植物精油研究進展及其在禽類生產中的應用

張 玥

（天津農學院動物科學與動物醫學學院，天津 300384）

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

EO 是植物生長發育過程中一類油狀次生代謝產物的總稱[1]。EO 含有大量的萜、烯、酚、酮等生物活性物質，在動物生產過程中不僅可以代替抗生素來抑制對抗生素已經產生抗藥性的病菌、調節微生物菌群平衡，還具有較強的抗炎、抗氧化、緩解應激、改善畜禽腸道功能、改善機體健康狀況、改善畜禽生產性能、減少疫病發生等優勢[2-3]。

1 EO的抗菌特性及作用機制

常見的EO 通常含有大量具有較強生物活性的化合物，這些物質在動物腸道內釋放能通過膜穿孔或膜破裂的形式選擇性地改變細菌細胞膜通透性及滲透壓造成胞內物質外泄，進入細胞內部的酚類物質可改變細菌酶系統導致微生物死亡[4]。

1.1 EO的抗菌特性

1.1.1 產氣莢膜梭菌

在厭氧條件下，產氣莢膜梭菌對較高濃度（500 mg·L-1）的牛至油、迷迭香油和百里香油敏感[5]。在感染產氣莢膜梭菌的肉仔雞日糧中添加100 mg·kg-1兩種EO產品（其主要成分是百里香酚和香芹酚），能有效控制腸道產氣莢膜梭菌數量[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量與活性，并且對盲腸固有微生物并無影響[7]。另外，茶樹油的主要成分松油烯醇-4 有極強的抗菌作用，無論在體內、體外都可有效殺滅沙門氏菌，在菌液濃度為106cfu·mL-1時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

通過對甲氧西林金黃色葡萄球菌耐藥菌株的抗菌活性進行研究，發現茶樹精油對抗耐藥菌具有抑制作用[9]。采用牛至油、香芹酚、百里香酚對金黃色葡萄球菌進行體外抑菌試驗，結果顯示其對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[10]。

1.1.4 大腸桿菌

牛至油通過影響微生物細胞膜的功能對大腸桿菌、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現，茶樹油抑制大腸桿菌的有效成分具有協同抑菌作用[12]，在MIC 為0.25%～1.0%時可以起到有效的抑制作用。大多數EO 對大腸桿菌均有較強的抑制作用，但對黃曲霉菌較抗生素具有更強的抑菌效果[13]。

1.1.5 鏈球菌

研究證實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變異鏈球菌的抑制作用呈劑量依賴性增大，20%的茶樹油對變異鏈球菌抗菌活性較強。茶樹油對變異鏈球菌的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間較長。

1.1.6 空腸彎曲桿菌

試驗證明，丁香酚和茶多酚對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于茶多酚，并且隨自身濃度的增加抑菌效果隨之增強。對于空腸彎曲桿菌，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的抗菌作用機制

由于EO 的化學成分非常復雜，其發揮抑菌作用的作用位點和作用機制不同，很可能是對多個位點共同作用的結果。通常認為EO 組成成分具有明顯的親脂性，進入細胞膜后能夠引起磷脂雙分子層結構紊亂，破壞膜蛋白，造成細胞膜的滲透性增大，細胞內容物（包括代謝產物、離子等）滲出，質子動力勢缺失，三磷酸腺苷（ATP）合成受阻，從而造成細胞死亡[17]。

2 EO的抗病毒特性及作用機制

2.1 植物精油抗病毒特性

研究結果顯示，各類皰疹病毒對EO 呈現高度敏感[18]，例如香茅、喬木篙等12 種EO 對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治療復發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、丁香精油等對部分無包膜病毒具有抑制作用[22]。

2.2 抗病毒作用機制

包膜病毒滅活是大多數EO 抑制病毒的作用機制，主要是因為親脂化合物能干擾病毒的包膜功能，使包膜解體，進而滅活病毒。但這類機制只對包膜病毒有效，對無包膜的病毒無效。少數EO 能抑制病毒在細胞內的復制，從而達到抗病毒的效果[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險[25]。也有研究表明，外用5%茶樹油凝膠在短時間內具有高效殺螨活性[26]。

4 EO的抗氧化特性

很多EO 具有較強的抗氧化活性，能夠有效清除機體內自由基，增強機體抗氧化和抗應激能力[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]。在肉雞基礎日糧中分別添加80、160、 240 mg·kg-1EO，測量血液中MDA，結果顯示各試驗組均低于對照組[29]。在肉雞日糧中添加400 mg·kg-1姜黃油，觀察高溫應激下肉雞的血液生化曲線、抗氧化物酶活性、抗體濃度狀況，結果表明姜黃油可減輕熱應激帶來的影響[30]。

另外有研究發現，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生的MDA，延緩冷藏期間胸肉和腿肉的脂類氧化，延長肉品的貨架壽命[31]。

5 EO對消化系統的影響

5.1 對腸道菌群的影響

EO 中含有的大量酚、萜烯、醛和酮類物質，具有良好的抗菌活性，對革蘭氏陽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量，當用量達到160 mg·kg-1時能顯著減少腸道內大腸桿菌和金黃色葡萄球菌數[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，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而影響腸道菌群的代謝物[35]。對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豐度，菌群改變能夠提高有益短鏈脂肪酸的含量，進而改善腸道健康[36]。

5.2 對腸道結構及消化酶的影響

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。有研究表明腸道微生物群的生長和代謝活動變化有可能引起腸道絨毛形態的改變[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胞更新速率，促進腸道絨毛發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十二指腸絨毛發育[38]。肉桂醛被證實能夠提高雞腸道內容物中丁酸的比例，丁酸有助于腸黏膜上皮的修復和增殖，從而顯著降低隱窩深度和增加絨毛高度，促進營養物質被吸收[39]。

良好的腸道環境能夠提高消化酶的活性。日糧中添加多種植物提取的復合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的免疫調節特性

EO 可提高動物的消化吸收功能，減少腸道中病原菌的數量[42]。同時EO 中的萜烯類物質具有免疫調節特性，能夠對免疫系統的各個部分產生影響[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，提高血清免疫球蛋白含量和白細胞的吞噬能力[44]。在疫苗接種時使用EO 能促進抗體的產生，提高疫苗接種的效力[45]。在肉仔雞日糧中添加牛至油，試驗組肉雞血清中新城疫抗體效價顯著提高，免疫器官指數相對增加[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，降低病原微生對腸壁的黏附損傷和產生的炎癥作用[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菌脂多糖（LPS）誘導的肉仔雞炎癥反應并緩解產氣莢膜梭菌誘導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構，并增加各段小腸黏膜杯狀細胞和淋巴細胞的數量，提高小腸黏膜免疫水平[49]。

7 EO在禽類生產中的應用

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，已被廣泛開發應用于禽類生產當中，作為抗生素的替代物以及飼料添加劑應用。

7.1 應用于肉雞生產

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化率的趨勢[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、增重及飼料轉化率[52]；基礎飼糧中添加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化率均顯著高于無添加的對照組[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，且對肌肉品質改善有一定作用[54]；當牛至油添加量為100 mg·kg-1時對肉仔雞的成活率和日增重均有促進作用，料重比顯著降低，能明顯促進肉仔雞生產性能提升[55]；使用茶樹油作為飼料添加劑能夠明顯促進肉雞法氏囊、脾臟發育，并且明顯提高肉雞采食量、增加出籠重、提高飼料轉化率[56]；在飼糧中添加50～150 mg·kg-1桉樹精油可提高肉雞生長性能，顯著提高肉雞的抗氧化機能，提高肉雞免疫器官指數和血清新城疫抗體效價[57]。

7.2 應用于蛋雞生產

在蛋雞飼糧中添加1.0%的牛至油能夠提高產蛋率、增加蛋品質和提高飼料轉化率[58]。在飲水中添加0.4 mL·L-1大蒜精油能夠顯著提高產蛋后期蛋雞的生產性能、蛋品質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蛋率，降低料蛋比，并且增強機體的體液免疫功能[60]。蛋雞飼糧中添加八角茴香和百里香復合EO150 mg·kg-1能夠改善盲腸腸道菌群結構，從而改善蛋雞產蛋后期的生產性能[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量[62]。

7.3 應用于肉鴨生產

飼糧中添加200 mg·kg-1的包被肉桂醛能緩解熱應激對肉鴨生長性能、屠宰性能、抗氧化能力和腸道黏膜形態的影響[63]。櫻桃谷肉鴨日糧中添加EO預混劑（含20%丁香酚和5%肉桂醛)能促進肉鴨外周血T淋巴細胞增殖與其免疫器官發育，顯著提高日增重和飼料轉化率，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能夠緩解機體炎癥反應，減少機體器官損傷以及空腸炎癥細胞因子含量，提高機體免疫功能[65]。

7.4 應用于其他禽類生產

對東北白鵝使用劑量為100 mg·kg-1牛至油預混劑，各試驗組的平均日增重和料肉比和屠宰性能均優于對照組[28]。在飼料中添加微膠囊包膜緩釋EO 劑量≥139 mg·kg-1時，蛋鵪鶉產蛋性能和產蛋率可達到且超越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和產蛋性能[34]。

8 EO的毒性

EO發揮抗菌作用的同時，一定濃度的EO對真核細胞（包括哺乳動物細胞）也具有細胞毒性[66]。并且動物體內的EO 濃度往往由于飼料的黏附作用和腸道的蠕動而被沖淡，實際濃度可能要比預期的低，因此體試驗中EO 的作用往往達不到預期的效果[67]。

牛至油對昆明種小鼠的急性毒性試驗顯示，牛至油對小鼠的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小鼠進行急性經口毒性試驗，結果表明其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小鼠的急性經口毒性試驗結果LD50為2570 mg·kg-1，95%可信限為2763～2391 mg·kg-1[71]。上述結果表明大多植物精油都屬于低毒物質。

9 EO應用方面存在的問題

近年來EO 成為了飼料添加劑的熱門研究對象，然而EO 在常溫下容易揮發，對外界條件較敏感，易分解變質，水溶性較差，其發展應用受到了很大制約。研究運用微囊包被技術[72]將EO 進行包封，能夠提高其溶解度和生物利用率。但在應用的效果和機理方面，依然存在一些待解決的問題，譬如：目前主要研究單方精油，而對于復方精油的研究較少；EO 經常被作為一個整體進行研究，對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EO 具有抗菌、無毒、多效的特性，在禽類治療微生物感染、應激反應、消化系統疾病等方面使用適宜劑量的EO 能夠取得顯著的效果，并且對提高禽類的生產性能有積極的作用。在提倡天然成分替代抗生素的政策背景下，合理運用EO 能夠使禽類養殖業避免濫用抗生素造成的耐藥性和藥物殘留，改善養殖環境，具有廣闊的發展前景。