植物精油的生理功能及其在饲料中的应用

作者：邓奇风 蒋载阳 高凤仙
摘要：植物精油是一类植物源次生代谢物质，因其具有抗茵和抗氧化的生物学特性，被广泛用于养殖、农药、食品和医学等领域。本文综述了植物精油的生理功能及其在饲料中的应用，以期为饲料行业利用植物精油提供理论参考。
关键词：植物精油；生理功能；应用

为提高畜禽产品质量安全及实现畜牧业可持续发展 ，科学界寻求抗生素替代品的研究日益增多，植物提取物以其安全高效、无残留、不产生抗药性等优势成为研究热点。植物提取物种类繁多，如：植物精油、皂苷 、白藜芦醇、植物多糖、植物黄酮、植物单宁等。植物精油是植物提取物中最具有代表性的一类物质 ，具有抗菌、促生长 、提高免疫力及抗氧化等生物学功能 ，被广泛添加于畜禽饲料中 ，成为一种新型抗生素替代品。

1  植物精油概况
植物精油(Essential oil，EO )是存在于植物体内的一种次生代谢产物，是一类使植物具有特殊香味和颜色的天然化合物。一般是以植物的花 、叶、根、果、皮和树胶等为原料 ，通过蒸汽蒸馏 、压榨和溶剂萃取等方法提炼出的植物挥发性油样芳香物质 ，主要成分为萜烯 、倍半萜烯及其氧化物 ，另外还有羰基化合物 、酯、醇等。植物精油的化学成分十分复杂，影响因素较多，如：收获时节、采摘部位、植物品种 、地域等。植物精油在植物体内的分布受植物种类的影响，一般花、叶、果等组织含量较多。常见的精油含量较为丰富的植物有 ：柏科 、木兰科、樟科 、芸香科 、伞形花科 、唇形花科 、姜科、菊科和禾本科等。

植物精油常温下多为液体 、易挥发，有特殊而强烈的气味 ，一般 比水轻 ，不溶于水 ，易溶于石油醚等极性小的有机溶剂中，对空气、Et光和温度较为敏感 ，容易分解变质。大量研究表明，植物精油具有抗菌、抗氧化等生物学特性。在动物生产上应用能抑制饲料中有害菌的生长 ，促进动物采食 ，提高生产性能，增强机体免疫等 ，且由于植物精油在体内快速降解和半衰期短，不在体内蓄积的特性 ，植物精油被认为是一种安全、高效、环保的新型饲料添加剂。常见的植物精油有牛至油、百里香、肉桂和丁子香等 。

2 植物精油的生理功能及其作用机理
2．1 抗茵作用及期作用机理
植物精油具有广谱的抗菌活性，能够抑杀一些细菌、真菌及病毒。其抑菌效果主要是由精油中一种或几种有效成分决定，其中单萜和倍半萜化合物往往具有很强的抗菌作用。许多植物精油对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌及病原真菌等均具有抑制作用。李文茹(2013)等研究植物精油的抗菌活性表明，抗真菌活性由强到弱依次为：肉桂精油> 大蒜精油> 丁香精油> 山苍子精油 = 香茅精油> 迷迭香精油，抗细菌活性由强到弱依次为 ：肉桂精油>山苍子精油 > 丁香精油> 香茅精油 ：迷迭香精油> 大蒜精油。在抗菌过程中，多种植物精油协同作用的效果明显高于单一植物精油的抑菌效果，钱昆等(2006)将多种植物精油合理复配后的抑菌效果要明显强于单一组份植物精油的抑菌效果。单一或者多种植物精油与其他抗菌物质联合使用能不同程度的增强抑菌效果，Cox等利用壳聚糖 、山梨酸酯与多种精油混合后同样可以对大肠杆菌的抑制起到增效作用。此外，一些研究表明，植物精油还能抑制真菌毒素的产生，Sindhu 等(201 1)报道称姜黄叶油能够抑制黄曲霉的生长，并抑制黄曲霉毒素的产生。

植物精油的抗菌机理主要有三种形式：一是改变病菌细胞形态结构；二是改变菌丝体形态结构诱发菌丝体溶解；三是降低或抑制分生孢子的产生和萌发，或破坏其受精作用。Zhu 等(2005)认为植物精油抗菌成分是一些天然酚类和萜类物质，因此植物精油抗菌作用方式与其他酚类物质相似；而 Burr(2004)却认为许多精油及其成分具有的疏水性，使细胞渗透性增强，导致细胞内含物外渗，最终导致病菌细胞死亡。由于植物精油成分复杂，不同成分抗菌机理可能不尽相同，因此植物精油抗菌机制可能是多点作用机制。据报道，植物精油各组分抗菌活性为：酚类 f活性最高)> 肉桂醛 > 醇类 > 醛类 =酮类 > 酯类 > 碳氢化合物类。目前，植物精油抗菌作用机理研究主要集中在细胞水平，分子水平作用机制应是今后研究重点。

2．2 抗氧化功能及其作用机理
许多植物精油具有抗氧化功能，能减少 自由基等物质对机体的伤害，缓解氧化应激。有研究报道，植物精油中具有较强抗氧化能力 的成分有 ：肉桂醇 、乙酸 肉桂酯 、百里香 酚 、香芹 酚 、香茅醇 、香茅醛 、／3一月桂烯和  一百里香素等。Seung—Joo 等(2005)研究表明 ，百里香抗氧化性强于已知的抗氧化剂维生素 E 和 BHT。樊明涛(2002)等研究百里香芳香油及其主要成分百里香酚和香芹酚的抗氧化性，抗氧化能力依次为：百里香酚> 香芹酚> 百里香芳香油。

植物精油抗氧化作用主要通过两类途径：一类是直接清除 H：0：、超氧化物、DPPH 、羟基离子、超氧阴离子等自由基。另一类是减少脂质过氧化，增加还原 能力 ，如通过抑制脂 氧化酶活性 、抗亚油酸氧化、螯合金属离子和还原铁离子等。一种植物精油的抗氧化功能可以是上述途径 中的一种或多种。运用这些抗氧化功能，植物精油在动物食品保存上的应用较为广泛，其能防止脂质过氧化损害，降低胴体肌肉中丙二醛(M DA )的含量，延长肉产品的保存时间。

3 植物精油在饲料中的应用
3．1 防霉剂
植物精油通过对常见霉菌的抑菌效果 ，减少饲料发霉及霉菌毒素的产生，延长饲料保存期。饲料中添加不同水平的复合植物精油，保存时间未明显延长，但饲料霉变时，霉菌数相对较少，霉变面积较小。梁丹丹(2015)研究发现，肉桂醛、柠檬醛和丁香酚均能显著抑制黄曲霉的生长及产毒，其中肉桂醛抑制效果最佳。张宽朝等(2011)对肉桂醛 、柠檬醛抑制黑 曲霉生长的比较研究发现 ，精油破坏了黑曲霉的菌丝体 、孢子细胞壁和质膜结构，并改变黑曲霉细胞膜的选择通透性 ，最终 抑制了黑曲霉的生长。由此看来，植物精油具有潜在饲料防霉剂的功能 。

3．2 促生长作用
植物精油添加于饲料中，能明显改善动物的生产性能，提高饲料报酬。Cho等(2014)对处于气荚膜梭菌感染下的肉鸡饲喂百里香精油和八角茴香 ，结果表 明，饲喂 250 m g／kg 的上述植物精油可以显著降低料肉比，提高饲料转化率。植物精油可以改善饲料适口性 ，从而提高动物采食量。Clouard 等(2014)研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加甜橙提取物(含量为 0．003，125％)，可显著提高饲料的适口性，仔猪采食量增加。现有研究表明，植物精油能提高仔猪的采食量，对育肥猪及母猪采食量影响不显著；植物精油对家禽的采食量影响不显著 ，主 要通过调节酶的活性，提高饲料利用率。

植物精油能提高内源酶的分泌量和活性，改善肠道微生物菌群，从而提高饲料的消化率。Jang 等(2007)在肉鸡饲粮中添加 50 mg／kg 的植物精油，结果发现，植物精油能显著提高肉鸡胰蛋白酶、O／一淀粉酶和肠麦芽糖酶的活性。Rahim i等(201 1)研究发现 1％ 的百里香酚 、紫锥菊和大蒜提取物能显著减少了肉鸡回肠和盲肠食糜中大肠杆菌的数量 ，乳酸杆菌 的数量显著增加 。Ouwehand 等(20 10)研究发现，百里香酚和香芹酚能够抑制大肠杆菌生长，提高乳酸杆菌与肠杆菌比例，改善消化道微生物区系，减少家畜腹泻。植物精油还能调控与生长相关的激素分泌，从而提高动物的生产性能。众所周知 ，胰岛素样生长因子(IG F )是一类多功能细胞 增殖调控 因子 ，能促进肠道发育。Ariza等(201 1)发现，添加 0．01％含有百里香酚和肉桂醛 (含量 为 18％)的饲料添加剂于断奶仔 猪 饲粮 中 ，能显著 提高 断奶 仔猪 血浆 中IG F一1 的含量，生长性能得到明显改善。纪少丽等(2013) 在妊娠一哺乳期母猪饲粮中添加止痢草精油，母猪血清中胰岛素样生长因子I(IGF—I)水平均较高，并认为，母猪可能是通过IGF—I的传递促进断奶仔猪的生长。

3．3 提高动物免疫性能
植物精油能通过其抗菌作用 、增加免疫器官的重量和增强免疫细胞的活性来提高动物的免疫性能。张志杰等(201 1)研究植物精油(15％麝香草酚+5％肉桂醇)对感染球虫病肉鸡的影响，结果表明，植物精油提高球虫病肉鸡的生长性能，这与其抗菌作用及增强免疫细胞的功能密切相关 。张强等(2012 )在低能量日粮中添加植物精油 ，仔猪血清中白蛋 白、免疫球蛋白A 、免疫球蛋白 C 、白介素一1／3、白介素一6和肿瘤坏死因子一含量均有显著提高，淋巴细胞增殖率也有提高的趋势。朱晓磊等(2014)研究表明，百里香精油可以显著提高肉鸡血液ANAE阳性淋巴细胞百分率、新城疫抗体水平和血清IgM 、IgA以及IgG的水平。

3．4 改善肉质
植物精油因其较强的抗氧化性能，具有改善肉品质的功效。Gem a等(2010)将百里香叶的提取物添加到母羊的饲粮中(3．7％ 和 7．5％) ，研究其对所产羔羊羊肉品质的影响。结果表明 ，试验组羔羊肉颜色变暗的时间较对照组显著延长 (P <0．05) ，脂肪的氧化腐败和有害菌的数量也显著低于对照组(P <0．05)，同时获得较好的感 官品质 。Hong 等(2012)研究表明，精油组(主要成分是香芹酚)肉鸡的胸肌嫩度和大腿肌 肉的多汁性均显著高于抗生素组和对照组。Habibi等(2014)研究表明，肉鸡饲喂精油后肝脏中总超氧化物歧化酶(rI1SOD )活性提高 ，丙二醛(M DA )含量显著降低(P
4 小结
植物精油添加于饲料中能防霉、促生长、提高动物机体免疫及改善肉质，作为一种绿色新型的添加剂，有望替代一部分抗生素。目前植物精油的应用还存在两个问题：一是植物精油的提取工艺，较为复杂，较多使用有机有毒试剂进行提取，存在工艺上的技术壁垒 ；二是作用机理还有待深人研究 ，可从某一活性成分出发 ，也可从整体出发，研究出各成分 的主要功效及协同作用，这一问题受前面第一个问题的制约。随着现代生物技术、分子营养技术的不断进步，限制植物精油的问题也将逐渐被解决 ，植物精油也将在饲料应用中最大限度的发挥其优势。