摘要：隨著國內禁抗步伐的邁進，抗生素替代產品的研究日趨活躍，植物精油、酸化劑、微生態制劑、益生素和酶制劑等綠色添加劑因具有改善動物生產性能，維護腸道健康，增強機體免疫功能等方面的作用而得到廣泛的應用，但由于實際生產面臨的情況復雜多變，單一飼料添加劑已不能滿足生產需要，因此，利用不同添加劑之間協同作用的應用方案應運而生，本文綜述了植物精油和有機酸抑制有害菌、增強機體免疫力以及二者協同發揮作用的機理，以期為其在家禽生產上的應用提供參考。
關鍵詞:植物精油;有機酸;動物健康;作用機理

一、植物精油
植物精油是芳香植物中一類重要的活性物質，經蒸餾、壓榨等方式提煉而得。天然植物精油的化學成分非常復雜，目前發現構成精油的化合物種類高達22000多種，主要分為四大類:萜烯類衍生物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫類化合物。盡管植物精油種類如此之多，生產中常用的精油主要是百里香酚、香芹酚、肉桂醛、丁香酚、芳樟醇、桉樹腦、茴香腦、大蒜素和辣椒油等。

1.1 維護腸道菌群平衡
大量體外抑菌試驗結果顯示，植物精油中的活性組分，如百里香酚、香芹酚、芳樟醇和肉桂醛等能夠抑制包括細菌、真菌、病毒和原蟲在內的微生物的生長繁殖，而且絕大部分是動物或食源性的致病微生物。為了比較不同植物精油及其組分的體外抑菌效果，Burt（2004）總結前人的研究，列舉了部分植物精油對常見食源性致病菌的最小抑菌濃度，見表1，由表可知百里香酚、香芹酚對革蘭氏陽性菌和陰性菌的抑菌效果與迷迭香、牛至和丁香精油相當。Ouwehand(2010)等報道，牛至精油、迷迭香精油、百里香精油、香芹酚、肉桂醛、檸檬醛、檸檬烯和百里香酚等可抑制腸道中致病性大腸桿菌、產氣莢膜沙門氏菌的數量，而對腸道有益菌如羅伊氏乳桿菌長雙歧桿菌和短雙歧桿菌的抑制作用較弱。因此，人們預測植物精油組分作為添加劑可對動物腸道微生物組成產生影響。
關于植物精油的抑菌機理已有很多學者進行了探究，表2列舉了幾種常見精油及其組分的抑菌機理。通常認為，植物精油組分的抑菌能力大致如下：酚類>醛類>酮類>醇類>醚類>烴類。酚類物質的親脂成分可在細菌細胞膜上的脂質雙分子層聚集，導致細菌細胞膜結構紊亂，通透性增強，細胞內容物外流，最終導致細菌細胞死亡；醛類物質，如肉桂醛除作用于細胞膜外，還能穿透細胞膜進入細胞質，與蛋白質結合抑制胞內關鍵酶活性，如氨基脫羧酶和三磷酸腺苷酶，從而阻止細菌細胞分裂；萜烯類物質主要是通過抑制膜上呼吸酶，造成局部H+濃度梯度和電化學勢的損耗，從而抑殺細菌。
1.2 免疫調節
機體免疫反應是影響動物健康狀況的重要因素，研究表明，牛至油可以通過促進免疫器官生長，增加免疫器官指數，增強免疫球蛋白的合成，從而提高機體免疫力，原因可能是由于牛至油特殊的芳香味可刺激大腦前葉分泌腦啡肽、內啡肽兩種激素，調節機體免疫力以抵抗各種病菌、病毒的攻擊。此外，多種植物精油可通過調節淋巴細胞增殖、吞噬細胞、細胞因子、免疫球蛋白和組胺的合成和釋放等方式調節機體免疫力。

除調節免疫應答外，機體還可通過緩解炎癥反應來提高機體免疫力，有研究表明，某些植物精油具有抗炎作用，但不同的精油抗炎途徑存在差異，如百里香酚可抑制促炎因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）的合成，同時增強抗炎因子如白介素-10(IL-10)的合成；檸檬精油則是通過抑制5-脂氧酶（5-LOX）發揮抗炎作用。

植物精油的抗炎機理主要是通過阻止核轉錄因子-κB（NF-κB）途徑而實現，正常狀態下，NF-κB和核轉錄因子抑制因子κB（I-κB）結合形成無活性的復合體存在于細胞液中，而受激后I-κB被磷酸化或降解從而釋放NF-κB并移向核內，NF-κB在細胞核內進行一系列的活動引發炎癥：一方面促進炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6的表達，另一方面又能決定調控發炎進程的誘生型一氧化氮合酶（iNOS）和前列腺素E2（PGE2）。除此之外，植物精油還具有多種抗炎途徑，如濱艾精油能保護IκB-α不被磷酸化和降解，一方面直接阻滯NF-κB釋放，另一方面間接導致核內因亞基不足而引起NF-κB合成受阻，從而抑制了促炎癥因子的表達和相關調控酶的活性，最終達到消炎效果；水翁精油可通過抑制TNF-α、IL-1β及其mRNA的表達和NF-κB、p65的核遷移；檸檬醛可阻止IκB-α降解、抑制iNOS和NO產生、阻滯p50的核遷移；α-蛇麻烯和反式-丁香烯都能減少PGE2、iNOS和環氧化酶-2（COX-2）的表達，但α-蛇麻烯能同時抑制TNF-α和IL-1β的產生，而反式-丁香烯只能減少TNF-α的產生。

1.3 抗氧化
氧化應激是指在一定條件下，細胞內外的自由基及相關物質大量產生，機體的抗氧化系統不能及時清除這些自由基，這些未被清除的自由基攻擊細胞膜上的多不飽和脂肪酸導致細胞膜結構和功能受損；攻擊蛋白質引起酶活性改變，使得機體組織功能無法實現，免疫力下降，誘發各種疾病；攻擊核酸造成細胞毒性和遺傳毒性。

正常生理狀態下，機體的抗氧化系統能夠維持氧自由基的產生和清除處于動態平衡之中。但由于現代集約化養殖方式的出現，飼養環境、疾病、飼養管理等對動物造成持續性刺激，使得動物長期處于氧化應激狀態。

研究表明，很多植物精油都具有抗氧化的作用，如牛至、百里香、迷迭香、橄欖葉、馬郁蘭、鼠尾草等植物提取物具有較好的抗氧化作用，其作用強弱與精油的含量和組成相關，其中抗氧化作用較強的成分主要有：百里香酚、香芹酚、肉桂醛、乙酸肉桂酯、香茅醇、香茅醛、β-月桂烯和p-百里香素等。其抗氧化機理主要通過以下途徑：一是直接清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、過氧化氫（H2O2）、羥基離子（·OH）、超氧化合物、超氧陰離子等一系列自由基，二是通過抑制脂質氧化酶活性、抗亞油酸氧化、螯合金屬離子和還原鐵離子等途徑防止脂質過氧化反應發生。通常一種植物精油可通過以上一種或幾種抗氧化途徑同時發揮作用。

1.4 植物精油間的相互作用
由于不同植物精油的抑菌作用機制存在差異，不同精油組分往往均有協同抑菌的效果。如對傘花烴的抑菌效果雖然很弱，但因能增強香芹酚對細菌細胞膜的膨脹作用，使得香芹酚的抑菌效果增強。此外，百里香酚/香芹酚與肉桂醛對傷寒沙門氏菌和大腸桿菌等具有協同抑菌作用，Zhou(2013)認為這可能是由于百里香酚/香芹酚能夠增加細胞質膜滲透性，促使肉桂醛更加順利的通過細胞膜或百里香酚/香芹酚能夠增加肉桂醛與細菌膜上蛋白質結合所形成氣孔的大小、數目。

二、有機酸
目前常用的有機酸主要有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、苯甲酸、檸檬酸、富馬酸、酒石酸和山梨酸等。

2.1 維護腸道菌群平衡
腸道有益菌如乳酸菌和雙歧桿菌可在酸性環境下大量繁殖，而有害菌如大腸桿菌（最適pH：6.0~8.0）、葡萄球菌（最適pH：6.8~7.5）、沙門氏菌（最適pH：6.0~7.5）等在酸性環境下生長繁殖受到抑制，因此，酸性的腸道環境有利于形成有益的微生物區系。

有機酸中解離度較大的如檸檬酸和乳酸可在腸道中釋放H+，降低消化道pH，形成不利于有害菌生長繁殖的酸性環境，從而達到間接抑菌的效果。解離度低的有機酸未被解離的分子可直接穿過細菌細胞膜，一旦進入細菌胞內，在偏堿性的細胞質環境中，有機酸解離釋放H+和RCOO-，一方面H+降低了細菌胞內pH值，細菌為維持胞內酸堿平衡，通過ATP泵將氫離子排除胞外，這個過程大量消耗細菌的能量，從而使得細菌死亡；另一方面，RCOO-可以抑制細菌細胞核內DNA和蛋白質的合成過程使得細菌失去增殖能力。因為有機酸解離能力較無機酸弱，因此直接殺菌能力較強，但不同有機酸因解離度和分子量存在差異，殺菌能力也不同，如檸檬酸、乳酸因解離度較高，殺菌效果不如甲酸和乙酸，另外小分子酸相對于大分子酸能提供更多的分子，抑菌作用較強。

2.2 緩解應激
研究表明，檸檬酸和延胡索酸具有抗應激的作用，這主要是因為檸檬酸和延胡索酸均屬于三羧酸循環的中間物質，可直接進入三羧酸循環釋放能量，途徑較葡萄糖短，在動物處于應激狀態時，可用于緊急合成ATP以供機體應對外界不良刺激，提高機體免疫力。此外,檸檬酸在家禽體內可氧化分解成CO2和HCO3-，緩解呼吸性堿中毒，以降低高溫熱應激對雞的危害；延胡索酸本身具有鎮靜作用，抑制神經中樞，使動物活動減少，較好的應對熱應激。

2.3 有機酸之間的協同作用
因不同細菌的細胞壁或細胞膜的結構不同，不同的酸主要針對的細菌存在一定的差異，表3給出了不同有機酸直接抑菌效果的能力。任何一種酸對有害菌的抑制和對有益菌的激活都需要在一定的pH值范圍內進行，由幾種可在不同pH值范圍內發揮作用的有機酸復配在一起拓寬了抑菌和調菌區系，使得添加量更少，作用效果更顯著，克服了單一酸化劑功能單一、添加量大、刺激性強等缺點，且各組分能相互起到協同增效的作用。
三、植物精油和有機酸的協同作用
齊勝利等(2010)的研究認為在植物精油中添加丁酸有助于增強植物精油中活性成分的抗菌作用。ZHOU等(2007)研究表明百里香酚、香芹酚與乙酸、檸檬酸復配能夠顯著降低鼠傷寒沙門氏菌的數量。另外Zhou等(2013)的研究結果顯示，百里香酚（100mg/L）與乙酸（0.10%）組合物和香芹酚（100ul/L）與乙酸（0.01%）組合物的抑菌活性，分別達到單獨使用400mg/L百里香酚和400ul/L香芹酚時的抑菌效果，這些研究結果證明了精油與酸化劑具有強大的協同抑菌效果。其作用機理有可能是植物精油在腸道中釋放后，改變有害菌細胞膜通透性，并破壞其結構，這樣使得環境中其它的抑菌物質，如有機酸更容易進入到細菌內部打破酸堿平衡，同時植物精油破壞細菌質子泵，進一步破壞細菌維持酸堿平衡的能力，更好的發揮抑菌和殺菌作用。此外，相比有機酸單純的抑菌作用，植物精油除了在腸道中抑菌，還具有調節免疫、抗炎、抗氧化等功效，對動物機能的調節作用是其他添加劑產品所不具備的，這可以與有機酸的作用形成機制上的互補，從抑菌和調節動物機能兩個角度來改善機體健康。