植物提取物肉桂醛的抗菌作用及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

王雨瓊，勾長龍，付瑩瑩，劉飛飛，張 琳，秦貴信

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春 130118）

桂皮為樟科植物的干皮，又名肉桂、大桂、紫桂等，是常用的中藥。肉桂醛是從桂皮中提取出來的一種芳香醛，其具有廣譜的抗菌作用早已經(jīng)被證實(shí)。肉桂醛刺激較小，廣泛使用于傳統(tǒng)醫(yī)藥，并對(duì)細(xì)菌和真菌有很強(qiáng)的抑制作用[1]，在許多國家作為一種植物提取物添加劑使用。近年來，學(xué)者們?cè)谌夤鹑┑慕Y(jié)構(gòu)、加工提取、抑制菌群效果等方面進(jìn)行了諸多研究。本文就肉桂醛抑制菌群效果以及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用作一綜述。

1 肉桂醛的理化性質(zhì)

肉桂醛通常稱為桂醛，主要是從桂皮、桂葉和桂枝中提取而得，無色或琥珀色液體，具有強(qiáng)烈持久的香氣，易溶于醇、醚類物質(zhì)，難溶于水和甘油，久置于空氣中易發(fā)生氧化。肉桂醛的化學(xué)結(jié)構(gòu)分為順式結(jié)構(gòu)和反式結(jié)構(gòu)，目前，無論是天然提取還是人工合成的均為反式肉桂醛，其分子式是C9H8O，分子量為：132.16，密度為：1.046～1.052，熔點(diǎn)（℃）：-7.5℃，折光率（20℃）：1.619～1.623，沸點(diǎn)（℃）：253（常壓）。

2 肉桂醛的抗菌作用

2.1 肉桂醛對(duì)細(xì)菌的抑制作用 肉桂醛與其他植物抗菌物質(zhì)相比，具有良好的廣譜抗菌作用。王新偉等[2]研究肉桂油、牛至油、檸檬醛和香芹酚對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌活性。結(jié)果表明，肉桂醛的抑菌作用最強(qiáng)，其對(duì)金黃色葡萄菌抑制能力明顯強(qiáng)于大腸桿菌。Michiels建立體外模擬小腸環(huán)境研究發(fā)現(xiàn)，4種植物添加劑對(duì)腸道大腸桿菌的抗菌性依次為：肉桂＞香芹酚＞麝香草酚＞丁香酚[3]。肉桂醛具有易揮發(fā)、易氧化的特性，不易進(jìn)行保藏。將肉桂醛與其他物質(zhì)結(jié)合，能夠較易保存并增強(qiáng)抑菌效果，有關(guān)其擴(kuò)大抑菌范圍的研究已經(jīng)有廣泛的報(bào)道。肉桂醛與殼聚糖按一定比例混合，40℃超聲波振蕩得到殼聚糖縮肉桂醛席夫堿，這種物質(zhì)同樣具有抑菌作用[4]，并易保存。

2.2 肉桂醛對(duì)真菌的抑制作用 曲霉廣泛存在于土壤、植物和糧食中，在動(dòng)物生產(chǎn)中易引起日糧腐敗，導(dǎo)致動(dòng)物中毒，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。在電鏡條件下觀察1%肉桂醛培養(yǎng)液3 d可使黃曲霉細(xì)胞壞死，7 d可見細(xì)胞壁破損、細(xì)胞器消失[5]。張文平等[6]用微量液體稀釋法測定肉桂醛和檸檬酸對(duì)黃曲霉和煙曲霉最低的抑制濃度分別為0.109μg/mL，2.590μg/mL；0.055μg/mL，0.648μg/mL，結(jié)果說明，肉桂醛對(duì)黃曲霉和煙曲霉抑制效果明顯好于檸檬酸。據(jù)報(bào)道，肉桂醛對(duì)黑曲霉的最小抑制濃度和最低殺菌濃度均為0.125 μg/mL[7]。Mehmet等[8]采用擴(kuò)散法和最低抑制濃度方法證明，肉桂醛對(duì)21種菌株和4種念珠菌均具有較好的抑制作用，并且對(duì)耐藥的念珠菌也具有抗性[9]。還有學(xué)者[10]研究表明，肉桂醛對(duì)引起奶牛乳房炎的幾種菌群有明顯的抑制效果，其抗菌活性可以持續(xù)14 h。以上均表明，肉桂醛具有抑菌作用，需要量較小，與其他抗菌植物提取物相比抗菌效果顯著，可作為一種日糧防腐抗菌添加劑使用。

2.3 肉桂醛抑菌作用機(jī)制 近幾十年來，許多學(xué)者的研究已經(jīng)證明，實(shí)肉桂醛具有良好的抑菌作用，但肉桂醛的抑菌機(jī)理尚末形成定論，與此相關(guān)的研究報(bào)道也很少。肉桂醛的抗菌機(jī)理可能有多種機(jī)制。每種機(jī)制可能是相互作用，也可能是一種機(jī)制發(fā)生后的產(chǎn)物作用于另外一種機(jī)制。

肉桂醛對(duì)病原菌主要表現(xiàn)在提高宿主的防御性，抑制分生孢子萌發(fā)和形成，致使分生孢子發(fā)生消解，導(dǎo)致菌絲體形態(tài)產(chǎn)生異常，長時(shí)間干擾菌體生長。肉桂醛能夠抑制細(xì)胞壁ATPases的形成[11-12]，增加親脂性并與細(xì)胞膜結(jié)合，改變細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和完整性，從而有效滲透并通過細(xì)胞膜的雙分子層，穿透細(xì)胞膜進(jìn)入內(nèi)部[13]。在電鏡掃描下觀察到細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，細(xì)胞表面損傷，大量內(nèi)容物外泄[14]，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。也有人認(rèn)為，通過抑制能量來源發(fā)揮抑菌作用，例如抑制葡萄糖的攝取和利用，影響菌細(xì)胞對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝途徑，致使菌細(xì)胞生長和繁殖受阻[15]。抗真菌機(jī)制可能是通過抑制其DNA、RNA、蛋白質(zhì)的合成而表現(xiàn)殺菌效應(yīng)[6]。

3 在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著抗生素類添加劑在畜禽飼料中使用量加大，抗藥性及藥物殘留等問題給疾病防治和食品安全保障帶來較大困難。因此許多學(xué)者越來越關(guān)注植物提取物的抗菌作用，其無毒、無耐藥性、無殘留特點(diǎn)有望在不久的將來成為畜牧業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的飼料添加劑之一和抗生素的可靠代替品。

以往研究表明，肉桂醛具有良好的體外抗菌活性。應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，其作為一種飼料添加劑也可有效保護(hù)動(dòng)物健康，與此同時(shí)，肉桂醛還具有增強(qiáng)動(dòng)物生產(chǎn)性能、改善腸道菌群結(jié)構(gòu)的功能。辣椒素、肉桂醛和香芹酚混合物能降低盲腸中大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量[16]。日糧中添加一定比例的香芹酚、肉桂醛和辣椒素可提高仔豬腸道乳酸菌與腸道有害菌的比例，改善早期斷奶仔豬腸道微生物菌群[17]。

仔豬斷奶后會(huì)面臨日糧結(jié)構(gòu)、生存環(huán)境的改變，這對(duì)仔豬生長潛能和機(jī)體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。仔豬在斷奶幾天后，免疫力下降，致病菌感染可導(dǎo)致仔豬腹瀉，降低仔豬存活率。日糧中添加100～150mg/kg肉桂醛可改善斷奶仔豬的生產(chǎn)性能，降低仔豬腹瀉率達(dá)到50%，減少糞便中大腸桿菌數(shù)量[18]。肉桂醛也可提高肉雞營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率[19]、淋巴細(xì)胞增殖率及血清中免疫球蛋白水平。以上研究均說明，肉桂醛有效提高動(dòng)物攝入量，增強(qiáng)機(jī)體免疫等作用。

4 存在問題

近年來，國內(nèi)外有關(guān)肉桂醛的研究和開發(fā)也已取得進(jìn)一步的進(jìn)展，雖然經(jīng)許多體外抑菌試驗(yàn)確定肉桂醛對(duì)多種菌群具有良好抗菌作用，但仍有幾點(diǎn)問題存在：首先，肉桂醛抑菌機(jī)制尚不明確，幾種可能的抑菌途徑之間存在相互協(xié)調(diào)作用，但協(xié)調(diào)關(guān)系并不明確。另外，盡管體外法可以直觀地反映出肉桂醛的抑菌效果十分顯著，但是動(dòng)物體內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，影響因素較多，應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中未必會(huì)得到預(yù)期效果。最后，肉桂醛作為促生長或抑菌添加劑對(duì)家畜的生長性能、免疫水平和疾病防治等方面有待更進(jìn)一步細(xì)化研究，使其有望作為一種抑菌劑代替部分抗生素和抗菌藥物，在一定范圍內(nèi)控制疾病。同時(shí)為動(dòng)物養(yǎng)殖與飼料業(yè)能夠高效生產(chǎn)安全健康營養(yǎng)的食品提供保證。

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