合無協(xié)同作用。植物精油與苯甲酸或檸檬酸復(fù)合的抑菌效果優(yōu)于山梨酸，表明植物精油與苯甲酸和檸檬酸之間存在協(xié)同作用。

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