目前,動物生産面(miàn)臨的來自食品安全和環境保護等方面(miàn)的壓力越來越大。尋求安全**的飼料添加劑已成(chéng)爲不可逆轉的趨勢。植物精油作爲新一代綠色安全型飼料添加劑的代表,國(guó)内外對(duì)其生物活性的研究日趨活躍。國(guó)外對(duì)植物精油生物活性的研究起(qǐ)步較早,已取得一定成(chéng)果,并逐步深入到作用機理的細胞、分子層面(miàn),國(guó)内相關的研究也有序跟進(jìn),關于植物精油對(duì)動物生産性能(néng)、免疫調控、氧化應激、腸道(dào)功能(néng)等影響方面(miàn)的報道(dào)越來越多。本文將(jiāng)綜述植物精油的組分及特性,植物精油對(duì)豬、雞生産性能(néng)和健康的影響,并對(duì)其調控腸道(dào)健康的抑菌和抗炎機理進(jìn)行闡述。
精油是芳香植物中一類重要的活性物質,可被(bèi)植物的所有器官合成(chéng),并存儲在腺體、油室、分泌細胞或溶于樹脂中,經(jīng)蒸餾、壓榨等方式提煉而得。植物精油的化學(xué)組成(chéng)非常複雜,目前發(fā)現構成(chéng)精油的化合物高達22 000多種(zhǒng),可歸納爲四大類:萜烯類衍生物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫類化合物。多年來,研究的重點都(dōu)集中探讨如何識别、分離和純化精油中的主要活性物質,但很多的例子證明植物精油是一個天然存在的混合物,其整體可能(néng)**它的每一種(zhǒng)組成(chéng)物質,如果將(jiāng)這(zhè)些化合物以化學(xué)的方式合成(chéng)後(hòu)再重組,可能(néng)得不到原來精油的效果 。因此,有必要重新建立符合精油等天然混合産物自身特點,能(néng)夠科學(xué)表征其整體療效的評價體系,來揭示其多組分、多靶點協同整合的作用機制。
研究表明,精油組分間具有協同性,主要體現在兩(liǎng)方面(miàn):一是多靶點效應。精油等植物提取物通過(guò)其所包含的衆多組分,發(fā)揮多途徑、多靶點的協同,一定程度上,整體的作用效果顯現出強于單成(chéng)分、單靶點的化學(xué)合成(chéng)物的療效優勢。例如,野薔薇精油的主要活性物質是香芹酚和百裡(lǐ)香酚,Bassol6等 研究表明,野薔薇精油的抑菌作用比香芹酚或百裡(lǐ)香酚都(dōu)強,原因是野薔薇不僅綜合了這(zhè)2種(zhǒng)主要活性物質的抑菌效果(香芹酚能(néng)夠瓦解細菌外膜,百裡(lǐ)香酚主要與菌體蛋白結合),且次要組分如香芹酮、1,8一桉樹腦、薄荷酮等也在強化整體的抑菌作用。與單純的化學(xué)合成(chéng)物相比,精油等天然産物的另一個突出優點是,其對(duì)機體的毒副作用因爲組分間的互作效應而得到減弱或中和。Imming等 列出了精油進(jìn)人人體後(hòu)其所有可能(néng)的作用對(duì)象,包括代謝酶、基質、轉運載體、蛋白質、受體、細胞因子、DNA/RNA等,甚至包括信号通路。二是“藥代動力學(xué)效應”。精油成(chéng)分複雜,組分間的互補與互作,使其形成(chéng)一個運作有序的統一有機體,有助于提高精油在生物體内的溶解度、吸收率和生物利用度。例如,精油組分中的多酚或皂苷類物質,其本身往往不具備特定的藥理作用,卻能(néng)增強其他主要活性物質的溶解度和吸收率,從而改善了整個混合物的生物利用度。颠茄提取物具有較強的藥物療效,在于其次要組分黃酮類物質是很好(hǎo)的吸收催化劑。阿密茴香油(主要成(chéng)分是呋喃并色酮)完全發(fā)揮生物作用僅需10 min,而在同等條件下,等摩爾的純的呋喃并色酮,充分被(bèi)機體吸收至少需要60 min。
Li等研究表明,精油産品(主要成(chéng)分是百裡(lǐ)香酚和香芹酚)能(néng)夠顯著提高斷奶仔豬的日增重和平均日采食量。紀少麗等 研究在妊娠一哺乳期母豬和仔豬斷奶一育肥階段飼糧中添加止痢草精油(OE)對(duì)仔豬全期生産性能(néng)的影響,結果顯示:在妊娠一哺乳期母豬飼糧中添加OE,顯著提高了哺乳仔豬的斷奶體重和生長(cháng)速度;飼喂OE飼糧的母豬,血清中胰島素樣(yàng)生長(cháng)因子I(IGF-I)水平均較高。IGF-I是一種(zhǒng)促蛋白質合成(chéng)類生長(cháng)因子,能(néng)夠刺激肌肉蛋白質的合成(chéng),母豬可能(néng)是通過(guò)IGF-I的傳遞促進(jìn)斷奶仔豬的生長(cháng)。許多植物精油或其活性成(chéng)分通過(guò)調節影響胃腸道(dào)功能(néng)的相關變量,如增加消化道(dào)黏液、膽汁酸的分泌量,增強胰酶(脂肪酶、澱粉酶和蛋白酶)的活性,提高營養物質的消化率,通過(guò)降低病原毒素及生物胺的水平、穩定腸道(dào)微生态系統、完善腸道(dào)組織結構等來促進(jìn)動物生長(cháng)。Bozkurt等 發(fā)現,精油混合物(主要活性物質爲香芹酚、百裡(lǐ)酚、l,8一桉樹腦、對(duì)異丙基甲苯和檸檬烯)能(néng)夠有效緩解高溫應激對(duì)蛋雞增重造成(chéng)的不利影響,降低蛋雞死亡率,精油組的蛋殼重量顯著增加,相對(duì)蛋白重量顯著下降。
Hong等。研究精油制劑(主要成(chéng)分是香芹酚)與抗生素對(duì)肉雞胴體品質的影響,結果顯示,精油組肉雞的胸肌嫩度和大腿肌肉的多汁性均顯著高于抗生素組和對(duì)照組,這(zhè)可能(néng)與精油混合物顯著提高了肉雞血清中總多酚類化合物和總黃酮類化合物的水平有關,這(zhè)2類化合物的分子中都(dōu)含有羟基團,能(néng)夠直接淬滅自由基,降低蛋白質和脂質被(bèi)氧化的程度,改善肉雞的胴體品質。
3.1 腸道(dào)茵群
Fang等 報道(dào),21日齡斷奶仔豬飼糧中添加l kg的刺五加精油提取物,能(néng)增加腸道(dào)中食澱粉杆菌、唾液乳杆菌、枯草芽孢杆菌和梭狀芽孢杆菌的菌群密度,降低金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、大腸杆菌O157:H7的數量。Rahimi等發(fā)現,1%的百裡(lǐ)香酚、紫錐菊和大蒜提取物顯著減少了肉雞回腸和盲腸食糜中大腸杆菌的數量,乳酸杆菌的數量顯著增加。Michiels等llu進(jìn)行的體外試驗表明,100 mg/L的百裡(lǐ)香酚顯著降低了空腸和盲腸總厭氧菌、梭菌和鏈球菌的數量,顯著提高了空腸中乳酸杆菌的含量。綜合上述研究結果看出,植物精油在動物腸道(dào)内的抑菌作用比抗生素類促生長(cháng)劑(AGPs)更具有選擇性。由于精油選擇性地抑制了某些特定的微生物菌群,從而使全腸道(dào)微生物種(zhǒng)群向(xiàng)著(zhe)有利動物健康的方向(xiàng)發(fā)展。
3.2 動物疾病
植物精油通過(guò)抑制病原菌的過(guò)度繁殖、拮抗熱敏腸毒素的緻瀉作用、減少炎性滲出等方式達到防治仔豬腹瀉病的目的。Li等 報道(dào),精油産品(主要成(chéng)分是肉桂醛和百裡(lǐ)香酚)不僅能(néng)夠顯著降低斷奶仔豬的腹瀉率,同時顯著提高了血清中淋巴細胞的轉化率、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(zhè)說明植物精油還(hái)可通過(guò)完善仔豬的腸道(dào)黏膜免疫系統,改善腸道(dào)的健康狀況來控制腹瀉病的發(fā)生。A1fajaro等 利用甘草精油治療仔豬輪狀病毒腹瀉的研究結果表明,400 mg/mL的精油組治愈了受輪狀病毒攻毒小豬的腹瀉,顯著改善了小腸組織損傷情況;對(duì)照組仔豬小腸和脾髒中與炎症相關的細胞因子、信号分子、轉錄因子的mRNA表達量在輪狀病毒感染後(hòu)顯著增加,飼喂精油提取物後(hòu)上述因子的mRNA表達量顯著下降。
香精油對(duì)防治雞球蟲病也有一定的積極作用。牛至油的主要成(chéng)分香芹酚和百裡(lǐ)香酚能(néng)夠抵抗柔嫩艾美爾球蟲和堆型艾美爾球蟲及混合型感染。一些體内外試驗證實,精油中的酚類物質可作爲一種(zhǒng)抗雞球蟲病的專用制劑。Arczewska—Wtosek等報道(dào),含大蒜、百裡(lǐ)香酚、牛至等成(chéng)分的精油提取物能(néng)夠緩解肉雞感染艾美爾球蟲的病情。但Giannenas等指出,牛至油的主要成(chéng)分香芹酚,其疏水特性可能(néng)對(duì)成(chéng)熟的腸黏膜上皮細胞有一定的毒性。所以,植物精油在向(xiàng)畜禽生産做大規模推廣之前,其用量水平、作用機制及臨床效果還(hái)有待進(jìn)一步探究。對(duì)于抵抗球蟲病的混合感染,飼糧中添加植物精油與接種(zhǒng)疫苗結合使用能(néng)更有效地控制卵囊脫離,這(zhè)可能(néng)是預防肉雞感染球蟲病的一條新途徑。
4.1 抑菌
健康的腸道(dào)環境是提高畜禽生産性能(néng)的基礎,而抑菌作用是植物精油保護動物腸道(dào)健康的基礎。衆多研究證實,以酚或醛,如百裡(lǐ)香酚、香芹酚、丁子香酚、肉桂醛或檸檬醛爲主要成(chéng)分的精油表現出**強的抗菌活性,其次是含有萜烯類化合物的精油。這(zhè)些物質的作用靶點雖然都(dōu)集中在細菌細胞膜上,但由于化學(xué)結構的不同,抑菌機理存在差異。
酚類物質的抑菌活性**強,其疏水性成(chéng)分能(néng)夠直接作用于細胞膜,并在細菌的雙分子脂膜上積聚,占用脂肪酸鏈間的空間。這(zhè)種(zhǒng)互作引起(qǐ)細菌細胞膜結構構象的改變,導緻細胞膜的液化和擴張,膜的穩定性喪失,滲透性增強,胞内重要的離子和内容物滲出,**終導緻細菌細胞死亡。
百裡(lǐ)香精油的主要成(chéng)分百裡(lǐ)香酚和香芹酚可以改變大腸杆菌O157:H7、金黃色葡萄球菌、傷寒沙門氏菌等細胞膜上脂肪酸的結構和比例,使不飽和脂肪酸的含量(尤其是trans-C18:2和cis-C18:3含量)明顯下降,飽和脂肪酸的含量(尤其是C17:0含量)增加,這(zhè)種(zhǒng)改變降低了膜的流動性,進(jìn)而影響細胞膜的重要生理功能(néng) 。活性組分肉桂醛的抗菌活性僅次于酚類物質。細菌細胞膜不是它**的作用靶點,它還(hái)能(néng)穿透細胞膜進(jìn)入細胞質甚至更深的部位,通過(guò)羰基與蛋白質結合,抑制胞内關鍵酶的活性,如氨基脫羧酶。FtsZ是一種(zhǒng)廣泛存在于細菌中的結構保守的蛋白質,它在細菌細胞***過(guò)程中起(qǐ)關鍵作用,是研制新型抗菌劑的靶目标。通過(guò)幹擾FtsZ的功能(néng),可以影響細菌細胞***,達到抗菌目的。研究發(fā)現,肉桂醛的H2、H3可分别與FtsZ的G295和V208結合,抑制它的鳥苷三磷酸腺苷酶(GTPase)活性和聚合特性,從而阻止細菌細胞*** 。其他醛類物質可能(néng)是通過(guò)交聯鍵或烷基化與DNA和蛋白質相互作用,導緻它們失活與酚類和醛類物質相比,萜烯類物質的抗菌活性要弱很多,該類物質主要是抑制膜上呼吸酶,造成(chéng)局部H +濃度梯度和電化學(xué)勢的損耗,從而實現抑菌功效。
**新的研究表明,植物精油及其有效成(chéng)分還(hái)能(néng)從分子水平上,通過(guò)抑制細菌毒力因子的表達來減少緻病菌對(duì)宿主細胞的黏附。Qiu等研究表明,亞抑菌濃度的紫蘇精油可以抑制金黃色葡萄球菌的毒力因子腸毒素A型、B型和 α毒素的基因表達。
Amalarajou等研究表明,一定濃度的反式肉桂醛(肉桂精油的主要成(chéng)分)可顯著降低尿路緻病性大腸杆菌對(duì)尿道(dào)上皮細胞的黏附和侵襲,顯著降低參與尿道(dào)緻病性大腸杆菌黏附和入侵宿主組織的主效基因fimA,fimH focA、sfaA、sfaS和papG的表達。這(zhè)種(zhǒng)對(duì)基因表達的下調作用潛在地降低了緻病性大腸杆菌對(duì)膀胱細胞的黏附和入侵能(néng)力。Brackman等發(fā)現,低濃度的肉桂醛還(hái)可通過(guò)抑制大腸杆菌的群體感應系統來抑制其對(duì)黏膜細胞的侵附,降低其毒力水平。
4.2 抗炎
研究證實,植物精油的抗炎作用會(huì)影響動物的免疫系統。這(zhè)種(zhǒng)抗炎活動不僅與它們的抗氧化作用有關,而且它們還(hái)參與調控細胞因子與轉錄因子的信号轉導通路,從分子水平上抑制促炎基因的表達。
4.2.1 影響細胞因子的産生
Chao等 報道(dào),從土肉桂精油分離出的肉桂醛可以抑制脂多糖(LPS)或脂磷壁酸(LTA)誘導的小鼠巨噬細胞對(duì)腫瘤壞死因子一α(TNF.α)和白細胞介素一lβ(IL-lβ)的分泌。肉桂醛也可抑制LPS誘導的人原代巨噬細胞和單核細胞産生細胞因子,而迷叠香精油僅能(néng)夠減少由2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的結腸炎模型小鼠促炎因子白細胞介素一6(IL一6)的産生,不抑制IL—lβ的生成(chéng) 。柳杉精油和濱艾精油雖然主要成(chéng)分不同,但都(dōu)可以抑制LPS誘導的小鼠單核巨噬細胞産生TNF一 α、IL—lβ和IL-6 。許多植物精油尤其是檸檬草、天竺葵、薄荷及它們的主要成(chéng)分(檸檬醛、香葉醇、香茅醇和香芹酮)不僅能(néng)夠抑制如TNF.α等細胞因子的産生,而且能(néng)夠抑制TNF-α 誘導的中性粒細胞的黏附反應,抑制其黏附在與炎症反應相關的靶标上 。
4.2.2 調節促炎細胞因子的基因表達
一氧化氮(NO)、前列腺素和細胞因子都(dōu)參與炎症反應。一氧化氮合酶和環氧合酶分别指導NO和前列腺素的合成(chéng),而環氧合酶2(COX-2)和誘導型一氧化氮合酶(iNOS)能(néng)夠誘導這(zhè)些酶的産生。核因子一KB(NF—KB)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)通過(guò)觸發(fā)及調控COX-2和iNOS的信号轉導途徑,實現對(duì)這(zhè)2種(zhǒng)酶活性或表達的調節。
因此,NF—KB和MAPKs被(bèi)認爲是很好(hǎo)的治療炎症的靶标。Dung等發(fā)現,從朝鮮冷杉葉提取的精油能(néng)夠減少iNOS和COX-2的mRNA和蛋白質的表達;蒿亭的主要成(chéng)分α-蓰草烯和反式一丁香烯抑制了試驗大鼠足由LPS誘導的NF—KB的活化和中性粒細胞的遷移 ;山肉桂的活性成(chéng)分檸檬醛對(duì)LPS誘導的iNOS表達産生顯著的抑制作用,而對(duì)COX-2沒(méi)有影響,其原因可能(néng)是檸檬醛阻止了LPS誘導的炎症反應中NF—KB 的抑制蛋白(IKBα)的降解,降低了核内p50 NF—KB 的水平。
Amad等用人巨噬細胞U937爲研究對(duì)象,發(fā)現檸檬醛對(duì)細胞U937的COX-2的mRNA和蛋白質表達均表現出強的抑制作用,且存在劑量依賴關系。分析認爲,檸檬醛促進(jìn)了過(guò)氧化物增殖激活受體α【(PPARα)和過(guò)氧化物增殖激活受體γ (PPARγ)的mRNA的表達,激活了PPARα和PPARγ,從而實現對(duì)COX-2的調控。同理,因爲香精油從轉錄水平上抑制了TNF-α ,IL-1β和IL-6mRNA和蛋白質的表達,從而也實現了對(duì)這(zhè)些細胞因子的調控。
近年來,關于植物精油在動物營養方面(miàn)的研究有了較大的進(jìn)展,但是,真正把植物精油應用于生産實踐中仍面(miàn)臨著(zhe)許多挑戰。首先是精油産品的穩定性問題。植物精油易揮發(fā)易氧化,活性物質在數量上的可變性以及相互作用間的複雜性導緻其飼用效果差異大,需要通過(guò)制劑化的工藝如真空凍幹技術和微膠囊技術來提高其穩定性。其次,需要大量的動物試驗去确定其在動物體内的作用效果及适宜添加量。目前關于植物精油的報道(dào)雖然很多,但對(duì)其機理的探究卻較少,因此還(hái)需要進(jìn)一步的深入研究,從分子及基因水平上闡述植物精油的作用機理。
漢博精油新品上市
[産品特點]
1、工藝獨特,采用**的工業化微膠囊緩釋包被(bèi)技術,使精油分子活性保持持久,并可在腸道(dào)的特定階段定點釋放,持續發(fā)揮作用,**抑菌;
2、獨有的均質分散技術,保證了産品的任何一個顆粒中均含有相同含量的有效組分;産品顆粒大小均勻,流動性好(hǎo),不結塊,保證良好(hǎo)的混合均勻度;
3、熱穩定性好(hǎo),減少有效成(chéng)分揮發(fā),高溫制粒損失少;抗氧化性強,防止被(bèi)飼料中油脂、維生素等自由基破壞,拌料添加安全可靠;
4、有效成(chéng)分含量高,添加量少,表現穩定,效果更可靠。
[作用功效]
1、抑菌殺菌,改善腸道(dào)環境。
較常規精油易擴散,有效阻止線粒體内的呼吸氧化過(guò)程,使病原微生物失能(néng)而亡;抑菌性好(hǎo),修複受損腸細胞,維持腸道(dào)内有益菌群;有效預防乳仔豬腹瀉,緩解斷奶應激綜合征。
2、增強自身免疫,提高動物抗病力。
防止和***動物消化道(dào)系統病原微生物的生長(cháng)繁殖,促進(jìn)機體免疫器官的發(fā)育,增強機體細胞免疫和體液免疫機能(néng),提高動物自身抗病力。
3、刺激食欲,提高消化吸收率和動物生長(cháng)速度。
香味獨特,刺激畜禽消化道(dào)黏膜上的感受器,有效激活消化酶活性,加強腸道(dào)消化酶分泌,提高采食量、飼料轉化率和産肉率,縮短出欄時間。
[臨床表現]
1、有效預防腸道(dào)緻病菌和寄生蟲(球蟲)造成(chéng)的家禽水便,緩解蛋禽輸卵管炎症;
2、提高肉雞、豬隻采食量,縮短出欄時間;減少仔豬黃白痢,提高母豬泌乳量,改善仔豬初生重,延長(cháng)母豬使用年限;
3、有效預防水産動物緻病菌造成(chéng)的出血、爛鰓和腸炎。
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