牛彪,劉宇,金艮
(1.瀘縣農業農村局,四川 瀘縣 646100;2.中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所/農業部獸用藥物創制重點實驗室/甘肅省新獸藥工程重點實驗室,甘肅 蘭州 730050;3.定西市安定區畜牧獸醫局白碌畜牧獸醫站,甘肅 定西 743026)
近幾年,食品安全越來越受到人們重視,而飼用抗生素暴露出的耐藥性和殘留問題嚴重威脅人類的健康,我國于2020 年7 月1 日起禁止在飼料中添加促生長類藥物(中藥除外)。因此,尋找抗生素替代品來改善家禽生產性能迫在眉睫。植物精油(Essential oils,EO)是一種存在于植物體內運用蒸餾法提取的具有芳香氣味的油狀液體的總稱,是一種相對分子質量較小的植物次生代謝產物[1]。植物精油組分較為復雜,主要由萜類、芳香族化合物和脂肪族化合物組成[2],易揮發,具有抑菌、殺蟲、抗炎、鎮痛、抗氧化、抗腫瘤等活性[3-8]。當前,全世界共提取出3 000 余種植物精油,但被商業化利用的僅有300 余種[9]。在家禽生產中,植物精油已得到廣泛應用以提高家禽的生產性能和腸道健康[10]。
植物精油在家禽體內的作用機理主要有以下幾點:一是其中的芳香族物質可改變飼料適口性,增加采食量;二是其中的酚類物質可提高機體抗氧化能力及抗菌活性,增加機體免疫功能[11];三是可促進消化道黏液的分泌,保護腸黏膜,提高消化酶的活性,促進腸道上皮細胞發育,提高家禽對營養物質的吸收能力[12];四是可使機體內有害病原菌裂解死亡,促進有益菌繁殖,從而改善腸道微生物菌群;五是可使機體對鈣、磷的吸收增加,增強蛋殼的厚度[13]。因此,植物精油在家禽生產上具有重要的應用價值和廣闊的推廣前景[14]。
與化學藥物相比,天然植物精油具有更加安全、有效和環保等特點,因此越來越多的研究集中在植物精油在食品、化妝品、制藥、畜牧獸醫等領域的應用。目前,在畜牧獸醫領域上常見的植物精油主要有薄荷精油、桉樹精油、牛至精油、百里香精油、丁香精油、肉桂精油、茶樹精油、歐薄荷精油等,在市場上以獸藥文號或飼料添加劑文號推廣[15],如牛至香酚、香芹酚、諸痢停等。Gulluce 等[16]研究發現歐薄荷精油可作為一種天然防腐劑應用于食品,用于防治沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、芽孢桿菌、念珠菌、青霉等食源性疾病和食品腐敗。植物精油與抗菌劑苯甲酸鈉聯合殺滅李斯特菌和大腸桿菌的結果表明,植物精油不僅能降低化學抗菌劑的副作用,抗菌效果還明顯強于單獨使用[17]。基于易揮發、不穩定、溶解性差、具有刺激性氣味等原因,植物精油在獸藥上的應用也受到一定限制。但隨著科研人員對藥物遞送系統的深入研究,植物精油處理工藝取得突破性進展,如β-環糊精包合物、納米乳劑、微囊等技術。尤其以精油納米乳劑最受科研人員的青睞,制備成納米乳劑后,植物精油產品可用水進行稀釋而不破乳,解決了植物精油不溶于水、難利用的問題,具有廣闊的應用前景。
植物精油在家禽生產上的研究報道較多,但結果并不統一。韓旭[18]研究飼糧中添加不同劑量的牛至精油對蛋雞生產性能的影響,結果發現牛至精油能提高蛋雞的產蛋率、料蛋比及營養物質代謝率,其中100 mg/kg牛至油效果最佳。徐靜等[19]在飲水中添加不同劑量的大蒜精油來探究其對蛋雞生長性能的影響,結果顯示各濃度的大蒜精油均可降低料重比,其中濃度為0.06 mL/L 的大蒜精油在提高生產性能、延長產蛋期方面尤為明顯。但也有相關研究表明,植物精油對家禽生產性能影響不顯著。王光富等[20]發現,在基礎飼糧中添加300 mg/kg 植物精油對蛋雞生產性能的影響不顯著,僅增加蛋雞的蛋黃顏色深度。導致研究結果不一致的因素較多,包括精油的種類、家禽品種、飼料組成及飼養環境等。
植物精油可調節家禽腸道微生物菌群,優化腸道微生物環境,改變腸道結構。司建河等[21]探究飼糧中添加百里香精油對肉雞腸道菌群的影響,結果發現百里香精油可顯著降低肉雞腸道中大腸桿菌及乳酸菌數量。劉洋等[22]研究以肉桂醛為主要成分的肉桂精油對肉雞腸道菌群的影響,結果發現高劑量的肉桂醛可顯著降低盲腸中大腸桿菌的數量,顯著提高盲腸中雙歧桿菌和乳酸菌的數量;此外,高劑量的肉桂醛還顯著提高十二指腸和空腸的絨毛高度,降低隱窩深度,提高腸道消化和吸收營養物質的能力。周洪彬等[23]研究植物精油(有效成分為肉桂醛與百里香酚)對肉雞生長性能和腸道發育的影響,結果發現植物精油組能顯著提高空腸絨毛高度,降低隱窩深度,促進腸道對養分的消化和吸收,降低料重比。綜上所述,植物精油可調節家禽腸道菌群平衡,改善腸道結構,保持腸道內環境平衡,進而提高生產性能。
反映雞蛋蛋品質的指標主要包括蛋殼顏色、硬度、強度、蛋白高度、哈氏單位等,而提高肉、蛋的抗氧化能力對改善其品質至關重要。植物精油能提高肉、蛋的抗氧化能力,改善家禽蛋、肉品質。于彩云[13]研究八角茴香精油對蛋雞抗氧化能力的影響,發現八角茴香精油可增加蛋殼的厚度和強度,提高雞蛋中營養成分含量,增強蛋黃的抗氧化能力,延長雞蛋的存放時間。Luna 等[24]研究飼糧中添加百里香精油對雞肉脂類氧化的影響,結果顯示百里香精油可抑制腿肌和胸肌中脂質的氧化,提高抗氧化能力。Govaris 等[25]在火雞飼糧中添加止痢草精油,發現止痢草精油可以明顯延緩腿肌和胸肌中脂質的氧化。由此可見,植物精油可改善家禽肉、蛋品質。
植物精油成分復雜、多樣,作為替抗物質應用于家禽獸藥臨床和新型飼料添加劑還存在以下問題,如當前對植物精油的研究只是停留在精油整體部分,缺少精油中單體之間相互作用的研究,導致應用于獸用藥物研發時質量標準很難確定,有待進一步深入研究;植物精油提取率較低,價格昂貴,應用于實際生產中會大幅增加養殖成本,市場前景有待進一步考證;相對于單一精油,復方精油在藥效上的研究相對較少。
植物精油成分復雜,具有抗菌、抗病毒、抗氧化等多種活性,在替抗獸藥和新型飼料添加劑研發中扮演著重要的角色,應用前景廣闊。隨著系統生物學以及計算機模擬的天然產物靶標預測技術的飛速發展,可通過基因組、轉錄組、蛋白組和代謝組學等技術研究植物精油藥理活性的作用機制,同時結合計算機模擬的天然產物靶標預測技術和生物信息學等方法,揭示植物精油對于微生物某個靶點的作用乃至整個蛋白質網絡的影響,推動高質量植物精油產品的開發。