植物精油在動物營養中的研究進展

張 宇，姜 寧，張愛忠

（黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163319）

近年來，隨著畜牧業的蓬勃發展，各種動物疾病等問題相繼出現，嚴重影響了畜禽產品的品質。在日糧中添加抗生素雖然可以在一定程度上減少動物疾病，提高動物產品的生產效率，但是抗生素的不合理使用卻會導致細菌抗藥性、藥物殘留、腸道菌群失衡和畜禽產品質量下降等現象。為了發展綠色養殖業和環境友好型生產模式，尋求新的抗生素替代品成為當今研究的重點之一。植物精油來源廣泛且生物活性多樣，能在一定程度上代替抗生素，發展前景廣闊。

1 植物精油的概述

植物精油，又稱芳香油，是以植物為原料提取的有特殊氣味的低相對分子質量植物源次生代謝產物，主要分為單方精油、復方精油和基礎油。植物精油的化學組成受環境因素等影響，成分復雜，同一種精油的成分會因為地理因素或采摘部位不同而不同。構成精油的化合物有萜烯類衍生物、脂肪族化合物、芳香族化合物和含氮含硫類化合物。植物精油的提取方法主要有物理法（水蒸汽蒸餾法、機械壓榨法、超聲提取法、微波輔助法）、化學法（超臨界二氧化碳流體萃取法、微膠囊雙水相提取法、亞臨界水提法）和生物法（酶解法）等[1-2]。水蒸氣蒸餾法最為簡便，但原料需求量大、高耗能且提取率較低；機械壓榨法的生產成本低、精油品質好，但是同樣效率低且能耗高；超臨界二氧化碳流體法操作溫度較低，適合提取對溫度敏感的植物精油；微波輔助法是最綠色環保的方法，因其具有所用原料少、耗能低、回收率高等特點被廣泛應用。

2 植物精油的生物學功能及作用機理

2.1 抑菌作用

研究表明，香辛類的植物精油有較強的抗真菌和細菌的作用，如肉桂油、香芹酚、牛至油和百里香油等。精油的抗菌作用與其化學組成有關，酚類、醛類和萜烯類為主要的抗菌物質，其中醛類和酚類的抗菌效果較好。

植物精油的抑菌作用機理不是通過某一特定的作用機理實現的，而是通過作用于細胞膜和進入細胞內部兩種途徑來實現。酚類化合物的抑菌機理為：具有疏水性和脂溶性的酚羥基通過作用于細胞膜表面改變細胞膜結構，導致細菌胞內物質流出，細菌死亡；醛類化合物的抑菌機理為：與細胞膜蛋白發生反應進入細胞內部，其羰基可與蛋白質結合進而抑制氨基脫羧酶活性，通過影響細菌胞內蛋白和酶的活性達到抑菌效果[3-4]。萜類化合物的抑菌機理為：通過抑制呼吸酶活性，改變細胞膜表面的離子濃度梯度和電勢能來完成抑菌作用。目前對于植物精油殺菌抑菌的作用機理的研究還只是停留在細胞的水平，如果進一步深入到分子水平研究將能清晰了解其機制，以便于在實際生產中更合理的應用。

王改琴等研究表明，丁香酚、香芹酚、百里香酚和肉桂醛等植物精油對沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等腸道有害菌群有很好的抑菌效果[5]。韓乾杰等將單方或復方精油香蘭素、肉桂醛和百里香酚與丁酸鈉混合作用于細菌，結果發現大腸桿菌等有害菌受到明顯抑制，乳酸菌沒有受到抑制作用[6]。汪中興等研究表明，肉桂精油、百里香精油、牛至油對豬源產腸毒素K88和霍亂沙門氏菌A72都有抑菌效果，但是肉桂精油的抑菌效果最好，牛至油效果最差[7]。陳百萬等研究丁香精油對引起奶牛乳腺炎的病原菌抑制效果發現，丁香油能在不同程度上抑制受試細菌和真菌，具有廣譜抗菌性，可用于奶牛乳腺炎防治[8]。楊昭等研究表明，在荷斯坦奶牛TMR日糧中添加牛至油能有效抑制日糧中霉菌、大腸桿菌等其他細菌的數量[9]。

2.2 誘食促生長作用

很多研究均表明植物精油可以促進動物采食和生長，植物精油通過特有的氣味刺激動物大腦三叉神經進而誘發食欲。也有學者認為，香味被大腦嗅覺神經感知，促使大腦前葉分泌腦啡肽和內啡肽，調節機體的機能。精油的誘食作用對豬的影響作用強于對禽類的影響，這是因為家禽的味蕾及嗅覺并不及豬那樣發達，這在一定程度上證實了氣味誘食這一觀點。但是動物對不同植物精油的適口性和偏好性有所不同，百里香酚作為一種香料不僅可以作為食品調味劑，也可以應用到斷奶仔豬的飼料中來改善飼料的氣味，刺激仔豬舌咽神經，提高采食量。此外，植物精油能刺激消化道內消化液（如唾液、胃液、腸液和膽汁等）和各種消化酶（如脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶等）的分泌；促進腸道絨毛發育，增加絨毛的高度從而增加和食糜的接觸面積；平衡腸道菌群，提高乳酸桿菌等有益菌的數量，減少大腸桿菌、沙門氏菌和產氣莢膜梭菌等有害菌的數量。卓清等研究發現，在豬日糧中添加大蒜素可以提高日糧的天然風味并掩蓋其他添加劑的不良氣味，能刺激豬的采食，同時能促進各種消化酶的生成及胃腸蠕動，提高采食量和日糧轉化率，促進生長[10]。

2.3 抗氧化作用

植物精油通過直接和間接的方式發揮抗氧化的作用，其能阻止自由基生成并與過氧自由基結合形成穩定的物質，進而抑制或阻止自由基鏈式反應的發生。植物精油能增強動物體內抗氧化酶的活性，抑制蛋白質的氧化以及膜脂質與金屬鹽的過氧化反應[11]。研究表明，醛類、酚類及其衍生物都具有抗氧化的功能，目前對于酚類抗氧化性的研究較多。很多學者認為，酚類的抗氧化活性是由于苯酚羥基的存在，在脂肪氧化過程中，該基團提供氫和電子中和氧化過程中產生的過氧化物自由基，阻止或延緩脂肪的氧化，如從牛至油中提取的香芹酚和百里香酚、從丁香精油中提取的丁香酚均是該精油發揮抗氧化作用的主要成分。

張文靜等發現，在肉仔雞日糧中添加植物精油能顯著提高血清中超氧化物歧化酶的活性，增強肉仔雞的抗氧化能力[12]。張強等研究表明，在低能量仔豬日糧中添加植物精油能提高血清中類胰島素生長因子-1含量，使超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性增強[13]。Hashemipour等研究表明，在肉雞日糧中添加百里香酚能提高血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性[14]。

2.4 提高免疫力作用

研究表明，很多植物精油都有提高機體免疫器官指數、促進抗體及補體生成、提高免疫功能的作用，如牛至油、大蒜素、百里香酚和肉桂醛等。大蒜素能能促進白細胞介素、干擾素和腫瘤壞死因子的生成，加強巨噬細胞分泌代謝和抗氧化的能力。肉桂醛和百里香酚能改善仔豬的腸道黏膜免疫系統，具體表現為：提高血清中淋巴細胞的轉化率、白細胞的吞噬率；提高免疫球蛋白A和免疫球蛋白M的含量以及補體3和補體4的水平[15]。朱曉磊等研究發現，百里香精油能顯著提高雞免疫器官指數和血清中免疫球蛋白含量[16]。同樣，在仔豬日糧中添加植物精油也能顯著提高血清中免疫球蛋白的含量，提高仔豬免疫能力[17-18]。

3 植物精油對動物生產性能和健康的影響

3.1 單胃動物

植物精油能提高禽類和豬的生產性能，增強動物機體免疫力和抗氧化能力，降低腸道和呼吸道疾病的發病率。研究表明，植物精油對禽類腸道健康有一定的調節作用，具體表現為：促進腸道消化酶的分泌；增加腸黏膜表面的絨毛長度和隱窩深度；平衡腸道微生物區系并降低腸道有害代謝產物等[19]。Hong等研究表明，日糧中添加香芹酚能改善肉雞胴體品質，胸肌和腿肌的嫩度提高，這可能是因為肌肉血清中的多酚類和黃酮類化合物含量升高有關，這兩種化合物分子中有羥基，能與自由基結合，降低蛋白質和脂質的氧化程度，改善肌肉的品質[20]。莊福金等將百里香酚和肉桂醛的混合微乳劑加入飲水中飼喂肉仔雞，結果表明，微乳劑能降低仔雞死淘率并提高成活率，提高日增重并降低料重比[21]。大量研究表明，植物精油可有效緩解仔豬的斷奶產生的應激，維持腸道健康，降低腹瀉率，提高對飼料的消化吸收能力，提高育肥豬的生長性能和豬肉品質，改善母豬的乳品質并提高免疫能力[22]。紀少麗等研究表明，在妊娠期母豬日糧中添加止痢草精油能提高仔豬斷奶的平均日增重，母豬血清中的胰島素樣生長因子水平升高，肌肉蛋白質的合成增加，認為胰島素樣生長因子會由母豬傳遞給仔豬，影響仔豬的體重和生長狀況[23]。周明等研究表明，肉桂醛能提高保育豬的飼料轉化效率和機體抗氧化能力，防治保育豬腹瀉[24]。

3.2 反芻動物

植物精油不僅能影響反芻動物的瘤胃發酵，還能提高動物對疾病的抵抗能力，降低反芻動物的腹瀉率及奶牛乳腺炎的發病率。目前，對于植物精油影響反芻動物的研究不及單胃動物多，可能是因為考慮到試驗成本等因素。大部分研究者通過體內代謝試驗或體外發酵培養方法研究不同植物精油對反芻動物的影響，得出的結論并不完全一致，有些精油能促進瘤胃發酵，對動物機體及代謝有促進作用，也有些精油可以抑制瘤胃發酵，對動物的機體和生產性能并沒有影響。對反芻動物發酵有促進的精油有：大蒜素、辣椒素、肉桂醛、丁香油、茴香醚等。揮發性脂肪酸的降低可能是因為高濃度的精油抑制了產氨菌和產甲烷菌的同時也抑制了其他瘤胃微生物的活性，微生物活動的抑制會影響飼料消化率，因此最適添加量還需要進一步研究。丁香油和牛至油的抑菌作用比較明顯，都能降低奶牛乳房炎和腹瀉的發病率，改善奶牛的健康狀況，提高產奶性能[25]。梁賢威等研究表明，在泌乳水牛的飼料中添加葵花籽油和茶油均能提高乳脂率和乳固形物的總量，不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的量也有所提高，但產奶量降低[26]。

4 小 結

植物精油以其無毒、抗菌性好、微量高效等優點，有望成為新型的抗生素替代品，但要將植物精油廣泛的應用到實際生產還有很多問題有待解決。植物精油易氧化揮發，穩定性較差，需要經過真空凍干和微膠囊等生產工藝，在提取過程中需要采取適當的提取技術，以低成本換取高產量和質量的植物精油是精油生產的最終目的。不同植物精油的活性成分和含量不同，具體的作用機理和使用劑量也有所不同，因此，對其機理的研究不能只局限在細胞水平，而應上升到分子水平，只有對作用機理了解透徹，才能在實際生產有更好的應用；有些學者在研究精油最適使用劑量時采取體外試驗法，這與直接應用到動物本身是有一定差距的，而不同種類、生長階段和不同體重的動物用量要求應該是不同的，因此研究者需要進行大量的動物試驗。只有通過大量深入的科學研究，植物精油才能成為化學添加劑和抗生素的替代品。

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