植物精油在仔豬上的應(yīng)用研究進展

劉 偉，張俊平，劉青翠，盧紅衛(wèi)，蔡輝益

（1.北京挑戰(zhàn)牧業(yè)科技股份有限公司，北京 100081；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081）

目前，養(yǎng)豬生產(chǎn)中普遍使用早期甚至超早期斷奶技術(shù)，有效地提高了繁殖母豬的利用率，增加了養(yǎng)殖效益。然而，早期斷奶，仔豬面臨著食物從液態(tài)母乳變?yōu)楣虘B(tài)飼料帶來的食物源應(yīng)激，周圍物理環(huán)境發(fā)生改變帶來的環(huán)境應(yīng)激，以及離母轉(zhuǎn)欄和混欄造成的心理應(yīng)激等多方面的應(yīng)激[1]。斷奶帶來的應(yīng)激可導(dǎo)致仔豬腸道菌群失調(diào)、生長速度降低、采食量下降、腹瀉甚至死亡，給養(yǎng)豬生產(chǎn)帶來較大的經(jīng)濟損失[2]。抗生素具有顯著的抗應(yīng)激、抗疾病和促生長的效果，在斷奶仔豬生長過程中被廣泛應(yīng)用。但抗生素大量使用所帶來的問題也越發(fā)嚴重，如細菌產(chǎn)生耐藥基因進而產(chǎn)生耐藥性、畜禽免疫力降低、在動物體內(nèi)殘留和造成宿主菌群紊亂等，這些都對畜禽及人體健康造成嚴重危脅。因此，尋找抗生素替代品已經(jīng)成為現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中一個迫切需要解決的問題[3]。

植物精油（Plant essential oil）以植物的花朵、葉、枝、根、皮、樹膠、全草和果實為原料，經(jīng)壓榨法、吸收法、水蒸氣蒸餾法或溶劑萃取法制取的一類具有特殊香味的天然化合物及混合物。隨著對植物精油研究的深入，科研人員發(fā)現(xiàn)精油具有替代抗生素的潛力[4]。動物機體攝入的植物精油可被胃腸壁完全吸收，植物精油在體內(nèi)參與代謝調(diào)控后以安全產(chǎn)物形式排出體外，不損傷動物機體，且不危害環(huán)境[5]。文內(nèi)就植物精油在仔豬上的應(yīng)用研究進展作一綜述。

1 植物精油的組成及種類

植物精油的組成非常復(fù)雜，由幾百多種成分所構(gòu)成，主要分為4類基本成分。第1類為萜烯類化合物，是植物精油的主要成分，如熏衣草烯、金合歡烯、廣霍香酮和油杉醇等。第2類為芳香族化合物，是植物精油中僅次于萜烯類的第2大類化合物，如百里草酚、孜然芹烯、桂皮中的桂皮醛。第3類為脂肪族化合物，幾乎存在于所有的精油中，但含量較少并非精油的主要成分。第4類為含氮含硫化合物。

目前，畜牧生產(chǎn)中常用的植物精油主要有：牛至油、百里香油、肉桂油。牛至油是由天然植物牛至中提取的揮發(fā)油，其主要成分為酚類化合物，主要包括香芹酚占65%～75%，百里酚占5%～8%，百里酚和香芹酚為同分異構(gòu)體，均具有酚結(jié)構(gòu)，是具有較強抑菌效果的活性成分。百里香又稱麝香草，屬唇形科百里香屬矮小半灌木，為香草型香辛料，具有獨特的芳香氣味。百里香油的主要成分為百里酚，其含量約占62%，其次為香芹酚，其含量約占28%[6]。肉桂油是從肉桂的葉、枝、樹皮或籽中提取的精油。肉桂油的主要成分為肉桂醛，其含量約占96%。

2 植物精油提高仔豬生長性能的作用機理

近幾年，大量研究表明植物精油對仔豬具有促生長作用。Franz[7]通過綜述文獻指出，植物精油可以使仔豬增重和采食量分別提高2.0%和0.9%，可使料重比降低3.0%。Lan等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)飼糧中添加0.04%的植物精油可以顯著提高斷奶仔豬的日增重，顯著提高飼糧轉(zhuǎn)化率，對飼糧的干物質(zhì)、氮、總能和氨基酸的表觀回腸消化率具有顯著的提高作用。Li等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加0.01%和0.015%的植物精油可顯著降仔豬低料重比，顯著提高斷奶仔豬的日增重。

植物精油能夠促進仔豬生長的主要原因有以下幾點：1）植物精油因其獨特的香味最早是作為人類食品中的調(diào)味劑。在飼料中添加植物精油可起到一定的誘食作用[10]，因此，在飼糧中添加植物精油可以提高仔豬的采食量；2）在飼糧中添加植物精油可以促使母豬機體產(chǎn)生大量的胰島素樣生長因子Ⅰ（IGF-Ⅰ），IGF-Ⅰ是一種促進動物機體蛋白質(zhì)合成的類生長因子，母豬可通過母乳將IGF-Ⅰ傳遞給新出生的仔豬，IGF-Ⅰ能刺激仔豬肌肉蛋白質(zhì)的合成，促進仔豬生長[11]；3）有些植物精油可以調(diào)節(jié)消化道的消化吸收功能，促進消化道分泌黏液，刺激膽囊分泌膽汁酸，提高蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性，進而提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率[12]；4）植物精油可以優(yōu)化腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)，抑制有害菌生長，促進有益菌繁殖生長，加強有益菌作為優(yōu)勢菌群在腸道內(nèi)定植的能力。植物精油還能夠改變腸道內(nèi)微生物的代謝產(chǎn)物，例如Tiihonen等[13]通過體外試驗發(fā)現(xiàn)，植物精油能夠降低腸道中異戊酸和酪胺的含量，能夠提高有助于腸道上皮細胞生長的精胺的含量。因此，植物精油可以提高腸道微生態(tài)平衡和腸道健康來促進仔豬生長；5）植物精油可以提高仔豬的免疫力。張勇等[14]發(fā)現(xiàn)，植物精油可以刺激斷奶仔豬機體免疫器官的生長發(fā)育，提高巨噬細胞吞噬病原體的能力。巨噬細胞是參與機體免疫應(yīng)答反應(yīng)的重要細胞，在非特異性免疫、體液免疫、細胞免疫及抗感染免疫等方面起重要作用，對于斷奶仔豬機體免疫抵抗力的提高意義重大[15]。

3 植物精油緩解斷奶仔豬腹瀉發(fā)生的作用及機理

在目前的養(yǎng)豬生長中，多采用高劑量的氧化鋅來緩解仔豬腹瀉問題。但是，氧化鋅較低的吸收效率及糞便中較高的排出量這一問題不僅會造成嚴重的資源浪費，還會導(dǎo)致環(huán)境污染。國家正在研究出臺法規(guī)來限制仔豬中氧化鋅的最高添加量。因此，亟需尋找綠色環(huán)保型添加劑替代氧化鋅緩解仔豬的腹瀉問題。有大量研究表明，植物精油可以降低斷奶仔豬的腹瀉率[16]。Li等[17]研究發(fā)現(xiàn)，以肉桂醛和百里香酚為主要成分的植物精油不僅能夠顯著降低斷奶仔豬的腹瀉率，還能顯著提高血清中淋巴細胞的轉(zhuǎn)化率、白細胞的吞噬率及免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）、補體3（C3）、補體4（C4）的水平。這表明植物精油可以通過改善仔豬腸道黏膜的免疫系統(tǒng)來降低腹瀉病的發(fā)生。

植物精油還能夠通過抑制斷奶仔豬腸道內(nèi)病原菌的繁殖來降低斷奶仔豬腹瀉率。動物體外試驗研究[18-19]和體內(nèi)試驗研究[20-21]都已證明植物精油具有抗菌作用。植物精油可以抑制魏氏梭菌、大腸桿菌和沙門氏菌等病原微生物的生長繁殖[21]。以百里香酚、香芹酚或丁子香酚等酚類物質(zhì)為主要成分的精油抗菌能力最強，其疏水性成分在細菌的雙分子脂膜上積聚，占用脂肪酸鏈間的空間，改變細菌細胞膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)象[22]，導(dǎo)致細胞膜穩(wěn)定性降低甚至喪失，細胞膜滲透性增強，細胞內(nèi)重要的離子和內(nèi)容物滲出，最終導(dǎo)致細菌細胞死亡。以肉桂醛或檸檬醛等醛類物質(zhì)為主要成分的精油抗菌能力僅次于酚類物質(zhì)。醛類物質(zhì)不僅能夠作用于細菌的細胞膜它還能透過細胞膜進入細胞質(zhì)，通過羰基與細胞內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合，抑制胞內(nèi)某些關(guān)鍵酶的活性，如氨基脫羧酶。萜烯類物質(zhì)的抑菌能力相對較弱，其作用機制主要是抑制膜上呼吸酶的活性，造成局部H+濃度梯度和電化學(xué)勢的損耗來實現(xiàn)抗菌作用。

與抗生素的廣譜抗菌性不同的是，不同類型植物精油對不同細菌的抑制能力不同。植物精油對革蘭氏陽性菌的抑制作用效果優(yōu)于對革蘭氏陰性菌的抑制作用[23]。而不同種類植物精油混合使用起到的抗菌效果優(yōu)于一種精油單獨使用[24]，例如百里香酚和肉桂醛混合使用對革蘭氏陰性菌的抑制率可達50%[22]。Ouwehand等[25]采用13種植物精油對腸道微生物進行體外試驗發(fā)現(xiàn)，乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌對植物精油的敏感性遠低于大腸桿菌和沙門氏菌等有害微生物。Zhang 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加0.5%苯甲酸、0.01%精油（百里香酚、丁香酚和胡椒堿）和7×108CFU/g 屎腸球菌SF68 能夠提高奶仔豬的生長性能，降低糞便中大腸桿菌數(shù)量；在苯甲酸添加量為0.3%下，添加精油能降低糞中有毒氣體含量。植物精油除了對細菌能產(chǎn)生抑制作用之外，對球蟲也有一定的抑制作用。Remmal等[27]通過體外試驗發(fā)現(xiàn)，采用0.5 mg/mL含有艾葉精油、丁香精油、茶葉精油和百里香精油的混合植物精油可以殺死球蟲卵囊。

4 小結(jié)

在減抗、禁抗和降氧化鋅添加量的背景趨勢下，亟需尋找一種綠色、無殘留且無污染的新型飼料添加劑解決仔豬腹瀉問題。國內(nèi)外大量研究表明，植物精油具有的促進仔豬生長、抑菌以及緩解仔豬腹瀉等方面的作用，是替代仔豬飼料中抗生素和氧化鋅一種較為理想的添加劑。但是，并不能僅僅依靠植物精油完全解決斷奶仔豬腹瀉問題。仍需要進一步探索植物精油與其他種類綠色添加劑聯(lián)合使用效果，以尋找出更加高效的綠色添加劑組合配方來解決仔豬腹瀉問題。