植物提取物肉桂醛的抗菌作用及其在动物生产中的应用

王雨琼，勾长龙，付莹莹，刘飞飞，张 琳，秦贵信

（1.吉林农业大学动物科学技术学院，吉林 长春 130118；2.吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，吉林 长春 130118）

桂皮为樟科植物的干皮，又名肉桂、大桂、紫桂等，是常用的中药。肉桂醛是从桂皮中提取出来的一种芳香醛，其具有广谱的抗菌作用早已经被证实。肉桂醛刺激较小，广泛使用于传统医药，并对细菌和真菌有很强的抑制作用[1]，在许多国家作为一种植物提取物添加剂使用。近年来，学者们在肉桂醛的结构、加工提取、抑制菌群效果等方面进行了诸多研究。本文就肉桂醛抑制菌群效果以及在动物生产中的应用作一综述。

1 肉桂醛的理化性质

肉桂醛通常称为桂醛，主要是从桂皮、桂叶和桂枝中提取而得，无色或琥珀色液体，具有强烈持久的香气，易溶于醇、醚类物质，难溶于水和甘油，久置于空气中易发生氧化。肉桂醛的化学结构分为顺式结构和反式结构，目前，无论是天然提取还是人工合成的均为反式肉桂醛，其分子式是C9H8O，分子量为：132.16，密度为：1.046～1.052，熔点（℃）：-7.5℃，折光率（20℃）：1.619～1.623，沸点（℃）：253（常压）。

2 肉桂醛的抗菌作用

2.1 肉桂醛对细菌的抑制作用 肉桂醛与其他植物抗菌物质相比，具有良好的广谱抗菌作用。王新伟等[2]研究肉桂油、牛至油、柠檬醛和香芹酚对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性。结果表明，肉桂醛的抑菌作用最强，其对金黄色葡萄菌抑制能力明显强于大肠杆菌。Michiels建立体外模拟小肠环境研究发现，4种植物添加剂对肠道大肠杆菌的抗菌性依次为：肉桂＞香芹酚＞麝香草酚＞丁香酚[3]。肉桂醛具有易挥发、易氧化的特性，不易进行保藏。将肉桂醛与其他物质结合，能够较易保存并增强抑菌效果，有关其扩大抑菌范围的研究已经有广泛的报道。肉桂醛与壳聚糖按一定比例混合，40℃超声波振荡得到壳聚糖缩肉桂醛席夫碱，这种物质同样具有抑菌作用[4]，并易保存。

2.2 肉桂醛对真菌的抑制作用 曲霉广泛存在于土壤、植物和粮食中，在动物生产中易引起日粮腐败，导致动物中毒，严重时可导致死亡。在电镜条件下观察1%肉桂醛培养液3 d可使黄曲霉细胞坏死，7 d可见细胞壁破损、细胞器消失[5]。张文平等[6]用微量液体稀释法测定肉桂醛和柠檬酸对黄曲霉和烟曲霉最低的抑制浓度分别为0.109μg/mL，2.590μg/mL；0.055μg/mL，0.648μg/mL，结果说明，肉桂醛对黄曲霉和烟曲霉抑制效果明显好于柠檬酸。据报道，肉桂醛对黑曲霉的最小抑制浓度和最低杀菌浓度均为0.125 μg/mL[7]。Mehmet等[8]采用扩散法和最低抑制浓度方法证明，肉桂醛对21种菌株和4种念珠菌均具有较好的抑制作用，并且对耐药的念珠菌也具有抗性[9]。还有学者[10]研究表明，肉桂醛对引起奶牛乳房炎的几种菌群有明显的抑制效果，其抗菌活性可以持续14 h。以上均表明，肉桂醛具有抑菌作用，需要量较小，与其他抗菌植物提取物相比抗菌效果显著，可作为一种日粮防腐抗菌添加剂使用。

2.3 肉桂醛抑菌作用机制 近几十年来，许多学者的研究已经证明，实肉桂醛具有良好的抑菌作用，但肉桂醛的抑菌机理尚末形成定论，与此相关的研究报道也很少。肉桂醛的抗菌机理可能有多种机制。每种机制可能是相互作用，也可能是一种机制发生后的产物作用于另外一种机制。

肉桂醛对病原菌主要表现在提高宿主的防御性，抑制分生孢子萌发和形成，致使分生孢子发生消解，导致菌丝体形态产生异常，长时间干扰菌体生长。肉桂醛能够抑制细胞壁ATPases的形成[11-12]，增加亲脂性并与细胞膜结合，改变细胞膜的结构和完整性，从而有效渗透并通过细胞膜的双分子层，穿透细胞膜进入内部[13]。在电镜扫描下观察到细胞形态发生变化，细胞表面损伤，大量内容物外泄[14]，导致细胞死亡。也有人认为，通过抑制能量来源发挥抑菌作用，例如抑制葡萄糖的摄取和利用，影响菌细胞对营养物质的吸收、转运和代谢途径，致使菌细胞生长和繁殖受阻[15]。抗真菌机制可能是通过抑制其DNA、RNA、蛋白质的合成而表现杀菌效应[6]。

3 在动物生产中的应用

随着抗生素类添加剂在畜禽饲料中使用量加大，抗药性及药物残留等问题给疾病防治和食品安全保障带来较大困难。因此许多学者越来越关注植物提取物的抗菌作用，其无毒、无耐药性、无残留特点有望在不久的将来成为畜牧业生产中不可缺少的饲料添加剂之一和抗生素的可靠代替品。

以往研究表明，肉桂醛具有良好的体外抗菌活性。应用到生产实践中，其作为一种饲料添加剂也可有效保护动物健康，与此同时，肉桂醛还具有增强动物生产性能、改善肠道菌群结构的功能。辣椒素、肉桂醛和香芹酚混合物能降低盲肠中大肠杆菌和产气荚膜梭菌数量[16]。日粮中添加一定比例的香芹酚、肉桂醛和辣椒素可提高仔猪肠道乳酸菌与肠道有害菌的比例，改善早期断奶仔猪肠道微生物菌群[17]。

仔猪断奶后会面临日粮结构、生存环境的改变，这对仔猪生长潜能和机体健康产生严重的影响。仔猪在断奶几天后，免疫力下降，致病菌感染可导致仔猪腹泻，降低仔猪存活率。日粮中添加100～150mg/kg肉桂醛可改善断奶仔猪的生产性能，降低仔猪腹泻率达到50%，减少粪便中大肠杆菌数量[18]。肉桂醛也可提高肉鸡营养物质的转化率[19]、淋巴细胞增殖率及血清中免疫球蛋白水平。以上研究均说明，肉桂醛有效提高动物摄入量，增强机体免疫等作用。

4 存在问题

近年来，国内外有关肉桂醛的研究和开发也已取得进一步的进展，虽然经许多体外抑菌试验确定肉桂醛对多种菌群具有良好抗菌作用，但仍有几点问题存在：首先，肉桂醛抑菌机制尚不明确，几种可能的抑菌途径之间存在相互协调作用，但协调关系并不明确。另外，尽管体外法可以直观地反映出肉桂醛的抑菌效果十分显著，但是动物体内环境复杂，影响因素较多，应用到实际生产中未必会得到预期效果。最后，肉桂醛作为促生长或抑菌添加剂对家畜的生长性能、免疫水平和疾病防治等方面有待更进一步细化研究，使其有望作为一种抑菌剂代替部分抗生素和抗菌药物，在一定范围内控制疾病。同时为动物养殖与饲料业能够高效生产安全健康营养的食品提供保证。

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