植物精油及其復合物的抑菌效果研究

陳廣勇，王康莉，張玲玲，趙 燕，楊彩梅,*

（1.浙江農林大學動物科技學院，浙江 臨安 313000；2.浙江萬方生物科技有限公司，浙江 安吉 313307）

植物精油、有機酸、丁酸都屬于安全、新型、環保的抗生素替代品，受到國內外畜牧工作者的廣泛關注。植物精油在調節動物腸道菌群、抗菌、提高免疫力、抗氧化、提高生產性能等方面作用明顯[1-3]。在日糧中添加有機酸可以改善飼料適口性，調節腸道pH，促進消化道有益菌生長、抑制有害微生物增殖，提高消化道酶活性，提高營養物質消化率，進而提高生產性能[4-6]。丁酸是維持腸道健康的重要物質，為結腸黏膜提供主要能量物質，并對腸道上皮組織細胞的再生和修復具有重要意義[7-8]。丁酸類物質的有效成分是短鏈脂肪酸——丁酸[9-10]。在日糧中添加丁酸鈉可為仔豬小腸絨毛提供能量，維持絨毛正常形態和功能，促進小腸消化吸收并促進仔豬生長等[11-12]。丁酸甘油酯是丁酸和甘油酯化后的產物，可在胰脂肪酶的作用下緩慢釋放出丁酸，進而維持腸道結構完整性[13]。Li等將主要成分是百里香酚和肉桂醛的植物精油復合物補充到28日齡斷奶仔豬的飼料中，發現植物精油可以顯著提高日增重和飼料轉化率，降低糞便中的大腸桿菌數[14]。王麗娜等研究表明，甲酸、丁酸、檸檬酸均能呈劑量依賴性地抑制細菌增殖[15]。張浩等研究表明，丁酸甘油酯可以有效改善肉雞生長性能，顯著增加十二指腸和空腸的腸絨毛高度，降低盲腸大腸桿菌數，提高乳酸桿菌數量[13]。張勇等研究表明，斷奶仔豬飼糧中添加三丁酸甘油酯可以顯著降低斷奶仔豬糞中大腸桿菌的數量（P＜0.05）[16]。目前，關于植物精油與丁酸衍生物或酸化劑復合對有害菌的抑制作用研究還較少。本試驗通過研究植物精油與丁酸鈉、植物精油與丁酸甘油酯、植物精油與有機酸復合對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果，從而為植物精油在動物生產中的合理應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

植物精油（肉桂醛：百里香酚=3：1）、有機酸（山梨酸、苯甲酸、檸檬酸）、丁酸類物質（丁酸鈉、丁酸甘油酯）均由浙江萬方生物科技有限公司提供，并于陰涼避光處保存。

大腸桿菌（ATCC25922）、金黃色葡萄球菌（ATCC25923）購自中國菌種保藏中心。

1.2 試驗設計

牛津杯法測定抑菌圈直徑。以無菌操作在培養基表面垂直放4個已滅菌的牛津杯，依次加入樣品（植物精油與有機酸或丁酸類物質分別按照1：0、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5的比例復合）。加滿后置于37℃恒溫培養箱24 h。每組做3個平行。牛津杯試驗結果的判定標準：抑菌圈直徑＞20 mm為非常敏感，15～20 mm之間為高度敏感，10～15 mm為中度敏感，＜10 mm為低度敏感，0不敏感。抑菌圈直徑與抗菌活性成正比。

1.3 統計分析

試驗數據采用SPSS 20.0軟件One Way ANOVA進行統計分析，并進行Duncan's多重比較，結果以“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 植物精油、山梨酸、苯甲酸、檸檬酸、丁酸鈉、丁酸甘油酯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果

由表1和圖1可知，植物精油對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有抑菌效果，且對金黃色葡萄球菌的抑菌效果優于大腸桿菌。

表1 植物精油抑菌圈直徑mm

圖1 植物精油的抑菌效果圖

由表2和圖2可知，丁酸鈉及低濃度丁酸甘油酯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均無抑制作用，而高濃度丁酸甘油酯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌低度敏感。

由表3和圖3可知，山梨酸、苯甲酸、檸檬酸均對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有抑菌效果，且抑菌效果與濃度相關。苯甲酸對大腸桿菌的抑菌效果較好，檸檬酸對金黃色葡萄球菌的抑菌效果較好。

2.2 植物精油與丁酸類物質復合對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果

由表4可知，植物精油與丁酸鈉復合后，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌仍具有抑菌效果。植物精油與丁酸鈉的混合液對大腸桿菌的抑菌效果隨丁酸鈉比例的增加而減弱，但其對金黃色葡萄球菌的抑菌作用不受丁酸鈉含量的影響。由表5可知，植物精油與丁酸甘油酯按不同比例混合后，抑菌效果隨丁酸甘油酯的增加而減小。

表2 丁酸鈉和丁酸甘油酯的抑菌圈直徑 mm

圖2 丁酸鈉、丁酸甘油酯抑菌效果圖

表3 不同有機酸的抑菌圈直徑 mm

圖3 不同有機酸抑菌效果圖

表4 植物精油復合物與丁酸鈉復合抑菌圈直徑 mm

表5 植物精油復合物與丁酸甘油酯復合抑菌圈直徑 mm

2.3 植物精油與酸化劑復合抑菌效果

由表6～8可知，植物精油分別與山梨酸、苯甲酸、檸檬酸復合對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均有較強的抑菌作用，其中植物精油與苯甲酸、檸檬酸復合的抑菌效果優于山梨酸。植物精油：山梨酸為1：5時，植物精油復合物與有機酸復合后對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果均表現為高度敏感，明顯優于植物精油與丁酸鈉或丁酸甘油酯復合的效果。

表6 植物精油復合物與山梨酸復合抑菌圈直徑 mm

表7 植物精油復合物與苯甲酸復合抑菌圈直徑 mm

表8 植物精油復合物與檸檬酸復合抑菌圈直徑mm

3 討 論

柴向華等通過體外抑菌試驗研究羅勒精油、茶樹油、百里香精油等13種植物精油對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑根霉、園弧青霉、總狀毛霉、釀酒酵母等6種有害微生物的抗菌作用，結果表明，百里香精油和肉桂精油抑菌活性較強[17]。丁華等研究表明，牛至和檸檬草精油復配后抑菌效果最為明顯，且兩種主要抑菌物質香芹酚和檸檬醛并未發生化學反應[18]。研究表明，在日糧中添加包括香芹酚、肉桂醛、辣椒油樹脂在內的復合植物精油可以顯著增加早期斷奶仔豬結腸淋巴細胞數量[19]。Castillo等研究表明，香芹酚、肉桂醛、辣椒油樹脂的混合物可以提高腸道菌群多樣性[20]。吳慧清等對42種植物精油進行抑菌效果比較，發現植物精油對真菌的抑菌效果比細菌好，對革蘭氏陽性菌的抑制效果比革蘭氏陰性菌好，且肉桂、百里香的抑菌效果優于其他精油[21]。Wang等在斷奶仔豬和生長豬日糧中添加苯乳酸，發現苯乳酸可有效減少斷奶仔豬和生長豬糞便中大腸桿菌的數量[22]。本試驗結果表明，植物精油對革蘭氏陽性菌抑菌效果優于革蘭氏陰性菌。高濃度的苯甲酸對革蘭氏陰性菌抑菌效果更明顯；高濃度的檸檬酸對革蘭氏陽性菌的抑菌效果更好。丁酸鈉和丁酸甘油酯對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌抑菌效果均不明顯。

Cerisuelo等研究表明，植物精油與丁酸鈉復合可以有效控制沙門氏菌的增殖[23]。也有研究表明植物精油與有機酸復合影響肉雞和斷奶仔豬的生長性能。Diao等將苯甲酸與百里香酚復合，研究結果表明，該復合物可有效降低斷奶仔豬腹瀉率，并增加回腸中乳酸菌及盲腸中丁酸的數量[24]。王帆等研究肉桂醛、丁香酚、麝香草酚和單寧酸對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌和單增李斯特菌的抑制效果，研究表明，植物精油與單寧酸復配后對這5種致病菌仍具有抑制能力，且存在協同增強的效果[25]。

本試驗結果表明，植物精油復合物與丁酸鈉復合具有協同作用，但植物精油與丁酸甘油酯復合無協同作用。植物精油與苯甲酸或檸檬酸復合的抑菌效果優于山梨酸，表明植物精油與苯甲酸和檸檬酸之間存在協同作用。

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