植物精油在养殖生产中对猪和禽健康的影响

摘要：作为抗生素可能的替代品，植物精油在猪和家禽生产中备受关注。精油通过提高机体营养物质的吸收，减少肠道病原菌，增强机体免疫调节等途径提高猪和家禽的生产性能。本文综述了植物精油在猪和禽中抗菌、抗氧化、免疫调节等方面的应用。
关键词：植物精油，抗菌，抗氧化，猪，禽

植物精油是植物的次级代谢产物，组成非常复杂，主要是萜烯及其衍生物。植物精油功能因组分复杂而多样化，具有抗菌、抗氧化、促进动物采食、提高生产性能和增强机体免疫等生物学功能，可作为抗生素的替代品应用于动物生产中。植物精油饲料添加剂成分在进食、肺部吸收或者皮下注射后能快速吸收，多数通过代谢并通过肾脏以葡萄糖苷酸的形式排出或者通过二氧化碳排出。植物精油快速降解和半衰期短，所以不在体内蓄积，因此被认为是一种“安全、高效、绿色”的新型添加剂。

1 植物精油对单胃动物生产性能的影响
大量研究表明植物精油对猪和禽的生产性能有影响，但结果并不一致。Zhaikai等总结植物精油在养殖应用中数据表明，在猪生产中，植物精油平均提高增重10%，平均提高饲料转换率3%；在家禽生产中，增重和饲料转换率均提高3%[4]。Franz等总结了8篇关于植物精油在猪生产中研究报道，结果表明植物精油平均能提高仔猪增重、采食量和饲料转化率2%、2.9%和3%[5]。Windisch等总结了11篇精油在家禽中的研究报道，结果表明植物精油平均能提高家禽增重、采食量和饲料转化率0.5%、-1.6%和-2.6%[6]。但于海霞报道使用牛至香精油、肉桂醛、百里香酚、等香精油的商用混合物对禽生产性能几乎没有影响[7]。
植物精油可有效替代抗生素用于防止仔猪断奶应激。Li等表明仔猪日粮添加精油后增重、饲料转换率优于对照组，效果与抗生素组等同（表1）[8]。印遇龙在断奶仔猪饲料中添加植物提取物，极显著提高了断奶仔猪全期平均日增重18.77%，显著降低料重比11.49%，表明其抗断奶应激效果优于抗生素或与其相当[9]。
植物精油可以与有机酸复合使用。有机酸作用部位为饲料和上段消化道，而植物精油的作用部位主要在消化道后段，二者合用具有协同效应。刁慧等研究表明饲喂一定浓度的苯甲酸与百里香酚，能提高仔猪日增重，降低料肉比，明显改善腹泻情况（表2）[10]。
注：C为对照组；BT1为C+1000 mg/kg苯甲酸+100 mg/kg百里香酚；BT2为C+1000 mg/kg苯甲酸+200 mg/kg里香酚；BT3为C+2000 mg/kg苯甲酸+100 mg/kg里香酚

植物精油对动物生产性能的影响受众多因素影响。动物消化系统的构成，精油组成、饲喂过程中的稳定性、基础日粮的组成，试验环境条件、卫生标准等的不同均有可能造成植物精油在猪和家禽生产中效果不同[11]。

2 植物精油对肠道微生物的影响
由于酚类物质对病原菌细胞壁的破坏作用，含酚量较高的植物精油表现出强大的抗细菌、真菌、病毒的功能。通常植物精油对革兰氏阳性菌的抑制作用强于阴性菌[12]。Thapa等表明精油能破坏革兰氏阳性菌细胞完整性并成剂量依赖关系，对革兰氏阴性菌的生长抑制作用大部分并没有表现出破坏细胞完整性[13]。体内研究表明精油能抑制产气荚膜梭菌、大肠杆菌和艾美球虫，抑制这些病原菌在肠道的定殖，有利于有益菌群繁殖代谢，从而保护肠道完整性，提高肠道免疫[14]。Roca等应用PCR-RFLP技术，检测了由香芹酚、肉桂醛等组成的混合物对断奶仔猪肠道菌群多样性的影响，发现该混合物可降低仔猪肠道菌群的多样性[15]。刘洋等研究肉桂醛对肉鸡肠道菌群、肠道结构的影响，结果表明一定浓度的肉桂醛可以提高盲肠双歧杆菌数、乳酸杆菌数，降低大肠杆菌数，对肉鸡肠道微生物具有调节作用[16]。

Ouwehand等研究表明百里香酚和香芹酚能够抑制大肠杆菌并且提高乳酸杆菌与肠杆菌比例，从而改善消化道微生物区系，减少家畜腹泻[17]。刁慧研究表明苯甲酸与百里香酚混合使用能改善仔猪腹泻情况，提示苯甲酸和百里香酚对腹泻的降低机制可能是通过影响肠道食糜的酸度进而抑制病原微生物，维持肠道微生态平衡，改善肠道形态和功能，减少腹泻[18]。
3 植物精油对营养物质吸收及肠道形态的影响
研究表明植物精油能促进猪和禽营养物质的吸收[8,19,20]。Zeng等试验表明与低能量日粮组相比，添加植物精油能显著提高仔猪日粮干物质的表观消化率、粗蛋白消化率以及仔猪日增重（表3）[21]。Ilsley等研究结果表明辣椒素、香芹酚和肉桂醛能显著提高母猪饲料中粗蛋白质消化率，提高干物质消化率，增加母猪产奶量，但未提高母猪采食量[22]。Amad等在基础日粮中添加不同水平的百里香和八角精油混合提取物，研究其对Cobb公肉鸡生产性能的影响，结果表明随添加量的升高，饲料转化率、回肠中粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪和钙磷等的消化率增加[23]。研究人员认为精油能促进营养吸收的部分原因是增加了唾液和胆汁的分泌以及酶活的提高[24]。然而也有研究表明植物精油对仔猪的营养消化率、胰腺和十二指肠的淀粉酶以及胰蛋白酶酶活并没有影响[25]。Jamroz等认为出现这两种表观消化率不一致的结果部分是由于植物精油的刺激导致粘液内源性分泌量不同造成的[26]。

肠道绒毛高度和隐窝深度的改变是引起肠道功能改变和吸收机能降低的主要原因。仔猪受应激时，肠细胞有丝分裂速度加快、隐窝深度增加，当肠细胞向绒毛的迁移速度加快后，顶端肠细胞的脱落速度增快，成熟肠细胞损失加剧。由于它们的吸收和消化能力都较高，成熟细胞数量的减少会导致酶活性和吸收能力下降。这些变化与肠道营养物质周转速度加快和消化不良密切相关，而且很可能会提高小肠对大肠杆菌等病原微生物敏感性，进而导致肠道组织的进一步损伤[9]。因此肠道病原菌的减少能提高肠道上皮细胞绒毛再生的能力并增强小肠吸收能力[27]。研究报道香芹酚和百里香酚在肠粘液成熟腔上皮细胞的上皮层具有活性效应，有助于肠绒毛表面加速成熟腔上皮细胞的更新，减少病原体对腔上皮细胞的感染，提高营养吸收能力[28]。然而，也有研究报道精油对猪、禽绒毛长度与隐窝深度没有影响[29,30]。对此，Windisch等提出两种假设，一是植物精油刺激肠道，使肠道表面积减少，另一种是精油减少肠道病原菌，并提高绒毛长度与肠道表面积。因此，肠道有益菌微生态环境以及精油对肠道的刺激性对肠道形态的改变十分重要[31]。

4 植物精油对免疫调节的影响
精油中的活性成分进入机体后很快被吸收参与代谢，精油经过肾脏以葡萄糖苷酸或CO2的形式排出体外。被机体吸收的成分可能参与机体的免疫调节，改变血液免疫参数，未被吸收的成分可能参与肠道免疫，然而其确切机制有待进一步研究。日粮中添加植物精油可改善仔猪整个肠道健康、降低肠道组织中NF-κB和TNF-α表达[32]。精油能改善断奶仔猪的免疫功能，提高淋巴细胞增值率、吞噬率，提高血清IgG、IgA、IgM、C3、C4水平[8,21]。Liu等以猪肺泡巨噬细胞为模型，结合脂多糖（LPS）刺激，研究了香芹酚、肉桂醛、丁香酚等的抗炎症效应，结果表明香芹酚、肉桂醛、丁香酚等能显著抑制TNF-α和IL-1β的表达量，说明香芹酚、肉桂醛等有抗炎症潜力，能提高机体免疫力[33]。Manzanilla等研究表明精油能减少空肠的上皮淋巴数和肠系膜B淋巴细胞，这可能是精油在肠道内发挥抗菌功能从而减少机体自身防御功能的需要[30]。而自身免疫压力减少，则更多的营养会被机体会吸收促进生长[34]。

5 植物精油对猪、禽产品品质的影响
抗氧化剂作为一种食品添加剂在饲料行业也有广泛应用，主要用来阻止蛋白质、脂肪的氧化。为了延长食物的贮存期，在工业发展过程中开始使用合成的抗氧化剂。然而，有毒理学家已经证实合成的抗氧化剂（如BHT、BHA）有潜在的致癌性[35]。现在很多消费者拒绝使用合成的食品添加剂。因此，越来越多的人关注于使用天然添加剂来替代合成抗氧化剂。

植物精油不但在体外的抗氧化效果好，而且其抗氧化成分可以进入到机体循环系统，并且可以在肉中分散和保持，因此可以使肉类得到更好的氧化稳定性。Slavomir等试验研究了肉仔鸡饲粮中添加止痢草提取物对鸡的生长性能的影响，试验检测了-21℃条件下贮存了0、3、6及12个月后的鸡胸肉和腿肉中MDA的含量，结果表明止痢草提取物能更有效地延缓脂质氧化，不受贮藏时间的影响[36]。然而，Simitzis等和Janz等表明饲喂添加牛至油的日粮后对猪肉的抗氧化效果并没有影响。这可能是因为猪肉和禽肉的脂肪组成不同，尽管禽肉的脂肪较低，但是相对于猪肉，禽肉的多不饱和脂肪酸相对较高，因此禽肉更易受氧化变质的影响[37.38]。
除了能阻止脂肪氧化外，精油还能改善各组织器官的氧化还原平衡能力，减轻生理压力造成的氧化损伤[39-40]。Roofchaee等试验表明饲粮中添加止痢草提取物能提高肉鸡血清中抗氧化能力。Habibi等研究表明饲喂精油后总超氧化物歧化酶(TSOD)活性提高，肝脏中丙二醛（MDA）含量降低，增强血清总抗氧化能力（TAC），降低MAD含量（表4）[41]。

6 其他影响
除抗菌抗氧化作用外，精油还可以通过抗炎、降压、降胆固醇、促消化等作用促进机体的健康生长。如肉桂醛性温具有抗溃疡、加强胃、肠道运动、护脾作用，对仔猪肠胃消化有积极效果；日粮中添加百里酚和肉桂醛能增加肠道丁酸的比例，而丁酸能促进胰腺消化酶的分泌。

7 小结
植物精油可通过抗菌、抗氧化等作用改善肠道健康，提高免疫，从而提高猪、禽的生产性能。但精油因植物种类、提取因素等不同所含活性成分复杂而功能各异，导致精油在畜禽上的实际应用效果不一致。因此，今后需对某一活性成分系统研究并进行组和效应筛选，这些研究必将为植物精油替代抗生素在畜禽养殖的应用提供科学依据。