植物精油在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的研究進(jìn)展

張 宇，姜 寧，張愛忠

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

近年來(lái)，隨著畜牧業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種動(dòng)物疾病等問題相繼出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)。在日糧中添加抗生素雖然可以在一定程度上減少動(dòng)物疾病，提高動(dòng)物產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，但是抗生素的不合理使用卻會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌抗藥性、藥物殘留、腸道菌群失衡和畜禽產(chǎn)品質(zhì)量下降等現(xiàn)象。為了發(fā)展綠色養(yǎng)殖業(yè)和環(huán)境友好型生產(chǎn)模式，尋求新的抗生素替代品成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)之一。植物精油來(lái)源廣泛且生物活性多樣，能在一定程度上代替抗生素，發(fā)展前景廣闊。

1 植物精油的概述

植物精油，又稱芳香油，是以植物為原料提取的有特殊氣味的低相對(duì)分子質(zhì)量植物源次生代謝產(chǎn)物，主要分為單方精油、復(fù)方精油和基礎(chǔ)油。植物精油的化學(xué)組成受環(huán)境因素等影響，成分復(fù)雜，同一種精油的成分會(huì)因?yàn)榈乩硪蛩鼗虿烧课徊煌煌?。?gòu)成精油的化合物有萜烯類衍生物、脂肪族化合物、芳香族化合物和含氮含硫類化合物。植物精油的提取方法主要有物理法（水蒸汽蒸餾法、機(jī)械壓榨法、超聲提取法、微波輔助法）、化學(xué)法（超臨界二氧化碳流體萃取法、微膠囊雙水相提取法、亞臨界水提法）和生物法（酶解法）等[1-2]。水蒸氣蒸餾法最為簡(jiǎn)便，但原料需求量大、高耗能且提取率較低；機(jī)械壓榨法的生產(chǎn)成本低、精油品質(zhì)好，但是同樣效率低且能耗高；超臨界二氧化碳流體法操作溫度較低，適合提取對(duì)溫度敏感的植物精油；微波輔助法是最綠色環(huán)保的方法，因其具有所用原料少、耗能低、回收率高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。

2 植物精油的生物學(xué)功能及作用機(jī)理

2.1 抑菌作用

研究表明，香辛類的植物精油有較強(qiáng)的抗真菌和細(xì)菌的作用，如肉桂油、香芹酚、牛至油和百里香油等。精油的抗菌作用與其化學(xué)組成有關(guān)，酚類、醛類和萜烯類為主要的抗菌物質(zhì)，其中醛類和酚類的抗菌效果較好。

植物精油的抑菌作用機(jī)理不是通過(guò)某一特定的作用機(jī)理實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)作用于細(xì)胞膜和進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部?jī)煞N途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。酚類化合物的抑菌機(jī)理為：具有疏水性和脂溶性的酚羥基通過(guò)作用于細(xì)胞膜表面改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)菌胞內(nèi)物質(zhì)流出，細(xì)菌死亡；醛類化合物的抑菌機(jī)理為：與細(xì)胞膜蛋白發(fā)生反應(yīng)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，其羰基可與蛋白質(zhì)結(jié)合進(jìn)而抑制氨基脫羧酶活性，通過(guò)影響細(xì)菌胞內(nèi)蛋白和酶的活性達(dá)到抑菌效果[3-4]。萜類化合物的抑菌機(jī)理為：通過(guò)抑制呼吸酶活性，改變細(xì)胞膜表面的離子濃度梯度和電勢(shì)能來(lái)完成抑菌作用。目前對(duì)于植物精油殺菌抑菌的作用機(jī)理的研究還只是停留在細(xì)胞的水平，如果進(jìn)一步深入到分子水平研究將能清晰了解其機(jī)制，以便于在實(shí)際生產(chǎn)中更合理的應(yīng)用。

王改琴等研究表明，丁香酚、香芹酚、百里香酚和肉桂醛等植物精油對(duì)沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等腸道有害菌群有很好的抑菌效果[5]。韓乾杰等將單方或復(fù)方精油香蘭素、肉桂醛和百里香酚與丁酸鈉混合作用于細(xì)菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腸桿菌等有害菌受到明顯抑制，乳酸菌沒有受到抑制作用[6]。汪中興等研究表明，肉桂精油、百里香精油、牛至油對(duì)豬源產(chǎn)腸毒素K88和霍亂沙門氏菌A72都有抑菌效果，但是肉桂精油的抑菌效果最好，牛至油效果最差[7]。陳百萬(wàn)等研究丁香精油對(duì)引起奶牛乳腺炎的病原菌抑制效果發(fā)現(xiàn)，丁香油能在不同程度上抑制受試細(xì)菌和真菌，具有廣譜抗菌性，可用于奶牛乳腺炎防治[8]。楊昭等研究表明，在荷斯坦奶牛TMR日糧中添加牛至油能有效抑制日糧中霉菌、大腸桿菌等其他細(xì)菌的數(shù)量[9]。

2.2 誘食促生長(zhǎng)作用

很多研究均表明植物精油可以促進(jìn)動(dòng)物采食和生長(zhǎng)，植物精油通過(guò)特有的氣味刺激動(dòng)物大腦三叉神經(jīng)進(jìn)而誘發(fā)食欲。也有學(xué)者認(rèn)為，香味被大腦嗅覺神經(jīng)感知，促使大腦前葉分泌腦啡肽和內(nèi)啡肽，調(diào)節(jié)機(jī)體的機(jī)能。精油的誘食作用對(duì)豬的影響作用強(qiáng)于對(duì)禽類的影響，這是因?yàn)榧仪莸奈独偌靶嵊X并不及豬那樣發(fā)達(dá)，這在一定程度上證實(shí)了氣味誘食這一觀點(diǎn)。但是動(dòng)物對(duì)不同植物精油的適口性和偏好性有所不同，百里香酚作為一種香料不僅可以作為食品調(diào)味劑，也可以應(yīng)用到斷奶仔豬的飼料中來(lái)改善飼料的氣味，刺激仔豬舌咽神經(jīng)，提高采食量。此外，植物精油能刺激消化道內(nèi)消化液（如唾液、胃液、腸液和膽汁等）和各種消化酶（如脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶等）的分泌；促進(jìn)腸道絨毛發(fā)育，增加絨毛的高度從而增加和食糜的接觸面積；平衡腸道菌群，提高乳酸桿菌等有益菌的數(shù)量，減少大腸桿菌、沙門氏菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌的數(shù)量。卓清等研究發(fā)現(xiàn)，在豬日糧中添加大蒜素可以提高日糧的天然風(fēng)味并掩蓋其他添加劑的不良?xì)馕?，能刺激豬的采食，同時(shí)能促進(jìn)各種消化酶的生成及胃腸蠕動(dòng)，提高采食量和日糧轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)生長(zhǎng)[10]。

2.3 抗氧化作用

植物精油通過(guò)直接和間接的方式發(fā)揮抗氧化的作用，其能阻止自由基生成并與過(guò)氧自由基結(jié)合形成穩(wěn)定的物質(zhì)，進(jìn)而抑制或阻止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生。植物精油能增強(qiáng)動(dòng)物體內(nèi)抗氧化酶的活性，抑制蛋白質(zhì)的氧化以及膜脂質(zhì)與金屬鹽的過(guò)氧化反應(yīng)[11]。研究表明，醛類、酚類及其衍生物都具有抗氧化的功能，目前對(duì)于酚類抗氧化性的研究較多。很多學(xué)者認(rèn)為，酚類的抗氧化活性是由于苯酚羥基的存在，在脂肪氧化過(guò)程中，該基團(tuán)提供氫和電子中和氧化過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)氧化物自由基，阻止或延緩脂肪的氧化，如從牛至油中提取的香芹酚和百里香酚、從丁香精油中提取的丁香酚均是該精油發(fā)揮抗氧化作用的主要成分。

張文靜等發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞日糧中添加植物精油能顯著提高血清中超氧化物歧化酶的活性，增強(qiáng)肉仔雞的抗氧化能力[12]。張強(qiáng)等研究表明，在低能量仔豬日糧中添加植物精油能提高血清中類胰島素生長(zhǎng)因子-1含量，使超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性增強(qiáng)[13]。Hashemipour等研究表明，在肉雞日糧中添加百里香酚能提高血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的活性[14]。

2.4 提高免疫力作用

研究表明，很多植物精油都有提高機(jī)體免疫器官指數(shù)、促進(jìn)抗體及補(bǔ)體生成、提高免疫功能的作用，如牛至油、大蒜素、百里香酚和肉桂醛等。大蒜素能能促進(jìn)白細(xì)胞介素、干擾素和腫瘤壞死因子的生成，加強(qiáng)巨噬細(xì)胞分泌代謝和抗氧化的能力。肉桂醛和百里香酚能改善仔豬的腸道黏膜免疫系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為：提高血清中淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率、白細(xì)胞的吞噬率；提高免疫球蛋白A和免疫球蛋白M的含量以及補(bǔ)體3和補(bǔ)體4的水平[15]。朱曉磊等研究發(fā)現(xiàn)，百里香精油能顯著提高雞免疫器官指數(shù)和血清中免疫球蛋白含量[16]。同樣，在仔豬日糧中添加植物精油也能顯著提高血清中免疫球蛋白的含量，提高仔豬免疫能力[17-18]。

3 植物精油對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能和健康的影響

3.1 單胃動(dòng)物

植物精油能提高禽類和豬的生產(chǎn)性能，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力和抗氧化能力，降低腸道和呼吸道疾病的發(fā)病率。研究表明，植物精油對(duì)禽類腸道健康有一定的調(diào)節(jié)作用，具體表現(xiàn)為：促進(jìn)腸道消化酶的分泌；增加腸黏膜表面的絨毛長(zhǎng)度和隱窩深度；平衡腸道微生物區(qū)系并降低腸道有害代謝產(chǎn)物等[19]。Hong等研究表明，日糧中添加香芹酚能改善肉雞胴體品質(zhì)，胸肌和腿肌的嫩度提高，這可能是因?yàn)榧∪庋逯械亩喾宇惡忘S酮類化合物含量升高有關(guān)，這兩種化合物分子中有羥基，能與自由基結(jié)合，降低蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化程度，改善肌肉的品質(zhì)[20]。莊福金等將百里香酚和肉桂醛的混合微乳劑加入飲水中飼喂肉仔雞，結(jié)果表明，微乳劑能降低仔雞死淘率并提高成活率，提高日增重并降低料重比[21]。大量研究表明，植物精油可有效緩解仔豬的斷奶產(chǎn)生的應(yīng)激，維持腸道健康，降低腹瀉率，提高對(duì)飼料的消化吸收能力，提高育肥豬的生長(zhǎng)性能和豬肉品質(zhì)，改善母豬的乳品質(zhì)并提高免疫能力[22]。紀(jì)少麗等研究表明，在妊娠期母豬日糧中添加止痢草精油能提高仔豬斷奶的平均日增重，母豬血清中的胰島素樣生長(zhǎng)因子水平升高，肌肉蛋白質(zhì)的合成增加，認(rèn)為胰島素樣生長(zhǎng)因子會(huì)由母豬傳遞給仔豬，影響仔豬的體重和生長(zhǎng)狀況[23]。周明等研究表明，肉桂醛能提高保育豬的飼料轉(zhuǎn)化效率和機(jī)體抗氧化能力，防治保育豬腹瀉[24]。

3.2 反芻動(dòng)物

植物精油不僅能影響反芻動(dòng)物的瘤胃發(fā)酵，還能提高動(dòng)物對(duì)疾病的抵抗能力，降低反芻動(dòng)物的腹瀉率及奶牛乳腺炎的發(fā)病率。目前，對(duì)于植物精油影響反芻動(dòng)物的研究不及單胃動(dòng)物多，可能是因?yàn)榭紤]到試驗(yàn)成本等因素。大部分研究者通過(guò)體內(nèi)代謝試驗(yàn)或體外發(fā)酵培養(yǎng)方法研究不同植物精油對(duì)反芻動(dòng)物的影響，得出的結(jié)論并不完全一致，有些精油能促進(jìn)瘤胃發(fā)酵，對(duì)動(dòng)物機(jī)體及代謝有促進(jìn)作用，也有些精油可以抑制瘤胃發(fā)酵，對(duì)動(dòng)物的機(jī)體和生產(chǎn)性能并沒有影響。對(duì)反芻動(dòng)物發(fā)酵有促進(jìn)的精油有：大蒜素、辣椒素、肉桂醛、丁香油、茴香醚等。揮發(fā)性脂肪酸的降低可能是因?yàn)楦邼舛鹊木鸵种屏水a(chǎn)氨菌和產(chǎn)甲烷菌的同時(shí)也抑制了其他瘤胃微生物的活性，微生物活動(dòng)的抑制會(huì)影響飼料消化率，因此最適添加量還需要進(jìn)一步研究。丁香油和牛至油的抑菌作用比較明顯，都能降低奶牛乳房炎和腹瀉的發(fā)病率，改善奶牛的健康狀況，提高產(chǎn)奶性能[25]。梁賢威等研究表明，在泌乳水牛的飼料中添加葵花籽油和茶油均能提高乳脂率和乳固形物的總量，不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的量也有所提高，但產(chǎn)奶量降低[26]。

4 小 結(jié)

植物精油以其無(wú)毒、抗菌性好、微量高效等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新型的抗生素替代品，但要將植物精油廣泛的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)還有很多問題有待解決。植物精油易氧化揮發(fā)，穩(wěn)定性較差，需要經(jīng)過(guò)真空凍干和微膠囊等生產(chǎn)工藝，在提取過(guò)程中需要采取適當(dāng)?shù)奶崛〖夹g(shù)，以低成本換取高產(chǎn)量和質(zhì)量的植物精油是精油生產(chǎn)的最終目的。不同植物精油的活性成分和含量不同，具體的作用機(jī)理和使用劑量也有所不同，因此，對(duì)其機(jī)理的研究不能只局限在細(xì)胞水平，而應(yīng)上升到分子水平，只有對(duì)作用機(jī)理了解透徹，才能在實(shí)際生產(chǎn)有更好的應(yīng)用；有些學(xué)者在研究精油最適使用劑量時(shí)采取體外試驗(yàn)法，這與直接應(yīng)用到動(dòng)物本身是有一定差距的，而不同種類、生長(zhǎng)階段和不同體重的動(dòng)物用量要求應(yīng)該是不同的，因此研究者需要進(jìn)行大量的動(dòng)物試驗(yàn)。只有通過(guò)大量深入的科學(xué)研究，植物精油才能成為化學(xué)添加劑和抗生素的替代品。

[1] 胡位榮,劉順枝,謝偉文,等.無(wú)溶劑微波提取法提取柚皮精油的初步研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,41（1）:93-95.

[2] 李敏杰,陸兆新,趙海珍.超聲波輔助-鹽析-水蒸氣蒸餾法提取葛縷子精油的研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34（11）:99-103.

[3] 陳建煙,李永裕,吳少華.植物精油生物活性作用機(jī)理研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2012,24（9）:1 312-1 318.

[4] 賈聰慧,陳旻遠(yuǎn),楊彩梅,等.植物精油對(duì)單胃動(dòng)物生產(chǎn)性能與健康的調(diào)控[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2015,27（4）:1 055-1 060.

[5] 王改琴,鄔本成,王宇霄,等.不同植物精油體外抑菌效果的研究[J].國(guó)外畜牧學(xué)-豬與禽,2014（4）:50-52.

[6] 韓乾杰,張玲玲,陳敏,等.植物精油與丁酸鈉的體外協(xié)同抑菌效果研究[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2017,29（2）:712-718.

[7] 汪中興,侯永清,竇茂鑫,等.3種飼用植物精油及其主要成分對(duì)豬源致病菌的抑菌作用研究[J].飼料研究,2014（13）:42-45.

[8] 陳百萬(wàn),袁永紅,王禮柏,等.丁香精油抗奶牛乳腺炎病原微生物活性研究[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2015（2）:51-56.

[9] 楊昭,劉婷,吳建平,等.TMR中添加牛至精油抑菌作用的研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2015,31（14）:8-13.

[10] 卓清,曾丹,周藝,等.大蒜及其提取物在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].飼料工業(yè),2015,36（11）:18-21.

[11] 溫朋飛,彭艷.植物精油抗氧化作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].飼料工業(yè),2017,38（2）:40-45.

[12] 張文靜,雷連成,魏靜元.植物精油對(duì)肉仔雞臟器指數(shù)、血清中激素含量和抗氧化指標(biāo)的影響[J].飼料工業(yè),2016,37（24）:9-12.[13] 張強(qiáng),樸香淑,張宏宇,等.低能量日糧中添加植物精油對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能、抗氧化活性及其免疫性能的影響[C].中國(guó)畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)分會(huì)第十一次全國(guó)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,2012.

[14] Hashemipour H,Kermanshahi H,Golian A,et al.Metabolism and nutrition:effect of thymol and carvacrol feed supplementation on performance,antioxidant enzyme activities,fatty acid composition,digestive enzyme activities,and immune response in broiler chickens[J].Poultry Science,2013,92（8）:2 059-2 069.

[15] Li S Y,Ru Y J,Liu M,et al.The effect of essential oils on performance,immunity and gut microbial population in weaner pigs[J].Livestock Science,2012,145（1-3）:119-123.

[16] 朱曉磊,祁鳳華,黃金濤,等.百里香精油對(duì)麻花雞生長(zhǎng)性能及免疫器官指數(shù)的影響[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2013,31（1）:43-47.

[17] 王亮,梁代華,楊運(yùn)玲,等.4種抗生素替代產(chǎn)品對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能、血液生化及免疫性能的影響[J].飼料研究,2015（6）:53-56.

[18] 周選武,王宇,陳代文,等.植物精油對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能、血液指標(biāo)及免疫能力的影響[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2017,29（7）:2 512-2 519.

[19] 郭愛偉,熊春梅,周杰瓏,等.植物提取物對(duì)家禽腸道健康的調(diào)控及其作用機(jī)制[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2017,29（8）:2 613-2 621.

[20] Hong J C,Steiner T,Aufy A,et al.Effects of supplemental essential oil on growth performance,lipid metabolites and immunity,intestinal characteristics,microbiota and carcass traits in broilers[J].Livestock Science,2012,144（3）:253-262.

[21] 莊福金,牟澤華,劉文華.植物精油微乳劑對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2017（6）:188-190.

[22] 呂海清.植物精油在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國(guó)畜牧雜志,2017,53（4）:18-22.

[23] 紀(jì)少麗,李愛花,姜潔凌.飼料中添加植物提取物對(duì)斷奶-育肥豬生長(zhǎng)性能及胴體品質(zhì)的影響[J].中國(guó)畜牧雜志,2013,49（8）:61-67.

[24] 周明,王恩典,汪炳紅,等.肉桂醛替代保育豬飼糧中金霉素和桿菌肽鋅[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2016,28（7）:2 106-2 112.

[25] 陳昊,劉婷,姚喜喜,等.牛至精油對(duì)荷斯坦奶牛乳房炎和腹瀉發(fā)病率的影響[J].中國(guó)草食動(dòng)物科學(xué),2015,35（2）:39-41.

[26] 梁賢威,張雙雙,韋升菊,等.飼糧中添加葵花籽油和茶油對(duì)泌乳水牛生產(chǎn)性能及乳脂脂肪酸組成的影響[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào),2014,26（12）:3 821-3 828.