植物精油在畜禽生产中的应用研究进展

薛 萍 福建农业职业技术学院 福州 350119

植物精油是指从植物中提取而出的具有强烈气味和香味的挥发性液体，诱食、抗菌、杀菌、抗病毒、抗氧化、抗虫、抗肿瘤、解热镇痛、祛痰止咳、促进胃肠道健康、促消化、抗寄生虫和提高免疫、促生长、改进饲料利用率、提高生产性能、改善畜禽肉质、净化空气等功能，可在畜禽生产中作为促生长剂、天然饲料抗氧化剂、防霉剂进行应用，是很好的新型安全、高效、无毒害的抗生素替代品，在畜禽生产领域应用价值较突出。 农业农村部已批准将多种类型植物精油应用于畜禽生产领域饲料作物添加物。基于此，对学术领域植物精油在畜禽生产中的应用进程进行适当分析，就具有较为突出的现实意义。

1 植物精油的提取工艺

提取植物精油的主要原料有植物的全草、果实、叶、花、根、皮以及树皮、树胶、等，可采取水蒸气蒸馏法、溶剂提取法、压缩法、冷冻压缩法（压榨法）、油脂分离法（脂吸法、吸附法）、冷浸法、超声提取法、超临界二氧化碳提取法、微波提取等方法进行提炼萃取。目前发现构成精油的化合物高达22 000 多种，主要可归纳为四大类：萜烯类衍生物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫类化合物。 目前研究较多的植物精油包括牛至油、肉桂醛、香芹酚、百里香酚、罗勒油、 大蒜油、山苍籽油、蓝桉油、安息香油、柠檬草油、丁香油、百里香油等。

1.1 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是植物精油提取主要用方法，即根据提取物沸点差异，将挥发性物质冷凝后分离的方法， 通过严格的温度控制可以获得高纯度的精油。 水蒸气蒸馏法提取植物精油具有成本低、操作简单、蒸馏提取时间长、高温下易分解等特征，大多需要与萃取法合用。如郑红富等（2019）以芳樟为研究对象，对传统蒸馏装置、蒸馏萃取挥发油装置（蒸馏萃取重油装置、蒸馏萃取轻油装置）进行了研究，结果表明采用蒸馏萃取挥发油装置，蒸馏2 min 左右可以观察到明显油层，出油率在1.42%左右，主要成分芳樟醇含量为89.58%[1]。

1.2 压榨法 压榨法是最传统的方法，其原理是以强大压力压榨原料， 即利用机械器具施加压力使植物汁液流出的方法，使其油胞破裂，导致油分流出。由于该法在室温中操作，因此所得挥发油质量好,可保持精油原有的新鲜香味。 但是该方法所得产品不纯，出油率低。

1.3 溶剂萃取法 根据植物中各种成分在溶剂中的溶解性质， 将有效成分从植物组织内溶解出来的方法。 工序复杂，产量少，与蒸馏法和挤压法相比相对昂贵。改法多用在不喜欢热源、细致脆弱的植物花瓣或树脂的萃取上。常用有机溶剂有石油醚、二硫化碳、四氯化碳、苯等，提取方法有浸提法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续提取法等。

1.4 超声提取 超声提取主要是通过连续机械振动所产生的空化作用破碎原料结构促使精油进入溶剂内， 配合蒸发冷凝分离精油的方式， 提取效率较高。 如肖娟等（2018）采用超声波辅助水蒸气蒸馏法提取柠檬精油，在料液比为15.5 mL/g、超声波功率为 320 W 时， 超声处理时间 36 min、 蒸馏时间140 min，提取率可达1.97%，有效成分在96.16%左右[2]。

1.5 微波提取 微波提取是一种效率较高、新型的提取方法， 主要是利用微波辐射阶段所产生的高频率电磁波穿透萃取介质至细胞内部促使细胞壁高压破裂后流出精油的方式，具有提取时间短、提取率高的特点。 如李占君等（2019）采用微波辅助提取工艺提取紫苏籽精油，以70%乙醇/水混合溶液为提取溶剂， 微波功率为 523 W， 预浸提处理 45 min，在8 min 内提取率为38.02%， 且精油中不饱和脂肪酸含量较高[3]。

1.6 超临界二氧化碳提取 超临界二氧化碳提取主要是基于超临界二氧化碳气体扩散系数、 液体溶解度兼具性质， 将根据沸点差异有选择的提取挥发性物质，在提取完毕后通过减压升温炒作，促使超临界二氧化碳转变为普通气体释放的一种工艺， 所获得的植物精油纯度较高。 如沈汝青等（2018）超临界二氧化碳配合分子蒸馏技术提取沉香原料， 在萃取压力为 35 MPa、 温度为 40 ℃环境中， 经过 3 h 提取，高级沉香的收率达1.2%[4]。

2 植物精油的作用机理

综合目前的研究结果， 植物精油的作用机理初步概括如下：第一，含有芳香族挥发性物质，能够刺激畜禽的味觉感受器，提高饲料适口性；第二，含有类、醛类等芳香族化合物以及倍半萜、单萜等萜类化合物等多种物质， 其活性成分具有较为突出的脂溶性、 表面性， 可以在短时间内突破病原微生物细胞膜，可以通过改变细胞结构形态、影响细胞内部蛋白质活性、影响细胞内部酶活性、抑制细胞膜上呼吸酶活性、阻止线粒体内部呼吸氧化过程等，致使病原微生物丧失能量而死亡，可以促进有益菌增殖，优化肠道微生物菌群环境；第三，维持肠黏膜完整，通过对绒毛高度、隐窝深度及V/C 值的改变来改善肠道形态， 提高消化酶活性； 第四， 增加葡萄糖转运载体（SGLT1、GLUT2）及小肽转运载体（PepT1）的 mRNA表达量，进而改善畜禽肠道消化吸收功能，增强营养物质的吸收利用率， 显著提高畜禽生产性能提高血清葡萄糖、总蛋白质和白蛋白含量，保证机体能量和蛋白质的供给，加强机体葡萄糖和蛋白质合成代谢，提高血清钙离子浓度，满足畜禽对钙的需要，有利于机体的正常生长发育；第五，内部含有可显著提高白细胞吞噬率的酚类物质，提高IgA、IgM、补体C4、补体C3 释放量， 通过调节细胞因子的表达而提高血清中的抗体含量， 来达到增强免疫功能的效果；第六， 含有百里香酚等酚类物质， 可以在提高血清SOD、GSH-Px 等机体内源性抗氧化酶活性的同时消除机体内部自由基， 促使机体抗氧化能力提升；第七，在反刍动物可以抑制瘤胃产氨菌、产甲烷菌，降低反刍动物机体内部挥发性脂肪酸浓度， 提高反刍动物对饲料利用率；第八，提高血清孕酮含量，进而可以抑制血钙含量的升高，促进钙转运至输卵管，从而增加蛋壳厚度，增强蛋壳强度。由于植物精油有效成分分析和提取困难，复配方案多，其作用机理尚不明确，还有待进一步研究。

3 植物精油在畜禽生产中的应用

3.1 家畜 许多研究表明，家畜饲料中添加植物精油可以有效促进家畜对营养物质的消化吸收， 提高家畜生产性能，减少疾病发生。 李方方等（2019）在28 日龄断乳大白仔猪基础饲料内每千克添加250 mg 植物精油， 仔猪平均日增重出现了明显提升[5]。 宋军帅等（2019）通过研究畜禽饲料中添加复合植物精油对断乳仔猪抗氧化性能的影响， 得出在每千克畜禽饲料中添加200 mg 复合植物精油，不仅可以显著提高仔猪平均日增重， 而且可以促使仔猪血液内总抗氧化能力得到有效提升[6]。 在断乳仔猪玉米-豆粕日粮中，每千克添加250 mg 植物精油提取物，可降低尿素氮、料肉比，提升超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶含量及血清中白蛋白、总蛋白、补体 C3、补体 C4、IgG、IgA、IgM 含量。在每千克断乳仔猪日粮中添加35 g 左右牛至油，可降低因肠道有害细菌引起的腹泻发生率。 周选武等（2017）研究妊娠后期母猪饲粮添加200 mg/kg 植物精油 （主要有效成分为4.5%百里香酚、13.5%肉桂醛） 的影响，试验期为妊娠第96 d 至断乳，试验结果显示，可改善母猪生产性能，死胎率降低了71.43%，断乳存活率提高了1.17%，木乃伊率降低了50.00%，母猪分娩第1、14 和21 d 血清免疫球蛋白 (Ig)A 含量均显著提高， 母猪分娩第14 d 乳清IgG、IgM 含量显著提高，分娩第21 d 乳清IgG 含量、乳脂含量显著提高，表明饲料中添加植物精油可改善母猪生产性能与免疫功能， 且具有替代酒石酸泰万菌素在妊娠母猪上应用的潜力[7]。石宁等（2019 年）利用体外产气法，研究了山苍子油、桉叶油、茴香油、肉桂油等几种天然植物精油对肉羊体外瘤胃发酵参数、 甲烷产量的影响，体外培养底物精度、粗度比为60/40，添加量为每升 0 mg、50 mg、100 mg、200 mg，体外模拟肉羊瘤胃发酵培养24 h，添加植物精油显著影响了肉羊体外瘤胃发酵液酸碱度，降低了总挥发性脂肪酸浓度，且随着植物精油添加浓度的增加呈现出先下降再升高趋势，最佳添加量为每升100 mg[8]。 赵虎等（2011）研究显示，乳牛日粮中添加100 mg/kg 植物精油（亚各灵），44 d 试验期内， 试验组乳牛产乳量提高1.45%。 使用亚各灵投入产出比约为1:2.45，每头牛每日投喂1 g 亚各灵， 试验组乳牛产乳量提高了4.05%，投入产出比为1:6.7[9]。

3.2 家禽 虽然研究结果不完全一致，但多数研究表明， 家禽饲料中添加植物精油可以有效促进提高家禽对营养物质的消化吸收，提高家禽生产性能，改善蛋品质，也可应用于蛋的保鲜。李敏莹等（2015）研究复合植物精油(CEO)对10 日龄三水白鸭肉鸭生长性能、 屠宰性能及血清生化指标的影响， 试验期35 d，添加 100 mg/kg、150 mg/kg CEO 显著增加了肉鸭日均增重， 添加100 mg/kg CEO 显著增加肉鸭胸肌率， 添加CEO 显著降低了血清中丙二醛的含量，添加200 mg/kg CEO 显著提高了血清总抗氧化能力、总蛋白与白蛋白浓度[10]。吕勇等（2019）在白羽肉鸡日粮中添加两种类型植物精油， 在0～21 日龄阶段均具有提高平均日采食量和平均日增重的效果，在22～42 日龄阶段均可显著提高平均日增重和降低料肉比；从饲养全期看，添加300 g/t 植物精油Ⅱ（智然香Ⅱ）与添加500 g/t 植物精油Ⅰ（智然香Ⅰ）的效果相当[11]。 王兰等（2019）研究在 1 日龄爱拔益加肉公鸡基础饲粮中添加 50、100、200、400 mg/kg植物精油（EO，主要成分包括百里香酚、香芹酚、肉桂醛和载体糊精粉等）的影响，试验期共42 d，干物质、能量、粗脂肪及粗蛋白质的消化率均显著提高，添加400 mg/kg 剂量组料重比降低了3.4%， 添加200 mg/kg 剂量时， 肉鸡血清总超氧化物歧化酶活性、血清免疫球蛋白G 含提高，表明可提高部分养分消化率, 且显著改善肉鸡抗氧化能力和免疫机能[12]。张安等（2018）在25 周龄海兰褐蛋鸡基础饲粮中添加150 mg/kg 植物精油混合物 （主要成分为18%肉桂醛、3%香芹酚、1%百里香酚，以二氧化硅为载体，由棕榈油包被而成），蛋重、哈氏单位、蛋白高度、蛋壳比例提高；添加225 mg /kg 植物精油混合物血清孕酮含量显著提高[13]。 王光富等（2018）研究在基础饲粮的基础上添加300 mg/kg 精油显著提高了 27 周龄蛋鸡的蛋黄颜色[14-15]。 梁赛赛等（2018）研究发现在基础饲粮中添加450 mg/kg 精油和有机酸包被复合物及单独添加300 mg/kg 精油可显著增加30 周龄蛋鸡的蛋黄颜色，有助于提高部分蛋鸡肠道消化酶的表达水平，促进营养物质的消化吸收[16]。韩旭（2013）研究了在30 周龄蛋鸡基础日粮中分别添加 50、100、150 mg/kg 牛至油对蛋品质的影响，结果也显示，试验组全蛋重、蛋壳相对重、蛋黄指数、哈氏单位有一定的改善；蛋黄相对重、蛋形指数都有一定程度的升高；添加100 mg/kg 牛至油乳酸杆菌数、双歧杆菌数提高，大肠杆菌数、沙门氏菌数降低，胰蛋白酶活性、淀粉酶活性提高，十二指肠隐窝深度显著降低，十二指肠绒毛高度/隐窝深度（V/C）的比值提高，十二指肠、空肠 GLUT2、PepT1mRNA 表达量、十二指肠SGLT1mRNA 表达量、 空肠SGLT1mRNA 表达量显著提高[17]。郝丹丹等（2017）在30 周龄海兰灰商品蛋鸡基础饲粮中添加50 mg/kg 牛至油，血清中免疫球蛋白IgG 含量、 血清新城疫抗体滴度显著提高、脾脏中的 CD4＋/CD8＋、IL-2 和 IL-4MRNA 的表达量显著提高， 表明饲粮添加牛至油能提高蛋鸡的免疫功能。此外，植物精油及其散发的含有多种物质的芳香性挥发气体具有比较广谱的抗菌防腐作用，这为其应用在鸡蛋保鲜方面创造了条件[18]。 杨秀娟等（2014）研究发现丁香精油、肉桂精油、牛至精油、香薷精油及其复配的混合植物精油挥发物对新鲜鸡蛋进行处理，在温度30 ℃、相对湿度70%的条件下存放 20 d 后， 分析与评定鸡蛋的主要新鲜度指标，均对鸡蛋具有一定的保鲜效果， 其中牛至精油挥发物对鸡蛋的保鲜效果最为显著， 鸡蛋无霉变， 浓蛋白稠、多，不流散，蛋黄近圆球型，系带完整、粗白，蛋黄指数和哈夫单位值最高， 但植物精油处理会对鸡蛋的食用口感和风味产生一定影响[19]。

4 结 语

综上所述，在畜禽生产领域，植物精油的恰当应用不仅可以减少畜禽用饲料营养成分损失， 增强畜禽体内消化酶活性及机体免疫力， 而且可增强畜禽生产性能、抗应激能力，降低畜禽生产成本损耗。 基于此， 相关研究人员应从植物精油的有效成分提取入手，深入分析其作用机理，分析不同提取方法、不同添加剂量、不同复配方案在不同品种、不同时期、不同生理状态、不同环境条件下的应用效果，为我国畜禽生产效益提升提供良好参考。