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牛至油的作用机理及其应用

返回列表 来源: 发布日期: 2020.01.14
作者:戴冉、马跃云、高丽晓、黄玉亭、谷子林
摘 要:牛至油是从植物牛至( OriganumVulgareLinn )中提取的一种具有芳香味的挥发性油,具有许多有益的药理作用,包括广谱抗菌和抗氧化。 在饲料添加适量的牛至油能够明显提高动物的生产性能、抗病能力,改善 动物肠道菌群,提高机体免疫力。 本文综述了牛至的生物学特性,牛至油的理化性质,化学成分,作用机理,以及在动物生产中的应用。
关键词:牛至油;理化性质;化学成分;动物生产

植物治疗和心理治疗等治疗属性自原始社会自古以来就得到应用。 近年来,人们对植物的药用生物特性愈来愈感兴趣,尤其在饲料中添加某些具有抗病、促生长的无害、无残留的植物或植物提取物代替抗生素已成为当今学者的重要任务之一。 牛至油是一种从自然界植物“牛至”中提取的挥发性油,是一种新型动物保健药物,具有绿色、高效、安全等优点。

1 牛至及其生物学特性
牛至是一种亮绿色,芳香味,可口的药草,在西班牙、墨西哥和地中海的饮食中被长期使用,并可以和番茄汁,披萨和蔬菜等一起搭配食用 [1] 。除了烹饪用途外,它也被用于药物使用,可以加快发育迟缓动物的生长速度, 刺激动物的非特异性免疫,从而提高动物的免疫力、抗病能力 [2] 。 牛至是一种多年生草本植物,为唇形科牛至属,分布在亚洲、欧洲和北美 [3] 。 在传统医学,被广泛用作碎石剂,利尿剂和镇痉剂,此外也可用作兴奋剂、祛痰剂、抗菌、抗癌,抗炎,抗氧化和泻药等药物使用 [4 , 5] 。 在畜禽饲料加工过程中,牛至常以牛至油、牛至油粉、牛至草粉、牛至浸膏及牛至油微囊等形式作为添加剂使用。

2 牛至油的理化性质及化学成分
牛至油是从牛至草中提取的具有特殊芳香气味的挥发性油,颜色呈淡黄色且透明,是一种混合物,主要成分是酚类化合物,化学成分主要是百里香酚、香芹酚、 γ- 萜品烯和 p- 异丙甲苯等,其中抗菌活性最强的是百里香酚和香荆芹酚。 此外,百里香酚和香芹酚的前体物质 γ- 萜品烯和 p- 异丙甲苯也具有一定的抗微生物活性。 地理位置、收获季节和植株的不同部位等因素都能影响 4 种化合物的含量 [6] 。 牛至油具有较稳定的理化性质,在 4 和20 ℃ 时贮存 24 个月后, 其有效成分没有损失,温度 >80℃ 时制粒有效成分损失仅 0.79% 。 在热化阶段 105 ℃ 时,有效成分损失为 2.01% ,因此适宜在饲料等中添加。 牛至油的提取方法多样,包括水蒸气蒸馏提取法、溶剂回流提取法、微波辅助法、同时蒸馏萃取法、超临界流体萃取法等,其中水蒸汽蒸馏法操作方便,所需设备简单,易于推广,是提取牛至挥发油最常用的方法之一。

3 牛至油的作用机理
3.1 抗菌作用
从植物中提取的酚类和萜类物质具有抗微生物的特性,牛至油极强的抗菌、杀菌作用是通过酚类物质实现的。酚类物质抗微生物的原理是作用于细菌的细胞膜,使细菌细胞膜的蛋白质变性,以此使细胞膜的通透性得以改变,或与细胞膜中的磷脂反应,破坏了蛋白质的合成,使微生物细胞的生长受抑; 而萜类物质能影响细菌中 DNA 的自我复制过程,从而抑制细菌的繁殖和生长过程,进而抑制菌体生长 [7] Sivropoulou 等 [8] 研究结果显示,牛至油对 8 种革兰阳性菌和革兰阴性菌具有强烈的抑制作用。 其中百里香酚和香荆芹酚的抗菌活性最强,牛至油还具有抗疟原虫活性。 郑国华 [9] ( 1999 )从牛至中提取挥发油进行了抗菌试验,结果表明,其对沙门氏菌类、大肠杆菌类、普通变形菌等 31 种常见致肠炎细菌和福祉痢疾杆菌、 宋内氏痢疾杆菌等,以及临床分离的 100 株痢疾杆菌均有显著的杀菌和抑菌作用。 将牛至油制成粉用于生产治疗细菌利己病畜,有效率为 96.4% ,治愈率为 92.8% ,未发现毒副作用。

3.2 抗氧化作用
牛至油具有较强的抗氧化效应 [10 , 11] ,能够保护细胞免受氧化应激带来的损伤 [12] ,其发挥抗氧化作用的成分主要是多酚类化合物和萜类物质( γ- 萜品烯和 β- 异丙甲苯) [13] 。多酚类化合物含有酚羟基,具有抗氧化活性,其作用机理是通过脱氢反应来清除烷氧自由基,产生较稳定的苯氧自由基终止链式反应,其产生苯氧自由基的稳定性与所清除自由基的活性有关 [14] 。 萜类是一种具有异戊二稀骨架的化合物,其中含有大量的烯键,易发生加成反应,具有较强的还原性,能与强氧化剂发生反应,保护细胞膜和线粒体膜中的不饱和脂肪酸,防止被氧化,维持了膜的完整性和功能。 Ding 等 [15] 从牛至挥发油中分离出迷迭香酸酯,具有较强的抗氧化及抗黑色素生成的作用。 Kintzios 等 [16] 研究牛至油的体外抗氧化作用,发现将牛至油添加至食用香油中后,可防止油脂被氧化,维持油脂的稳定性,说明其具有较好的抗氧化作用。

3.3 促生长作用
牛至油特有的芳香味可激发动物的食欲,刺激消化道感受器,激活消化酶的活性,促进饲料中营养物质的吸收。 牛至油主要的化学成分是百里香酚和香荆芥酚,百里香酚和香荆芥酚能够增强肠道的屏障功能, 减少病原微生物对上皮细胞的感染率;此外,牛至油特有的杀菌和抑菌作用,抑制动物肠道有害菌的生长,维持肠道菌落平衡,提高动物对营养物质的吸收能力, 由此使饲料利用率得以提高,最终促进动物生长。

3.4 增强机体免疫作用
牛至油可促进机体免疫器官的生长发育。 如提高吞噬细胞的吞噬能力,增强机体的免疫力。小鼠实验已经证明低剂量( 50 mg/kg )的牛至油能显著促进小鼠的体液免疫( P<0.05 ),且该剂量还能显著提高巨噬细胞的吞噬能力( P<0.05 ),显著增加小鼠免疫器官(脾脏)地重量( P<0.05 );但高剂量( 100 mg/kg )牛至油能显著抑制小鼠的特异性体液免疫和细胞免疫,导致胸腺和脾脏显著萎缩( P<0.05 ) [17] 。 王秋梅 [18] 的肉仔鸡实验显示: 42 日龄时,添加 100 mg/kg牛至油组中肉鸡的 T 淋巴细胞的酸性 α- 醋酸萘酯酶的活性和 T 淋巴细胞转化率比对照组都有显著地提高( P<0.05 ),从而证明牛至油能显著增强肉仔鸡的细胞免疫。

4 牛至油在动物生产中的应用
近年来, 由于抗生素不规范使用导致的耐药菌株的出现,联合国粮农组织( FAO )和世界卫生组织( WHO )对动物养殖中抗生素饲喂的限制,世界上许多发达国家开始选择使用天然产品来替代抗生素。植物提取物作为一种纯天然产品既能提高动物的生产性能,又环保健康,因此越来越受到人们的关注。作为一种新型天然植物提取物,具有抗菌效果强,安全性高,适用范围广,不产生耐药性等特点,还可与某些合成抗生素联用, 加强对机体的抗菌作用。 因此,可以代替合成抗生素应用于人和动物。

4.1 牛至油在养猪生产中的应用
国内外已有大量的试验证明牛至油能够促进育肥猪生长、改善母猪繁殖性能,尤其对预防和控制仔猪断奶应激、提高断奶窝质量、采食量和饲料转化率等方面有显著的效果。Allan 等实验证明在繁殖母猪的分娩前和哺乳期的基础日粮中添加牛至 (干燥的牛至叶和花)含牛至油 500 g/kg , 1 000 mg/kg , 能够显著降低母猪的死亡率( P<0.01 ),而且还能显著降低母猪哺乳期的淘汰率( P<0.05 ) [19] 。刘应林等 [20] 研究发现,在育肥猪的基础日粮中添加牛至草粉的育肥猪的日增质量显著高于对照组,且大大提高了育肥猪的饲料转化率,降低育肥猪的腹泻率。 此外试验组猪的肤色更加红润,毛色更加光泽。 黄国清等 [21] 报道仔猪试验用牛至油、金霉素和“金霉素 + 黄霉素”进行试验时,牛至油组在日增重、肉料比、收益等方面的表现虽不如“金霉素 + 黄霉素”组,但显著优于金霉素组。

肖希龙等 [22] 应用牛至油预防和治疗实验性仔猪感染大肠杆菌时证明,经人工接种大肠杆菌后第5d 后,饲喂 5% 牛至油预混剂的仔猪(预防组)与不饲喂牛至油预混剂的仔猪(对照组)相比,临床症状基本消失,且病死率仅为 10% ,而对照组发病率为70% ,病死率高达 60% 。 由此可见,在饲料中添加适量的牛至油对于仔猪预防和治疗大肠杆菌感染有较好的效果。 将牛至油和几种抗生素作对比的试验,结果显示在仔猪的基础日粮中分别添加牛至油15 mg/kg 、维吉尼霉素 25 mg/kg 、金霉素 45 mg/kg ,添加牛至油能够显著提高仔猪的成活率,降低仔猪的腹泻率 [23] 。 此外,曹建国证明牛至油具有抗菌作用,饲喂在仔猪日粮中添加牛至油的仔猪与对照组相比,显著降低了由肠道致病菌引起的腹泻,降低饲养成本,提高经济效益 [24] 。

4.2 牛至油在家禽生产中的应用
在家禽的饲料中,添加牛至油能够提高家禽的生产性能、增强家禽的免疫功能、预防家禽疾病。胡骁飞等 [25] 证明,在艾维茵肉仔鸡的基础日粮中添加牛至油与添加快速育肥制品相较, 2 组鸡在平均日增重、料肉比、免疫器官重量等方面并无明显差异。 同时,有研究证明,公鸡日粮中添加牛至油,能够提高 α- 生育酚在公鸡的胸肌、腿肌、心脏和肝脏组织中的含量,并有剂量依赖性 [26] 。 牛至油对鸭的生长性能的影响也得到了证明,陈权军 [27] 等研究牛至油和不同抗生素对肉鸭生长性能的影响时发现与喹乙醇组相比,添加牛至油组增重提高了7.1% ,喹烯酮组提高了 6.5% ,有显著差异( P<0.05 ),但牛至油组和喹烯酮组之间无显著差异( P>0.05 );牛至油组、喹烯酮组和喹乙醇组的料肉比明显低于对照组( P<0.05 ),分别降低了 7.5% 、 8.9% 和 3.1% ,但采食量方面以牛至油组最高。

牛至油可增加动物免疫器官的重量。 杜云良在肉鸡日粮中添加牛至油预混剂 100 mg/kg 时, 牛至油组中鸡的脾脏重量提高了 7.5% , 法氏囊体积提高了 18.0% ,而且在肉鸡的饲养前期,牛至油可显著提高鸡的抗体水平 [28] 。 此外,牛至油对鸡血清 ND抗体效价和血清免疫指标也有一定的影响。 陈会良等在罗曼蛋鸡日粮中添加牛至油预混剂后,对照组相比,牛至油组中血清 ND 抗体效价显著增高( P<0.05 ),免疫球蛋白含量上升 [29] 。 杜云良 [30] 用牛至油、硫酸新霉素和恩诺沙星治疗不同致病型大肠杆菌引起的鸡大肠杆菌病,结果表明,使用牛至油比使用恩诺沙星和硫酸新霉素的治愈率提高 15%~20% ,病死率降低 19%~25% 。 Guenther 报道,把牛至油作为一种药物按 900 g/t 添加在仔鸡的日粮中,鸡自由采食 2 d ,结果表明,牛至油可有效防控鸡由沙门氏杆菌和球虫病引起的血痢 [28] 。

4.3 牛至油在家兔生产中的应用
在生长家兔中添加适量的牛至油可提高其采食量,添加量在 100 mg/kg 和 150 mg/kg 时平均日增重比未添加时分别增加 10.9% 和 12.6% ( P<0.05 ),料肉比相较未添加时分别下降了 9.8% 和 9.4% ( P<0.05 )。此外, 随着牛至油剂量的增加, 其血清中 SOD 、GSH-Px 、 CAT 活性也随着增加( P<0.05 ),然而 MDA值却逐渐下降。饲粮中添加 100 mg/kg 和 150 mg/kg的牛至油可使肝脏中 SOD 、 GSH-Px 和 CAT 的活性增加,未添加时比较差异显著( P<0.05 )。

4.4 牛至油在其他动物中的应用
牛至油能显著提高奶牛的生产性能。 远立国等 [31] 将牛至油和黄霉素应用于奶牛生产中,结果表明,添加牛至油组平均乳脂率、平均乳蛋白率、干物质都有显著提高,乳糖率显著下降,牛奶质量也明显优于未添加组。 牛至油在水产品中也被广泛应用。 孙克年 [32] 在河蟹饲料中添加牛至油显示,试验组蟹的增重比对照组提高 31.7% , 个体的平均增重率提高了 24.3% ,饵料系数下降了 9.6% ,成品蟹上市合格率提高 21.3% 。 此外,在兔养殖、羊养殖、以及其他养殖中也有人报道牛至油对动物养殖的益处。

5 小结
牛至在我国有广泛分布,天然资源丰富,是一种可以替代抗生素的新型饲料添加剂,具有广谱抗菌、作用迅速、无残留及不易产生耐药性等特点。 牛至油作为饲料添加剂, 不但能提高饲料的品质,促进动物的生长,而且可以改善抗生素添加剂带来的的残留问题。 因此,牛至油作为一种新型的绿色饲料添加剂,在饲料行业有广阔发展前景。

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