肉桂醛的生物活性功能及其在畜禽中的應用

何國戈 葛影影 鄭經(jīng)成 胡克科 別又才

廣東省清遠市農業(yè)科技推廣服務中心，廣東清遠 511500

1 肉桂醛的理化特性

肉桂醛（cinnamaldehyde，CA）是一種苯丙烯類含醛有機化合物，通常稱為桂皮醛或苯丙烯醛，化學名稱為3-苯基-2-丙烯醛。大量存在于肉桂等植物體內,可采用物理或化學方法從肉桂中提取[1]。CA為無色或淡黃色黏稠狀液體，熔點為-7.5 ℃，有濃厚的桂皮油和肉桂油的香氣，以及溫和的辛香氣味，難溶于水、甘油和石油醚，易溶于乙醇和乙醚。在強酸性或者強堿性介質中不穩(wěn)定，易導致變色，在空氣中易氧化。肉桂醛分子式為C9H8O，相對分子質量為132.16，有順式和反式2種異構體，現(xiàn)商用的桂醛，無論是天然的或者是合成的桂醛，都是反式體。

2 肉桂醛的來源和應用

CA 主要是通過植物天然提取和化學合成獲得，天然存在于肉桂油、桂皮油、藿香油、風信子油和玫瑰油等精油。天然肉桂揮發(fā)油常用的提取方法有水蒸餾法、微波提取法、生物酶提取法、超聲波輔助提取法等。據(jù)報道，采用先水蒸餾提取，后氣相色譜-質譜聯(lián)用技術分析，結果發(fā)現(xiàn)，肉桂精油中含有的反式肉桂醛含量高達92.10%，且具有抗炎鎮(zhèn)痛的良效[2]。陳鈺錫等[3]試驗發(fā)現(xiàn)，無溶劑微波萃取法具有提取效率高、獲得率高及產(chǎn)品質量高等優(yōu)點，是一種理想的提取工藝。CA 也可通過人工化學合成，人工合成方法多樣，有苯甲醛-丙酮法、苯甲醛-醋酸法、苯乙烯-CO2法等，其中以苯甲醛和乙醛為原料，采用無催化劑的縮合反應法是被廣泛認為的一種綠色無害的合成方法。CA 應用領域較為廣泛，重點應用于疾病治療、食品加工、保鮮防腐、動物飼料添加劑以及化工等方面。

3 肉桂醛主要生物學功能

3.1 抑菌作用

研究發(fā)現(xiàn)，CA 對細菌和真菌均表現(xiàn)出較好的抑制和殺滅效果，且抑菌作用穩(wěn)定性好。CA 主要通過破壞菌體正常形態(tài)完整性，增加細胞膜和細胞壁的通透性來抑制菌體正常生長和蛋白質代謝。何學文等[4]發(fā)現(xiàn)，CA 對鼠傷寒沙門氏菌表現(xiàn)出一定的生長抑制作用。肉桂醛對常見的病原微生物的生長有很大影響。祁姣姣等[5]研究表明，CA 對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌的生長表現(xiàn)出較強的抑制活性，最低抑菌濃度均為250 mg/mL。王帆等[6]發(fā)現(xiàn)，CA 通過影響李斯特菌細胞通透性和細胞蛋白質代謝以及生物膜形成，表明肉桂醛對李斯特菌有著明顯的抑菌活性。眾所周知，黃曲霉在食品和飼料行業(yè)的加工、儲存、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)易產(chǎn)生，且危害性較大。孫琦[7]發(fā)現(xiàn)，肉桂醛可以通過長時脅迫作用引起黃曲霉菌絲細胞氧化應激，活性氧（ROS）含量增加，細胞通透性增強，以及影響黃曲霉菌相關基因的轉錄與表達，從而抑制黃曲霉菌絲生長和毒素產(chǎn)生。趙云等[8]試驗發(fā)現(xiàn)，CA 和肉桂提取物可通過破壞白色念珠菌的胞膜和胞壁的完整性，影響蛋白表達水平，抑制細菌蛋白質合成而實現(xiàn)抑菌功效。

3.2 抗炎作用

炎癥反應是動物機體組織器官損傷的重要誘因之一。何新新[9]發(fā)現(xiàn)，肉桂醛能夠減少自身免疫性小鼠腦脊髓炎小鼠外周和中樞神經(jīng)分泌低水平的炎癥因子，緩解炎癥程度。馬克龍等[10]研究指出，CA 可以通過抑制白色念珠菌（Candida albicans,Ca）細胞增殖，影響蛋白表達水平和調節(jié)dectin-1/TLRs/NF-κB 信號通路，以及協(xié)調促炎和抗炎因子間的平衡，從而改善和治療Ca 定植下的葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium,DSS）誘導的小鼠潰瘍性結腸炎反應（ulcerative colitis,UC），緩解腸道炎癥損傷。

3.3 抗氧化作用

眾多研究表明，氧化應激產(chǎn)生的ROS 會嚴重損害機體蛋白質和脂質的正常生理代謝功能，從而引發(fā)機體各種疾病、衰老以及死亡。肉桂醛在體內外的抗氧化能力強。李曠代等[11]研究指出，CA 能通過提高小鼠胰腺組織抗氧化酶活性類清除ROS 等自由基，進而降低db/db 小鼠血糖水平，同時保護小鼠胰腺組織免受氧化損傷。Sivakumar 等[12]研究顯示，CA可改善大鼠腎臟抗氧化性能，提高腎臟組織SOD和GSH-Px 活性，對大鼠腎臟氧化損傷起到保護作用。Castillo 等[13]試驗表明，肉桂醛抗氧化功能較強，能保護腸黏膜免受毒素和氧化自由基等的損傷，以及促進大腸絨毛高度的增加。

3.4 調節(jié)糖脂代謝功能

肉桂醛對機體營養(yǎng)代謝，特別是糖脂代謝具有重要調節(jié)作用。李鳴一等[14]研究發(fā)現(xiàn)，CA 能通過調節(jié)糖尿病大鼠腓腸肌胰島素受體底物1（IRS-1）和磷脂酰肌醇3 激酶的蛋白表達水平，來降低大鼠的血脂血糖。黃江燕[15]試驗表明，CA 可通過下調高糖誘導大鼠ERK 信號通路中相關蛋白的磷酸化活性表達水平，來發(fā)揮抗高糖作用。Tamura 等[16]研究表明，CA 主要通過刺激褐色脂肪組織中的解偶聯(lián)蛋白-1 的活化，促進脂肪酸氧化，降低內臟脂肪沉積量，起到降脂作用。Kopp 等[17]發(fā)現(xiàn)，CA 可通過促進脂聯(lián)素分泌和調節(jié)AMPK 活化的途徑，促進脂肪酸氧化，降低血糖水平，改善機體營養(yǎng)代謝。

3.5 驅蟲殺蟲作用

肉桂醛可以驅除抑制植物病蟲害，有效保護植物生長或飼料的安全和營養(yǎng)價值。另外，肉桂醛對畜禽體內外的寄生蟲病也具有較好的驅除殺滅作用。崔沂等[18]發(fā)現(xiàn)，α-溴代肉桂醛對3 齡棉鈴蟲幼蟲生長發(fā)育具有顯著的抑制殺滅作用。Lee 等[19]在感染艾美爾球蟲的肉雞飼糧中添加肉桂醛成分，結果發(fā)現(xiàn)肉雞生長良好，增重明顯，排泄物中的球蟲卵囊顯著減少?？梢?，肉桂醛對雞球蟲病的防治有促進作用。

4 肉桂醛在畜禽養(yǎng)殖中的應用

4.1 在家禽養(yǎng)殖中的應用

在家禽養(yǎng)殖中，肉桂醛被廣泛用于促進生長、提高飼料轉化率、增強機體抗氧化應激能力和免疫功能。周明等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞基礎日糧中添加不同水平的肉桂醛預混劑，發(fā)現(xiàn)肉桂醛對肉雞生長具有良好的促進作用，可以改善營養(yǎng)生化代謝功能，同時還能夠提高雞只免疫機能以及提升雞肉品質，生產(chǎn)中以80～120 mg/kg 添加量使用效果最好。宋文靜等[21]研究指出，高溫熱應激條件下，在肉鴨基礎日糧中添加200 mg/kg 包被肉桂醛可以顯著提高肉鴨血清的超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低血清丙二醛（MDA）水平，一定程度緩解熱應激對肉鴨機體損傷，提高機體抗氧化保護能力。此外，肉桂醛還可以顯著提高空腸高度和空腸高度/隱窩深度，對腸道形態(tài)無不良影響，可保護腸黏膜健康，促進腸道對養(yǎng)分的消化吸收。Hosseini等[22]研究指出，在肉雞日糧中添加肉桂醛等植物精油能改善腸道菌群平衡，有效調節(jié)熱休克蛋白基因的表達，緩解熱應激反應，改善雞體生長性能和免疫機能。肉桂醛因其具有良好的抑菌殺菌作用，已用于家禽疾病治療和預防保護。Jamroz 等[23]發(fā)現(xiàn)，肉桂醛可促進肉雞消化道益生菌增殖，降低大腸桿菌對腸道的危害，降低腸道疾病發(fā)生率。婁飛[24]研究指出，肉桂油（肉桂醛）口服液對雞白痢沙門氏菌感染具有治療作用，且治療劑量以0.18 g/（kg·d）時，連續(xù)使用10 d的使用效果佳、安全性好。肉桂醛還可以提高機體抗體水平、促進免疫器官生長，保護機體健康。劉洋[25]研究發(fā)現(xiàn)，肉桂醛能夠提高雞瘟抗體水平，并顯著改善胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)。

4.2 在生豬養(yǎng)殖中的應用

在生豬養(yǎng)殖中，肉桂醛被廣泛用于提高動物生長性能和免疫功能、以及改善肉品質。吳東等[26]研究表明，在育肥豬日糧中添加500 g/t 肉桂醛制劑，可以顯著提高豬只日增重和提高機體抗氧化能力，改善機體營養(yǎng)代謝狀況，降低料肉比，增強豬只免疫功能。周明等[27]利用600 mg/kg 肉桂醛替代抗生素金霉素和桿菌肽鋅添加在保育豬日糧中，結果發(fā)現(xiàn)，肉桂醛可以降低保育豬腹瀉發(fā)病率，增強豬只抗氧化功能，促進豬只生長，提高飼料轉化率。據(jù)申書婷[28]研究報道，肉桂醛制劑能提高豬只生長性能、抗氧化性能和飼料報酬，另外，可以顯著抑制腸道有害微生物，對生長初期仔豬腹瀉發(fā)病具有良好的防治功能。

4.3 在反芻動物養(yǎng)殖中的應用

在反芻動物養(yǎng)殖中，肉桂醛被廣泛用于提高動物生產(chǎn)性能，改善營養(yǎng)代謝和瘤胃發(fā)酵功能，以及降低致病菌感染率。焦延甫[29]研究發(fā)現(xiàn)，在育成牛早期日糧中添加少量肉桂醛制劑可以改善肉牛的生長性能和緩解炎癥應激反應。張成喜等[30]試驗表明，日糧中添加CA 能顯著提高奶牛血清中總蛋白和胰島素含量，顯著降低血清血糖和尿素氮含量，并顯著提高其對飼糧中主要營養(yǎng)物質的表觀消化率，促進機體對養(yǎng)分的消化吸收，且18 g/（d·頭）的添加效果最佳。肉桂醛以復合方式在奶牛養(yǎng)殖中的使用較為普遍。丁大偉等[31]研究比較發(fā)現(xiàn)，在奶牛日糧添加最適組合比例為牛至油（Oo）11.5 g/（d·頭）、CA 21.0 g/（d·頭），可以調節(jié)瘤胃不同菌群的生長代謝，對瘤胃微生物蛋白（MCP）產(chǎn)量和飼糧主要養(yǎng)分表觀消化率指標具有顯著促進作用。Blanch 等[32]研究顯示，添加適宜濃度肉桂醛和大蒜油混合產(chǎn)品可以減少奶牛甲烷（CH4）產(chǎn)量，調節(jié)瘤胃發(fā)酵特性，對泌乳牛適應15 d 后的產(chǎn)奶量增加具有促進作用，以300 mg/L 添加量對奶牛瘤胃發(fā)酵指標和產(chǎn)奶量效果最佳。肉桂醛因其廣泛的抑菌抗菌活性，在奶牛疾病治療中發(fā)揮重要作用。吳萍萍等[33]研究指出，肉桂醛可以抑制殺滅奶牛乳房炎主要病原菌（金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、鏈球菌），尤其對鏈球菌的抑制作用最強，其抑菌效果明顯優(yōu)于乙醇，且機體未產(chǎn)生耐藥性，有利于改善奶牛機體健康，提高牛乳產(chǎn)量和品質，也可用作臨床治療奶牛乳房炎的潛在藥物。楊云燕等[34]研究顯示，肉桂醛在一定程度上降低奶公犢腹瀉發(fā)病率。此外，關于肉桂醛在養(yǎng)羊生產(chǎn)中的研究報道較少。崔喬等[35]研究指出，飼喂CA 能調控肉羊瘤胃發(fā)酵功能，顯著提高肉羊飼糧主要營養(yǎng)物質有效降解率以及降低CH4排放量，其中添加量為300 mg/kg時使用效果最佳。

5 結 語

無抗養(yǎng)殖的提出，對畜牧業(yè)有一定的影響，尋找一種綠色、安全、無毒、高效的植物型飼料添加劑是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。近年來，研究發(fā)現(xiàn)肉桂醛相關產(chǎn)品在我國畜牧業(yè)中具有良好的應用前景。肉桂醛因其廣泛的生物學活性在動物營養(yǎng)、肉品質改善、抗氧化、免疫調節(jié)、疾病防治等方面發(fā)揮重要作用，但在畜牧養(yǎng)殖中的研究基礎相對薄弱，肉桂醛在動物體內的生物功能作用機制尚未完全明確，相關產(chǎn)品質量標準參差不齊，一定程度上影響肉桂醛相關產(chǎn)品在畜牧業(yè)中的推廣應用。