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植物精油在畜禽生产中的应用

植物精油在畜禽生产中的应用
彭灿阳,柳序,曲湘勇,彭豫东
( 湖南农业大学动物科技学院,长沙410128 )
摘要:植物精油是一种新型安全的饲料添加剂,具有无残留、无抗药性的特点。文章综述了植物精油抗菌、抗氧化、增强机体免疫作用以及其在畜禽生产中的应用。
关键词:植物精油;抗菌;抗氧化;生产应用
中图分类号:S816.7;S814 文献标志码:A 文章编号:1001-0084(2016)10-0018-04
植物精油是以植物根、茎、叶、花和果实等为原料,通过水蒸汽蒸馏、溶剂提取和超临界CO2流体萃取等方法提取出来的活性物质,是具有一定芳香气味,在常温下能挥发的油状液体物质。目前人工提取到的植物精油是一种多类有效活性成分的混合物,按化学成分可分为萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫化合物4种[ 1 ]。植物精油是天然的抗菌物质,作为动物饲料添加剂具有无残留、无抗药性的特点,对动物机体健康、提高生产性能有非常明显的效果。本文综述了植物精油的抗菌、抗氧化以及促进机体免疫等作用及在畜禽生产中的应用。
1 植物精油的作用及其机理
1.1 抗菌作用
植物精油中以芳香族化合物中的酚类、醛类及萜类化合物中的单萜和倍半萜为主要抗菌活性物质,对大多数革兰氏阴性和阳性菌均有抑制作用,其抗菌作用主要有3种方式:改变细胞结构形态,如非极性酚类化合物上所带的酚羟基,具有较强的疏水性,能直接作用于细胞膜,使细菌细胞膜结构构象发生改变,导致细胞膜失去稳定性,其渗透性增强,细胞内离子及内容物渗出,从而使细菌死亡;影响细胞内的蛋白质与酶的活性,如醛类化合物能穿透细胞膜,进入细胞内部,通过羰基与蛋白质的结合,抑制氨基脱羧酶的活性,某些醛类物质可能是通过交联键或烷基化与DNA和蛋白质相互作用,致其失活;抑制细胞膜上呼吸酶的活性,萜类化合物主要通过抑制膜上呼吸酶,造成局部H+浓度梯度和电化学势的损耗,从而实现抑菌功效[ 2-4 ]。王改琴等研究表明,香芹酚、丁香酚、百里香酚和肉桂醛等植物精油对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等常见动物消化道内有害菌有很好的抑菌效果[ 5 ]。袁媛等研究表明,肉桂油、丁香酚能完全抑制黄曲霉的生长,并且丁香酚与柠檬醛能显著抑制禾谷镰刀菌的生长[ 6 ]。
Amalaradjou等研究表明,一定浓度的肉桂精油(主要成分是反式肉桂醛)能降低尿路致病性大肠杆菌对尿道上皮细胞的黏附和侵袭,其作用机理是反式肉桂醛显著降低了大肠杆菌产生致病性的主效基因fimA、fimH、focA、sfaA、sfaS 和papG 的表达[ 7 ]。国内对植物精油抗菌机理的研究还主要停留在细胞水平,逐步深入到分子层面的研究具有重要意义。
1.2 抗氧化作用
机体内过量的自由基通过脂质过氧化作用会对生物膜产生破坏作用,并会氧化损伤蛋白质、核酸等生物大分子物质。植物精油能清除机体内的自由基、提高抗氧化酶活性、增强机体抗氧化能力。陈会良等研究表明,奶牛日粮中添加牛至油能显著提高血清超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,并显著降低血清丙二醛(MDA)含量(P<0.05)。牛至油中主要活性成分是酚类物质,包括百里香酚、香荆芥酚、对伞花烃等,其酚羟基能提供氢与电子,直接清除机体内的自由基,保护其他生物活性物质不被氧化。血清SOD、GSH-Px是机体内源性抗氧化酶,SOD主要催化超氧阴离子发生歧化反应,GSH-Px主要催化机体内过氧化物的分解,其两者在血清中的活性程度反应的机体整体的抗氧化能力[ 8 ]。血清MDA是机体脂质被氧化后形成的产物,其含量越低,说明机体内脂质被氧化的程度越低[ 9 ]。Hashemipour等研究表明,在肉鸡日粮中添加百里香酚和香芹酚,显著提高了血清、腿肌、肝脏中SOD、GSH-Px的活性(P<0.05)[10]。Placha等研究表明,在1日龄的罗斯308肉杂鸡日粮中添加百里香精油0.5 g • kg-1,饲喂5 周后,显著降低了十二指肠黏膜、肾脏组织中MDA的浓度(P<0.05)[11]。方热军等研究表明,在断奶仔猪日粮中添加适量植物精油提取物能显著提高GSH-Px 与SOD 的活力,从而提高机体抗氧化功能[12]。
1.3 增强机体免疫功能
刘猛研究表明,在仔猪日粮中添加植物精油预混剂0.01%,其主要成分为麝香草酚15%和肉桂醛5%,极显著地提高了白细胞吞噬率、IgM、IgA、补体C3和C4的含量(P<0.01),并显著提高了总蛋白和IgG的含量(P<0.05),从而增强仔猪的免疫力[13]。王秋海研究表明,在基础日粮中添加10%的牛至油预混剂100 mg • kg-1能促进肉鸡淋巴细胞的增殖与成熟,提高细胞免疫[14]。朱晓磊等研究表明,百里香精油能显著提高麻花鸡免疫器官指数(P<0.05),极显著提高血清IgM、IgG、IgA的浓度(P<0.01)[15]。
由此可见,植物精油能提高免疫器官指数、促进免疫细胞功能及免疫因子的释放以增强机体免疫功能。肠道是机体最大的免疫器官,研究发现,植物精油能促进动物肠道健康,调节肠道微生物平衡,从而间接增强机体免疫能力。
2· 植物精油在畜禽生产中的应用
2.1 植物精油在猪生产中的应用
植物精油可以提高猪的生产性能、改善抗氧化能力、提高免疫力,并可降低肠道和呼吸道疾病的发病率。植物精油提取物带有的芳香气味,能刺激仔猪消化道黏膜上的感受器,提高饲料的适口性;植物精油提取物成分中有光谱杀菌剂,能清除胃肠道中的有害微生物,提高肠道有益微生物,从而提高仔猪对饲料的消化利用率。Maenner 等研究表明,植物精油能提高断奶仔猪饲料转化率,并提高回肠蛋白质和氨基酸的消化率[16]。仔猪肠道微生物菌群是反应仔猪健康状况的重要指标,双歧杆菌、乳酸杆菌等有益细菌数量增加,大肠杆菌等有害细菌数量减少对维持肠道微生物平衡有重要作用。曹建国等研究表明,在断奶仔猪日粮中添加牛至油30~50 g • kg-1,肠道细菌引起的腹泻发生率减少52.51%;用含10%牛至油预混剂1 000 mg • kg-1饲粮连续饲喂30 d,试验组与对照组相比,空肠中乳酸杆菌数量增加,双歧杆菌和大肠杆菌数量变化不明显,盲肠中双歧杆菌和乳酸杆菌数量增加,大肠杆菌数量下降[17]。方秋红等在断奶仔猪日粮中添加肉桂精油50 mg • kg-1,与对照组相比,平均日增重(ADIF)提高了12.47%,平均日采食量(ADFI)提高了7.16%,料肉比(FCR)降低了5.13%,但差异不显著,仔猪的总蛋白和白蛋白有了显著的升高(P<0.05),并提高了仔猪抗氧化能力[18]。张强等研究在低能量型日粮(日粮可消化能为13 585 kJ • kg-1)中添加精油0.025%对断奶仔猪的影响,结果表明, 添加植物精油能显著提高仔猪ADIF(P<0.05),显著降低其FCR(P<0.05),但ADFI无显著性差异(P>0.05),且SOD和GSH-Px活性均有提高的趋势,仔猪血清中白蛋白、免疫球蛋白A、免疫球蛋白G、白介素-lβ、白介素-6和肿瘤坏死因子-α 含量均有显著提高(P<0.05)[19]。Zeng等研究也表明,在低能量日粮(日粮可消化能为13.585 MJ•kg-1)中添加植物精油0.025%,能显著提高仔猪的日增重、养分表观消化率及总抗氧化能力;并显著提高肠道绒毛高度,降低大肠杆菌的数量[20]。王改琴等研究表明,在84日龄三元杂交生长猪日粮中添加植物精油200 mg • kg-1可提高生长猪的生产性能,降低呼吸道疾病和腹泻的发生率[21]。植物精油能提高仔猪的生产性能,尤其是在低能量型日粮中应用的效果较好。仔猪肠道的健康、对疾病免疫能力的增强以及抗氧化能力的提高均有利于饲料能量的转换,提高饲料利用效率。
2.2 植物精油在禽生产中的应用
植物精油可以提高肉仔鸡的生产性能、提高免疫力。毛红霞等在7日龄肉仔鸡日粮中分别添加植物精油(由5%丁香油酚、10.8%胡椒碱和2.5%橙花叔醇组成)40、80、160 mg • kg-1,结果表明,植物精油对ADIF、ADFI和FCR均有改善趋势;各处理组都显著提高回肠和盲肠乳酸杆菌(21 d)数量(P<0.05);显著提高了回肠(21 d)的绒毛高度和隐窝深度比(P<0.05);其中植物精油160 mg • kg-1显著降低了回肠(43 d)、盲肠大肠杆菌和金黄色葡萄球菌数量(P<0.05)[22]。李晓东等在日粮中添加了不同水平(100、150、200、250 mg • kg-1)的植物精油(主要成分是香芹酚和百里香酚),结果表明,100、200 mg • kg-1的添加量可显著提高肉仔鸡ADIF(P<0.05),植物精油可以提高钙磷的消化率,但差异不显著(P>0.05),100、200、250 mg • kg-1的添加量可以显著提高粗蛋白质的消化率(P<0.05); 100、150、200 mg • kg-1的添加量可以显著提高肉仔鸡肠道淀粉酶活性以及肠道蛋白酶的活性(P<0.05)[23]。张文静等在1日龄AA肉鸡日粮中分别添加以百里香酚、丁香酚、香芹酚复合而成的植物精油80、160、240 mg • kg-1,结果表明,80、160 mg • kg-1的添加量极显著提高肉仔鸡日增重(P<0.01),但随着添加量的升高,其日增重呈现下降;80 mg • kg-1的添加量能显著降低料肉比;80、160 mg • kg-1的添加量能极显著提高脾脏指数与法氏囊指数(P<0.05),建议该复合精油在肉仔鸡中的适宜添加量为80 mg •kg-1[24]。
植物精油可以提高蛋鸡产蛋率、改善蛋品质、提高蛋重。Bozkurt等研究表明,在52周龄蛋鸡日粮中添加植物精油24 mg • kg-1 能改善其产蛋率;提高蛋壳重量,对其蛋品质无显著影响,但可增强蛋黄的抗氧化力,延长蛋的保存时间[25]。Bolukbasi等在24周龄蛋鸡日粮中分别添加百里香精油、鼠尾草精油和迷迭香精油200 mg • kg-1,结果表明,百里香精油与迷迭香精油能显著提高蛋重(P<0.05),并降低了粪样中大肠杆菌的数量;鼠尾草精油显著提高蛋的哈氏单位(P<0.05),各处理组间蛋黄胆固醇及甘油三酯的含量无显著差别[26]。
2.3 植物精油在反刍动物生产中的应用
Wallace 在绵羊低蛋白质饲粮中添植物精油100 mg • d-1的会使超级产氨菌的数量下降77%,而当供给绵羊高蛋白质饲粮时,植物精油的添加对超级产氨菌的数量没有影响[27]。Evans 等研究表明,百里香酚的添加浓度为90 mg • L-1时可以选择性地抑制反刍月形单胞菌的生长,而当浓度为400 mg •L-1时,可抑制甲烷的产生,但瘤胃微生物的活性受到抑制,同时降低了乙酸和丙酸的浓度[28]。陆燕等在体外试验中添加大蒜油30~500 mg • L-1,使甲烷产量降低了65.0%~98.3%, 但总挥发性脂肪酸(VFA)的浓度也随之下降[29]。植物精油能抑制瘤胃产氨菌及产甲烷菌的活性,提高反刍动物对饲料的利用率,但其挥发性脂肪酸的浓度也相应会将低。可能是高浓度的植物精油对瘤胃微生物产生一定抑制作用。植物精油在反刍动物生产中的最适添加量及活性成分还需进行更深入的研究。
3 ·小结
植物精油是多种活性物质的混合物,不同植物精油其活性成分种类和含量都不尽相同,随着植物精油生理作用及饲养效果研究的深入,已有部分植物精油被农业部批准使用到饲料中,但对其作用机理仍需更进一步研究,只有深入研究才能为其饲料中的添加提供更科学合理的依据,使植物精油替代抗生素及化学添加剂成为可能。
参考文献:略

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