牛至油的作用機理及其應用
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發布日期: 2020.01.14
作者:戴冉、馬躍云、高麗曉、黃玉亭、谷子林
摘 要:牛至油是從植物牛至( OriganumVulgareLinn )中提取的一種具有芳香味的揮發性油,具有許多有益的藥理作用,包括廣譜抗菌和抗氧化。 在飼料添加適量的牛至油能夠明顯提高動物的生產性能、抗病能力,改善 動物腸道菌群,提高機體免疫力。 本文綜述了牛至的生物學特性,牛至油的理化性質,化學成分,作用機理,以及在動物生產中的應用。
關鍵詞:牛至油;理化性質;化學成分;動物生產
植物治療和心理治療等治療屬性自原始社會自古以來就得到應用。 近年來,人們對植物的藥用生物特性愈來愈感興趣,尤其在飼料中添加某些具有抗病、促生長的無害、無殘留的植物或植物提取物代替抗生素已成為當今學者的重要任務之一。 牛至油是一種從自然界植物“牛至”中提取的揮發性油,是一種新型動物保健藥物,具有綠色、高效、安全等優點。
1 牛至及其生物學特性
牛至是一種亮綠色,芳香味,可口的藥草,在西班牙、墨西哥和地中海的飲食中被長期使用,并可以和番茄汁,披薩和蔬菜等一起搭配食用 [1] 。除了烹飪用途外,它也被用于藥物使用,可以加快發育遲緩動物的生長速度, 刺激動物的非特異性免疫,從而提高動物的免疫力、抗病能力 [2] 。 牛至是一種多年生草本植物,為唇形科牛至屬,分布在亞洲、歐洲和北美 [3] 。 在傳統醫學,被廣泛用作碎石劑,利尿劑和鎮痙劑,此外也可用作興奮劑、祛痰劑、抗菌、抗癌,抗炎,抗氧化和瀉藥等藥物使用
[4 , 5] 。 在畜禽飼料加工過程中,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為添加劑使用。
2 牛至油的理化性質及化學成分
牛至油是從牛至草中提取的具有特殊芳香氣味的揮發性油,顏色呈淡黃色且透明,是一種混合物,主要成分是酚類化合物,化學成分主要是百里香酚、香芹酚、 γ- 萜品烯和 p- 異丙甲苯等,其中抗菌活性最強的是百里香酚和香荊芹酚。 此外,百里香酚和香芹酚的前體物質 γ- 萜品烯和 p- 異丙甲苯也具有一定的抗微生物活性。 地理位置、收獲季節和植株的不同部位等因素都能影響 4 種化合物的含量 [6] 。 牛至油具有較穩定的理化性質,在 4 和20 ℃ 時貯存
24 個月后, 其有效成分沒有損失,溫度 >80℃ 時制粒有效成分損失僅 0.79% 。 在熱化階段 105 ℃ 時,有效成分損失為 2.01% ,因此適宜在飼料等中添加。 牛至油的提取方法多樣,包括水蒸氣蒸餾提取法、溶劑回流提取法、微波輔助法、同時蒸餾萃取法、超臨界流體萃取法等,其中水蒸汽蒸餾法操作方便,所需設備簡單,易于推廣,是提取牛至揮發油最常用的方法之一。
3 牛至油的作用機理
3.1 抗菌作用
從植物中提取的酚類和萜類物質具有抗微生物的特性,牛至油極強的抗菌、殺菌作用是通過酚類物質實現的。酚類物質抗微生物的原理是作用于細菌的細胞膜,使細菌細胞膜的蛋白質變性,以此使細胞膜的通透性得以改變,或與細胞膜中的磷脂反應,破壞了蛋白質的合成,使微生物細胞的生長受抑; 而萜類物質能影響細菌中 DNA 的自我復制過程,從而抑制細菌的繁殖和生長過程,進而抑制菌體生長 [7] Sivropoulou 等 [8] 研究結果顯示,牛至油對
8 種革蘭陽性菌和革蘭陰性菌具有強烈的抑制作用。 其中百里香酚和香荊芹酚的抗菌活性最強,牛至油還具有抗瘧原蟲活性。 鄭國華 [9] ( 1999 )從牛至中提取揮發油進行了抗菌試驗,結果表明,其對沙門氏菌類、大腸桿菌類、普通變形菌等 31 種常見致腸炎細菌和福祉痢疾桿菌、 宋內氏痢疾桿菌等,以及臨床分離的 100 株痢疾桿菌均有顯著的殺菌和抑菌作用。 將牛至油制成粉用于生產治療細菌利己病畜,有效率為 96.4% ,治愈率為 92.8% ,未發現毒副作用。
3.2 抗氧化作用
牛至油具有較強的抗氧化效應 [10 , 11] ,能夠保護細胞免受氧化應激帶來的損傷 [12] ,其發揮抗氧化作用的成分主要是多酚類化合物和萜類物質( γ- 萜品烯和 β- 異丙甲苯) [13] 。多酚類化合物含有酚羥基,具有抗氧化活性,其作用機理是通過脫氫反應來清除烷氧自由基,產生較穩定的苯氧自由基終止鏈式反應,其產生苯氧自由基的穩定性與所清除自由基的活性有關 [14] 。 萜類是一種具有異戊二稀骨架的化合物,其中含有大量的烯鍵,易發生加成反應,具有較強的還原性,能與強氧化劑發生反應,保護細胞膜和線粒體膜中的不飽和脂肪酸,防止被氧化,維持了膜的完整性和功能。
Ding 等 [15] 從牛至揮發油中分離出迷迭香酸酯,具有較強的抗氧化及抗黑色素生成的作用。 Kintzios 等 [16] 研究牛至油的體外抗氧化作用,發現將牛至油添加至食用香油中后,可防止油脂被氧化,維持油脂的穩定性,說明其具有較好的抗氧化作用。
3.3 促生長作用
牛至油特有的芳香味可激發動物的食欲,刺激消化道感受器,激活消化酶的活性,促進飼料中營養物質的吸收。 牛至油主要的化學成分是百里香酚和香荊芥酚,百里香酚和香荊芥酚能夠增強腸道的屏障功能, 減少病原微生物對上皮細胞的感染率;此外,牛至油特有的殺菌和抑菌作用,抑制動物腸道有害菌的生長,維持腸道菌落平衡,提高動物對營養物質的吸收能力, 由此使飼料利用率得以提高,最終促進動物生長。
3.4 增強機體免疫作用
牛至油可促進機體免疫器官的生長發育。 如提高吞噬細胞的吞噬能力,增強機體的免疫力。小鼠實驗已經證明低劑量( 50 mg/kg )的牛至油能顯著促進小鼠的體液免疫( P<0.05 ),且該劑量還能顯著提高巨噬細胞的吞噬能力( P<0.05 ),顯著增加小鼠免疫器官(脾臟)地重量( P<0.05 );但高劑量( 100 mg/kg )牛至油能顯著抑制小鼠的特異性體液免疫和細胞免疫,導致胸腺和脾臟顯著萎縮( P<0.05 ) [17]
。 王秋梅 [18] 的肉仔雞實驗顯示: 42 日齡時,添加 100 mg/kg牛至油組中肉雞的 T 淋巴細胞的酸性 α- 醋酸萘酯酶的活性和 T 淋巴細胞轉化率比對照組都有顯著地提高( P<0.05 ),從而證明牛至油能顯著增強肉仔雞的細胞免疫。
4 牛至油在動物生產中的應用
近年來, 由于抗生素不規范使用導致的耐藥菌株的出現,聯合國糧農組織( FAO )和世界衛生組織( WHO )對動物養殖中抗生素飼喂的限制,世界上許多發達國家開始選擇使用天然產品來替代抗生素。植物提取物作為一種純天然產品既能提高動物的生產性能,又環保健康,因此越來越受到人們的關注。作為一種新型天然植物提取物,具有抗菌效果強,安全性高,適用范圍廣,不產生耐藥性等特點,還可與某些合成抗生素聯用, 加強對機體的抗菌作用。 因此,可以代替合成抗生素應用于人和動物。
4.1 牛至油在養豬生產中的應用
國內外已有大量的試驗證明牛至油能夠促進育肥豬生長、改善母豬繁殖性能,尤其對預防和控制仔豬斷奶應激、提高斷奶窩質量、采食量和飼料轉化率等方面有顯著的效果。Allan 等實驗證明在繁殖母豬的分娩前和哺乳期的基礎日糧中添加牛至 (干燥的牛至葉和花)含牛至油 500 g/kg , 1 000 mg/kg , 能夠顯著降低母豬的死亡率( P<0.01 ),而且還能顯著降低母豬哺乳期的淘汰率( P<0.05 ) [19]
。劉應林等 [20] 研究發現,在育肥豬的基礎日糧中添加牛至草粉的育肥豬的日增質量顯著高于對照組,且大大提高了育肥豬的飼料轉化率,降低育肥豬的腹瀉率。 此外試驗組豬的膚色更加紅潤,毛色更加光澤。 黃國清等 [21] 報道仔豬試驗用牛至油、金霉素和“金霉素 + 黃霉素”進行試驗時,牛至油組在日增重、肉料比、收益等方面的表現雖不如“金霉素 + 黃霉素”組,但顯著優于金霉素組。
肖希龍等 [22] 應用牛至油預防和治療實驗性仔豬感染大腸桿菌時證明,經人工接種大腸桿菌后第5d 后,飼喂 5% 牛至油預混劑的仔豬(預防組)與不飼喂牛至油預混劑的仔豬(對照組)相比,臨床癥狀基本消失,且病死率僅為 10% ,而對照組發病率為70% ,病死率高達 60% 。 由此可見,在飼料中添加適量的牛至油對于仔豬預防和治療大腸桿菌感染有較好的效果。 將牛至油和幾種抗生素作對比的試驗,結果顯示在仔豬的基礎日糧中分別添加牛至油15 mg/kg 、維吉尼霉素 25 mg/kg
、金霉素 45 mg/kg ,添加牛至油能夠顯著提高仔豬的成活率,降低仔豬的腹瀉率 [23] 。 此外,曹建國證明牛至油具有抗菌作用,飼喂在仔豬日糧中添加牛至油的仔豬與對照組相比,顯著降低了由腸道致病菌引起的腹瀉,降低飼養成本,提高經濟效益 [24] 。
4.2 牛至油在家禽生產中的應用
在家禽的飼料中,添加牛至油能夠提高家禽的生產性能、增強家禽的免疫功能、預防家禽疾病。胡驍飛等 [25] 證明,在艾維茵肉仔雞的基礎日糧中添加牛至油與添加快速育肥制品相較, 2 組雞在平均日增重、料肉比、免疫器官重量等方面并無明顯差異。 同時,有研究證明,公雞日糧中添加牛至油,能夠提高 α- 生育酚在公雞的胸肌、腿肌、心臟和肝臟組織中的含量,并有劑量依賴性 [26] 。 牛至油對鴨的生長性能的影響也得到了證明,陳權軍 [27] 等研究牛至油和不同抗生素對肉鴨生長性能的影響時發現與喹乙醇組相比,添加牛至油組增重提高了7.1%
,喹烯酮組提高了 6.5% ,有顯著差異( P<0.05 ),但牛至油組和喹烯酮組之間無顯著差異( P>0.05 );牛至油組、喹烯酮組和喹乙醇組的料肉比明顯低于對照組( P<0.05 ),分別降低了 7.5% 、 8.9% 和 3.1% ,但采食量方面以牛至油組最高。
牛至油可增加動物免疫器官的重量。 杜云良在肉雞日糧中添加牛至油預混劑 100 mg/kg 時, 牛至油組中雞的脾臟重量提高了 7.5% , 法氏囊體積提高了 18.0% ,而且在肉雞的飼養前期,牛至油可顯著提高雞的抗體水平 [28] 。 此外,牛至油對雞血清 ND抗體效價和血清免疫指標也有一定的影響。 陳會良等在羅曼蛋雞日糧中添加牛至油預混劑后,對照組相比,牛至油組中血清 ND 抗體效價顯著增高( P<0.05 ),免疫球蛋白含量上升 [29] 。 杜云良
[30] 用牛至油、硫酸新霉素和恩諾沙星治療不同致病型大腸桿菌引起的雞大腸桿菌病,結果表明,使用牛至油比使用恩諾沙星和硫酸新霉素的治愈率提高 15%~20% ,病死率降低 19%~25% 。 Guenther 報道,把牛至油作為一種藥物按 900 g/t 添加在仔雞的日糧中,雞自由采食 2 d ,結果表明,牛至油可有效防控雞由沙門氏桿菌和球蟲病引起的血痢 [28] 。
4.3 牛至油在家兔生產中的應用
在生長家兔中添加適量的牛至油可提高其采食量,添加量在 100 mg/kg 和 150 mg/kg 時平均日增重比未添加時分別增加 10.9% 和 12.6% ( P<0.05 ),料肉比相較未添加時分別下降了 9.8% 和 9.4% ( P<0.05 )。此外, 隨著牛至油劑量的增加, 其血清中 SOD 、GSH-Px 、 CAT 活性也隨著增加( P<0.05 ),然而 MDA值卻逐漸下降。飼糧中添加 100 mg/kg
和 150 mg/kg的牛至油可使肝臟中 SOD 、 GSH-Px 和 CAT 的活性增加,未添加時比較差異顯著( P<0.05 )。
4.4 牛至油在其他動物中的應用
牛至油能顯著提高奶牛的生產性能。 遠立國等 [31] 將牛至油和黃霉素應用于奶牛生產中,結果表明,添加牛至油組平均乳脂率、平均乳蛋白率、干物質都有顯著提高,乳糖率顯著下降,牛奶質量也明顯優于未添加組。 牛至油在水產品中也被廣泛應用。 孫克年 [32] 在河蟹飼料中添加牛至油顯示,試驗組蟹的增重比對照組提高 31.7% , 個體的平均增重率提高了 24.3% ,餌料系數下降了 9.6% ,成品蟹上市合格率提高 21.3%
。 此外,在兔養殖、羊養殖、以及其他養殖中也有人報道牛至油對動物養殖的益處。
5 小結
牛至在我國有廣泛分布,天然資源豐富,是一種可以替代抗生素的新型飼料添加劑,具有廣譜抗菌、作用迅速、無殘留及不易產生耐藥性等特點。 牛至油作為飼料添加劑, 不但能提高飼料的品質,促進動物的生長,而且可以改善抗生素添加劑帶來的的殘留問題。 因此,牛至油作為一種新型的綠色飼料添加劑,在飼料行業有廣闊發展前景。
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