植物精油研究進(jìn)展及其在禽類生產(chǎn)中的應(yīng)用

張 玥

（天津農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，天津 300384）

隨著抗生素殘留對(duì)禽類養(yǎng)殖業(yè)相關(guān)產(chǎn)品安全的影響越來越大，近年來關(guān)于禽類低抗、無(wú)抗養(yǎng)殖技術(shù)及模式的研究逐漸開展，也得到了廣泛運(yùn)用。植物精油（Essential oil，EO）是目前用于禽類養(yǎng)殖技術(shù)中效果較好的一種安全、高效的天然產(chǎn)品，主要是利用其抗菌抗病毒的較好效果、能夠明顯提高動(dòng)物免疫力以及能夠改善動(dòng)物生產(chǎn)性能等特性。

EO 是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中一類油狀次生代謝產(chǎn)物的總稱[1]。EO 含有大量的萜、烯、酚、酮等生物活性物質(zhì)，在動(dòng)物生產(chǎn)過程中不僅可以代替抗生素來抑制對(duì)抗生素已經(jīng)產(chǎn)生抗藥性的病菌、調(diào)節(jié)微生物菌群平衡，還具有較強(qiáng)的抗炎、抗氧化、緩解應(yīng)激、改善畜禽腸道功能、改善機(jī)體健康狀況、改善畜禽生產(chǎn)性能、減少疫病發(fā)生等優(yōu)勢(shì)[2-3]。

1 EO的抗菌特性及作用機(jī)制

常見的EO 通常含有大量具有較強(qiáng)生物活性的化合物，這些物質(zhì)在動(dòng)物腸道內(nèi)釋放能通過膜穿孔或膜破裂的形式選擇性地改變細(xì)菌細(xì)胞膜通透性及滲透壓造成胞內(nèi)物質(zhì)外泄，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的酚類物質(zhì)可改變細(xì)菌酶系統(tǒng)導(dǎo)致微生物死亡[4]。

1.1 EO的抗菌特性

1.1.1 產(chǎn)氣莢膜梭菌

在厭氧條件下，產(chǎn)氣莢膜梭菌對(duì)較高濃度（500 mg·L-1）的牛至油、迷迭香油和百里香油敏感[5]。在感染產(chǎn)氣莢膜梭菌的肉仔雞日糧中添加100 mg·kg-1兩種EO產(chǎn)品（其主要成分是百里香酚和香芹酚），能有效控制腸道產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量[6]。

1.1.2 沙門氏菌

在感染沙門氏菌的肉仔雞日糧中添加0.5%～0.7%的反式肉桂醛能夠有效抑制盲腸沙門氏菌數(shù)量與活性，并且對(duì)盲腸固有微生物并無(wú)影響[7]。另外，茶樹油的主要成分松油烯醇-4 有極強(qiáng)的抗菌作用，無(wú)論在體內(nèi)、體外都可有效殺滅沙門氏菌，在菌液濃度為106cfu·mL-1時(shí)茶樹油的最低抑菌濃度為0.4 mL·L-1[8]。

1.1.3 金黃色葡萄球菌

通過對(duì)甲氧西林金黃色葡萄球菌耐藥菌株的抗菌活性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)茶樹精油對(duì)抗耐藥菌具有抑制作用[9]。采用牛至油、香芹酚、百里香酚對(duì)金黃色葡萄球菌進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果顯示其對(duì)菌株有明顯抑菌效果，最小抑菌濃度（MIC）為0.3125 mL·L-1，可抑制菌株生長(zhǎng)[10]。

1.1.4 大腸桿菌

牛至油通過影響微生物細(xì)胞膜的功能對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等病原菌具有很好的抑制和殺滅作用，殺菌濃度為1.25～10 μg·mL-1[11]。研究茶樹油過程中發(fā)現(xiàn)，茶樹油抑制大腸桿菌的有效成分具有協(xié)同抑菌作用[12]，在MIC 為0.25%～1.0%時(shí)可以起到有效的抑制作用。大多數(shù)EO 對(duì)大腸桿菌均有較強(qiáng)的抑制作用，但對(duì)黃曲霉菌較抗生素具有更強(qiáng)的抑菌效果[13]。

1.1.5 鏈球菌

研究證實(shí)茶樹油能抑制變異鏈球菌活性[14]，隨著濃度的增加茶樹油對(duì)變異鏈球菌的抑制作用呈劑量依賴性增大，20%的茶樹油對(duì)變異鏈球菌抗菌活性較強(qiáng)。茶樹油對(duì)變異鏈球菌的MIC 為0.125%，最低殺菌濃度（MBC）為0.25%[15]，0.5%的茶樹油殺菌效果較好并且維持時(shí)間較長(zhǎng)。

1.1.6 空腸彎曲桿菌

試驗(yàn)證明，丁香酚和茶多酚對(duì)空腸彎曲桿菌都有顯著的抑制效果，丁香酚的抑菌活性稍強(qiáng)于茶多酚，并且隨自身濃度的增加抑菌效果隨之增強(qiáng)。對(duì)于空腸彎曲桿菌，丁香酚、茶多酚的MIC 分別為0.00125 mg·mL-1和40 mg·mL-1[16]。

1.2 EO的抗菌作用機(jī)制

由于EO 的化學(xué)成分非常復(fù)雜，其發(fā)揮抑菌作用的作用位點(diǎn)和作用機(jī)制不同，很可能是對(duì)多個(gè)位點(diǎn)共同作用的結(jié)果。通常認(rèn)為EO 組成成分具有明顯的親脂性，進(jìn)入細(xì)胞膜后能夠引起磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)紊亂，破壞膜蛋白，造成細(xì)胞膜的滲透性增大，細(xì)胞內(nèi)容物（包括代謝產(chǎn)物、離子等）滲出，質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)缺失，三磷酸腺苷（ATP）合成受阻，從而造成細(xì)胞死亡[17]。

2 EO的抗病毒特性及作用機(jī)制

2.1 植物精油抗病毒特性

研究結(jié)果顯示，各類皰疹病毒對(duì)EO 呈現(xiàn)高度敏感[18]，例如香茅、喬木篙等12 種EO 對(duì)HSV-1（單純皰疹病毒）有不同程度的抑制作用[19]；澳洲茶樹精油凝膠對(duì)治療復(fù)發(fā)性唇皰疹有明顯作用[20]；采用含有茶樹油的“痘立消”藥物拌料用來治療雞痘，在抑制痘病毒方面取得了一定效果[21]。EO 抗無(wú)包膜病毒的研究成果較為有限，目前僅有少量研究顯示牛至、香茅、丁香精油等對(duì)部分無(wú)包膜病毒具有抑制作用[22]。

2.2 抗病毒作用機(jī)制

包膜病毒滅活是大多數(shù)EO 抑制病毒的作用機(jī)制，主要是因?yàn)橛H脂化合物能干擾病毒的包膜功能，使包膜解體，進(jìn)而滅活病毒。但這類機(jī)制只對(duì)包膜病毒有效，對(duì)無(wú)包膜的病毒無(wú)效。少數(shù)EO 能抑制病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制，從而達(dá)到抗病毒的效果[23]。

3 EO的抗寄生蟲特性

在肉仔雞日糧中添加500 mg·kg-1的牛至油或40 mg·kg-1的牛至、月桂葉和薰衣草的混合EO可以減少糞便中的球蟲卵囊排出量[24]。在肉雞飲水中按照1∶4000比例添加大蒜精油，能夠有效降低肉雞感染球蟲的風(fēng)險(xiǎn)[25]。也有研究表明，外用5%茶樹油凝膠在短時(shí)間內(nèi)具有高效殺螨活性[26]。

4 EO的抗氧化特性

很多EO 具有較強(qiáng)的抗氧化活性，能夠有效清除機(jī)體內(nèi)自由基，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化和抗應(yīng)激能力[27]。在東北白鵝飼糧中添加牛至精油，能夠提高其抗氧化系統(tǒng)功能，包括總抗氧化能力提高、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH- Px）含量增加、 丙二醛（MDA）生成被有效抑制且影響效果顯著（P＜0.05）[28]。在肉雞基礎(chǔ)日糧中分別添加80、160、 240 mg·kg-1EO，測(cè)量血液中MDA，結(jié)果顯示各試驗(yàn)組均低于對(duì)照組[29]。在肉雞日糧中添加400 mg·kg-1姜黃油，觀察高溫應(yīng)激下肉雞的血液生化曲線、抗氧化物酶活性、抗體濃度狀況，結(jié)果表明姜黃油可減輕熱應(yīng)激帶來的影響[30]。

另外有研究發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞日糧中添加牛至油提取物能夠減少屠宰后的胸肉、腿肉在冷藏過程中產(chǎn)生的MDA，延緩冷藏期間胸肉和腿肉的脂類氧化，延長(zhǎng)肉品的貨架壽命[31]。

5 EO對(duì)消化系統(tǒng)的影響

5.1 對(duì)腸道菌群的影響

EO 中含有的大量酚、萜烯、醛和酮類物質(zhì)，具有良好的抗菌活性，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑制效果尤為顯著[32]。EO 可以有效抑制致病性大腸桿菌和沙門氏菌，而對(duì)腸道有益菌的抑制作用較弱[5]。肉雞日糧使用混合EO 能夠顯著提高回腸和盲腸乳酸桿菌的數(shù)量，當(dāng)用量達(dá)到160 mg·kg-1時(shí)能顯著減少腸道內(nèi)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌數(shù)[33]。在鵪鶉日糧中添加一定劑量（≥139 mg·kg-1）微膠囊包膜緩釋EO時(shí)，能夠改善腸道微生物菌群[34]。

EO 可通過改變腸道菌群的平衡進(jìn)而影響腸道菌群的代謝物[35]。對(duì)肉雞使用牛至精油能夠增加盲腸糞腸球菌和乳酸桿菌的比例，并減少鏈球菌屬相對(duì)豐度，菌群改變能夠提高有益短鏈脂肪酸的含量，進(jìn)而改善腸道健康[36]。

5.2 對(duì)腸道結(jié)構(gòu)及消化酶的影響

小腸絨毛高度和隱窩深度是反映小腸消化吸收功能的主要指標(biāo)。有研究表明腸道微生物群的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)變化有可能引起腸道絨毛形態(tài)的改變[37]，EO 良好的抗菌特性和芳香簇成分能夠加快腸道絨毛上皮細(xì)胞更新速率，促進(jìn)腸道絨毛發(fā)育和各種消化酶的分泌。使用300 mg·kg-1的香芹酚（有效成分5%）可使肉仔雞22～31日齡料重比顯著降低（P＜0.05），香芹酚和百里香酚混合物可促進(jìn)十二指腸絨毛發(fā)育[38]。肉桂醛被證實(shí)能夠提高雞腸道內(nèi)容物中丁酸的比例，丁酸有助于腸黏膜上皮的修復(fù)和增殖，從而顯著降低隱窩深度和增加絨毛高度，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被吸收[39]。

良好的腸道環(huán)境能夠提高消化酶的活性。日糧中添加多種植物提取的復(fù)合EO，可明顯提高肉雞十二指腸蛋白酶和淀粉酶的活性[40]。在肉仔雞日糧中添加100 mg·kg-1（含5%香芹酚、3%肉桂酚和2%辣椒素）EO能夠提高腺胃和空腸的黏液分泌，提高胰腺脂肪酶的活力[41]。

6 EO的免疫調(diào)節(jié)特性

EO 可提高動(dòng)物的消化吸收功能，減少腸道中病原菌的數(shù)量[42]。同時(shí)EO 中的萜烯類物質(zhì)具有免疫調(diào)節(jié)特性，能夠?qū)γ庖呦到y(tǒng)的各個(gè)部分產(chǎn)生影響[43]。在肉仔雞日糧中添加0.5 g·kg-1的百里香精油可激活免疫反應(yīng)，提高血清免疫球蛋白含量和白細(xì)胞的吞噬能力[44]。在疫苗接種時(shí)使用EO 能促進(jìn)抗體的產(chǎn)生，提高疫苗接種的效力[45]。在肉仔雞日糧中添加牛至油，試驗(yàn)組肉雞血清中新城疫抗體效價(jià)顯著提高，免疫器官指數(shù)相對(duì)增加[46]。

研究表明，EO 中萜和黃酮類化合物能抑制促炎癥因子的分泌，降低病原微生對(duì)腸壁的黏附損傷和產(chǎn)生的炎癥作用[47]。在日糧中添加百里香酚和香芹酚混合EO，能夠積極影響革蘭氏陰性細(xì)菌脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的肉仔雞炎癥反應(yīng)并緩解產(chǎn)氣莢膜梭菌誘導(dǎo)的肉仔雞壞死性腸炎[48]。在肉雞飲水中添加不同濃度的茶樹油，能夠顯著改善肉雞小腸黏膜結(jié)構(gòu)，并增加各段小腸黏膜杯狀細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的數(shù)量，提高小腸黏膜免疫水平[49]。

7 EO在禽類生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來，EO 因其具有廣譜抑菌、抗病毒、抗寄生蟲、抗氧化及提高免疫力等功效，已被廣泛開發(fā)應(yīng)用于禽類生產(chǎn)當(dāng)中，作為抗生素的替代物以及飼料添加劑應(yīng)用。

7.1 應(yīng)用于肉雞生產(chǎn)

研究表明，飼糧中添加0.15 g·kg-1的百里香和迷迭香精油，有提高羅斯308肉雞體增重和飼料轉(zhuǎn)化率的趨勢(shì)[50]；飼糧添加100 mg·kg-1的丁香和肉桂精油可以顯著提高肉雞的胸肌重[51]；飼糧中添加100 mg·kg-1的復(fù)合EO（主要成分為羅勒、香菜、月桂、茶葉和百里香）可提39高中后期肉雞體重、增重及飼料轉(zhuǎn)化率[52]；基礎(chǔ)飼糧中添加100 mg·kg-1迷迭香精油、50 mg·kg-1迷迭香和50 mg·kg-1牛至精油混合物、100 mg·kg-1的混合EO，肉雞體增重和飼料轉(zhuǎn)化率均顯著高于無(wú)添加的對(duì)照組[53]；使用含有香芹酚和百里香酚成分包被的EO 可以提高麻黃肉雞全期末重、法氏囊指數(shù)，且對(duì)肌肉品質(zhì)改善有一定作用[54]；當(dāng)牛至油添加量為100 mg·kg-1時(shí)對(duì)肉仔雞的成活率和日增重均有促進(jìn)作用，料重比顯著降低，能明顯促進(jìn)肉仔雞生產(chǎn)性能提升[55]；使用茶樹油作為飼料添加劑能夠明顯促進(jìn)肉雞法氏囊、脾臟發(fā)育，并且明顯提高肉雞采食量、增加出籠重、提高飼料轉(zhuǎn)化率[56]；在飼糧中添加50～150 mg·kg-1桉樹精油可提高肉雞生長(zhǎng)性能，顯著提高肉雞的抗氧化機(jī)能，提高肉雞免疫器官指數(shù)和血清新城疫抗體效價(jià)[57]。

7.2 應(yīng)用于蛋雞生產(chǎn)

在蛋雞飼糧中添加1.0%的牛至油能夠提高產(chǎn)蛋率、增加蛋品質(zhì)和提高飼料轉(zhuǎn)化率[58]。在飲水中添加0.4 mL·L-1大蒜精油能夠顯著提高產(chǎn)蛋后期蛋雞的生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)以及雞肉中部分香味與鮮味氨基酸含量[59]。在蛋雞飼糧中添加50 mg·kg-1牛至油能夠顯著提高產(chǎn)蛋率，降低料蛋比，并且增強(qiáng)機(jī)體的體液免疫功能[60]。蛋雞飼糧中添加八角茴香和百里香復(fù)合EO150 mg·kg-1能夠改善盲腸腸道菌群結(jié)構(gòu)，從而改善蛋雞產(chǎn)蛋后期的生產(chǎn)性能[61]。使用洋蘇草精油能提高蛋雞腸道的屏障功能，提高肉雞空腸淀粉的消化能力，減少盲腸大腸桿菌的數(shù)量[62]。

7.3 應(yīng)用于肉鴨生產(chǎn)

飼糧中添加200 mg·kg-1的包被肉桂醛能緩解熱應(yīng)激對(duì)肉鴨生長(zhǎng)性能、屠宰性能、抗氧化能力和腸道黏膜形態(tài)的影響[63]。櫻桃谷肉鴨日糧中添加EO預(yù)混劑（含20%丁香酚和5%肉桂醛)能促進(jìn)肉鴨外周血T淋巴細(xì)胞增殖與其免疫器官發(fā)育，顯著提高日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，最適劑量為100 mg·kg-1[64]。在大腸桿菌攻毒作用下飼糧中添加主要成分為香芹酚、χ-萜品醇、傘花烴和百里香酚的EO能夠緩解機(jī)體炎癥反應(yīng)，減少機(jī)體器官損傷以及空腸炎癥細(xì)胞因子含量，提高機(jī)體免疫功能[65]。

7.4 應(yīng)用于其他禽類生產(chǎn)

對(duì)東北白鵝使用劑量為100 mg·kg-1牛至油預(yù)混劑，各試驗(yàn)組的平均日增重和料肉比和屠宰性能均優(yōu)于對(duì)照組[28]。在飼料中添加微膠囊包膜緩釋EO 劑量≥139 mg·kg-1時(shí)，蛋鵪鶉產(chǎn)蛋性能和產(chǎn)蛋率可達(dá)到且超越50 mg·kg-1硫酸黏桿菌素組，并一定程度地改善蛋鵪鶉的糞便形態(tài)和產(chǎn)蛋性能[34]。

8 EO的毒性

EO發(fā)揮抗菌作用的同時(shí)，一定濃度的EO對(duì)真核細(xì)胞（包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞）也具有細(xì)胞毒性[66]。并且動(dòng)物體內(nèi)的EO 濃度往往由于飼料的黏附作用和腸道的蠕動(dòng)而被沖淡，實(shí)際濃度可能要比預(yù)期的低，因此體試驗(yàn)中EO 的作用往往達(dá)不到預(yù)期的效果[67]。

牛至油對(duì)昆明種小鼠的急性毒性試驗(yàn)顯示，牛至油對(duì)小鼠的LD50為688.33 mg·kg-1，其95%可信限為584.33～806.34 mg·kg-1[68]。茶樹油的急性經(jīng)口毒性表明，茶樹油LD50＞500 mg·kg-1，95%可信限為1940～2439.5 mg·kg-1[69]。使用1, 8-桉葉油型迷迭香精油對(duì)小鼠進(jìn)行急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)，結(jié)果表明其LD50為7220.35 mg·kg-1，95%可信限為5172.53～8124.41 mg·kg-1[70]。不同劑量的臭柏精油對(duì)小鼠的急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)結(jié)果LD50為2570 mg·kg-1，95%可信限為2763～2391 mg·kg-1[71]。上述結(jié)果表明大多植物精油都屬于低毒物質(zhì)。

9 EO應(yīng)用方面存在的問題

近年來EO 成為了飼料添加劑的熱門研究對(duì)象，然而EO 在常溫下容易揮發(fā)，對(duì)外界條件較敏感，易分解變質(zhì)，水溶性較差，其發(fā)展應(yīng)用受到了很大制約。研究運(yùn)用微囊包被技術(shù)[72]將EO 進(jìn)行包封，能夠提高其溶解度和生物利用率。但在應(yīng)用的效果和機(jī)理方面，依然存在一些待解決的問題，譬如：目前主要研究單方精油，而對(duì)于復(fù)方精油的研究較少；EO 經(jīng)常被作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，對(duì)其真正有效成分和成分之間的作用研究較薄弱，等等。

總的來說，根據(jù)EO 具有抗菌、無(wú)毒、多效的特性，在禽類治療微生物感染、應(yīng)激反應(yīng)、消化系統(tǒng)疾病等方面使用適宜劑量的EO 能夠取得顯著的效果，并且對(duì)提高禽類的生產(chǎn)性能有積極的作用。在提倡天然成分替代抗生素的政策背景下，合理運(yùn)用EO 能夠使禽類養(yǎng)殖業(yè)避免濫用抗生素造成的耐藥性和藥物殘留，改善養(yǎng)殖環(huán)境，具有廣闊的發(fā)展前景。