八角茴香油在畜禽生產中的應用研究進展

嚴繼猛，李凡，胡耀，盤道興，王獻，黃興粉，朱德顏，鐘正陽

云南省文山壯族苗族自治州農業科學院，云南文山 663099

在過去幾十年間，抗生素飼料添加劑給我們帶來巨大經濟效益的同時也引發細菌耐藥性和破壞生態的問題。我國農業農村部于2019年7月9日發布194 號公告，要求2020 年1 月1 日起退出除中藥外所有促生長類藥物飼料添加劑品種，這標志著我國飼料端無抗時代的來臨，尋找資源豐富、無耐藥性、無殘留的抗生素替代物便成為當下研究的熱點。我國八角茴香的產量約占世界的90%，針對八角茴香和八角茴香油（star anise oil，SAO）等制定了超過40 余項的產業標準[1]，為SAO 的廣泛應用提供了先決條件。SAO 富含多種化學成分，主要由芳香族、萜類、非萜類脂肪族3 類化合物構成，其中芳香族化合物占比最大，相對含量為96.10%[2]。大量研究表明，SAO 具有抗菌、抗氧化、抗病毒、殺蟲等作用，應用于畜禽生產中可提高生長性能、抗氧化能力、免疫力和促進腸道發育及改善腸道菌群結構。為此，本文就SAO 的化學成分、生物學功能及在畜禽生產中應用的研究情況進行綜述，以期為其在動物生產中廣泛應用提供參考。

1 SAO的化學成分

SAO 是從八角茴香果實、枝、葉中提取的芳香油，色狀為無色至淺黃色澄清液體或凝固體。目前常采用超臨界CO2萃取法、有機溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法提取SAO，不同方法及工藝參數所得SAO的產量與質量不同。李瑞紅等[3]分析3 種方法提取的SAO 組分，發現超臨界CO2萃取的SAO 成分最多，有機溶劑提取次之，水蒸氣蒸餾最少。繆劍華等[2]采用氣相色譜-質譜法分析超臨界CO2萃取所得的SAO組分，鑒定了83個峰，檢出27種芳香族化合物，相對含量為96.11%，反式茴香腦的相對含量為92.93%；檢出47 種萜類化合物，相對含量為3.15%；檢出9 種非萜類芳香族化合物，相對含量為0.74%。此外，從八角茴香葉片、枝條中萃取的SAO 其芳香族物質相對含量均達90%以上，反式茴香腦的相對含量均高于89%[4]，高于SAO 現行國家標準（GB/T 15068－2008）中反式茴香腦的含量，說明了八角茴香葉片、枝條可作為提取SAO的原料。

2 SAO的生物學功能

2.1 抗菌作用

SAO 被認為是一種理想的天然抗真菌防腐劑，它能抑制霉菌生長和霉菌毒素產生。Li等[5]研究發現，SAO 對黃曲霉菌絲生長和孢子萌發有較強的抑制作用，會使黃曲霉菌絲、分生孢子和孢子形態發生明顯變化；SAO 處理接種黃曲霉的蓮子可顯著降低黃曲霉毒素B1和B2的生物合成，并呈劑量依賴性。Aly 等[6]報道，0.1 g/kg 的SAO 對黃曲霉、寄生曲霉和串珠鐮刀菌的生長抑制率分別為83.2%、72.8%和65.11%，0.2 g/kg 的SAO 能完全抑制黃曲霉和串珠鐮刀菌的生長。SAO 對植物病原真菌抑制作用明顯，反式茴香腦是抑菌的主要活性成分。Huang 等[7]研究發現，SAO 和反式茴香腦對11 種植物真菌的半抑菌濃度（IC50）非常接近，并發現同濃度的SAO 與反式茴香腦對稻瘟病菌孢子萌發的抑制率十分接近。反式茴香腦通過改變細胞膜的滲透性影響菌絲體內物質代謝來阻礙菌絲體發育，谷曉杰等[8]研究發現，采用不同濃度的反式茴香腦處理蘋果輪紋病菌，病原菌體內的可溶性蛋白、還原糖、丙酮酸的含量隨著其濃度增大出現不同程度的降低。SAO 對臨床抗生素耐藥菌株抗菌作用明顯，Yang 等[9]研究SAO 對9 株耐藥菌株的抗菌活性，最小抑菌質量濃度（MIC）在0.1～4.0 mg/mL，最低殺菌質量濃度(MBC)在0.2～4.5 mg/mL；將細菌接種到分別含有反式茴香腦、茴香醛、茴香酮、茴香醇的培養基中培養12 h 后，發現細菌細胞膜完整性被破壞。Salem 等[10]研究發現，SAO 對多重耐藥鮑曼不動桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的生物膜形成具有顯著的抑制作用。SAO 具有廣譜的抗菌活性，可能是因其芳香化合物含量在90%以上，屬典型芳香油類。郝淵鵬等[11]報道，芳香植物精油通過改變脂肪酸外膜、損壞細胞質膜、消耗質子動力、泄露代謝物及離子達到抗菌目的。

2.2 抗氧化作用

目前常采用清除1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）自由基的方法評價SAO 的抗氧化活性。付敏東等[12]報道，SAO 對DPPH-自由基能力隨其濃度的增加而提高，呈明顯的量效關系，0.12%的SAO 對DPPH-自由基清除率達70.14%。謝冬惠[13]研究發現，以蒸餾水、乙醇、丙酮、正丁醇為溶劑提取的SAO 對DPPH-自由基都有明顯清除作用，其中乙醇作為溶劑提取的SAO 效果最好。王琴等[14]報道，有機溶劑萃取的SAO 清除DPPH-自由基的能力優于超臨界CO2萃取的SAO，當2 種方法提取的SAO 質量濃度大于0.3 g/L 時，清除DPPH-自由基的效果與2,6-二叔丁基對甲酚（BHT）和維生素C 相當。謝志新等[15]研究發現，SAO 對DPPH-自由基、羥自由基、超氧陰離子自由基都有清除作用，其清除能力與SAO 的濃度呈現明顯的量效關系；12 g/L 的SAO 與0.12 g/L 維生素C標準品對羥自由基清除能力相當，濃度為6 g/L 的SAO 與0.2 g/L 維生素C標準品對DPPH-自由基清除能力相當。

2.3 抗病毒作用

Koch等[16]研究發現，SAO通過與單純皰疹病毒1 型（HSV-1）直接作用來阻斷病毒對細胞的吸附。Astani等[17]研究報道，SAO及其中的苯丙素類、倍半萜素類對HSV-1 均有抗病毒活性，均可直接滅活懸浮液中游離的HSV-1。有研究表明，無水甲醇提取的SAO 可以阻礙禽呼腸孤病毒、新城疫病毒、傳染性喉氣管炎病毒感染雞胚成纖維細胞[18]。Liu 等[19]研究發現，反式茴香腦對石斑魚虹彩病毒有明顯的抑制作用，并且隨劑量的升高抑制效果增加。

2.4 殺蟲作用

SAO 對害蟲有觸殺及熏殺作用。Attia 等[20]研究發現，SAO 能殺死鯉錨頭蚤成蟲，暴露時間為2、1 h的半數致死質量濃度分別為12.5、25 μg/mL。SAO 對貓跳蚤的滅殺活性能維持18 d，在第7 天對跳蚤仍有80%滅殺效果，對不同生活史的跳蚤都有滅殺作用[21]。SAO 是一種潛在的糧食熏蒸殺蟲劑，Park等[22]研究發現，它對綠豆象成蟲有熏殺活性，采用11.67 mg/L 的SAO 熏蒸24 h，成蟲死亡率在70%以上，半數致死質量濃度為6.68 mg/L。此外，將SAO 用于植物種子包衣能起到保護作用，且適當條件下對種子萌發無明顯影響[23]。已有研究報道，反式茴香腦是SAO中重要的殺蟲活性物質[22,24]。

3 SAO在畜禽生產中的應用

3.1 提高生長性能

SAO 添加到畜禽的飼料中可提高畜禽采食量、日增質量、飼料養分利用率。于彩云[25]研究發現，蛋雞飼料中添加SAO可以顯著提高有機物、粗蛋白和多種氨基酸表觀和真實利用率，程婷婷等[26]的研究結果與此類似。SAO 對肉雞的促生長作用明顯，日糧中添加SAO可提高肉雞的平均日采食量、平均日增質量及對飼料養分的利用率[27-28]。歐瑩等[29]研究發現，三黃雞日糧中添加一定量的SAO能提高日增質量、降低日耗料、提高料重比。王鑫等[30]在斷奶仔豬的基礎飼糧上添加0.5 g/kg 八角茴香提取物能提高平均日增質量，降低料重比。

3.2 增強機體抗氧化能力

張巖等[31]報道，植物精油中酚類化合物、萜烯、醇類、醛類、酮類等化合物中含有的共軛碳-碳雙鍵以及羥基官能團為發揮抗氧化活性提供結構基礎。SAO 富含多種化學成分，可通過增強畜禽體內抗氧化酶活性、降低丙二醛含量達到提高機體抗氧化能力的目的。王攀攀等[32]研究報道，在育肥豬的日糧中添加0.2 g/kg SAO可增強肝臟和血清中超氧化物歧化酶活性，減少肌肉中丙二醛含量。劉艷君[33]發現在斷奶仔豬的基礎日糧中添加0.5 g/kg SAO可顯著提高血清和肝臟中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活力，顯著降低血清和肝臟中丙二醛含量。丁曉等[28]在肉雞飼糧中添加0.5 g/kg SAO，顯著增強21、42日齡肝臟和血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活力，顯著降低肝臟和血清丙二酸含量。Ding 等[34]發現，在亞臨床大腸桿菌攻毒期間，在試驗雞的日糧中添加SAO可以上調體內核因子E2 相關因子2 信號通路，降低丙二醛含量，提高機體抗氧化能力。齊茜等[35]研究表明，反式茴香腦可增強肉雞血清、肝臟和胸肌抗氧化能力，降低血清和肝臟中丙二醛的含量。

3.3 提高機體免疫力

植物精油中活性成分可以調節免疫球蛋白水平，刺激機體分泌補體和其他活性物質增強機體的免疫功能[36]。劉艷君[33]在斷奶仔豬基礎日糧中添加0.5 g/kg SAO，發現試驗第21 天和第42 天斷奶仔豬血清中的IgA、IgG 和IgM 的濃度顯著提高。歐瑩等[29]研究SAO 對三黃雞免疫性能的影響，發現日糧中添加0.4、0.8 g/kg SAO 血清中IgA 分別提高了36.4%、44.9%。莊茂忠等[37]研究表明，八角茴香油-精制竹醋飽和溶液添加到飼料可提高西林麻鴨血清中的IgA和IgG含量。

3.4 促進腸道發育和改善腸道菌群結構

植物精油通過改善腸道菌群結構、腸道組織形態等方式維持腸道健康[36]。丁曉等[27]研究發現，肉雞日糧中添加0.2 g/kg SAO可顯著提高腸道的相對長度和相對質量及腸絨毛高度。Reisinger等[38]研究指出，飼糧中添加八角、牛至和柑橘果混合精油顯著提高了肉仔雞回腸的隱窩深度和空腸的絨毛高度。歐瑩等[29]發現SAO 能優化三黃雞的腸道菌群，飼料中添加適量的SAO 能提高腸道中的芽孢桿菌數量，減少大腸桿菌數量。丁曉等[28]報道，肉雞日糧中添加0.5 g/kg SAO可顯著降低盲腸大腸桿菌數量，顯著提高乳酸菌數量，優化腸道微生物組成。劉艷君[33]在斷奶仔豬基礎日糧中添加0.5 kg 的SAO，顯著提高試驗第42天斷奶仔豬糞便中的乳酸菌數量，并發現大腸桿菌的數量在試驗第21天和第42 天有下降趨勢。楊建平等[39]發現，蛋雞日糧中添加含SAO 的復合精油使其盲腸擬桿菌門的相對豐度上升，盲腸厚壁菌門以及梭桿菌門的相對豐度下降，達到改善盲腸腸道菌群結構的目的。

4 結語

綜上所述，SAO 在體外具有抗菌、抗病毒、抗氧化、殺蟲等生物學活性，在畜禽生產中能夠發揮出類似抗生素的作用，如提高畜禽的生產性能、抗氧化能力及免疫力，促進腸道發育和改善腸道菌群結構，且因其資源豐富、天然、無耐藥性、無殘留等特點有望成為抗生素類飼料添加劑的替代物。但SAO 在畜禽生產中尚未大規模應用，主要原因有2 點：一是大部分研究只停留在生理生化層面，很少利用分子生物學方法探究日糧中添加SAO 后畜禽的分子響應機制；二是針對不同動物種類、品種、生長階段未開展有效劑量的探索。因此，未來需要開展大量研究來確定日糧中添加SAO 后畜禽的分子響應機制，明確SAO在不同動物種類、品種、生長階段的有效劑量，為其作為飼料添加劑提供理論支撐。