大蒜素和肉桂醛在水產飼料中的應用

李雪梅 盧雪旎 王興強 李慶國 茆丹婷 李國斌 王會 劉金彩

摘要 大蒜素和肉桂醛是一種具有特殊生理功能的植物源天然抗菌劑，近年來作為飼料添加劑在畜禽安全生產中有著重要的意義。從抗菌消炎、促進生長、提高畜產品品質、提高機體免疫力以及防止飼料霉變等方面，綜述了大蒜素和肉桂醛替代抗生素的研究進展，以期為大蒜素和肉桂醛和在水產飼料中的開發應用提供參考。

關鍵詞 大蒜素;肉桂醛;抗生素;水產飼料

中圖分類號 S 963文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2022）02-0012-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.004

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application of Allicin and Cinnamaldehyde Compound in Aquatic Feed

LI Xue-mei， LU Xue-ni，WANG Xing-qiang et al （College of Marine Science and Fisheries，Jiangsu Ocean University，Lianyungang，Jiangsu 222005）

Abstract Allicin and cinnamaldehyde are natural antimicrobial agents of plant origin with special physiological functions.Progress on the substitution of allicin and cinnamaldehyde for antibiotics was reviewed from the aspects of antibacterial and anti-inflammatory，promoting growth，improving quality of animal products，improving immunity of organism and preventing mildewy feed，so as to provide references for the development and application of allicin and cinnamaldehyde in aquatic feed.

Key words Allicin;Cinnamaldehyde;Antibiotic;Aquatic feed

基金項目 江蘇省科技廳政策引導類計劃“蘇北科技專項”（LYG-SZ201924）;江蘇省研究生培養創新工程研究生科研與實踐創新計劃（SJCX20_1284）。

作者簡介 李雪梅（1995—），女，江蘇儀征人，碩士研究生，研究方向：水產動物增養殖。*通信作者，教授，博士，從事水產動物增養殖研究。

收稿日期 2021-05-16

21世紀國家水產養殖業發展迅速，在水產動物飼料方面的研究也越來越多，在當前水產動物飼料中，植物原料的添加比例越來越高，但其在自然環境中非常容易滋生真菌。許多真菌都會產生霉菌毒素，而被霉菌毒素污染的飼料對水產動物的健康生長發育有很大影響[1]。隨著高密度的水產養殖，水產動物疾病呈多發、復雜狀態，生存環境惡化。由于治療魚病等原因，人為在飼料中添加大量抗生素，這種方式帶來了一系列問題，比如藥物殘留、耐藥性及其毒副作用等。新型飼料添加劑是一種抗生素替代物，它相比抗生素既安全又有效，同時還具有改善生產性能、降低細菌耐藥性產生程度、增強水產動物的抗病能力和提高機體系統免疫力等特點[2-3]。為了保持人畜的健康及經濟效益，尋找替代抗生素的飼料添加劑非常重要。近年來大蒜素和肉桂醛作為抗生素替代物在水產和畜禽等飼料行業得到了廣泛的開發利用。

1 大蒜素和肉桂醛的概述

大蒜是香辣調料，也是一種藥用食材，具有豐富的營養價值，作為一種天然抗生素被廣泛使用。大蒜對生物機體具有諸多良好作用，比如提高免疫力、殺菌消毒、消除炎癥和改善心血管疾病等[4-5]。這些功能源于大蒜含有的大量有機硫化物，研究表明大蒜的主要活性物質為大蒜素（allicin），提取自大蒜的球形鱗莖，是一種具有揮發性質的油狀黏稠物。其味道辛辣，具有強烈的大蒜臭，主要構成成分為二烯丙基硫醚，是蒜氨酶催化蒜氨酸生成的物質。當大蒜素遇上熱堿時會處于不穩定狀態，但是若處于酸性環境下就是穩定狀態[6-7]。大蒜素具有天然性以及安全性高的特點，是近年來開發的一種新型飼料添加劑。這種大蒜素新型飼料添加劑在動物體內不殘留、不產生耐藥性，對于動物機體具有提高系統免疫力、促進機體生長發育、增進食欲、誘香等作用。

肉桂醛（cinnamaldehyde）又被稱為桂皮醛，β-苯丙烯醛，3-苯基-2-丙烯醛，其分子式為C6H5CH =CHCHO，源于肉桂樹的次生代謝產物肉桂精油，是一種天然產物并且是含有醛基的芳香類化合物。其色為淺綠黃色或微黃色或無色，其狀態類似于油，很難溶解于水和甘油，但是易于溶解在乙醇和乙醚中。肉桂醛味甜且辣并伴有強烈的灼燒感，氣味較多偏向于桂皮油和肉桂油特有的香氣，和肉桂酸為肉桂揮發油中主要藥效成分，含量高達70%[8-10]。肉桂醛具有抗菌消炎、抗氧化、防癌抗癌、降血糖等生物活性和代謝能力強、無污染、不易產生耐藥性等優點，被看作是一種新開發的環境友好型飼料添加劑[11-12]。

2 大蒜素和肉桂醛的抗菌消炎作用

大蒜素是一種廣譜抗菌藥物，其所具有的活性成分三硫二異丙基，有著能夠抑制腸道病原微生物、抑制革蘭氏陰性和陽性細菌、平衡腸道菌群的作用[13]。符林瑜等[14]研究發現，當大蒜素濃度達到128 μg/mL時，對白色念珠菌表面生物膜的形成具有明顯的抑制作用。楊斌等[15]臨床研究發現，大蒜素對沙門氏菌和大腸桿菌所導致的水生動物疾病，以及草魚出血病和細菌性爛鰓等傳染病有著高效的治療作用。同時也能有效地抑制消殺魚類的致病細菌，達到卓有成效地預防治理魚類的病癥，比如出血癥、腸炎病、鰓腐病、赤皮病和暴發性流行病，以及顯著提升魚類生長發育水平和成活率的目的，是現在防治魚病的較好藥物之一[16]。

肉桂醛對于諸多細菌的活性具有良好的抑制作用，例如炭疽桿菌、霉菌、產氣桿菌、霍亂弧菌、變形桿菌、肺炎球菌、腸炎沙門氏菌、芽孢桿菌等，而且對于革蘭氏陽性菌肉桂醛具有非常顯著的活性抑制效果，所以肉桂醛可以被用來進行若干種細菌性疾病的治療[17-18]。關于肉桂醛抑菌的機制，有研究發現它對細菌的細胞壁中葡聚糖和幾丁質的合成過程有著特異性破壞作用，當它在破壞細胞壁之后，就可以使藥物進入內部破壞細胞器，最終消滅細菌，從而起到抑菌的作用[19]。

還有一些研究提出，肉桂醛中的主要成分會導致細菌細胞膜的穩定性降低，干擾細菌的正常生長代謝和酶促反應，降低細菌的生物活性，并抑制微生物的生長[10，20]。當肉桂醛溶液濃度為125.00、250.00 mg/mL時對副溶血弧菌、哈氏弧菌和遲緩愛德華氏菌3種海水中常見的致病菌具有強烈的抑制作用，能夠防治常見的魚病[21]。

3 大蒜素和肉桂醛促進生長、提高品質的特性

大蒜素的獨特香氣能夠改善飼料的風味，增加水產動物腸胃蠕動，刺激腸黏膜和胰腺消化酶的活性，促進脂肪代謝而降低魚體膽固醇含量，從而提高魚體蛋白質含量和肌肉品質，長期投喂大蒜素能有效地增加水產動物的攝食、促進吸收營養、改善水產品品質[22]。同時具有殺菌、驅趕蚊蟲的作用，改善了動物生長環境，減少了藥物使用和疾病的發生，進而提高了飼料轉化率和降低藥物對動物生長的不良影響[13，23]。在羅非魚的人為培育幼苗的過程中，大蒜素的添加量僅僅達到50 mg/kg的水平就可以提高羅非魚的成活率、餌料系數、總產量等[24]。在草魚的飼料中摻混些許大蒜素，便可降低餌料系數、提高成活率[16]。將劑量水平分別為25、50、75、100 mg/kg的大蒜素添加到淡水白鯧魚的飼料中，發現白鯧魚的增重率分別提升了57.49%、91.25%、101.26%、87.74%，而白鯧魚肌肉中的粗蛋白含量分別提高了3.82%、6.00%、17.69%、18.38%，與此同時粗脂肪含量分別降低了5.74%、3.95%、2.75%、1.24%。綜合以上結果，研究發現大蒜素的最佳添加量為51.86～74.15 mg/kg[25]。大蒜素可有效降低卵形鯧鲹中不飽和脂肪酸的含量，增加其肌肉中的氨基酸含量，進而顯著提高卵形鯧鲹的營養價值和肌肉品質[26]。

Tiihonen等[27]在肉雞飼料中添加肉桂醛，能控制肉雞腸道菌群組成和活性，改善腸壁形態結構和消化道健康狀況，促進消化吸收，增強雞的免疫力，提高肉雞生產性能。在蛋雞的飼料中添加肉桂醛也可以提高蛋雞性激素分泌水平和采食量，繼而提高蛋雞的產蛋能力、降低料蛋比[23，28]。肉桂醛能夠增強仔雞的抵抗力、促進生長，其效果好于抗生素，且仔雞對于肉桂醛的依賴很小[29]。

4 大蒜素和肉桂醛對機體免疫力的提高作用

大蒜素對于提高機體免疫力的機制在于先提高單核細胞的分泌水平，進而增強溶菌酶的活性，然后將細菌細胞壁中的粘多肽進行水解處理，最終殺滅細菌細胞，達到增強機體抗感染力和非特異性免疫力的目的[30]。此外，抗體與外毒素的特異性結合可以使其毒性作用消失，增強體液免疫能力。日糧中添加大蒜素能有效刺激草魚的免疫系統，增強了魚體免疫保護力，減少與外界病原接觸感染機會，從而有效預防疾病的發生[16]。分別添加25、50、75、100 mg/kg的大蒜素到淡水白鯧的飼料中，使白鯧魚成活率提高8.13%、2.09%、7.50%、14.59%、14.59%[15]。

肉桂醛對于提高機體免疫力的機制在于它先行在腸道內被分解，分解產生營養物質能夠為生物體提供必要的營養，然后刺激乳酸菌的產生，進而增加血清中的 IgG 的濃度，可以加速機體的血液循環、增強T淋巴細胞的轉化率、提高白細胞的吞噬能力，最終能夠抑制炎癥因子的釋放、調節炎癥相關通路以及增強機體免疫力[10]。Lee 等[31]通過飼料中添加肉桂醛，能改變肉雞的免疫系數，增加生物體的機體系統免疫力，并且在預防治療禽類蟲病方面發揮重要作用。

5 大蒜素和肉桂醛的誘食增香功能

各種類型水生動物在各個階段的營養需要皆有不同，而為了滿足它們的需要，在飼料生產過程中經常會添加一定比例的特殊營養或者藥物，其中的許多物質對水生動物具有刺激作用，并且會大大降低水產飼料的適口性，導致水生動物的進食欲望被減弱，因此會在一定程度上減少水生動物的攝食量[32]。配制一定比例的大蒜素添加在飼料中，能夠緩解刺激作用，改善飼料口感，提高飼料適口性，避免水生動物攝食量的下降，提高餌料系數，降低飼養成本[33]。大部分動物尤其是魚類對于大蒜素的味道十分喜愛，所以為了達到提高魚類食欲和采食量的目的，使用摻混大蒜素的飼料是可行的。實踐證明，大蒜素對于鯉科魚類來說，特別是對草魚具有促進生長發育、抗腸道疾病以及提高攝食水平的作用，因此它在草魚商品飼料的生產過程中已經應用得十分廣泛，但是如果想要應用在鯰魚等肉食性水產動物的飼料中應當謹慎[34]。

肉桂醛因其較強的桂皮油和肉桂油的香氣可作為飼料的風味添加劑，不僅能夠提高飼料的風味，還能改善飼料的品質。75 mg/kg肉桂醛水溶液對黃顙魚有較強的誘食效果，集魚效果最佳[32]。

6 展望

大蒜素和肉桂醛是近年來主要研究與開發的天然無公害的植物提取物。大蒜素和肉桂醛作為抗生素的理想替代品之一，在水產飼料中的具有抗菌、消炎、促進生長效率、提高產品質量、增強機體免疫力以及防止飼料霉變免疫力等生物學作用，安全性高。正確合理地使用大蒜素和肉桂醛既可以防治魚病，也能節支增收，降低環境污染，保護人體的健康。大蒜素和肉桂醛具有良好的藥用和保健作用，但是如何提高大蒜素和肉桂醛的提取率并保留有效成分、如何提高大蒜素肉桂醛的穩定性等問題還有待進一步研究和解決。今后應進一步研究大蒜素和肉桂醛的生物活性及作用機制，使其共同提高水生動物的生長性能和抗病性，取代抗生素廣泛應用于水產養殖。

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