植物精油研究进展及其在禽类生产中的应用

张 玥

（天津农学院动物科学与动物医学学院，天津 300384）

随着抗生素残留对禽类养殖业相关产品安全的影响越来越大，近年来关于禽类低抗、无抗养殖技术及模式的研究逐渐开展，也得到了广泛运用。植物精油（Essential oil，EO）是目前用于禽类养殖技术中效果较好的一种安全、高效的天然产品，主要是利用其抗菌抗病毒的较好效果、能够明显提高动物免疫力以及能够改善动物生产性能等特性。

EO 是植物生长发育过程中一类油状次生代谢产物的总称[1]。EO 含有大量的萜、烯、酚、酮等生物活性物质，在动物生产过程中不仅可以代替抗生素来抑制对抗生素已经产生抗药性的病菌、调节微生物菌群平衡，还具有较强的抗炎、抗氧化、缓解应激、改善畜禽肠道功能、改善机体健康状况、改善畜禽生产性能、减少疫病发生等优势[2-3]。

1 EO的抗菌特性及作用机制

常见的EO 通常含有大量具有较强生物活性的化合物，这些物质在动物肠道内释放能通过膜穿孔或膜破裂的形式选择性地改变细菌细胞膜通透性及渗透压造成胞内物质外泄，进入细胞内部的酚类物质可改变细菌酶系统导致微生物死亡[4]。

1.1 EO的抗菌特性

1.1.1 产气荚膜梭菌

在厌氧条件下，产气荚膜梭菌对较高浓度（500 mg·L-1）的牛至油、迷迭香油和百里香油敏感[5]。在感染产气荚膜梭菌的肉仔鸡日粮中添加100 mg·kg-1两种EO产品（其主要成分是百里香酚和香芹酚），能有效控制肠道产气荚膜梭菌数量[6]。

1.1.2 沙门氏菌

在感染沙门氏菌的肉仔鸡日粮中添加0.5%～0.7%的反式肉桂醛能够有效抑制盲肠沙门氏菌数量与活性，并且对盲肠固有微生物并无影响[7]。另外，茶树油的主要成分松油烯醇-4 有极强的抗菌作用，无论在体内、体外都可有效杀灭沙门氏菌，在菌液浓度为106cfu·mL-1时茶树油的最低抑菌浓度为0.4 mL·L-1[8]。

1.1.3 金黄色葡萄球菌

通过对甲氧西林金黄色葡萄球菌耐药菌株的抗菌活性进行研究，发现茶树精油对抗耐药菌具有抑制作用[9]。采用牛至油、香芹酚、百里香酚对金黄色葡萄球菌进行体外抑菌试验，结果显示其对菌株有明显抑菌效果，最小抑菌浓度（MIC）为0.3125 mL·L-1，可抑制菌株生长[10]。

1.1.4 大肠杆菌

牛至油通过影响微生物细胞膜的功能对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病原菌具有很好的抑制和杀灭作用，杀菌浓度为1.25～10 μg·mL-1[11]。研究茶树油过程中发现，茶树油抑制大肠杆菌的有效成分具有协同抑菌作用[12]，在MIC 为0.25%～1.0%时可以起到有效的抑制作用。大多数EO 对大肠杆菌均有较强的抑制作用，但对黄曲霉菌较抗生素具有更强的抑菌效果[13]。

1.1.5 链球菌

研究证实茶树油能抑制变异链球菌活性[14]，随着浓度的增加茶树油对变异链球菌的抑制作用呈剂量依赖性增大，20%的茶树油对变异链球菌抗菌活性较强。茶树油对变异链球菌的MIC 为0.125%，最低杀菌浓度（MBC）为0.25%[15]，0.5%的茶树油杀菌效果较好并且维持时间较长。

1.1.6 空肠弯曲杆菌

试验证明，丁香酚和茶多酚对空肠弯曲杆菌都有显著的抑制效果，丁香酚的抑菌活性稍强于茶多酚，并且随自身浓度的增加抑菌效果随之增强。对于空肠弯曲杆菌，丁香酚、茶多酚的MIC 分别为0.00125 mg·mL-1和40 mg·mL-1[16]。

1.2 EO的抗菌作用机制

由于EO 的化学成分非常复杂，其发挥抑菌作用的作用位点和作用机制不同，很可能是对多个位点共同作用的结果。通常认为EO 组成成分具有明显的亲脂性，进入细胞膜后能够引起磷脂双分子层结构紊乱，破坏膜蛋白，造成细胞膜的渗透性增大，细胞内容物（包括代谢产物、离子等）渗出，质子动力势缺失，三磷酸腺苷（ATP）合成受阻，从而造成细胞死亡[17]。

2 EO的抗病毒特性及作用机制

2.1 植物精油抗病毒特性

研究结果显示，各类疱疹病毒对EO 呈现高度敏感[18]，例如香茅、乔木篙等12 种EO 对HSV-1（单纯疱疹病毒）有不同程度的抑制作用[19]；澳洲茶树精油凝胶对治疗复发性唇疱疹有明显作用[20]；采用含有茶树油的“痘立消”药物拌料用来治疗鸡痘，在抑制痘病毒方面取得了一定效果[21]。EO 抗无包膜病毒的研究成果较为有限，目前仅有少量研究显示牛至、香茅、丁香精油等对部分无包膜病毒具有抑制作用[22]。

2.2 抗病毒作用机制

包膜病毒灭活是大多数EO 抑制病毒的作用机制，主要是因为亲脂化合物能干扰病毒的包膜功能，使包膜解体，进而灭活病毒。但这类机制只对包膜病毒有效，对无包膜的病毒无效。少数EO 能抑制病毒在细胞内的复制，从而达到抗病毒的效果[23]。

3 EO的抗寄生虫特性

在肉仔鸡日粮中添加500 mg·kg-1的牛至油或40 mg·kg-1的牛至、月桂叶和薰衣草的混合EO可以减少粪便中的球虫卵囊排出量[24]。在肉鸡饮水中按照1∶4000比例添加大蒜精油，能够有效降低肉鸡感染球虫的风险[25]。也有研究表明，外用5%茶树油凝胶在短时间内具有高效杀螨活性[26]。

4 EO的抗氧化特性

很多EO 具有较强的抗氧化活性，能够有效清除机体内自由基，增强机体抗氧化和抗应激能力[27]。在东北白鹅饲粮中添加牛至精油，能够提高其抗氧化系统功能，包括总抗氧化能力提高、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH- Px）含量增加、 丙二醛（MDA）生成被有效抑制且影响效果显著（P＜0.05）[28]。在肉鸡基础日粮中分别添加80、160、 240 mg·kg-1EO，测量血液中MDA，结果显示各试验组均低于对照组[29]。在肉鸡日粮中添加400 mg·kg-1姜黄油，观察高温应激下肉鸡的血液生化曲线、抗氧化物酶活性、抗体浓度状况，结果表明姜黄油可减轻热应激带来的影响[30]。

另外有研究发现，在肉仔鸡日粮中添加牛至油提取物能够减少屠宰后的胸肉、腿肉在冷藏过程中产生的MDA，延缓冷藏期间胸肉和腿肉的脂类氧化，延长肉品的货架寿命[31]。

5 EO对消化系统的影响

5.1 对肠道菌群的影响

EO 中含有的大量酚、萜烯、醛和酮类物质，具有良好的抗菌活性，对革兰氏阳性菌的抑制效果尤为显著[32]。EO 可以有效抑制致病性大肠杆菌和沙门氏菌，而对肠道有益菌的抑制作用较弱[5]。肉鸡日粮使用混合EO 能够显著提高回肠和盲肠乳酸杆菌的数量，当用量达到160 mg·kg-1时能显著减少肠道内大肠杆菌和金黄色葡萄球菌数[33]。在鹌鹑日粮中添加一定剂量（≥139 mg·kg-1）微胶囊包膜缓释EO时，能够改善肠道微生物菌群[34]。

EO 可通过改变肠道菌群的平衡进而影响肠道菌群的代谢物[35]。对肉鸡使用牛至精油能够增加盲肠粪肠球菌和乳酸杆菌的比例，并减少链球菌属相对丰度，菌群改变能够提高有益短链脂肪酸的含量，进而改善肠道健康[36]。

5.2 对肠道结构及消化酶的影响

小肠绒毛高度和隐窝深度是反映小肠消化吸收功能的主要指标。有研究表明肠道微生物群的生长和代谢活动变化有可能引起肠道绒毛形态的改变[37]，EO 良好的抗菌特性和芳香簇成分能够加快肠道绒毛上皮细胞更新速率，促进肠道绒毛发育和各种消化酶的分泌。使用300 mg·kg-1的香芹酚（有效成分5%）可使肉仔鸡22～31日龄料重比显著降低（P＜0.05），香芹酚和百里香酚混合物可促进十二指肠绒毛发育[38]。肉桂醛被证实能够提高鸡肠道内容物中丁酸的比例，丁酸有助于肠黏膜上皮的修复和增殖，从而显著降低隐窝深度和增加绒毛高度，促进营养物质被吸收[39]。

良好的肠道环境能够提高消化酶的活性。日粮中添加多种植物提取的复合EO，可明显提高肉鸡十二指肠蛋白酶和淀粉酶的活性[40]。在肉仔鸡日粮中添加100 mg·kg-1（含5%香芹酚、3%肉桂酚和2%辣椒素）EO能够提高腺胃和空肠的黏液分泌，提高胰腺脂肪酶的活力[41]。

6 EO的免疫调节特性

EO 可提高动物的消化吸收功能，减少肠道中病原菌的数量[42]。同时EO 中的萜烯类物质具有免疫调节特性，能够对免疫系统的各个部分产生影响[43]。在肉仔鸡日粮中添加0.5 g·kg-1的百里香精油可激活免疫反应，提高血清免疫球蛋白含量和白细胞的吞噬能力[44]。在疫苗接种时使用EO 能促进抗体的产生，提高疫苗接种的效力[45]。在肉仔鸡日粮中添加牛至油，试验组肉鸡血清中新城疫抗体效价显著提高，免疫器官指数相对增加[46]。

研究表明，EO 中萜和黄酮类化合物能抑制促炎症因子的分泌，降低病原微生对肠壁的黏附损伤和产生的炎症作用[47]。在日粮中添加百里香酚和香芹酚混合EO，能够积极影响革兰氏阴性细菌脂多糖（LPS）诱导的肉仔鸡炎症反应并缓解产气荚膜梭菌诱导的肉仔鸡坏死性肠炎[48]。在肉鸡饮水中添加不同浓度的茶树油，能够显著改善肉鸡小肠黏膜结构，并增加各段小肠黏膜杯状细胞和淋巴细胞的数量，提高小肠黏膜免疫水平[49]。

7 EO在禽类生产中的应用

近年来，EO 因其具有广谱抑菌、抗病毒、抗寄生虫、抗氧化及提高免疫力等功效，已被广泛开发应用于禽类生产当中，作为抗生素的替代物以及饲料添加剂应用。

7.1 应用于肉鸡生产

研究表明，饲粮中添加0.15 g·kg-1的百里香和迷迭香精油，有提高罗斯308肉鸡体增重和饲料转化率的趋势[50]；饲粮添加100 mg·kg-1的丁香和肉桂精油可以显著提高肉鸡的胸肌重[51]；饲粮中添加100 mg·kg-1的复合EO（主要成分为罗勒、香菜、月桂、茶叶和百里香）可提39高中后期肉鸡体重、增重及饲料转化率[52]；基础饲粮中添加100 mg·kg-1迷迭香精油、50 mg·kg-1迷迭香和50 mg·kg-1牛至精油混合物、100 mg·kg-1的混合EO，肉鸡体增重和饲料转化率均显著高于无添加的对照组[53]；使用含有香芹酚和百里香酚成分包被的EO 可以提高麻黄肉鸡全期末重、法氏囊指数，且对肌肉品质改善有一定作用[54]；当牛至油添加量为100 mg·kg-1时对肉仔鸡的成活率和日增重均有促进作用，料重比显著降低，能明显促进肉仔鸡生产性能提升[55]；使用茶树油作为饲料添加剂能够明显促进肉鸡法氏囊、脾脏发育，并且明显提高肉鸡采食量、增加出笼重、提高饲料转化率[56]；在饲粮中添加50～150 mg·kg-1桉树精油可提高肉鸡生长性能，显著提高肉鸡的抗氧化机能，提高肉鸡免疫器官指数和血清新城疫抗体效价[57]。

7.2 应用于蛋鸡生产

在蛋鸡饲粮中添加1.0%的牛至油能够提高产蛋率、增加蛋品质和提高饲料转化率[58]。在饮水中添加0.4 mL·L-1大蒜精油能够显著提高产蛋后期蛋鸡的生产性能、蛋品质以及鸡肉中部分香味与鲜味氨基酸含量[59]。在蛋鸡饲粮中添加50 mg·kg-1牛至油能够显著提高产蛋率，降低料蛋比，并且增强机体的体液免疫功能[60]。蛋鸡饲粮中添加八角茴香和百里香复合EO150 mg·kg-1能够改善盲肠肠道菌群结构，从而改善蛋鸡产蛋后期的生产性能[61]。使用洋苏草精油能提高蛋鸡肠道的屏障功能，提高肉鸡空肠淀粉的消化能力，减少盲肠大肠杆菌的数量[62]。

7.3 应用于肉鸭生产

饲粮中添加200 mg·kg-1的包被肉桂醛能缓解热应激对肉鸭生长性能、屠宰性能、抗氧化能力和肠道黏膜形态的影响[63]。樱桃谷肉鸭日粮中添加EO预混剂（含20%丁香酚和5%肉桂醛)能促进肉鸭外周血T淋巴细胞增殖与其免疫器官发育，显著提高日增重和饲料转化率，最适剂量为100 mg·kg-1[64]。在大肠杆菌攻毒作用下饲粮中添加主要成分为香芹酚、χ-萜品醇、伞花烃和百里香酚的EO能够缓解机体炎症反应，减少机体器官损伤以及空肠炎症细胞因子含量，提高机体免疫功能[65]。

7.4 应用于其他禽类生产

对东北白鹅使用剂量为100 mg·kg-1牛至油预混剂，各试验组的平均日增重和料肉比和屠宰性能均优于对照组[28]。在饲料中添加微胶囊包膜缓释EO 剂量≥139 mg·kg-1时，蛋鹌鹑产蛋性能和产蛋率可达到且超越50 mg·kg-1硫酸黏杆菌素组，并一定程度地改善蛋鹌鹑的粪便形态和产蛋性能[34]。

8 EO的毒性

EO发挥抗菌作用的同时，一定浓度的EO对真核细胞（包括哺乳动物细胞）也具有细胞毒性[66]。并且动物体内的EO 浓度往往由于饲料的黏附作用和肠道的蠕动而被冲淡，实际浓度可能要比预期的低，因此体试验中EO 的作用往往达不到预期的效果[67]。

牛至油对昆明种小鼠的急性毒性试验显示，牛至油对小鼠的LD50为688.33 mg·kg-1，其95%可信限为584.33～806.34 mg·kg-1[68]。茶树油的急性经口毒性表明，茶树油LD50＞500 mg·kg-1，95%可信限为1940～2439.5 mg·kg-1[69]。使用1, 8-桉叶油型迷迭香精油对小鼠进行急性经口毒性试验，结果表明其LD50为7220.35 mg·kg-1，95%可信限为5172.53～8124.41 mg·kg-1[70]。不同剂量的臭柏精油对小鼠的急性经口毒性试验结果LD50为2570 mg·kg-1，95%可信限为2763～2391 mg·kg-1[71]。上述结果表明大多植物精油都属于低毒物质。

9 EO应用方面存在的问题

近年来EO 成为了饲料添加剂的热门研究对象，然而EO 在常温下容易挥发，对外界条件较敏感，易分解变质，水溶性较差，其发展应用受到了很大制约。研究运用微囊包被技术[72]将EO 进行包封，能够提高其溶解度和生物利用率。但在应用的效果和机理方面，依然存在一些待解决的问题，譬如：目前主要研究单方精油，而对于复方精油的研究较少；EO 经常被作为一个整体进行研究，对其真正有效成分和成分之间的作用研究较薄弱，等等。

总的来说，根据EO 具有抗菌、无毒、多效的特性，在禽类治疗微生物感染、应激反应、消化系统疾病等方面使用适宜剂量的EO 能够取得显著的效果，并且对提高禽类的生产性能有积极的作用。在提倡天然成分替代抗生素的政策背景下，合理运用EO 能够使禽类养殖业避免滥用抗生素造成的耐药性和药物残留，改善养殖环境，具有广阔的发展前景。