植物精油及其复合物的抑菌效果研究

陈广勇，王康莉，张玲玲，赵 燕，杨彩梅,*

（1.浙江农林大学动物科技学院，浙江 临安 313000；2.浙江万方生物科技有限公司，浙江 安吉 313307）

植物精油、有机酸、丁酸都属于安全、新型、环保的抗生素替代品，受到国内外畜牧工作者的广泛关注。植物精油在调节动物肠道菌群、抗菌、提高免疫力、抗氧化、提高生产性能等方面作用明显[1-3]。在日粮中添加有机酸可以改善饲料适口性，调节肠道pH，促进消化道有益菌生长、抑制有害微生物增殖，提高消化道酶活性，提高营养物质消化率，进而提高生产性能[4-6]。丁酸是维持肠道健康的重要物质，为结肠黏膜提供主要能量物质，并对肠道上皮组织细胞的再生和修复具有重要意义[7-8]。丁酸类物质的有效成分是短链脂肪酸——丁酸[9-10]。在日粮中添加丁酸钠可为仔猪小肠绒毛提供能量，维持绒毛正常形态和功能，促进小肠消化吸收并促进仔猪生长等[11-12]。丁酸甘油酯是丁酸和甘油酯化后的产物，可在胰脂肪酶的作用下缓慢释放出丁酸，进而维持肠道结构完整性[13]。Li等将主要成分是百里香酚和肉桂醛的植物精油复合物补充到28日龄断奶仔猪的饲料中，发现植物精油可以显著提高日增重和饲料转化率，降低粪便中的大肠杆菌数[14]。王丽娜等研究表明，甲酸、丁酸、柠檬酸均能呈剂量依赖性地抑制细菌增殖[15]。张浩等研究表明，丁酸甘油酯可以有效改善肉鸡生长性能，显著增加十二指肠和空肠的肠绒毛高度，降低盲肠大肠杆菌数，提高乳酸杆菌数量[13]。张勇等研究表明，断奶仔猪饲粮中添加三丁酸甘油酯可以显著降低断奶仔猪粪中大肠杆菌的数量（P＜0.05）[16]。目前，关于植物精油与丁酸衍生物或酸化剂复合对有害菌的抑制作用研究还较少。本试验通过研究植物精油与丁酸钠、植物精油与丁酸甘油酯、植物精油与有机酸复合对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌效果，从而为植物精油在动物生产中的合理应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

植物精油（肉桂醛：百里香酚=3：1）、有机酸（山梨酸、苯甲酸、柠檬酸）、丁酸类物质（丁酸钠、丁酸甘油酯）均由浙江万方生物科技有限公司提供，并于阴凉避光处保存。

大肠杆菌（ATCC25922）、金黄色葡萄球菌（ATCC25923）购自中国菌种保藏中心。

1.2 试验设计

牛津杯法测定抑菌圈直径。以无菌操作在培养基表面垂直放4个已灭菌的牛津杯，依次加入样品（植物精油与有机酸或丁酸类物质分别按照1：0、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5的比例复合）。加满后置于37℃恒温培养箱24 h。每组做3个平行。牛津杯试验结果的判定标准：抑菌圈直径＞20 mm为非常敏感，15～20 mm之间为高度敏感，10～15 mm为中度敏感，＜10 mm为低度敏感，0不敏感。抑菌圈直径与抗菌活性成正比。

1.3 统计分析

试验数据采用SPSS 20.0软件One Way ANOVA进行统计分析，并进行Duncan's多重比较，结果以“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 植物精油、山梨酸、苯甲酸、柠檬酸、丁酸钠、丁酸甘油酯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌效果

由表1和图1可知，植物精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有抑菌效果，且对金黄色葡萄球菌的抑菌效果优于大肠杆菌。

表1 植物精油抑菌圈直径mm

图1 植物精油的抑菌效果图

由表2和图2可知，丁酸钠及低浓度丁酸甘油酯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均无抑制作用，而高浓度丁酸甘油酯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌低度敏感。

由表3和图3可知，山梨酸、苯甲酸、柠檬酸均对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有抑菌效果，且抑菌效果与浓度相关。苯甲酸对大肠杆菌的抑菌效果较好，柠檬酸对金黄色葡萄球菌的抑菌效果较好。

2.2 植物精油与丁酸类物质复合对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌效果

由表4可知，植物精油与丁酸钠复合后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌仍具有抑菌效果。植物精油与丁酸钠的混合液对大肠杆菌的抑菌效果随丁酸钠比例的增加而减弱，但其对金黄色葡萄球菌的抑菌作用不受丁酸钠含量的影响。由表5可知，植物精油与丁酸甘油酯按不同比例混合后，抑菌效果随丁酸甘油酯的增加而减小。

表2 丁酸钠和丁酸甘油酯的抑菌圈直径 mm

图2 丁酸钠、丁酸甘油酯抑菌效果图

表3 不同有机酸的抑菌圈直径 mm

图3 不同有机酸抑菌效果图

表4 植物精油复合物与丁酸钠复合抑菌圈直径 mm

表5 植物精油复合物与丁酸甘油酯复合抑菌圈直径 mm

2.3 植物精油与酸化剂复合抑菌效果

由表6～8可知，植物精油分别与山梨酸、苯甲酸、柠檬酸复合对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均有较强的抑菌作用，其中植物精油与苯甲酸、柠檬酸复合的抑菌效果优于山梨酸。植物精油：山梨酸为1：5时，植物精油复合物与有机酸复合后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌效果均表现为高度敏感，明显优于植物精油与丁酸钠或丁酸甘油酯复合的效果。

表6 植物精油复合物与山梨酸复合抑菌圈直径 mm

表7 植物精油复合物与苯甲酸复合抑菌圈直径 mm

表8 植物精油复合物与柠檬酸复合抑菌圈直径mm

3 讨 论

柴向华等通过体外抑菌试验研究罗勒精油、茶树油、百里香精油等13种植物精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑根霉、园弧青霉、总状毛霉、酿酒酵母等6种有害微生物的抗菌作用，结果表明，百里香精油和肉桂精油抑菌活性较强[17]。丁华等研究表明，牛至和柠檬草精油复配后抑菌效果最为明显，且两种主要抑菌物质香芹酚和柠檬醛并未发生化学反应[18]。研究表明，在日粮中添加包括香芹酚、肉桂醛、辣椒油树脂在内的复合植物精油可以显著增加早期断奶仔猪结肠淋巴细胞数量[19]。Castillo等研究表明，香芹酚、肉桂醛、辣椒油树脂的混合物可以提高肠道菌群多样性[20]。吴慧清等对42种植物精油进行抑菌效果比较，发现植物精油对真菌的抑菌效果比细菌好，对革兰氏阳性菌的抑制效果比革兰氏阴性菌好，且肉桂、百里香的抑菌效果优于其他精油[21]。Wang等在断奶仔猪和生长猪日粮中添加苯乳酸，发现苯乳酸可有效减少断奶仔猪和生长猪粪便中大肠杆菌的数量[22]。本试验结果表明，植物精油对革兰氏阳性菌抑菌效果优于革兰氏阴性菌。高浓度的苯甲酸对革兰氏阴性菌抑菌效果更明显；高浓度的柠檬酸对革兰氏阳性菌的抑菌效果更好。丁酸钠和丁酸甘油酯对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌抑菌效果均不明显。

Cerisuelo等研究表明，植物精油与丁酸钠复合可以有效控制沙门氏菌的增殖[23]。也有研究表明植物精油与有机酸复合影响肉鸡和断奶仔猪的生长性能。Diao等将苯甲酸与百里香酚复合，研究结果表明，该复合物可有效降低断奶仔猪腹泻率，并增加回肠中乳酸菌及盲肠中丁酸的数量[24]。王帆等研究肉桂醛、丁香酚、麝香草酚和单宁酸对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和单增李斯特菌的抑制效果，研究表明，植物精油与单宁酸复配后对这5种致病菌仍具有抑制能力，且存在协同增强的效果[25]。

本试验结果表明，植物精油复合物与丁酸钠复合具有协同作用，但植物精油与丁酸甘油酯复合无协同作用。植物精油与苯甲酸或柠檬酸复合的抑菌效果优于山梨酸，表明植物精油与苯甲酸和柠檬酸之间存在协同作用。

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