植物精油對反芻動物瘤胃蛋白質代謝的影響

白國勇，鄒華圍 ，王之盛，周安國

（1.四川省畜牧科學研究院動物營養研究所，四川 成都 610066；2.四川農業大學動物營養研究所抗病營養重點實驗室，四川 雅安 625014）

本文討論了植物精油對瘤胃蛋白質代謝的影響及其影響因素，以及對反芻動物生產性能的影響。

1 植物精油及其化學成分

1.1 植物精油的定義與性質 植物精油是一類植物源次生代謝物質，是通過蒸汽蒸餾從植物的揮發性部分提取的混合物。植物精油在植物學上稱為精油或香精油，在商業上稱芳香油，在化學和醫藥學上稱揮發油。

植物精油具有以下理化性質：常溫下易揮發；有特殊而強烈的氣味；常溫下多為液體；大多具有高的折光率和一定的旋光度；一般比水輕，比重在0.85～1.065間；易溶于石油醚等極性小的有機溶劑中，也能溶于高濃度乙醇，幾乎不溶于水；對空氣、日光及溫度較敏感，易分解變質；有些植物精油在常溫下可析出固體成分。

1.2 植物精油的組成成分 在化學上，植物精油的化學成分非常復雜，可分為4類基本成分：

1.2.1 萜烯類化合物 為精油的主要成分。據其基本結構又可分3類：單萜衍生物，如熏衣草烯和茴香醇等；倍半萜衍生物，如金合歡烯、廣霍香酮等；二萜衍生物，如油杉醇等。

1.2.2 芳香族化合物 為精油中僅次于萜烯類的第二大類化合物。萜源衍生物，如百里草酚、孜然芹烯；苯丙烷類衍生物，如桂皮中的桂皮醛等。含這類化合物的精油在香料工業上常作辛香型香料。

1.2.3 脂肪族化合物 精油中分子量較小的化合物。幾乎存在于所有的精油中，含量較少，如橘子、香茅等精油中的異戊醛等。

1.2.4 含氮含硫化合物 如具有辛辣刺激香味的大蒜素，洋蔥中的三硫化物，黑芥子中的異硫氯酸醋等。

2 植物精油對瘤胃蛋白質代謝的影響

Borchers（1965）早期的研究表明，在含酪氨酸的瘤胃液中加入百里酚可以促進氨基酸（AA）沉積，降低氨氮濃度，說明能抑制瘤胃細菌的脫氨基作用。Broderick和Balthrop也發現百里酚能抑制AA脫氨基變成氨氮。McIntosh等（2003）發現，當酪氨酸水解產物在體外與每天飼喂含1g精油化合物青貯日糧的奶牛的瘤胃液批量培養48 h后，能使AA的脫氨基作用降低9%。在相同的研究中，McIntosh等（2003）發現當離子載體莫能菌素加入到瘤胃液中，脫氨基作用沒有另外降低，表明精油對細菌種群的影響同莫能菌素的抑制作用是相同的。在后來的研究中，McIntosh等（2003）證明精油能抑制一些高產氨菌（HAP菌）的生長。HAP菌在瘤胃中數量很少，但具有很高的脫氨基活性。McEwan等（2002）對采食了精油的綿羊瘤胃液進行純培養，發現HAP菌數量減少；同時用DGGE法對芽孢桿菌梭菌屬的HAP菌的16SrDNA進行了多樣性分析，發現多樣性降低。因此，推測精油對瘤胃蛋白質代謝的影響就是對AA降解的影響，并且這些影響可能是因為抑制了HAP菌的生長。

但也存在不一樣的報道。Castillejos等（2005）采用雙流量連續培養罐培養8d，并保持恒定的pH，發現添加1.5mg/L精油對NH3-N濃度、細菌、粗蛋白降解率，或者微生物蛋白合成率沒有影響。Newbold等（2004）和Benchaar（2006）研究報道，每天分別添加 110mg或2 g混合精油，綿羊或奶牛瘤胃中大豆粉的蛋白降解動力學沒有變化。

3 植物精油影響瘤胃蛋白質代謝的因素

3.1 植物精油組成成分對瘤胃蛋白質代謝的影響

Busquet等（2005）發現，在連續發酵罐中添加丁香芽2.2mg/L能有效提高大型多肽的濃度，但對NH3-N的濃度沒有影響，表明丁香芽精油能降低瘤胃細菌分解肽的活力。然而，添加相同濃度的丁香芽精油組分——丁香酚對N代謝沒有影響，表明丁香芽精油中的抗肽基分解活性不是由它的主要成分決定的，而是取決于油中還未鑒別出的化合物。Busquet等（2006）報道，在體外分批培養中添加相同濃度的牛至油或它的主要成分——香芹酚都能降低NH3-N濃度，表明香芹酚在牛至油抗菌活性中起主要作用。Castillejos等（2006）發現，在瘤胃液24 h體外分批培養中逐步增加不同精油化合物的劑量水平（5、50、500mg/L和5 000mg/L）對瘤胃發酵產物的影響不同。當劑量為5、50、500mg/L時，香草醛不改變NH3-N濃度，當檸檬烯劑量為500mg/L時能降低NH3-N濃度，而丁香油酚和愈創木酚在所有的濃度都能降低氨氮濃度。這些研究表明，精油的化學成分可能影響精油對瘤胃N代謝的效果，而酚類化合物因其具有更高的抗菌活性，故可能具有更好的效果。

3.2 劑量對于植物精油改變瘤胃N代謝效果的影響 精油和它們的組分已被證明對N代謝的影響存在劑量依賴性。例如，Busquet等（2006）證明一些精油（如茴香油，杜松油，辣椒油，肉桂油，丁香芽油，蒔蘿油，大蒜油，生姜油，牛至油和茶樹油）和它們的主要成分（即茴香醚，芐基水楊酸，香芹酚，香芹酮，肉桂醛和丁香酚）在高濃度條件下（3 000mg/L）能顯著抑制NH3-N濃度，但中等劑量（300mg/L）的影響就很小，低劑量（3mg/L）甚至沒有影響；并且證明瘤胃N的流動沒有因為大蒜精油或肉桂醛的添加而改變，但是在體外連續培養中被肉桂葉精油降低。

由于精油復雜的化學組成，關于精油的適宜添加劑量還存在爭議。Newbold等（2004）發現，每天飼喂110mg精油的綿羊十二指腸中細菌N的流動沒有改變，但能顯著抑制瘤胃中的脫氨基作用，降低NH3-N濃度。而McIntosh等（2003）報道，BEO對體外瘤胃細菌的有效濃度在35～360mg/L，在體內則更高。這些研究結果的差異可能是因為精油的化學組成和實驗條件不同所造成的。

4 植物精油對反芻動物生產性能的影響

4.1 對奶牛的影響 已有少數研究報道了精油和它們的組分對奶牛產奶量和組成的影響。Benchaar等（2006，2007）發現，給奶牛每天飼喂750mg或2g精油，對DM攝入量、奶產量和奶成分沒有影響。相似的，給奶牛補充薄荷油20 g/kg，對DM、奶產量和奶成分也沒有影響。最近，Yang等（2006）在奶牛日糧中添加大蒜油（5 g/d）和杜松實油（2 g/d），發現它們對DM攝入量、奶產量或奶成分也沒有影響。陳會良等的實驗結果顯示，試驗組（10%牛至油預混劑）牛奶乳脂率提高了7.57%（P<0.05）；產奶量和乳蛋白率差異不顯著（P>0.05）。黃玉德等在奶牛日糧精料中添加大蒜素粉0.1%，結果每頭奶牛日產奶量增加 2.03 kg，提高了 8.42%（P<0.05），乳脂率提高了4.3%，精料用量每頭牛日平均下降0.8kg。這些研究中所得的結果不同可能與所用的精油成分不同有關。

4.2 對綿羊的影響 井明艷等（2005）用大蒜素飼喂綿羊，發現大蒜素可以提高綿羊體增重，且不同的飼喂水平對綿羊的體增重產生不同的效果，25%大蒜素的最佳飼喂水平為1.3～1.5g/只·d。賀劍忠等研究了大蒜素對卡拉庫爾羊日增重的影響，在精料中添加150 mg/kg水平的大蒜素，結果與對照組相比平均日增重降低了22.90 g，說明大蒜素對綿羊無增重作用，在一定程度上還會抑制綿羊的生長。這與前人的研究結果相矛盾，可能是因為大蒜素劑量過大，從而抑制了綿羊瘤胃內的真菌，導致綿羊消化功能下降，最終抑制了其生長。

4.3 對肉牛的影響 精油及其化合物對肉牛生產性能影響的研究很少。賈玉山等在日糧中加入不同劑量的大蒜和大蒜素飼喂西門塔爾雜交后代公牛，得出的結論為：大蒜及大蒜素對肉牛增重有顯著的促進作用，這可能是因為大蒜在激活肉牛體液免疫和細胞免疫系統過程中表現出了較強的生物活性，減弱了肉牛機體感染布氏桿菌后引起的能量和物質消耗，從而促進了肉牛增重。此外，香精油還可以影響肉牛的免疫性能。大蒜中影響肉牛機體免疫功能的主要成分是大蒜素，低劑量的大蒜素促進機體免疫調節，中劑量大蒜素的生物活性與機體免疫反應的強度趨于一致。

5 結語

植物精油可能是改善反芻動物中蛋白質利用率的一種有效方法。但在反芻動物上針對香精油所進行的研究大多還是在體外進行的，實際生產中這些活性物質的最佳劑量，瘤胃微生物菌群對這些物質的適應特性以及植物精油在動物體內的轉化機理等還需要進一步研究。

[1]張克英.植物精油在家禽營養中的應用進展[J].新飼料，2006，（12）：41-44.

[2]Borchers R.Proteolytic activity of rumen fluid in vitro[J].J.Anim.Sci.，1965，24：1033-1038.

[3]McIntosh F M，Williams P，Losa R，et al.Effects of essential oils on ruminal microorganisms and their protein metabolism[J].Appl.Environ.Microbiol.，2003，69：5011-5014.

[4]Newbold C J，McIntosh FM，Williams P，et al.Effects of a specific blend of essential oil compounds on rumen fermentation[J].Anim.Feed Sci.Technol.，2004，114：105-112.