新型飼料添加劑——香精油

02072231

香精油是從植物中提取的揮發(fā)性油類，是植物的次生代謝產(chǎn)物。大多數(shù)香精油是由萜類、半萜類、醇類、醛類、酯類、酮類物質(zhì)和小部分石蠟類物質(zhì)組成的混合物。香精油被用作防腐劑、驅(qū)蟲保健劑和用于治病藥物的歷史已超過6 000年。近年來研究表明，香精油還具有抗氧化、抗微生物、抗寄生蟲、抗腫瘤、防霉、促生長和免疫調(diào)節(jié)等生物活性功能。

1用作防霉劑

霉變是造成飼料和食品大量浪費(fèi)的全世界性危害。近年來，全球不規(guī)則的氣候(如暴雨、洪澇災(zāi)害、干旱和霜凍)，加上經(jīng)濟(jì)全球化使谷物和飼料中霉菌和霉菌毒素的污染有加重的趨勢。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估算，全世界每年有5％～7％的糧食和飼料等農(nóng)作物產(chǎn)品受霉菌污染，霉變所造成的糧食和飼料經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)數(shù)千億美元。我國一些地區(qū)尤其是南方地區(qū)，飼料霉變問題也相當(dāng)嚴(yán)重。1996年我國飼料霉變現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果表明，配合飼料及飼料原料污染率分別為100％和99％，其中嚴(yán)重污染而被禁用的占20％，而南方地區(qū)的飼料霉變率比北方地區(qū)高出幾倍甚至幾十倍。霉菌毒素是霉菌的次級代謝產(chǎn)物，現(xiàn)在霉菌毒素的污染問題也已成為對畜禽養(yǎng)殖業(yè)危害最大的因素之一。畜禽長期采食低劑量的霉菌毒素會(huì)導(dǎo)致采食下降、生產(chǎn)性能降低、消化系統(tǒng)紊亂和繁殖性能降低，大劑量采食霉菌毒素可直接導(dǎo)致畜禽急性死亡。黃曲霉毒素B1可在雞蛋中殘留，可通過食物鏈傳遞到人體，使人體發(fā)生中毒。玉米赤霉烯酮也可殘留在牛奶中通過食物鏈對人體產(chǎn)生危害。伏馬菌素還可引發(fā)人類的食道癌。

為防止飼料霉變和霉菌毒素的產(chǎn)生，在飼料生產(chǎn)中常添加防霉劑。但這些化學(xué)物質(zhì)普遍存在致畸性、致癌性和殘留毒性，殘留在自然界不易分解造成環(huán)境污染。一些香料和中草藥由于含有一些香精油而具有一定的抗微生物活性。許多研究表明，牛至、丁香、羅勒、胡荽、肉桂、百里香、薄荷、迷迭香、芥茉、芫荽和紅根草等芳香精油及丁子香酚、香芹酚、肉桂酸、己醛、草蒿腦、麝香草酚、香芹酮、肉桂醛、檸檬醛和香葉醇等單體成分具有優(yōu)良的抗食源性腐敗菌和致病菌活性。余伯良等(2002)采用平板法比較山蒼籽油及其檸檬醛等5種主要成分對8種霉菌的抗菌效力試驗(yàn)。結(jié)果表明，在培養(yǎng)基 pH 4．5時(shí)，其抗菌效力從強(qiáng)到弱依次為檸檬醛、香茅醛、山蒼籽油、香葉醇、芳樟醇和甲基庚烯酮。檸檬醛對5種霉菌的最低抑菌濃度為0．10％，而甲基庚烯酮對6種霉菌的最低抑菌濃度超過0．40％。同時(shí)，在對上述6種試劑與黃曲霉產(chǎn)毒關(guān)系的試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，檸檬醛、香茅醛和山蒼籽油對黃曲霉產(chǎn)生黃曲霉毒素具有較強(qiáng)的抑制作用，其中以檸檬醛的抑制作用最強(qiáng)，可減少85％的黃曲霉毒素產(chǎn)生。羅曼等(2001，2002)在對山蒼籽提取抗霉有效成分研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，山蒼籽油及果渣能抗黃曲霉在于強(qiáng)力破壞細(xì)胞壁、質(zhì)膜結(jié)構(gòu)和氧化還原系統(tǒng)而抑制黃曲霉等曲霉的生長，并使其孢子失去萌發(fā)能力；隨著藥物濃度的增加或致敏濃度(MIC)作用時(shí)間的延續(xù)，產(chǎn)毒黃曲霉在360～410 nm區(qū)域光吸收明顯增加，反映細(xì)胞內(nèi)某些大分子中能吸收紫外光的基團(tuán)裸露，分子構(gòu)象改變，活性喪失或部分失活；同時(shí)質(zhì)膜刻蝕程度加深并出現(xiàn)鐘孔，原生質(zhì)滲出，對周圍物質(zhì)吸收利用率減少。Nielsen等(2000)用面包研究從香料和中草藥中提取的揮發(fā)性組分發(fā)現(xiàn)，芥末香油的抑菌活性最強(qiáng)，其次是肉桂精油、大蒜精油和丁香精油，而香草精油不表現(xiàn)活性。研究發(fā)現(xiàn)，芥末精油濃度達(dá)到3．5 mg／mL時(shí)對所有霉菌都有完全殺滅的作用。Chao等(2000)用45種香精油觀察對霉菌的抑制作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有的香精油和對照組相比，對霉菌都有一定的抑制作用，但一部分香精油只有很小的抑制作用，胡荽油表現(xiàn)出高度抑制真菌的作用。Velluti等(2004)研究發(fā)現(xiàn)，在水分活度高達(dá)0．995，溫度為20和30℃條件下，牛至油、肉桂精油、檸檬香草精油、丁香精油和palmarose精油對禾谷鐮刀菌和玉米赤霉烯酮的產(chǎn)生都有抑制作用，但只有palmarose精油和丁香精油對抑制玉米赤霉烯酮的產(chǎn)生有顯著影響。Kordali(2005)l研究發(fā)現(xiàn)，艾屬植物中提取的香精油也具有抗真菌的活性，它們只能抑制一部分的真菌種屬。雖然諸多試驗(yàn)表明，香精油對真菌有一定的抑制作用，但不同香精油或組分配合使用的研究還較少。芳香精油組分復(fù)雜，配合使用時(shí)可能存在有效組分間的增效作用，這樣可進(jìn)一步減少使用濃度。

2用作抗氧化劑

飼料中的脂類化合物在儲(chǔ)存過程中不斷進(jìn)行氧化反映，嚴(yán)重的可導(dǎo)致飼料酸敗、蛋白質(zhì)破壞和色素氧化，造成飼料感光性質(zhì)下降、營養(yǎng)價(jià)值降低、儲(chǔ)存期減少和適口性下降，還具有一定毒性，對畜禽造成一定程度的危害，給飼料業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來較大的損失?？寡趸瘎┦且活惸苡行ё柚够蜓泳徸詣?dòng)氧化的物質(zhì)，是指在相對可氧化底物(糖類、脂質(zhì)、DNA或蛋白質(zhì)等)更低的濃度下，能有延緩或阻止底物發(fā)生氧化反映的物質(zhì)，已成為飼料工業(yè)不可缺少的一種添加劑。而各種廣泛使用的合成抗氧化劑由于其潛在毒性和致癌作用等逐漸受到人們的排斥，因此從植物中尋找天然、高效且低毒抗氧化劑成為目前抗氧化劑發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。從目前的研究看，天然植物抗氧化劑大部分都是多酚類物質(zhì)和黃酮類物質(zhì)，多酚類抗氧化劑中應(yīng)用較多的有茶多酚、葡萄籽提取物、迷迭香提取物和大豆異黃酮等。這類天然植物抗氧化劑的主要作用機(jī)制是其分子結(jié)構(gòu)上的羥基(-OH)起到供氫(H)體的作用，與脂肪酸中的游離基結(jié)合而中斷脂肪酸氧化的連鎖反映，能抑制氫過氧化物的形成，起到抗氧化的作用。Higdon等(2003)研究認(rèn)為，茶多酚極易被氧化成為酯類而提供質(zhì)子，故具有顯著的抗氧化活性，其抗氧化能力是維生素E的18倍，是維生素c的3～10倍。茶多酚在體內(nèi)具有顯著的清除自由基、阻斷N一亞硝基化合物的合成、抑制脂氧合酶活性和脂質(zhì)過氧化的作用，從而在防癌、抗癌和抗突變等許多方面表現(xiàn)出優(yōu)越的防病治療功效。天然黃酮類化合物多為結(jié)晶性固體，少數(shù)為無定形性粉末，如花生殼中的木犀草素，牛至草中的芹菜素等。黃酮類抗氧化劑在抗氧化反映中不僅可清除引發(fā)鏈反映的活性自由基和起催化作用的金屬離子，還能直接捕捉鏈傳遞階段的過氧自由基，阻斷鏈反映，是很好的預(yù)防型和阻斷型抗氧化劑。

3用于抗菌促生長

抗生素在動(dòng)物體內(nèi)殘留和耐藥性的產(chǎn)生會(huì)給人類造成極大危害，歐盟已全面禁止促生長類抗生素在飼料中的添加，尋求抗生素替代品迫在眉睫。綠色飼料添加劑國內(nèi)外已有很多報(bào)道，但對香精油作為抗菌促生長劑的添加報(bào)道卻很少，只有關(guān)于牛至油的資料較多。牛至油是從天然植物牛至中提取的含有有效成分的揮發(fā)性油類，一般含有丁香、牛至、茴香和羅勒，其中以牛至油為主，其他3種均對牛至油有協(xié)同作用。牛至油的抗菌機(jī)制是可使細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)變性和凝固，從而達(dá)到抗微生物的目的。其活性成分還具有強(qiáng)大的表面活性和脂溶性，能穿透微生物細(xì)胞膜使細(xì)胞成分滲漏，水分失去平衡而造成致病微生物水分失衡死亡。同時(shí)，牛至油還能提高內(nèi)源酶活性，進(jìn)而促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用，提高飼料轉(zhuǎn)化率和利用率。牛至油破壞病源微生物細(xì)胞的正常代謝，改變細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的膜性結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞器生理功能喪失。牛至油改變線粒體膜的通透性，阻止氧化呼吸進(jìn)程，破壞能量代謝，阻礙蛋白質(zhì)和毒素的合成。林清華等(1997)用不同濃度牛至油對常見的致腸炎沙門菌屬、大腸菌屬和葡萄球菌屬等31株菌的抗菌作用，研究表明，牛至油對此3l株菌都有抑菌和殺菌的作用，且金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強(qiáng)，對綠膿桿菌的抑制作用最弱。牛至油還可改善畜禽胃腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)，提高腸道中有益菌的數(shù)量，減少有害菌數(shù)量，從而促進(jìn)畜禽生長，提高飼料轉(zhuǎn)化率。陳會(huì)良等(2005)在試驗(yàn)組日糧中添加10％牛至油預(yù)混劑100 mg／kg，結(jié)果表明，試驗(yàn)組與對照組相比，空腸中乳酸桿菌數(shù)量顯著增加，雙歧桿菌和大腸菌變化不顯著，盲腸中雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量顯著增加，大腸菌數(shù)量顯著下降。牛至油還可提高斷奶仔豬日增質(zhì)量，促進(jìn)生長，降低料肉比和下痢的發(fā)生率(孫鎏國，2005)。 Wamlissom(2005)從32種植物中提取香精油，表現(xiàn)出具有抗大腸菌屬、沙門菌屬和梭菌屬的活性，并闡述了這些香精油可能選擇性地使用于畜禽飼料中。

關(guān)于香精油在家禽生產(chǎn)的研究報(bào)道也很多，但報(bào)道結(jié)果不一致。Langhout(2000)和Zhang等(2005)認(rèn)為，在肉仔雞飼料中添加香精油可提高肉仔雞的生產(chǎn)性能，而Botsoglou等(2002)研究表明，當(dāng)肉仔雞日糧中含有50和100mg／kg牛至油，飼喂38 d，對肉仔雞的體增質(zhì)量和飼料轉(zhuǎn)化率沒有任何效果。此添加劑沒有效果的原因主要是肉仔雞的生產(chǎn)性能已很高，沒有給添加劑提高生產(chǎn)性能的空間。Lee等(2004)在含有羥甲基纖維素的肉仔雞日糧中添加香芹酚或肉桂醛，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)添加香芹酚和肉桂醛組的平均增質(zhì)量沒有顯著變化，而添加香芹酚和肉桂醛復(fù)合物組的仔雞日增質(zhì)量提高16％，說明這2種香精油對肉仔雞的生產(chǎn)性能具有協(xié)同作用。

4反芻動(dòng)物中的應(yīng)用

香精油在反芻動(dòng)物青貯飼料、精料及添加劑中對瘤胃都具有抗菌效果，可抑制瘤胃氨的產(chǎn)生。主要機(jī)制是香精油可抑制干酪素水解物和胰酶解酪蛋白產(chǎn)生氨，并且瘤胃中一些主要產(chǎn)氨率很高的細(xì)菌對香精油很敏感，香精油可抑制這些細(xì)菌生長增殖及產(chǎn)氨。在反芻動(dòng)物日糧中添加香精油還可減少蛋白質(zhì)在瘤胃中的降解，增加過瘤胃蛋白的量，從而提高反芻動(dòng)物對蛋白質(zhì)的利用率，這主要是因?yàn)橄憔鸵种瓢被岬娜グ被饔?McIntosh等，2003)。Wallace(2002)研究也認(rèn)為，香精油抑制氨氣產(chǎn)生的主要來源是氨基酸。Evans(2000)在反芻動(dòng)物日糧中添加麝香草酚，降低反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)甲烷、乳酸鹽、乙酸鹽和丙酸鹽的濃度，提高瘤胃微生物發(fā)酵葡萄糖的最終pH。Newbold等(2004)報(bào)道，綿羊飼喂?jié)饪s料：粗飼料為60：40的日糧中添加香精油可減少25％豆粕粗蛋白的降解。但Morelo等(2004)認(rèn)為，在小母牛濃縮料中添加香精油對蛋白質(zhì)的降解作用影響很小，只對豆粕、葵花籽粕、綠豆粕、羽扇豆粕和苜蓿草粉等5種植物性蛋白中的3種起作用。Morelo等還認(rèn)為，香精油起作用的時(shí)間因蛋白質(zhì)種類的不同而不同，如葵花籽粕只需10 d就可起作用，而豆粕需28 d才能起到抑制降解蛋白質(zhì)的作用。同時(shí)他們還提出，香精油的用量和調(diào)整瘤胃微生物菌群的時(shí)間還需進(jìn)一步研究。在提高反芻動(dòng)物生產(chǎn)力方面添加香精油的主要作用是提高奶牛產(chǎn)乳量和乳質(zhì)量。陳會(huì)良等(2005)在每千克奶?；A(chǔ)日糧中添加15g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的牛至油預(yù)混劑，連續(xù)飼喂30 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，乳脂率提高7．57％，產(chǎn)奶量和乳蛋白率差異不顯著。這主要是由于飼料中添加牛至油可使機(jī)體血清SOD和GSH—Px活性顯著提高，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA的含量減少，提高機(jī)體整體抗氧化功能，從而有利于奶牛生產(chǎn)性能的充分發(fā)揮。

5用作調(diào)味品

香精油作為調(diào)味品現(xiàn)在已廣泛的被用于人類食品中，如香芹酚在無醇飲料中可添加26 mg／kg，在烤制食品中可添加到120 mg／kg；肉桂醛在冰激淋中僅用到8 mg／kg，而在口香糖中用到4 900mg／kg；麝香草酚和β一紫羅蘭酮在食品中也經(jīng)常被用作調(diào)味品。因此，香精油也可作為誘食劑和香味劑添加到斷奶仔豬階段的仔豬日糧中。而在家禽日糧中添加似乎作用不大，但也有在家禽日糧中添加調(diào)味劑增加家禽采食量的相關(guān)報(bào)道。因此，香精油作為調(diào)味劑在家禽營養(yǎng)中還需進(jìn)一步證實(shí)(Lee等，2004)。

6結(jié)語

隨著人們對飼料安全性問題認(rèn)識的加深，尋找抗生素和化學(xué)性飼料添加劑等添加劑的替代品已迫在眉睫。許多天然植物提取的香精油已被列為食品添加劑，并被認(rèn)為是無毒無害的天然植物性添加劑。香精油以其生物活性高和利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，引起廣大科研人員和畜禽養(yǎng)殖者的廣泛關(guān)注，目前牛至油商品化在市場上占據(jù)一定的份額。但其他香精油在畜禽生產(chǎn)中的研究應(yīng)用尚不多見。一些香精油的安全性仍需進(jìn)一步研究，如肉桂醛、香芹酚和百里香酚在動(dòng)物體內(nèi)毒性評價(jià)中沒有表現(xiàn)出副作用，但在體外細(xì)胞試驗(yàn)中表現(xiàn)出低毒性，丁子香酚、薄荷醇和百里香酚均表現(xiàn)出對牙齦根管的刺激性。這些成分的刺激性與對細(xì)胞膜具有滲透作用及對脂膜具有溶解作用有關(guān)。另外，香精油成分的復(fù)雜性、幾種香精油間的協(xié)同性和具體添加量等問題仍需解決。相信通過對其安全性、增效作用和抗菌機(jī)制等方面進(jìn)行更為全面和深入的研究，芳香精油及其成分在飼料工業(yè)中的應(yīng)用前景會(huì)更為廣闊。

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    歐洲植物精油比較普遍

學(xué)無止境2013

不錯(cuò)，學(xué)習(xí)了，謝謝分享