植物精油提取及畜牧養(yǎng)殖應(yīng)用研究進(jìn)展

烏日汗，黃顯曄，劉雪松，王 爽，張鵬宇

1.杜爾伯特蒙古族自治縣畜牧技術(shù)服務(wù)中心，黑龍江大慶 166200；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江齊齊哈爾 161005

植物精油（PEO）是植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中一類油狀次生代謝產(chǎn)物的總稱[1]。其中含有多種活性物質(zhì)，可有效發(fā)揮抗菌、抗氧化、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能等功能。隨著抗生素的使用不當(dāng)，細(xì)菌的耐藥性逐漸增強(qiáng)，并且出現(xiàn)了一些“超級(jí)細(xì)菌”。這些“超級(jí)細(xì)菌”對(duì)多種抗生素皆產(chǎn)生了強(qiáng)烈的耐藥性，導(dǎo)致了對(duì)其治療極為困難。這些“超級(jí)細(xì)菌”中，耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌（MRSA）較為著名，這種細(xì)菌嚴(yán)重危害了動(dòng)物健康安全及公共衛(wèi)生安全[2]。我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的194 號(hào)公告表明，2020 年7 月1 日飼料生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長(zhǎng)類藥物飼料添加劑的商品飼料。而后發(fā)布的246號(hào)公告是繼194 號(hào)公告進(jìn)一步用于指導(dǎo)飼料“禁抗”工作的細(xì)化規(guī)則[3]。面對(duì)這種大環(huán)境，需要尋找抗生素的有效替代物來(lái)保證動(dòng)物的健康以及動(dòng)物的生產(chǎn)性能。植物精油作為一種自然產(chǎn)物，因具有多種有益的生物功能，在替抗方面發(fā)揮了重要的作用。本文就植物精油的提取方式及在畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 植物精油的提取方式

1.1 壓榨法

壓榨法是提取植物精油最簡(jiǎn)單的方法。壓榨法是通過(guò)壓力將植物組織器官中的有效成分充分?jǐn)D壓出來(lái)[4]。由于壓榨法對(duì)溫度要求較低，避免了精油在制備過(guò)程中受熱、受凍導(dǎo)致了精油功能的變化。壓榨法對(duì)植物的針對(duì)性較強(qiáng)，主要是對(duì)柑橘類植物精油進(jìn)行提取。謝練武對(duì)比了壓榨法和蒸餾法提取的精油，發(fā)現(xiàn)壓榨法生產(chǎn)的柑橘精油具有較佳的氣味，更加接近于天然的鮮橘果的香味，發(fā)現(xiàn)壓榨法適用于工業(yè)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)柑橘香精油[5]。

1.2 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法是商業(yè)中最常用來(lái)提取精油的方法[6]。水蒸氣蒸餾法是通過(guò)在蒸餾作用過(guò)程中植物體內(nèi)的精油和熱水透過(guò)植物組織薄壁的擴(kuò)散作用，將植物中的提取成分從植物組織中滲透出來(lái)，再經(jīng)過(guò)冷凝后通過(guò)油水分離的方法獲得純度較高的精油。該方法適用于提取與水不發(fā)生反應(yīng)或者不溶于水的有效成分[7]。嚴(yán)漢彬等利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化了水蒸氣蒸餾法提取山蒼子精油的工藝，發(fā)現(xiàn)利用優(yōu)化后的提取工藝可有效利用水蒸餾法提取山蒼子精油[8]。

1.3 有機(jī)溶劑萃取法

有機(jī)溶劑萃取法也是最常用的提取精油方式之一。有機(jī)溶劑萃取法主要是利用有機(jī)溶劑，通過(guò)連續(xù)回流提取、蒸餾去除有機(jī)溶劑等方式獲得植物精油。一般通過(guò)有機(jī)溶劑萃取法提取的精油多為粗制品，需要進(jìn)一步的進(jìn)行優(yōu)化。向陽(yáng)通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)有機(jī)溶劑萃取黑棗精油的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并試驗(yàn)提取出來(lái)的精油抗菌活性及抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)利用有機(jī)溶劑萃取法可有效提取出黑棗精油，并且提取出來(lái)的精油可有效去除自由基并且具有一定的抗菌活性[9]。

1.4 超臨界二氧化碳萃取

超臨界二氧化碳萃取法是一種新興的精油提取方法。其原理在于將超臨界流體控制在超過(guò)臨界壓力和臨界溫度狀態(tài)下，從植物中提取出精油，當(dāng)超臨界流體恢復(fù)到正常的條件時(shí)，精油就會(huì)與流體分離，從而獲得高純度的精油。但是這種提取方法花費(fèi)較高[10]。張楊波等利用響應(yīng)面法優(yōu)化了超臨界二氧化碳萃取茉莉花蕾精油的提取工藝，并研究了提取精油的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)利用超臨界二氧化碳萃取法提取的茉莉花蕾精油品質(zhì)高，具有較好的抗氧化活性[11]。

1.5 生物酶輔助提取法

生物酶法是利用生物酶破壞植物的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使有效成分有效暴露出來(lái)，是一種新型的植物精油提取方式。生物酶輔助提取法使用的酶主要針對(duì)植物的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，常用的酶包括了纖維素酶、半纖維素酶以及果膠酶等[12]。目前，許多研究都利用生物酶進(jìn)行精油的提取。卓浩廉等利用響應(yīng)面法優(yōu)化了生物酶提取煙葉精油的提取工藝，得出生物酶提取法可有效提取煙葉精油[13]。

1.6 其他方法

除了以上提到的方法以外，還有多種方法可用于植物精油的提取，包括吸附法、同時(shí)蒸餾-萃取法、超聲波輔助萃取法以及微波輔助萃取法等。這些方法都可有效進(jìn)行植物精油的提取。不同的方法針對(duì)不同的植物，并且提取率也有所不同。

2 植物精油在畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的應(yīng)用

2.1 植物精油在禽類養(yǎng)殖上的應(yīng)用

植物精油可有效提高禽類的免疫力、抗氧化力。在飼料中添加植物精油可有效提升動(dòng)物的生產(chǎn)性能，維持禽類動(dòng)物腸道健康。植物精油除了單獨(dú)應(yīng)用以外，也可以與益生菌等生物制品聯(lián)合在禽類養(yǎng)殖上應(yīng)用。陳志永等探究了植物精油與枯草芽孢桿菌組合應(yīng)用對(duì)黃羽肉雞生長(zhǎng)性能與腸道健康的影響，發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌與植物精油聯(lián)合應(yīng)用能顯著提高黃羽肉雞各個(gè)生長(zhǎng)階段及全期的日增重，并能有效降低肉料比，可有效提高肉雞的腸道健康[14]。林廈菁等探究了飼料中添加植物精油對(duì)黃羽肉雞產(chǎn)蛋性能、雞蛋品質(zhì)、孵化性能等指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)在飼料中添加植物精油可有效改善蛋的品質(zhì)，提高受精蛋的孵化率和生殖器官系數(shù)，降低血漿低密度脂蛋白膽固醇含量和肝臟甘油三酯含量，有效提高黃羽肉雞的產(chǎn)蛋性能[15]。鄧雨英等探究了飼料中添加枯草芽孢桿菌和植物精油復(fù)合制劑對(duì)雪峰烏骨雞產(chǎn)蛋性能、蛋品質(zhì)、血清生化指標(biāo)和糞便菌群的影響，發(fā)現(xiàn)飼料中添加益生菌植物精油復(fù)合制劑可有效提高血清堿性磷酸酶活性，降低血清甘油三酯含量，增加腸道枯草芽孢桿菌含量，從而有效改善烏骨雞產(chǎn)蛋性能[16]。竇曉利等探究了黃芪精油對(duì)良鳳花雞生長(zhǎng)性能、免疫機(jī)能及抗氧化能力的影響，發(fā)現(xiàn)0.3%的精油添加量組可有效提高良鳳花雞的平均采食量和平均日增重，該試驗(yàn)組耗料增重比顯著低于對(duì)照組，血清中IgG、IgA、新城疫抗體含量顯著高于對(duì)照組，總抗氧化能力顯著高于對(duì)照組，表明在飼料中添加精油可有效提高良鳳雞的生長(zhǎng)性能、免疫機(jī)能以及抗氧化能力[17]。

2.2 植物精油在養(yǎng)豬上的應(yīng)用

許多研究都已表明，在母豬上，植物精油可以有效緩解母豬的氧化應(yīng)激、減少母豬的炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)母豬的泌乳能力。在仔豬上，植物精油可有效增加腸道菌群，有效減少仔豬腹瀉的發(fā)生率。在育肥豬上，植物精油可有效提高其采食量，減少其料重比，降低其患病率，提高其氧化自由基清除能力，提高其所產(chǎn)肉的品質(zhì)[18]。賈淋雁探究了飼料中添加植物精油對(duì)感染豬流行性腹瀉病毒的仔豬生長(zhǎng)性能和免疫功能的影響，發(fā)現(xiàn)在低銅飼料中添加植物精油可通過(guò)調(diào)節(jié)介導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，有效抑制豬流行性腹瀉病毒的發(fā)生，從而維持仔豬的腸道健康[19]。袁瑤應(yīng)用體外法評(píng)價(jià)了植物精油的體外抑菌能力和對(duì)豬回腸菌群結(jié)構(gòu)與發(fā)酵參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)多重耐藥的豬源沙門氏菌、大腸桿菌、豬鏈球菌對(duì)肉桂醛、香芹酚和百里香酚均表現(xiàn)出了高敏感性，并且適宜劑量的植物精油添加劑能夠抑制部分微生物代謝活性，在發(fā)酵體系中可有效抑制大腸桿菌豐度，提高有益益生菌的豐度，從而達(dá)到優(yōu)化菌群的作用[20]。周選武對(duì)比了飼料中添加抗生素和植物精油對(duì)母豬生長(zhǎng)性能的影響，發(fā)現(xiàn)相比較于對(duì)照組，飼料中添加植物精油組死胎率下降了53.33%，斷奶存活率提高了1.6%，木乃伊率降低了50%，并且母豬血清中免疫蛋白含量顯著增加[21]。鄔本成等探究了祛痰止咳復(fù)方植物精油對(duì)生長(zhǎng)豬性能及呼吸道疾病的效果，發(fā)現(xiàn)在日糧中添加祛痰止咳復(fù)方植物精油可有效提高咳嗽豬只的治愈率，可有效提高豬的免疫能力[22]。

2.3 植物精油在反芻動(dòng)物上的應(yīng)用

在反芻動(dòng)物上，植物精油可有效改善其產(chǎn)品的品質(zhì)，減少乳腺炎的發(fā)生，有效增強(qiáng)其對(duì)寄生蟲防治能力以及有效減少子宮內(nèi)膜炎的發(fā)病率。王孝武探究了植物精油對(duì)主要導(dǎo)致奶牛子宮內(nèi)膜炎致病菌的抑制效果，發(fā)現(xiàn)百里香精油和薰衣草精油對(duì)導(dǎo)致奶牛子宮內(nèi)膜炎的大腸桿菌及隱秘芽孢桿菌具有良好的抗菌效果，可有效治療細(xì)菌性奶牛子宮內(nèi)膜炎[23]。林杰通過(guò)建立LPS 誘導(dǎo)的bMEC 炎癥模型，探索了植物精油對(duì)LPS 誘導(dǎo)的奶牛乳腺上皮細(xì)胞損傷的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)一定濃度的百里香精油、茶樹油、香樟油和桉樹油能夠有效降低LPS 對(duì)奶牛乳腺上皮細(xì)胞的損傷[24]。徐珊珊探究了沙蔥精油對(duì)肉羊肉品質(zhì)、抗氧化性能和免疫機(jī)能的影響，發(fā)現(xiàn)沙蔥精油可有效改善肉羊屠宰性能和肉品質(zhì)，提高其抗氧化性和免疫活性[25]。喬亞杰探究了飼料中添加沙蔥精油對(duì)肉羊生長(zhǎng)性能等指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)添加植物精油的試驗(yàn)組在45 ～60 d 平均日采食量高于對(duì)照組，30 ～60 d 平均日增重高于對(duì)照組，30 ～45 d 平均料肉比高于對(duì)照組，并且發(fā)現(xiàn)添加植物精油組肉羊的十二指腸、空腸以及回腸的絨毛高度增高，隱窩深度降低，絨毛長(zhǎng)度/隱窩深度比值顯著增高，表明沙蔥精油可有效提高肉羊的生長(zhǎng)性能并且提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率[26]。許多研究表明，在反芻動(dòng)物飼料中添加復(fù)合植物精油的效果要優(yōu)于添加單一植物精油。在飼料中添加復(fù)合植物精油可有效改善動(dòng)物瘤胃微生物的發(fā)酵模式，提高反芻動(dòng)物的飼料消化率。除此之外，還可有效減低乳腺炎的發(fā)生[27]。陳昊等在奶牛飼料中添加了一種含有香芹酚、百里香素及麝香草酚的復(fù)合植物精油，探究這種復(fù)合植物精油對(duì)奶牛乳腺炎以及腹瀉發(fā)病率的影響，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在日糧中添加這種復(fù)合植物精油可使乳腺炎發(fā)病率下降2%，讓腹瀉發(fā)病率下降10%。朱永剛探究了復(fù)合精油LZ307 的安全性和對(duì)奶牛胎衣不下的治療效果，發(fā)現(xiàn)該種復(fù)合精油無(wú)毒性，具有良好的安全性和胎衣不下治療效果。

3 小結(jié)與展望

植物精油在畜牧養(yǎng)殖中已研究多年，通過(guò)大量研究表明植物精油可有效增加動(dòng)物的生產(chǎn)性能，增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)疾病的防治能力及抗氧化能力。植物精油在禽類養(yǎng)殖、豬養(yǎng)殖以及反芻動(dòng)物養(yǎng)殖上應(yīng)用較為廣泛，并且有著優(yōu)良的效果?，F(xiàn)階段，對(duì)于植物精油的作用研究?jī)H停留在臨床試驗(yàn)階段，對(duì)其具體產(chǎn)生作用的機(jī)制研究較少。未來(lái)可通過(guò)代謝組學(xué)以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路探究植物精油的機(jī)制研究。在這個(gè)逐漸全面“禁抗”的時(shí)代，植物精油會(huì)發(fā)揮重要的作用。