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【替抗方案】植物精油在仔猪上的应用研究进展

返回列表 来源: 发布日期: 2020.03.05
目前,养猪生产中普遍使用早期甚至超早期断奶技术,有效地提高了繁殖母猪的利用率,增加了养殖效益。然而,早期断奶,仔猪面临着食物从液态母乳变为固态饲料带来的食物源应激,周围物理环境发生改变带来的环境应激,以及离母转栏和混栏造成的心理应激等多方面的应激。断奶带来的应激可导致仔猪肠道菌群失调、生长速度降低、采食量下降、腹泻甚至死亡,给养猪生产带来较大的经济损失。
                    【替抗方案】植物精油在仔猪上的应用研究进展
抗生素具有显著的抗应激、抗疾病和促生长的效果,在断奶仔猪生长过程中被广泛应用。但抗生素大量使用所带来的问题也越发严重,如细菌产生耐药基因进而产生耐药性、畜禽免疫力降低、在动物体内残留和造成宿主菌群紊乱等,这些都对畜禽及人体健康造成严重危胁。因此,寻找抗生素替代品已经成为现代养猪生产中一个迫切需要解决的问题。

植物精油(Plantessentialoil)以植物的花朵、叶、枝、根、皮、树胶、全草和果实为原料,经压榨法、吸收法、水蒸气蒸馏法或溶剂萃取法制取的一类具有特殊香味的天然化合物及混合物。随着对植物精油研究的深入,科研人员发现精油具有替代抗生素的潜力。动物机体摄入的植物精油可被胃肠壁完全吸收,植物精油在体内参与代谢调控后以安全产物形式排出体外,不损伤动物机体,且不危害环境。文内就植物精油在仔猪上的应用研究进展作一综述。

1 植物精油的组成及种类
植物精油的组成非常复杂,由几百多种成分所构成,主要分为4类基本成分。第1类为萜烯类化合物,是植物精油的主要成分,如熏衣草烯、金合欢烯、广霍香酮和油杉醇等。第2类为芳香族化合物,是植物精油中仅次于萜烯类的第2大类化合物,如百里草酚、孜然芹烯、桂皮中的桂皮醛。第3类为脂肪族化合物,几乎存在于所有的精油中,但含量较少并非精油的主要成分。第4类为含氮含硫化合物。

目前,畜牧生产中常用的植物精油主要有:牛至油、百里香油、肉桂油。牛至油是由天然植物牛至中提取的挥发油,其主要成分为酚类化合物,主要包括香芹酚占65%~75%,百里酚占5%~8%,百里酚和香芹酚为同分异构体,均具有酚结构,是具有较强抑菌效果的活性成分。百里香又称麝香草,属唇形科百里香属矮小半灌木,为香草型香辛料,具有独特的芳香气味。百里香油的主要成分为百里酚,其含量约占62%,其次为香芹酚,其含量约占28%。肉桂油是从肉桂的叶、枝、树皮或籽中提取的精油。肉桂油的主要成分为肉桂醛,其含量约占96%。

2 植物精油提高仔猪生长性能的作用机理
近几年,大量研究表明植物精油对仔猪具有促生长作用。Franz通过综述文献指出,植物精油可以使仔猪增重和采食量分别提高2.0%和0.9%,可使料重比降低3.0%。Lan等研究发现,在基础饲粮中添加0.04%的植物精油可以显著提高断奶仔猪的日增重,显著提高饲粮转化率,对饲粮的干物质、氮、总能和氨基酸的表观回肠消化率具有显著的提高作用。Li等研究发现,在饲粮中添加0.01%和0.015%的植物精油可显著降仔猪低料重比,显著提高断奶仔猪的日增重。

植物精油能够促进仔猪生长的主要原因有以下几点:
1)植物精油因其独特的香味最早是作为人类食品中的调味剂。在饲料中添加植物精油可起到一定的诱食作用,因此,在饲粮中添加植物精油可以提高仔猪的采食量;

2)在饲粮中添加植物精油可以促使母猪机体产生大量的胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ),IGF-Ⅰ是一种促进动物机体蛋白质合成的类生长因子,母猪可通过母乳将IGF-Ⅰ传递给新出生的仔猪,IGF-Ⅰ能刺激仔猪肌肉蛋白质的合成,促进仔猪生长;

3)有些植物精油可以调节消化道的消化吸收功能,促进消化道分泌黏液,刺激胆囊分泌胆汁酸,提高蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性,进而提高营养物质的消化吸收率;

4)植物精油可以优化肠道内菌群结构,抑制有害菌生长,促进有益菌繁殖生长,加强有益菌作为优势菌群在肠道内定植的能力。植物精油还能够改变肠道内微生物的代谢产物,例如Tiihonen等通过体外试验发现,植物精油能够降低肠道中异戊酸和酪胺的含量,能够提高有助于肠道上皮细胞生长的精胺的含量。因此,植物精油可以提高肠道微生态平衡和肠道健康来促进仔猪生长;

5)植物精油可以提高仔猪的免疫力。张勇等发现,植物精油可以刺激断奶仔猪机体免疫器官的生长发育,提高巨噬细胞吞噬病原体的能力。巨噬细胞是参与机体免疫应答反应的重要细胞,在非特异性免疫、体液免疫、细胞免疫及抗感染免疫等方面起重要作用,对于断奶仔猪机体免疫抵抗力的提高意义重大。

3 植物精油缓解断奶仔猪腹泻发生的作用及机理
在目前的养猪生长中,多采用高剂量的氧化锌来缓解仔猪腹泻问题。但是,氧化锌较低的吸收效率及粪便中较高的排出量这一问题不仅会造成严重的资源浪费,还会导致环境污染。国家正在研究出台法规来限制仔猪中氧化锌的最高添加量。因此,亟需寻找绿色环保型添加剂替代氧化锌缓解仔猪的腹泻问题。有大量研究表明,植物精油可以降低断奶仔猪的腹泻率。Li等研究发现,以肉桂醛和百里香酚为主要成分的植物精油不仅能够显著降低断奶仔猪的腹泻率,还能显著提高血清中淋巴细胞的转化率、白细胞的吞噬率及免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、补体3(C3)、补体4(C4)的水平。这表明植物精油可以通过改善仔猪肠道黏膜的免疫系统来降低腹泻病的发生。

植物精油还能够通过抑制断奶仔猪肠道内病原菌的繁殖来降低断奶仔猪腹泻率。动物体外试验研究和体内试验研究都已证明植物精油具有抗菌作用。植物精油可以抑制魏氏梭菌、大肠杆菌和沙门氏菌等病原微生物的生长繁殖。以百里香酚、香芹酚或丁子香酚等酚类物质为主要成分的精油抗菌能力最强,其疏水性成分在细菌的双分子脂膜上积聚,占用脂肪酸链间的空间,改变细菌细胞膜结构的构象,导致细胞膜稳定性降低甚至丧失,细胞膜渗透性增强,细胞内重要的离子和内容物渗出,最终导致细菌细胞死亡。以肉桂醛或柠檬醛等醛类物质为主要成分的精油抗菌能力仅次于酚类物质。醛类物质不仅能够作用于细菌的细胞膜它还能透过细胞膜进入细胞质,通过羰基与细胞内蛋白质结合,抑制胞内某些关键酶的活性,如氨基脱羧酶。萜烯类物质的抑菌能力相对较弱,其作用机制主要是抑制膜上呼吸酶的活性,造成局部H+浓度梯度和电化学势的损耗来实现抗菌作用。

与抗生素的广谱抗菌性不同的是,不同类型植物精油对不同细菌的抑制能力不同。植物精油对革兰氏阳性菌的抑制作用效果优于对革兰氏阴性菌的抑制作用。而不同种类植物精油混合使用起到的抗菌效果优于一种精油单独使用,例如百里香酚和肉桂醛混合使用对革兰氏阴性菌的抑制率可达50%。Ouwehand等采用13种植物精油对肠道微生物进行体外试验发现,乳酸菌和双歧杆菌等有益菌对植物精油的敏感性远低于大肠杆菌和沙门氏菌等有害微生物。Zhang等研究发现,饲粮添加0.5%苯甲酸、0.01%精油(百里香酚、丁香酚和胡椒碱)和7×108 CFU/g屎肠球菌SF68能够提高奶仔猪的生长性能,降低粪便中大肠杆菌数量;在苯甲酸添加量为0.3%下,添加精油能降低粪中有毒气体含量。植物精油除了对细菌能产生抑制作用之外,对球虫也有一定的抑制作用。Remmal等通过体外试验发现,采用0.5mg/mL含有艾叶精油、丁香精油、茶叶精油和百里香精油的混合植物精油可以杀死球虫卵囊。

4 小结
在减抗、禁抗和降氧化锌添加量的背景趋势下,亟需寻找一种绿色、无残留且无污染的新型饲料添加剂解决仔猪腹泻问题。国内外大量研究表明,植物精油具有的促进仔猪生长、抑菌以及缓解仔猪腹泻等方面的作用,是替代仔猪饲料中抗生素和氧化锌一种较为理想的添加剂。但是,并不能仅仅依靠植物精油完全解决断奶仔猪腹泻问题。仍需要进一步探索植物精油与其他种类绿色添加剂联合使用效果,以寻找出更加高效的绿色添加剂组合配方来解决仔猪腹泻问题。

本文选自《猪业科学》2018年第6期“营养与饲料”栏目:P87-89

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