植物精油提取及畜牧養(yǎng)殖應用研究進展

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)服務中心，黑龍江大慶 166200；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江齊齊哈爾 161005

植物精油（PEO）是植物在生長發(fā)育過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、提高動物生產(chǎn)性能等功能。隨著抗生素的使用不當，細菌的耐藥性逐漸增強，并且出現(xiàn)了一些“超級細菌”。這些“超級細菌”對多種抗生素皆產(chǎn)生了強烈的耐藥性，導致了對其治療極為困難。這些“超級細菌”中，耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌（MRSA）較為著名，這種細菌嚴重危害了動物健康安全及公共衛(wèi)生安全[2]。我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的194 號公告表明，2020 年7 月1 日飼料生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑的商品飼料。而后發(fā)布的246號公告是繼194 號公告進一步用于指導飼料“禁抗”工作的細化規(guī)則[3]。面對這種大環(huán)境，需要尋找抗生素的有效替代物來保證動物的健康以及動物的生產(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)的應用進行綜述。

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單的方法。壓榨法是通過壓力將植物組織器官中的有效成分充分擠壓出來[4]。由于壓榨法對溫度要求較低，避免了精油在制備過程中受熱、受凍導致了精油功能的變化。壓榨法對植物的針對性較強，主要是對柑橘類植物精油進行提取。謝練武對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)中最常用來提取精油的方法[6]。水蒸氣蒸餾法是通過在蒸餾作用過程中植物體內(nèi)的精油和熱水透過植物組織薄壁的擴散作用，將植物中的提取成分從植物組織中滲透出來，再經(jīng)過冷凝后通過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)生反應或者不溶于水的有效成分[7]。嚴漢彬等利用單因素試驗和正交試驗優(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 有機溶劑萃取法

有機溶劑萃取法也是最常用的提取精油方式之一。有機溶劑萃取法主要是利用有機溶劑，通過連續(xù)回流提取、蒸餾去除有機溶劑等方式獲得植物精油。一般通過有機溶劑萃取法提取的精油多為粗制品，需要進一步的進行優(yōu)化。向陽通過響應面法對有機溶劑萃取黑棗精油的工藝進行了優(yōu)化，并試驗提取出來的精油抗菌活性及抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)利用有機溶劑萃取法可有效提取出黑棗精油，并且提取出來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臨界壓力和臨界溫度狀態(tài)下，從植物中提取出精油，當超臨界流體恢復到正常的條件時，精油就會與流體分離，從而獲得高純度的精油。但是這種提取方法花費較高[10]。張楊波等利用響應面法優(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胞壁結(jié)構(gòu)，使有效成分有效暴露出來，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植物的細胞壁結(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行精油的提取。卓浩廉等利用響應面法優(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行植物精油的提取。不同的方法針對不同的植物，并且提取率也有所不同。

2 植物精油在畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的應用

2.1 植物精油在禽類養(yǎng)殖上的應用

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物的生產(chǎn)性能，維持禽類動物腸道健康。植物精油除了單獨應用以外，也可以與益生菌等生物制品聯(lián)合在禽類養(yǎng)殖上應用。陳志永等探究了植物精油與枯草芽孢桿菌組合應用對黃羽肉雞生長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)合應用能顯著提高黃羽肉雞各個生長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黃羽肉雞產(chǎn)蛋性能、雞蛋品質(zhì)、孵化性能等指標的影響，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合制劑對雪峰烏骨雞產(chǎn)蛋性能、蛋品質(zhì)、血清生化指標和糞便菌群的影響，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良鳳花雞生長性能、免疫機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，該試驗組耗料增重比顯著低于對照組，血清中IgG、IgA、新城疫抗體含量顯著高于對照組，總抗氧化能力顯著高于對照組，表明在飼料中添加精油可有效提高良鳳雞的生長性能、免疫機能以及抗氧化能力[17]。

2.2 植物精油在養(yǎng)豬上的應用

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激、減少母豬的炎癥反應，增強母豬的泌乳能力。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感染豬流行性腹瀉病毒的仔豬生長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調(diào)節(jié)介導的免疫應答反應，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]。袁瑤應用體外法評價了植物精油的體外抑菌能力和對豬回腸菌群結(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，從而達到優(yōu)化菌群的作用[20]。周選武對比了飼料中添加抗生素和植物精油對母豬生長性能的影響，發(fā)現(xiàn)相比較于對照組，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方植物精油對生長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 植物精油在反芻動物上的應用

在反芻動物上，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，有效增強其對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主要導致奶牛子宮內(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導致奶牛子宮內(nèi)膜炎的大腸桿菌及隱秘芽孢桿菌具有良好的抗菌效果，可有效治療細菌性奶牛子宮內(nèi)膜炎[23]。林杰通過建立LPS 誘導的bMEC 炎癥模型，探索了植物精油對LPS 誘導的奶牛乳腺上皮細胞損傷的保護作用，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 對奶牛乳腺上皮細胞的損傷[24]。徐珊珊探究了沙蔥精油對肉羊肉品質(zhì)、抗氧化性能和免疫機能的影響，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肉羊生長性能等指標的影響，發(fā)現(xiàn)添加植物精油的試驗組在45 ～60 d 平均日采食量高于對照組，30 ～60 d 平均日增重高于對照組，30 ～45 d 平均料肉比高于對照組，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性能并且提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化率[26]。許多研究表明，在反芻動物飼料中添加復合植物精油的效果要優(yōu)于添加單一植物精油。在飼料中添加復合植物精油可有效改善動物瘤胃微生物的發(fā)酵模式，提高反芻動物的飼料消化率。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合植物精油，探究這種復合植物精油對奶牛乳腺炎以及腹瀉發(fā)病率的影響，通過試驗發(fā)現(xiàn)在日糧中添加這種復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%。朱永剛探究了復合精油LZ307 的安全性和對奶牛胎衣不下的治療效果，發(fā)現(xiàn)該種復合精油無毒性，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，通過大量研究表明植物精油可有效增加動物的生產(chǎn)性能，增強動物對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)殖以及反芻動物養(yǎng)殖上應用較為廣泛，并且有著優(yōu)良的效果。現(xiàn)階段，對于植物精油的作用研究僅停留在臨床試驗階段，對其具體產(chǎn)生作用的機制研究較少。未來可通過代謝組學以及信號轉(zhuǎn)導通路探究植物精油的機制研究。在這個逐漸全面“禁抗”的時代，植物精油會發(fā)揮重要的作用。