牛至精油在獸藥基礎(chǔ)研究中的進展

牛 彪，梁劍平，劉 宇

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所/農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點實驗室/甘肅省新獸藥工程重點實驗室，甘肅蘭州 730050)

牛至屬于唇形科牛至屬(Origanum)的一種多年生草本植物，俗稱馬玉蘭、牛膝草、小葉薄荷等，味辛、性涼、無毒，具有良好的清熱、解表、理氣、化濕等功效。常見的種類有牛至、甘牛至、西班牙啤酒花、盆牛至等20多種[1]。由于地理環(huán)境及氣候條件的影響，牛至在歐洲、亞洲、非洲北部等地區(qū)分布較多，而在我國主要集中于華北、西北及長江以南地區(qū)。牛至精油是一種通過物理、化學(xué)等方法從牛至中提取出來的天然無化學(xué)毒性且具有強烈殺菌消炎作用的植物精油，具有揮發(fā)性芳香味，且不具有耐藥性，隨著醫(yī)療保健行業(yè)的不斷發(fā)展，人們追求更高質(zhì)量的生活，牛至精油逐漸成為抗生素的替代品，甚至比抗生素更具有市場競爭力。

1 牛至的主要成分

通過閱讀大量文獻可知，牛至的主要成分可分為揮發(fā)性成分和非揮發(fā)性成分[2]，揮發(fā)性成分主要為酚類化合物，具有良好的殺菌效果，開發(fā)利用甚廣，非揮發(fā)性主要為有機酸、黃酮、甾醇等化合物，研究利用相對較少。鄧雪華等[3]采用GC-MS技術(shù)分析了牛至油的化學(xué)成分，所得到牛至油的69種成分中占揮發(fā)油總數(shù)的92.28%，其中具有殺菌作用的酚類以麝香草酚和香荊芥酚為主，分別占13.38%和37.80%。兩者與聚傘花素、石竹稀、松油醇等6種成分占總含量的74.29%。而田輝等[4]應(yīng)用GC-MS技術(shù)對得到的29種化合物進行鑒定，以酚類和倍半萜烯類占絕大部分。其中，對聚傘花素占9.58%，γ松油烯占10.02%，百里香酚占15.39%，香荊芥酚占38.22%。綜上所述，牛至油的主要成分是香荊芥酚、百里香酚、γ松油烯及對聚傘花素，還包含一些少量的烯烴類化合物，前兩者是發(fā)揮抗菌作用的主要物質(zhì)，而對聚傘花素和相關(guān)烯烴是合成這兩者的前體物質(zhì)[2]。劉紅兵等[5]通過測定我國9省18縣(市)牛至有效成分香荊芥酚和麝香草酚的含量，進而確定牛至藥材的質(zhì)量，得到兩種物質(zhì)分子質(zhì)量相同，結(jié)構(gòu)不同，即兩者互為同分異構(gòu)體，且隨產(chǎn)地的不同牛至中含有的兩者產(chǎn)量不同，見表1所示。

對于非揮發(fā)性成分，劉剛等[6]利用硅膠色譜柱分離技術(shù)，應(yīng)用理化性質(zhì)及光譜方法對其結(jié)構(gòu)進行鑒定，得出牛至油中含有異丙醛基甲苯、異香草酸、香草酸、原兒茶酸、迷迭香酸等非揮發(fā)性成分，其中前兩者是首次從牛至中獲得。Han Fei等[7]對湖北牛至藥材“地下部分”和“地上部分”成分進行研究，發(fā)現(xiàn)在牛至莖干中存在11種組分，總占99.51%，其中棕櫚酸占60.18%，亞油酸占14.25%，油酸5.65%，占總組分的80.47%；在根部發(fā)現(xiàn)29中組分，總占98.97%，其中棕櫚酸58.23%，亞油酸12.11%，亞麻酸3.66%，占總組分的74.77%?？梢娝犷愇镔|(zhì)在非揮發(fā)性組分中占較大比例。

2 牛至精油的藥理活性

牛至精油作為一種新型的抗生素替代天然植物，在傳統(tǒng)中醫(yī)中被用作治療中暑、發(fā)燒、嘔吐、腹瀉、急性胃腸炎和呼吸系統(tǒng)疾病[7]。其藥理作用主要表現(xiàn)在抗炎抑菌、抗氧化、促生長及消化、抗寄生蟲及提高免疫力等方面[8]。在凈化空氣、防止污染方面也有重要的作用。

表1 牛至來源及測定結(jié)果(n=3)

2.1 抗炎抑菌作用

天然植物精油最主要的作用就是抗炎抑菌，有大量文獻資料顯示，其起抗炎抑菌作用的主要物質(zhì)是組分中豐富的酚類及萜烯類，因為植物精油中這兩種物質(zhì)有破壞細菌細胞壁的通透性和使膜上蛋白變性及凝固的作用，酚類還可使線粒體吸收氧的能力減弱，進而抑制呼吸作用[8]。顧仁勇等[9]應(yīng)用濾紙片法測定了牛至精油對革蘭陽性菌、陰性菌、霉菌、酵母菌的抑菌圈，大批數(shù)據(jù)顯示抑菌圈直徑均在14.7 mm～25.3 mm之間，該試驗表明，牛至精油對革蘭陽性菌、陰性菌、霉菌、酵母菌均有很強的抑菌作用。田永強等[10]采用復(fù)凝法制備了以明膠/阿拉伯膠為載體的牛至精油微膠囊，研究了其對大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、番茄灰霉菌、番茄早疫菌的抑菌效果。結(jié)果顯示，通過微囊化后的牛至精油對4種供試菌株的抑菌效果更好。陳昊等[11]通過將牛至精油添加在荷斯坦奶牛全混合日糧中，來研究牛至油是否對奶牛乳房炎及腹瀉有影響，通過統(tǒng)計得出飼喂含牛至油全混合日糧奶牛的單個乳房乳房炎的發(fā)病率比正常飼喂的奶牛降低2%，腹瀉率則降低了約10%。李群英等[12]構(gòu)建了以酪蛋白酸鈉為乳化劑，菊粉和阿拉伯膠為穩(wěn)定劑，牛至精油為油相并包埋白藜蘆醇的乳液，探討牛至精油-白藜蘆醇及其乳液的抑菌效果，結(jié)果表明，牛至精油和白藜蘆醇對鼠傷寒沙門菌有很好的協(xié)同抑菌作用。2.0%菊粉/阿拉伯膠可以顯著提高牛至精油-白藜蘆醇抵抗鼠沙門菌的效果。

2.2 抗氧化作用

由于牛至精油中含有酚酸類和萜類物質(zhì)，因此其具有很強的抗氧化作用，其化學(xué)反應(yīng)機理是酚酸類中的酚羥基在反應(yīng)中可通過脫氫反應(yīng)產(chǎn)生苯氧自由基，苯氧自由基比較穩(wěn)定，從而以它來終止反應(yīng)；而萜類化合物中含有不飽和鍵，容易發(fā)生加成反應(yīng)，因此極易與氧化性很強的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，屬于強還原性物質(zhì)，其抗氧化作用在臨床應(yīng)用及抗衰老研究中有重要的研究價值[13]。陳會良等[14]在研究牛至油對小鼠抗氧化功能的影響時發(fā)現(xiàn)，將一定量的牛至精油添加到小鼠體內(nèi)可顯著提高小鼠器官組織的SOD活性，然而卻顯著降低了小鼠體內(nèi)MDA含量。通過文獻知道，SOD活性的提高間接反映了機體清除氧自由基能力的增強，即機體的抗氧化能力增強，而MDA含量的變化意味著機體內(nèi)氧自由基含量發(fā)生變化，呈顯著性減少的趨勢[15]。試驗結(jié)果表明，牛至油具有抑制脂質(zhì)過氧化，增強SOD活性，即增強體內(nèi)抗氧化能力，從而在抗衰老方面發(fā)揮一定的作用。戴然等[16]在兔日糧中以200 mg/kg為標(biāo)準(zhǔn)添加牛至油，發(fā)現(xiàn)牛至油的抗氧化能力與200 mg/kg的α生育酚醋酸鹽相當(dāng)，能有效的增強脂肪的抗氧化能力。從該次試驗中得出，高劑量的牛至油可顯著地增加血清、肝臟中的抗氧化酶的活性，使得終產(chǎn)物MDA的含量減少，從而提高機體抗氧化能力。王新偉等[17]采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼法、β胡蘿卜素漂白法、硫代巴比妥酸法來研究牛至油的抗氧化性，作者發(fā)現(xiàn)DPPH法能很快地清除氧自由基，與溫度成正比關(guān)系，最終出現(xiàn)飽和溫度，其IC50為4.3 g/L；采用β胡蘿卜素漂白法測定抗氧化性能時，IC50為2.2 g/L，且隨濃度增大抗氧化性能增強。用硫代巴比妥酸法牛至油也表現(xiàn)出較好的抗氧化性能。因此，牛至油可作為保鮮劑應(yīng)用于食品中[18]。

2.3 促生長及消化

伴隨著抗生素的濫用，牛至油作為天然植物藥材的提取物，在動物飼料中添加牛至精油可以調(diào)節(jié)反芻動物瘤胃微生物發(fā)酵來提高生產(chǎn)效率，即以飼料添加劑的形式添加至飼料中，用以對抗特定的病原微生物，從而維持腸道內(nèi)有益菌群，進而促進動物的生長[19]。曹建國等[20]使用牛至油替代抗生素來研究斷奶仔豬的生產(chǎn)性能及經(jīng)濟效益的影響。試驗表明，由于仔豬喜食芳香成分，抑制了其他氣味，增強了仔豬日糧的適口性。同時，由于牛至油抑菌殺菌作用，殺滅了特有的病原微生物，維持了腸道內(nèi)正常菌群，顯著降低了細菌腹瀉病的發(fā)病率，仔豬飼料利用率提高，從而促進仔豬的生長。Tzora A等[21]研究牛至、苯甲酸及其組合對肉雞生長性能、空腸和盲腸的微生物群落組成、腸道結(jié)構(gòu)和乳房及大腿肉組成的影響。結(jié)果表明，牛至和苯甲酸可顯著提高生長性能參數(shù)，其與苯甲酸組合的膳食補充劑可有益地調(diào)控肉雞生長發(fā)育性能。

2.4 抗寄生蟲

牛至油除了上述作用外，在抗寄生蟲方面也有重要的作用。劉國華等[22]在向不同日齡的雞飼料中添加牛至油，用以研究牛至油是否對雞球蟲有預(yù)防和治療效果，通過測定血液中的抗球蟲指數(shù)，發(fā)現(xiàn)其含量顯著性地升高，從而得出牛至油對預(yù)防和治療雞球蟲病有顯著療效。Giannenas I等[23]通過對日糧補充牛至精油對實驗性艾美爾球蟲感染肉雞的影響，結(jié)果表明牛至油對肉雞感染艾美爾球蟲后生產(chǎn)性能有顯著的改善作用，并能使糞便中的出血量減少，促進腸道有益菌的繁殖。

2.5 提高免疫力

牛至油可改善動物腸道菌群，其作用機理主要是提高血清中IgG、IgA、IgM和補體C3、C4水平，提高淋巴細胞增殖率和吞噬率，從而提高免疫力[24]。劉猛[25]向日糧中按比例添加牛至精油，通過測定白細胞吞噬率、總蛋白、白蛋白、IgG、IgM、IgA和補體C4的含量，與空白對照組比較發(fā)現(xiàn)，試驗組中淋巴細胞轉(zhuǎn)化率和補體C3的含量顯著提高。杜恩存[26]研究了將牛至精油中主要成分百里香酚和香芹酚添加在日糧中對肉仔雞腸上皮屏障功能和免疫功能的影響，結(jié)果顯示在日糧中添加兩者具有顯著地免疫調(diào)節(jié)作用，能直接影響LPS誘導(dǎo)的肉仔雞炎癥反應(yīng)，還可影響腸道微生物區(qū)系，進而改善腸上皮屏障功能。由此可見，牛至油可提高機體免疫力。

牛至油不僅具有上述功能，其組成成分百里香酚可用作食品調(diào)味劑[27]，可幫助斷奶仔豬刺激舌咽神經(jīng)而提高食欲，促進其生長發(fā)育。有文獻指出，牛至油可用于嬰幼兒食品的保鮮，延長食品的保質(zhì)期，這與其抗氧化性密切相關(guān)[28]。有相關(guān)論文中還提到牛至油可應(yīng)用于化妝品，清潔皮膚，收斂毛孔，平衡油脂分泌，對粉刺及痘痘有極佳的治療效果，但還沒有得到有力的科學(xué)依據(jù)，還未應(yīng)用于臨床。因此，牛至油在醫(yī)療保健方面需要研究人員大力開發(fā)。

3 牛至精油的提取

天然植物精油在畜禽養(yǎng)殖中具有抗生素之功效。因此，研究天然植物精油的提取，是近年來研究的熱點。通過查找文獻可大體將提取方法分為傳統(tǒng)方法和新興方法[29]。傳統(tǒng)方法主要包括水蒸氣蒸餾法、溶劑提取法、壓榨法及吸附法，新興方法主要有超臨界流體萃取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法及酶解輔助提取法。

3.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法(hydrodistillation,HD)是目前國內(nèi)外最常用的植物精油的提取方法之一，屬于傳統(tǒng)方法。利用揮發(fā)油沸點低的性質(zhì)，在加熱過程中油中揮發(fā)性成分隨水蒸氣流出經(jīng)過冷凝裝置時將油水分離，從而得到牛至油。由于原料及設(shè)備不同，可將其分為水中、水上和蒸汽蒸餾。該法主要適用于具有揮發(fā)性，難溶于水且不和水發(fā)生反應(yīng)的有效成分的提取。操作簡單、設(shè)備要求低，由于水起攜帶作用，對環(huán)境友好；但因提取時溫度過高，易對一些熱敏感的成分發(fā)生熱分解，使其失去原來的性質(zhì)，能量損耗較大。

3.2 溶劑提取法

溶劑提取法是利用有機溶劑(石油醚、正己烷、乙酸乙酯、丙酮等)通過連續(xù)回流、冷浸、熱浸等提取方式，將提取液又通過蒸餾或減壓蒸餾除去部分有機溶劑即可得粗制精油，常見的溶劑提取法有浸提法、滲漉法、回流法等[30]，此法工藝簡單，損耗少，產(chǎn)率高，但雜質(zhì)含量高(如植物蠟、色素等)，溶劑回收利用難度大且使用量大，并且最終只有部分溶劑可分離除去，由于其本身的弊端，該方法多用于粗制品的提取，而對于牛至油的精制及純化，必須通過醇沉及柱分離等技術(shù)。

3.3 壓榨法

主要利用物理過程(機械壓力)從含油飽滿的牛至中先將牛至油擠壓出來，然后通過離心等物理方法將牛至油分離出來。該法用于牛至油的提取較少，主要用于柑橘類(檸檬、香檸檬、白檸檬等)果皮中精油的提取。可保持原有揮發(fā)油的香味，但在提取的過程中可能溶于原料中的雜質(zhì)。

3.4 吸附法

該法利用常見吸附劑(硅膠、活性炭等)來吸附揮發(fā)油，通過脫附回收得到揮發(fā)油，此法多為物理過程，無選擇性且可逆，提取的精油質(zhì)量不會發(fā)生變化，而且品質(zhì)好。由于其本身的優(yōu)越性，該法主要多用于一些貴重精油(玫瑰精油、茉莉花精油等)的提取，但也存在成本較高、生產(chǎn)周期長、產(chǎn)率較低的缺點，而對于牛至油的提取，意義不大[31]。

3.5 超臨界流體萃取法

該法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多種植物精油的提取，其原理是利用超臨界流體在高于或接近其臨界溫度和壓強的條件下具有較好的穿透力和較強的溶解能力的特點，選擇性的將極性、沸點、相對分子質(zhì)量大小相近的物質(zhì)萃取出來的過程[32]。萃取溫度一般較低，因此主要用于天然熱敏性物質(zhì)，具有萃取效率高，耗能低等優(yōu)點，但投資成本較高。由于其本身的優(yōu)越性及該技術(shù)的成熟，被廣泛應(yīng)用于食品加工、制藥及保健品領(lǐng)域。

3.6 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法(ultrasonic-assisted extraction，UAE)是利用超聲波的空化作用和物理、化學(xué)等作用來加速有效成分的擴散，使其與特定溶劑結(jié)合，從而有利于植物有效成分的溢出[33]。該法提取時間短，產(chǎn)率高，溫度較低，備受廣大研究者青睞，尤其對天然產(chǎn)物中生物活性成分的提取有著廣闊的應(yīng)用前景。

3.7 微波輔助提取法

微波輔助提取法(microwave-assisted extraction，MAE)是通過微波加熱植物中的目標(biāo)產(chǎn)物，調(diào)節(jié)微波參數(shù)，利用植物樣品中不同成分在微波場中吸收的能量不同(一般植物細胞內(nèi)部獲得能量高，而萃取劑周圍吸收的熱量少)，從而產(chǎn)生能量差，使得植物能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，由高能植物向低能植物轉(zhuǎn)移，即被萃取物質(zhì)因能量高，使細胞結(jié)構(gòu)破裂，使能量向相對較低的萃取物中轉(zhuǎn)移，從而加快了目標(biāo)產(chǎn)物向萃取劑中轉(zhuǎn)移的速度，強化了提取的過程。其優(yōu)點是提取快速、高效，避免浪費，是目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用較多的方法之一，廣泛應(yīng)用于牛至精油的提取。

3.8 酶解輔助提取法

酶解輔助提取精油是利用酶的高度專一性特點，將植物細胞壁表面物質(zhì)(纖維素、半纖維素、果膠質(zhì))水解或降解，細胞壁的破壞可使細胞外部大量的溶劑進入細胞，使細胞內(nèi)部物質(zhì)溶于溶劑中，從而達到提取目的。該法提取時間短，有效成分破壞較少，在溫和的條件下，可較大幅度的提高產(chǎn)率。在天然植物方面還未得到廣泛的應(yīng)用，但隨著技術(shù)及方法的逐漸成熟，該法會成為一項很有前途的新技術(shù)。

4 展望

牛至在我國有很廣的開發(fā)前景，其在飼料添加劑、基礎(chǔ)獸醫(yī)學(xué)中的作用不言而喻。牛至精油成分相對明確，在臨床方面具有顯著的臨床效果，更重要的是不會產(chǎn)生藥物殘留及耐藥性。Pesavento G等[34]表明牛至油可完全抑制多重耐藥性囊性纖維化的生長。因此，開發(fā)牛至油勢在必行。但是，牛至精油的許多潛能還未開發(fā)，許多模型還尚未建立及完善，需要進一步探索。在臨床方面，還未正式走進臨床，只是在基礎(chǔ)研究中得到應(yīng)用。如在不同養(yǎng)殖環(huán)境中下的效應(yīng)、在添加于飼料中的穩(wěn)定性及與其他飼料是否可產(chǎn)生相互作用、在食品保鮮中的分析方法、不同動物及不同病癥侯群應(yīng)使用的劑量模型的建立、在臨床上的效力測定方法等等。在結(jié)構(gòu)方面，可通過分析結(jié)構(gòu)是否能尋找出具有協(xié)同作用的相關(guān)其他植物精油，達到資源的合理利用。在提取方面，可多利用高端儀器，研究其結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定功能，明確主要成分及次要成分，合理利用次要成分，盡量發(fā)揮其最優(yōu)潛力。在醫(yī)療保健方面，牛至油可用于化妝品及保健品，其在這方面的價值始終未得到開發(fā)，有待醫(yī)藥科研工作者進一步發(fā)掘。本文通過對牛至油的概述，旨在讓更多的研究人員更加深入了解牛至油，挖掘其潛在的功能，更多地開發(fā)復(fù)合型的植物油產(chǎn)品，讓牛至油的相關(guān)產(chǎn)品盡快走進臨床，走向醫(yī)藥市場，從而得到更廣泛的應(yīng)用。

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