鄧奇風 劉志強 范覺鑫 張 穎 肖淑華
(湖南九鼎動物營養研究院,湖南長沙 410003)
抗生素濫用在養殖業中問題突出,一直備受人們關注。在養殖業不斷追求高生產效率的同時,抗生素替代成為一項熱門研究。牛至油是世界范圍內認可的天然飼料添加劑,它能較好地促進動物生長、提高動物機體免疫力,無毒副作用,是一種天然、環保、安全的理想抗生素替代品。我國農業部已經批準牛至油作為一種藥物飼料添加劑可長期在飼料中添加。因其提取工藝較為簡單,生產成本較抗生素低并隨工藝的改進逐步下降,在現代畜禽生產中具有廣闊的發展和應用前景。
牛至油的主要成分為單萜類和雙環倍半萜類。GC-MS(氣相色譜-質譜聯用儀)常用來鑒別混合物質中有機物成分分析。霍務貞等[6]采用GC-MS方法分析牛至油,檢測結果為單萜類占出峰面積的69.31%,雙環倍半萜類占20.25%。鄧雪華等[7]也利用GC-MS方法分析采自湖北植物牛至提取的精油,發現了69種成分,占總油量的98.28%,并指出主要成分為香芹酚,占比37.80%。牛至油的化學成分因不同種屬、產地、收割時間和加工工藝變化很大。趙海伊[8]對牛至油不同加工工藝研究對比,水蒸氣蒸餾法共鑒定出79個峰,相對面積94.97%;SDE法(同時蒸餾萃取法,是將有機溶劑和裝有提取物的蒸餾水同時加熱蒸餾的方法)共鑒定出71個峰,相對總面積97.38%;微波輔助水蒸氣法共鑒定出40個峰,相對總面積96.84%。三種方法制備精油中含量較多的是醇類和烯烴類。鄭國華等[9]研究指出,7月份提取的牛至油含量為5.53 mL/kg,其中百里香酚含量為0.177 g/mL,明顯高于其他月份。
牛至油呈淡黃色至紅棕色透明油狀液體,約占全草1%~10%(mL/100固體重),具有百里香油似的辛辣氣味,溶于乙醇和大多數非揮發性油,不溶于甘油和水。牛至油在4℃和20℃貯存24個月,其有效成分無損失[10];飼料、制劑和產品中牛至油具有較為穩定的理化性質,在80℃以上,有效成分損失量約0.79%;當溫度達到105℃時,有效成分損失約2.01%。
牛至油中多酚類和萜類物質是其抗菌作用的有效成分,其中多酚類物質是牛至油抗菌、殺菌作用的主要成分。多酚類物質抗菌機制是:作用于細菌細胞膜,使膜蛋白變性,一是通過減少三磷酸腺苷(ATP)合成和增加ATP消耗,抑制細菌生長;二是通過改變K+和H+的滲透性,導致細胞內滲透壓失衡,促使細菌死亡[11]。萜類物質抗菌機制是:阻礙細菌DNA的自我復制,抑制細菌的繁殖和生長過程[12]。
牛至油抗菌譜廣,使用后無抗藥性、無殘留等,其對大量的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有抗菌作用,對多種真菌也有抑制或殺滅的功效。Sivropoulou等[13]研究表明,牛至油對8種革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌具有強烈的抑制作用,將其稀釋4 000~5 000倍,仍具有殺菌活性,并在試驗過程中發現其還具有抗瘧原蟲活性。林清華等[14]研究報道,牛至油對31株腸炎常見菌均有不同程度的殺菌和抑菌作用,其中金黃色葡萄球菌最為敏感,對綠膿桿菌的影響最弱,并指出抑菌濃度和殺菌濃度之間無一定的線性關系。Marino等[15]用牛至油作用于多種單一的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌,結果發現,革蘭氏陰性菌中以大腸桿菌O157∶H7最敏感,革蘭氏陽性菌中以李斯特桿菌最敏感。Abdelrhafour等[16]研究發現,墨西哥地區的牛至油對真菌不同生長階段都有抑制作用,過程抑制強度排序為菌絲生長>孢子萌發>芽孢生成。由此看來,牛至油的抗真菌特性可用于飼料防霉保存,減少因飼料霉變引起的經濟損失。此外,廖芳等[17]研究認為牛至油是一種有效的抗痢疾桿菌藥物。
酚酸類和萜類物質是牛至油抗氧化作用的有效成分。酚酸類化合物在其苯環上的酚羥基是抗氧化活性基團,其發揮抗氧化作用的機理與酚類一致,通過脫氫反應清除烷氧自由基[18]。萜類發揮抗氧化作用的機理是:其含有大量的烯鍵,參與氧化還原反應,防止細胞膜和線粒體膜中不飽和脂肪酸被氧化,進而維持細胞的正常功能。此外,牛至油能激活機體的內源性抗氧化劑,調節抗氧化防御酶系活性,提高血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性,增強機體清除氧自由基的能力,防止機體受脂質過氧化損傷[19]。
Mejia等[20]對比多種天然藥物抗氧化活性,發現牛至精油具有很高的抗氧化活性。Ding等[21]在牛至油中分離出迷迭香酸酯,它具有較強的抗氧化和抗黑色素生成的作用。牛至油在食品保鮮方面表現出很好的抗氧化性能,Kintzios等[22]將牛至油添加于食用香油中可防止油脂被氧化,說明牛至油具有較好的抗氧化作用。Skandamis等[23]將牛至油添加于肉糜中可有效抑制微生物的生長,防止食物腐敗。Vichi等[24]報道牛至油可延長食物的貨架壽命。此外,牛至油能改善肉類感官品質及肉質風味,肉類色澤是評價肉類品質好壞的重要指標之一。有研究表明,牛至油在一定程度上遏制了肌紅蛋白的氧化,使得肉品色澤不易惡化[25]。此外還有研究報道添加牛至油對肉質也有一定改善作用[26]。
牛至油促進動物生長作用主要表現在兩個方面:一是牛至油中乙酸檜萜烯酯含量相對較高,具有濃郁的芳香味,具有一定的誘食性。二是牛至油中的百里香酚和香芹酚能夠增強腸道的屏障功能,抑制有害微生物增殖,維持腸道菌落平衡,提高動物對營養物質的吸收能力。咼于明[27]在雞飼料中添加牛至油和維吉尼霉素對比研究發現,添加牛至油組小腸蛋白酶的活性比添加維吉尼霉素組高50%,牛至油組飼料轉化率優于維吉尼霉素組。牛至油在提高動物采食量方面以肉牛最為明顯,張善芝[28]研究牛至油對夏季肉牛生長性能的影響,按精料的0.045%添加牛至油10%效果表明,采食量顯著高于對照組(<0.05),且腹瀉指數顯著低于對照組(<0.05)。
牛至油增強動物機體免疫力的方式是通過提高巨噬細胞的吞噬能力,增加吞噬細胞數目,促進機體免疫器官的生長發育,提高臟器指數等發揮免疫調節作用。牛至油高劑量與低劑量添加對機體免疫力產生不同效應。林清華等[29]研究指出,高劑量牛至油不利于小鼠免疫,甚至起阻礙作用;而低劑量的牛至油可提高小鼠的體液免疫效應。馮志華等[30]對比牛至油和喹乙醇在獺兔飼糧中的效果,發現牛至油組脾質量、胸腺質量及胸腺指數等升高趨勢較喹乙醇組更顯著。陳會良等[31]在羅曼蛋雞日糧中添加牛至油,一個月后發現,牛至油組高于對照組血清新城疫抗體效價。王秋梅[32]在42日齡肉仔雞中添加100 mg/kg牛至油,發現肉雞T淋巴細胞的酸性α-醋酸萘酯酶的活性和T淋巴細胞轉化率顯著高于對照組(<0.05)。國外研究者也得出相似結論,Malayoglu等[33]在肉雞日糧中添加500 mg/kg牛至油,發現肉雞血液中IgG含量較對照組有很大提升,且新城疫抗體滴度顯著增加(<0.05)。Hashemipour等[34]研究指出,長期添加牛至油的主要成分香芹酚和百里香酚能夠增強肉雞的細胞和體液免疫。此外,有研究表明,香芹酚和百里香酚能加速腸絨毛表面成熟腔上皮細胞更新,從而減少病原體對腔上皮細胞的感染,提高營養物質的吸收力[35]。
牛至油在仔豬生產中的應用研究較多,主要集中在預防和控制仔豬斷奶應激、提高日增重、提高飼料轉化率、減少仔豬腹瀉。王萌[36]在斷奶仔豬日糧中添加牛至油(1 g/kg),能顯著提高平均日增重(<0.05),極顯著降低腹瀉率(<0.01)。姚佳等[37]在日糧中添加適量的牛至油能改善斷奶仔豬生產性能,顯著提高日采食量,降低料肉比,并提高血清中的總抗氧化水平(T-AOC),提高谷胱甘肽過氧化酶(GSH-PX)、SOD活性,降低脂質過氧化產物丙二醛(MDA)含量,增強機體的抗氧化性能。在牛至油和抗生素添加于斷奶仔豬日糧對比研究中,汪莉等[38]在斷奶仔豬日糧中添加20 mg/kg牛至油,結果表明,牛至油能提高飼料中蛋白質和干物質的消化率、提高日增重、降低仔豬腹瀉率,還有緩解應激的作用。黃國清等[39]研究指出,牛至油、金霉素和“金霉素+黃霉素”添加于仔豬日糧中,在日增重、料肉比、收益等方面的表現為“金霉素+黃霉素”>牛至油>金霉素。韓慶功等[40]對比研究牛至油與抗生素(硫酸黏桿菌素+恩拉霉素)在仔豬生產中的應用效果,牛至油組較對照組和抗生素組日增質量分別顯著提高18.03%(<0.05)、14.89% (<0.05),同時添加牛至油組仔豬糞便中大腸桿菌數量比對照組、抗生素組少,而乳酸桿菌、雙歧桿菌數量均比對照組、抗生素組多。此外,牛至油預防和治療仔豬大腸桿菌感染效果較好,肖希龍等[41]在試驗仔豬經人工接種大腸桿菌第5天后,添加5%牛至油預混劑后仔豬腹瀉癥狀基本消失,病死率為10%,而基礎日糧組發病率達70%,病死率高達60%。整體來說,牛至油在仔豬生產中的應用效果顯著,適宜濃度牛至油可以替代抗生素使用。
牛至油在生長育肥豬中的應用主要集中在提高生產性能、增強機體免疫和替代抗生素等方面。牛至油提高育肥豬生產性能表現在提高其日增重和提高飼料利用率,劉應林等[42]在育肥豬的基礎日糧中添加牛至草粉(含牛至油有效成分),能顯著提高育肥豬日增重、顯著提高飼料轉化率、大幅度降低腹瀉率并能改善試驗豬毛色。周曉容等[43]在生長豬日糧中添加100 g/噸的牛至油發現,牛至油具有改善豬生產性能、提高養分表觀消化率的趨勢。在添加量的研究中,于向春等[44]飼喂198頭三元雜育肥豬,設兩個梯度200 mg/kg、500 mg/kg牛至油添加在基礎日糧中,添加500 mg/kg組可降低豬腹瀉率、發病率和死亡率分別為0.6%、0.59%和1.45%,提高日采食量,促進生長,平均日增重為762.48 g,料肉比為2.37:1;200 mg/kg添加量對豬只健康狀況雖有一定程度的改善,但不明顯。在替代抗生素研究中,武晶等[45]對比金霉素(50 mg/kg)、牛至油(20 mg/kg)、益生素(1.5 g/kg)、營養調控(提高日糧維生素E、維生素B、微量元素Zn、Mn和I水平)、牛至油+營養調控、益生素+營養調控的研究,結果表明,營養調控同時添加牛至油完全可以替代抗生素。此外,在牛至油對比小肽的功效研究中,肖正中等[46]認為20~40 kg小豬階段添加小肽+牛至油組效果最優(生產性能和抗病效果),40~60 kg中豬階段添加小肽效果最優,60~90 kg大豬階段添加牛至油效果最好。在上述試驗中牛至油添加量引起的效果反差可能與牛至油的百分含量不同有關。
牛至油在母豬生產中的應用效果主要表現為:提高繁殖性能、改善泌乳性能和減少母豬便秘。國內對牛至油在母豬生產中的應用研究從2014年開始,譚成全等[47]在妊娠和泌乳母豬基礎日糧中添加300 mg/kg止痢草油(牛至油),發現止痢草油組顯著提高母豬在泌乳期第3周采食量;并相應地提高了仔豬第3周的平均日增重及第3周仔豬窩增重。敖江濤[48]在日糧中添加15 g/噸的止痢草油,研究結果與上述一致,試驗結果還表明,添加止痢草油在一定程度上提高了體內抗氧化酶的活力,降低了脂質過氧化程度,減少了活性氧對DNA的攻擊,緩解了母豬產后的氧化應激。在國外,研究牛至油對母豬生產的應用較早,結論與國內大體一致。Peter等[49]對3 710頭母豬(試驗組母豬1 801頭,其中初產母豬601頭,經產母豬1 200頭;對照組母豬1 809頭,其中初產母豬705頭,經產母豬1 104頭)進行產前和哺乳期間的飼養試驗,試驗組母豬飼喂含1 000 mg/kg牛至(干燥的牛至葉和花,牛至油含量500 g/kg)日糧,對照組飼喂基礎日糧。結果表明,牛至組母豬年死亡率(4.02%)極顯著低于基礎日糧組(6.92%)(<0.01);牛至組母豬哺乳期的淘汰率(8.01%)顯著低于基礎日糧組(14.02%)(<0.05)。此外,牛至組母豬在產仔率、窩產活仔數、死胎率等方面都有顯著改善,另外通過飼喂試驗發現,牛至組經產母豬日采食量顯著高于基礎日糧組的經產母豬(<0.05)。Khajarern 等[50]指出牛至油中的香芹酚和麝香草酚對促進和加速母豬小腸絨毛成熟更新起直接作用,有利于母豬維持在健康的狀態。綜上所述,可以看出母豬日糧中的牛至油能替代抗生素的使用效果,對母豬的生長性能、繁殖性能、泌乳性能等都起到了一定的改善作用。
牛至油在育肥豬運輸應激上也有應用研究,張挺[51]在育肥豬日糧中添加500 g/噸的牛至油產品,可提高宰前30天育肥豬的生長性能。還能緩解高密度(252 kg/m2)、長時間(5小時)運輸等應激反應,從而有效緩解運輸應激所帶來的負效應。牛至油對肉質的改善效果優于維生素E,牛至油可以減少肌肉滴水損失,改善肉色等指標。在糞便除臭上,黃燦等[52]研究表明,牛至油的添加減少了豬糞尿中糞大腸桿菌和總厭氧菌的數量,并對揮發性脂肪酸的產生具有抑制作用。此外,牛至油和其他植物精油一樣,還有改善公豬精液品質[53]和改善育肥豬肉質[54]的作用。
牛至油是一種安全、高效、綠色、無配伍禁忌的天然藥物添加劑,其在豬生產應用范圍廣,大小豬、公母豬均適宜,且效果均較好,在仔豬和育肥豬的應用上,可在一定程度上替代抗生素使用,在未來豬生產中具有極其良好的應用前景。但由于市場上牛至油產品參差不齊,所含有效成分比例不同,使用效果也不一致,所以牛至油在豬生產中的適宜添加量還有待研究。綜上所述,牛至油的開發利用具有重要的現實意義。
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