楊梅杰 , 楊 燕 , 朱政霖 , 王涵霄 , 李富寬 , 呂慎金
(1.臨沂大學農林科學學院,山東臨沂 276005;2.臨沂市農業科學院,山東臨沂 276012)
動物性食品在人類食品中占比較大, 因此要保障人類食品安全, 首先就要保障動物性食品的安全, 而保障動物性產品安全首先需要正確使用飼料添加劑。 各種化學類飼料添加劑(尤其是抗生素)的濫用對動物會產生致殘、致畸、致突變等危害,加大了動物性食品安全風險,進而威脅人類的健康。 因此研發綠色安全、毒副作用小的新型飼料添加劑成為當今畜禽生產中新的關注點。 植物精油是由草本植物的根、 莖、 葉等提取出的濃縮液體,與化學類飼料添加劑相比,價廉易得、無藥害殘留,在畜禽生產中具有增強免疫力和抗病力、調節機體內激素水平、抗氧化、抗微生物和寄生蟲、提高繁殖能力、 改善適口性、 育肥和催乳等作用(趙亮等,2014)。 在養殖業中使用此類飼料添加劑既能提高經濟效益,又能保障畜禽健康,從而達到綠色養殖的標準。
百里香是唇形科管狀花目百里香屬的芳香性植物,也稱其為地椒、麝香草、山胡椒等,其產地主要分布在歐洲、 非洲和亞洲等地區。 因其氣味香甜,常被用作天然調味香料(楊敏,2018)。 百里香的化學成分主要是黃酮類、精油類等物質,含有的揮發性成分主要包括醛類、醇類、酯類、酮類、酸類、雜環類、萜類及其衍生物(劉娟等,2021)。其提取物在畜禽生產中具有抗氧化、防腐抑菌、抗炎等特征,并可以促進畜禽生長,提高經濟效益。因此,本文對百里香及其提取物的功能特點進行概述,同時將其在畜禽生產領域中的應用進行歸納,以期為百里香在畜禽生產中的應用提供參考。
1.1 抑菌 植物精油是植物有機體的二次代謝產物,具有易揮發的芳香氣味,是一種純天然抗菌劑(陳秀敏等,2017)。天然植物精油可以通過改變不飽和脂肪酸比例,增加細菌細胞膜通透性,破壞細胞膜結構,擾亂細胞外ATP 平衡,干擾細菌正常代謝, 抑制細胞蛋白質合成及菌體的群體感應達到抑菌功能(王梁鳳等,2021)。 研究表明,百里香及其制劑對于大腸桿菌 (E.coli)、 寄生曲霉菌(A.parasticus)、沙門氏菌(S)、金黃葡萄球菌(S.A)、單增李斯特菌(LM)、副溶血性弧菌(VP)均具有較強的抑制作用,其中對于大腸桿菌、寄生曲霉菌、金黃葡萄球菌的抑制作用最強,并且在酸性環境下的抗菌能力明顯增強(楊敏,2018),同時也具有開發為對抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)藥物的潛力(袁中偉等,2018;段雪娟等,2012)。
1.2 抗氧化 試驗結果表明,許多植物精油都具有抗氧化活性成分,并分為直接性和間接性。直接性抗氧化活性成分是通過清除自由基, 與金屬離子結合來達到作用; 而間接性抗氧化活性成分是通過抑制脂質過氧化, 調節抗氧化水平來達到作用(溫朋飛等,2017)。百里香精油內的單萜類占精油成分的90%,有助于其發揮抗氧化活性。 研究表明, 百里香精油可通過清除自由基和超氧化物來減少脂質過氧化, 自由基抑制率為80% ~90%,脂質過氧化抑制率為40% ~60%,其中低濃度比高濃度的抑制能力更強(張有林等,2011)。
1.3 提高免疫 植物精油能夠調節炎癥因子,減少炎癥反應和脂質過氧化產物,調節抗氧化劑,提高動物免疫力(周洋等,2018)。在肉兔的日糧中添加50 mg/kg 百里香酚可以提高其脾臟指數,保護機體免受外源菌的侵襲(黃崇波等,2021)。杜恩存(2016)研究表明,日糧添加百里香酚和香芹酚可以調節脾臟炎癥細胞因子的表達, 同時可以增強細胞活性,提高血清抗體水平,減輕腸道損傷。
1.4 其他 除上述功能特點外,百里香還具有抗微生物、抗炎抗癌、抗抑郁、改善風味、防腐保鮮等功能。 百里香精油的主要成分可以抑制大腸桿菌鞭毛蛋白合成及脂多糖(LPS)誘導的環氧合酶-2和蛋白質表達 (Burt 等,2007)。 還可通過干擾信號、N-糖鏈合成、細胞外調節激酶5(ERK5)信號抑制癌細胞生長 (Serkan 等,2011)。 張有林等(2011) 在百里香對小鼠的抗抑郁試驗中發現,飼喂百里香精油的小鼠在鼠尾懸掛試驗和強迫游泳試驗中失望時間均低于對照組, 說明百里香精油具有較顯著的抗抑郁效果。 百里香的清香氣息可用于各類畜產品去除異味,陳南等(2020)研究發現,添加0.025 mg/L 的百里香精油可以通過降低羊奶中致膻物質來達到脫膻效果, 同時可以改善羊奶風味,提高感官品質。
2.1 在豬生產中的應用 植物精油作為飼料添加劑在豬生產中具有廣泛的應用。 在日糧中添加植物精油可以減少仔豬腹瀉,提高育肥豬生長,增強母豬繁殖率和哺乳性能(呂海清等,2017)。百里香酚和香芹酚作為百里香主要成分, 是豬生產上可代替抗生素的制品(陳一中等,2019)。百里香酚與其他有機酸混合使用可以改善腸道內微生物,促進吸收,從而調節斷奶仔豬的腸道菌群,增加斷奶仔豬糞便中的異戊酸水平;并且有研究發現,飼喂麥類-大豆型日糧的24 日齡仔豬中添加2000 mg/kg 苯甲酸和100 mg/kg 百里香酚的效果最好(Yang 等,2020)。 但 Janczyk(2008)的研究中卻發現添加效果不顯著。 添加百里香酚和肉桂酚還可顯著提高斷奶仔豬血清免疫活性,例如IgG、IgA、IgM、C3 和 C4 的含量, 改善斷奶仔豬整體的免疫水平;同時隨著添加量的增加,GST、GPX1 和肝臟GST 等一系列抗氧化基因表達水平顯著提高(Su 等,2018)。 Trevisi(2010)和 Luo(2020)研究表明, 日糧中添加百里香酚可以促進斷奶仔豬飼料轉化率, 提高日增重, 促進育肥豬肌肉氧化代謝,改善豬肉品質。 還有研究發現,在母豬妊娠期和哺乳期日糧中添加百里香酚和肉桂酚可以提高母豬免疫力,改善母乳品質(周選武,2018)。 百里香及其制劑對于多種豬源致病菌具有抑制作用(汪中興等,2014),同時可以降低傷口感染,加快傷口愈合(Connell 等,2017)。 Varel 等(2002)研究表明, 百里香酚和香芹酚添加劑可以抑制豬糞便微生物發酵,減輕異味,同時還可以減少糞便內大腸桿菌群。 另外, 百里香提取物還能改善豬肉品質,延長儲存期(顧苑婷等,2021)。
2.2 在反芻動物生產中的應用 植物精油對于反芻動物具有調控瘤胃微生物、提高飼料轉化率、調節免疫、促進生長等作用(李振等,2021)。 瘤胃是反芻動物所特有的消化器官, 能夠降解纖維性物質。 將百里香及其制劑應用到此類動物的養殖中能夠改善瘤胃發酵潛力, 降低氨態氮和乙酸濃度,調控消化代謝,加快胃腸吸收(房燦等,2020)。奶牛作為乳制品的主要來源, 常因多種因素造成乳腺炎,使產奶量下降。 有試驗表明,在奶牛日糧中添加百里香能夠抑制引起乳腺炎的菌株生長,在防治乳腺疾病發生的同時, 還可提高奶牛采食量、產奶量及其血清中T-AOC 和SOD 水平(張笑宇,2018;Fratini 等,2014)。 百里香及其制劑還有驅除體內寄生蟲的作用,Andre(2017)和Ferreira(2016)研究表明,百里香酚能夠抑制綿羊體內成蟲活力及腸胃內的捻轉血予線蟲蟲卵孵化與成蟲生長, 從而防治因患寄生蟲疾病而抑制機體生長性能、免疫機能和降低發病率、致死率。 還有研究發現, 日糧中添加百里香能夠增加雌性犢牛肌肉結節長度, 改善肉質, 提高生長性能(Monteschio等,2019)。康艷梅等(2014)對灘羊肉的研究表明,百里香添加劑可以提高肉質中酯類、 酮類、 芳香烴、萜烯類化合物水平,降低烷烴、醇類、醛類化合物含量,延緩冷藏時肌苷酸降解生成苷肌的時間,提高灘羊肌肉中脂肪酸及肌苷酸(IMP)的含量,增強肉質風味和保鮮時間。
2.3 在禽類生產中的應用 在禽類生產中使用天然植源性飼料添加劑可以提高生產性能, 改善禽類肉品質及蛋品質,改善家禽健康狀態,提高營養物質的利用率(王紅玉等2017)。 禽類的腸道是消化和吸收營養物質的雙重器官, 若腸道出現問題,就會嚴重影響營養物質的攝入。 有試驗表明,在日糧中添加百里香酚和香芹酚混合精油能夠促進腸道內黏膜細胞增生,提高絨毛高度,增大吸收腸道內養分吸收面積(王紅玉等2017);并且能控制產氣莢膜梭菌在肉雞腸道中定植和增殖, 防治雞的壞死性腸炎,還可提高LPS 誘導的抗氧化能力, 調節TLR4 介導炎性基因的表達 (Kazemi-Bonchenari 等,2018)。 在日糧中添加不同含量的百里香精油還能夠促進免疫調節,維持機體平衡,提高肉雞對病原微生物的抗感染及抗炎水平(Lu等,2011)。百里香在蛋雞生產中也有許多應用,并且研究發現, 百里香精油與其他植物精油合用優于單用, 在日糧中添加150 mg/kg 的八角茴香精油和百里香精油可增加蛋黃顏色, 提高產蛋性能(Akbari 等,2016);將薄荷精油與百里香精油混合使用也可改善蛋殼質量(楊建平等,2020)。
還有研究表明,百里香及其制劑對于禽類致病菌具有抑制作用, 百里香油對于大腸桿菌(E.coli)、金黃色葡萄菌(S.A)和雞白痢沙門菌(PD)這三類雞源常見致病菌具有抑制作用,百里香酚與香芹酚混合協同使用后抑制作用更強,并且在濃度0.391 ~25.000 mg/mL、 含量 95.0%時抑菌效果最好(魏磊等,2016);在飼料中添加0.05 ~0.20 mg/kg 的百里香精油可顯著降低肉雞腸道內大腸桿菌、乳酸菌(LAB)、沙門氏菌(S)數量(朱曉磊,2014); 肉桂精油和百里香精油混合使用也可增加對大腸桿菌和沙門氏菌的抑菌效果(張文靜,2017)。 百里香制劑在防治雞球蟲中也具有廣泛的應用,百里香酚和香芹酚可通過破壞子孢子進而阻斷球蟲繁殖, 恢復雞腸道黏膜平衡,減少發病率。
我國是養殖業大國,肉類、禽類、蛋類等產量均居世界首位。 在飼料工業化和養殖規模化的發展過程中,因人們飲食結構不斷改變,動物性食品供應不斷增加, 致使大量抗生素被運用到畜禽生產中。 因此,我國頒布了一系列政策,引導抗生素退出飼料添加劑市場, 規定禁止促生長類藥物飼料添加劑生產。 然而飼料行業進入無抗生素時代后,便急需尋找無抗、無殘留的新型飼料添加劑。由于天然植物運用到飼料添加劑中具有增加動物采食、抗菌抗病毒、提高抗氧化功能和免疫機能等作用,既能防治疾病,又能促進動物生長,成為大環境下抗生素相對理想的替代品。
百里香精油化合物具有多種生物活性, 因此作為飼料添加劑具有多種功能。 百里香及其制劑在畜禽生產中可作為促生長劑、風味調味劑、抗氧化劑、食品保鮮劑、免疫調節劑、抗細菌病毒抑制劑等。 且百里香作為天然的植物、安全可靠、價格低廉、原料易得。因此,百里香及其制劑在綠色、無抗養殖的大環境下成為最有發展前景的植物性飼料添加劑之一。 隨著現代科學技術的不斷創新與發展, 百里香作為飼料添加劑必定能得到更好的研究和發展,屆時將更好地投入到養殖業中,保障畜禽健康,提高經濟生產價值,大幅度提高對養殖業的貢獻。