植物精油在动物机体应用的研究进展

王林 刘贵莲 朱九堡 王伟 唐莉

摘要：文章回顾了植物精油的物理特性，简述了植物精油的分类，主要功效和作用机理，在猪、鸡生产上的应用情况及发展过程中存在的问题。指出植物精油的添加对提高动物生产性能、增强免疫能力，促进动物健康生长具有显著作用。在文章最后表明植物精油作為饲料添加剂在生产加工和产品质量的评估等方面无统一的标准，致使精油产品质量良莠不齐，因此，需要进一步提高生产工艺、加强监督管理、完善相关制度，以促进植物精油的健康、快速发展。

关键词：植物精油；作用机理；生产性能；抗菌；免疫作用

中图分类号：S8-1文献标志码：A论文编号：cjas20190800160

Research Progress on the Application of Essential Oils in Animals

Wang Lin， Liu Guilian， Zhu Jiubao， Wang Wei， Tang Li

（1Sichuan Tequang Agriculture and Animal Husbandry Technology Group Co.， Ltd.， Chengdu 611400， Sichuan， China； 2Xinjin Bonzer Technology Group Co.， Ltd.， Chengdu 611400， Sichuan， China）

Abstract： The physical properties of plant essential oils are reviewed， and the main classification， efficacy and mechanism of plant essential oils， their application in pig and chicken， and the problems in the development are briefly described. We point out that plant essential oils can improve animal production performance， enhance immunity and promote healthy growth of animals. The study shows that there is no uniform standard for plant essential oils as feed additive in production and product quality evaluation at present， resulting in the intermingled quality of essential oil products. Therefore， some steps should be taken to strengthen the production process， the supervision and management， and relevant systems， to promote the healthy and rapid development of plant essential oils.

Keywords： Plant Essential Oil； Mechanism； Production Performance； Bacteriostasis； Immune Mechanism

0引言

植物精油作为天然植物提取物的主要种类之一，主要由部分植物的根、茎、叶、花等部位提供，是一类次生代谢物质，分子量较小，可随水蒸气蒸出，大部分为油状物质并伴有芳香气味。植物精油作为添加剂被动物摄入或皮下注射后都能快速吸收，具有良好的抗菌[1-2]、抗氧化、促生长和增强机体免疫能力等特性[3]。植物精油进入机体后主要通过代谢作用经肾脏以葡萄糖苷酸的形式排出或者通过呼吸以CO2形式排出[4]，具有降解速度快、半衰期短且不在体内蓄积的特点，被认为是一种无毒、无害且纯天然的绿色新型植物性添加剂，具有广泛的应用前景。

1植物精油的特性

植物精油在常温下主要是pH为中性或酸性粘稠的液体，具有浓烈的芳香气味，无色或淡黄色，有些精油因溶有少量色素而具有特殊的颜色。大多数精油的折光率为1.43～1.61；分子量小，密度一般比水轻（除极少部分，如丁香油和桂皮油等），介于0.85～1.065之间；沸点在70～300℃范围内，比重在0.850～1.065范围内。部分精油在常温下可析出固体成分，且易挥发，在纸片上几乎不遗留痕迹，对空气、日光和温度等因素较敏感，经常接触空气或直接暴露在空气中会使其逐渐氧化变质，使自身的比重加大，颜色变深，逐渐失去原有的气味，而精油的气味是评判其品质优劣的重要指标之一。精油几乎不溶于水，易溶于极性较小的有机溶剂中（如石油醚、乙醚等）。

2精油的组成情况

作为绿色环保型添加剂，植物精油种类和化学组成情况繁多且复杂。根据植物精油的特性大体可将其总结为萜烯类化合物、脂肪族化合物、芳香族化合物和含氮含硫化合物4类（表1）。

3植物精油的应用情况

研究显示精油不同成分之间具有协同作用，一方面表现为多靶点效应。精油的有效成分有多种，动物摄入精油后多种有效成分通过不同的途径或作用于不同的靶点最后产生协同作用，此作用的宏观表现为复合精油或合理比例的多种精油有效成分的整体作用强于单一成分的效果[5]。另一方面表现为药代动力学效应。精油进入机体后各种有效成分之间相互作用，在机体内形成独有的有机体，有利于精油在体内的吸收利用。

3.1植物精油对动物机体的抗菌作用

植物精油具有良好的抗菌作用，在动物饲料中添加适量的植物提取物可以起到抗菌，甚至杀菌的效果[6]。相关报道显示，无论是对病菌、细菌还是真菌，其发挥抑菌作用的主要是萜类化合物中的单萜和倍半萜，因为含氧衍生物具有较强的生物活性，可以起到抗菌作用。植物精油的主要作用原理有3种。（1）使病菌的细胞形态结构发生自身无法修复的改变[7]。（2）植物精油与菌丝体发生反应，致使其结构发生改变，病菌无法得到营养物质而死亡。（3）抑制分生孢子萌发量，或阻断其无性繁殖过程的作用，降低或破坏病菌后代继续为害的可能。有报道显示，相较于革兰氏阴性菌而言，植物提取物对革兰氏阳性菌的抑菌作用更强，因为植物提取物作为脂溶性物质无法通过革兰氏阴性菌细胞壁外膜中的脂多糖，从而致使植物提取物无法达到抑制甚至杀死革兰氏阴性菌的作用[8]；而当植物提取物作用于革兰氏阳性菌时，可以利用其疏水性，使菌体的细胞壁和线粒体上的脂类分开，改变其结构，使其渗透性增大，导致革兰氏阳性菌的外膜被破坏，释放脂多糖，增加细胞膜的渗透性，达到细胞膜因为去极化而发挥抗菌作用[9]。廖芳等[10]通过稀释法在体外对百里香精油的提取物进行分析，结果显示精油提取物在体外试验中对痢疾杆菌和致病大肠杆菌有显著的抑菌效果。朱晓磊等[11]的研究显示，在麻花鸡日粮中添加百里香22天后回肠中大肠杆菌、沙门氏菌的数量显著降低。

3.2植物精油对动物机体的促生长作用

研究表明，在飼料中适量添加精油具有提高动物采食量作用。精油气味芳香，添加在饲料中能够抑制饲料中的不愉快气味，让饲料的气味芳香，从而提高动物的平均日采食量[12]。王改琴等[13]的报道显示，在适当的范围内增加精油添加量，生长猪的采食量增加，最大可提高7.43%。方热军[14]在以断奶仔猪为研究动物的试验中也得出了相似的结论。在断奶仔猪日粮中添加10%牛至油预混剂，添加量为0.5 g/kg，与对照组相比试验组腹泻率减少40%。在断奶仔猪日粮中添加100、200 g/t植物精油提取物，与对照组相比腹泻率分别减少5.34%和4.82%。Lee[15]研究发现，植物精油对肠道中的所有菌群都有抑制作用，对有益菌的抑制作用较小，对有害菌的抑制作用较大。植物精油进入机体后可以从2个方面作用。（1）植物精油提取物中的主要成分（如百里香酚等）能抑制甚至杀灭肠道有害微生物，促进有益菌的繁殖生长，促进肠道微生物菌群结构的稳定，通过增加内源酶含量和活性达到增加消化利用率的目的。（2）植物提取物能够刺激胃肠道的相关变量，达到增加消化道黏液、胆汁酸的分泌量、提高部分消化酶的活性等作用，从而促进饲料中营养物质的消化、吸收，改善动物的生产性能指标[16-18]。Botsoglou等[19-20]报道显示，以鸡为试验动物，在日粮中添加浓度为200 mg/kg的牛至精油能够提高鸡的生长性能。曹建国等[11]研究表示，以断奶仔猪为研究对象，在日粮中添加适量牛至油，可以提高饲料利用率和机体日增重，分别为3.35%和0.36%。纪少丽等[21]报道，精油对哺乳母猪的断奶体重和生长速度具有显著的正向作用。李晓东等[22]的报道显示，在仔鸡日粮中添加适量精油，对日增重有显著作用，同时对蛋白消化率、淀粉酶和蛋白酶的活性也有改善。Jang等[23]以肉仔鸡为研究对象，在日粮中添加50 mg/kg复合精油可以显著增加胰蛋白酶活性、胰α-淀粉酶和肠麦芽糖酶活性。Jamroz等[24]研究表示，在肉鸡日粮中添加100 mg/kg复合精油，精油在体内可以通过刺激腺胃表皮细胞粘液增加细胞数量，致使粘多糖和唾液黏蛋白分泌量不对等增加，最终通过部分细胞破裂分泌大量粘液的方式，协助食糜的消化吸收。

3.3植物精油对动物机体的免疫作用

关于植物精油对动物免疫调节的研究日益增多。植物精油作为一种很好的免疫激活剂，可直接参与机体生物防御的屏障系统、刺激肠道粘膜固有层中淋巴细胞的转化，使之产生更强的体液免疫和细胞免疫程序，提高机体免疫力。周美玲等[25]研究表明，紫苏精油可显著增强小鼠的血清ACP活性，增加血清溶菌酶含量，改善NO和IgM水平，增强IL-2生物活性，通过改变血液参数达到增强小鼠体液免疫功能和非特异免疫功能的作用。姜南[26]研究报道，在肉仔鸡饲粮中添加植物精油，其血液T淋巴细胞数显著高于对照。Zeng等[27-29]试验报道，在饲粮中添加植物精油能改善断奶仔猪的免疫能力，增加淋巴细胞增殖率、吞噬率，改善血清中IgG、IgA、IgM、C3、C4水平。Cao等[30]报道，百里香和肉桂醛的精油复合物对肉鸡肠道免疫功能的改善有积极影响，主要体现在盲肠和回肠血清中IgA的含量显著增加，张文静[31]也得出相似的结论。Stelter等[32]发现，牛至油能够提高仔猪B淋巴细胞的转化率，精油组CD4（+）的含量较对照组无显著变化。但CD8（+）含量由31.5%下降到24.9%，最终CD4（+）/CD8（+）比对照组显著提高，这种改变对于机体恢复正常的体液和黏膜免疫功能甚至炎症的消除都有良好的作用。相关文献报道，很多植物提取物中都具有抗菌的物质[33]，可以起到抗炎、抗菌作用的物质以萜类和黄酮类化合物为主，因为这类物质可以抑制炎性介质前列腺素的代谢。另有研究表明，多种植物提取物通过改变TNF-α等的作用途径起到抗炎保护作用[34]。

机体免疫系统的生长成熟依赖于内源微生物的生长和组成[35]，动物免疫的调节与微生物的组成及活性也有密不可分的关系。植物精油对机体的正向作用可以分为直接作用和间接作用。Placha等[36]报道显示，在饲料中添加植物精油有利于肠道中有益菌的繁殖生长，同时能抑制有害菌（艾美球虫病原菌、大肠杆菌、产气荚膜梭菌）的生长，进而起到稳定肠道菌群、增强免疫力的作用。Sun[37]也得出相似的结论。Mitsch等[38]报道显示，精油中的有效成分丁香酚、姜黄等对机体肠道产气荚膜梭菌数量的增长有良好的抑制作用。Rahimi[39]等报道显示，大蒜素的添加对肉鸡新城疫抗体的含量、法氏囊和脾的器官指数有显著的增加，同时也会增强皮下组织嗜碱性细胞的反应性，间接改善机体的免疫能力。

4展望

植物精油作为绿色环保的饲料添加剂具有抑菌、抗菌、促生长、调节免疫等作用，受到了广泛的关注。在精油行业的快速发展过程中也产生了一些问题：（1）目前大多文献对精油的报道以单方精油为主，对于复方精油的报道较少，例如，复方精油进入机体后的作用机理，不同有效成分之间的相互作用。（2）植物精油的提取工艺还有待提高，目前作为饲料添加剂的精油多用水蒸气法和化学萃取法提取，前者提取率低且产品品质不高，后者提取工艺较为复杂，提取中使用有机有毒试剂多，这些试剂通常都是高度危险化学品，对生产环境的安全要求极高。有机溶剂大量使用很容易造成严重的环境污染。（3）在最佳组合形式、最佳添加阶段及最优添加剂量上没有统一标准。近年来虽然有许多关于植物精油作用效果的文献报道，但因为原料自身品质的存在差异、添加水平不同、测定方法不同、反映指标的选择等因素导致试验结果不尽一致。而且，不同制作工艺的选择、试验动物品种及年龄不同、生理条件不同，都影响机体对植物精油的需要量，因此植物精油的添加形式、添加阶段等的标准还需继续研究。（4）目前缺乏通用的植物精油的质量标准或评定标准。市场上的精油产品品类繁多，各厂家的产品不尽相同，消费者如何才能买到品质优良的精油是重要的问题，因为现在市场上的产品没有相应的国家标准，每个企业的评估方法又不一致，而且目前国际上也没有提出鉴别精油产品质量的方法，因此难以规范植物精油的生产、销售和使用。

植物精油是安全、高效、绿色的新型饲料添加剂，目前作为替抗的产品之一应用前景非常广阔。但如何将植物精油更好更有效的应用于生产，促进畜牧行业的可持续发展，是大家共同面对的问题。

参考文献

[1]Rota C， Carranlinana J J， Burillo J， et al. In vitro antimicrobial activity of essential oils from aromatic plants against selected foodborne pathogens[J]. Journal of Food Protection，2004，67：1252-1256.

[2]Burt S. Essential oils： their antibacterial properties and potential applications in foods a review[J]. International Journal of Food Microbiology，2004，94（3）：223-253.

[3]刘猛，李绍钰.植物精油的研究进展[J].中国畜牧兽医，2011，38（6）： 252-254.

[4]汪海峰，刘旭晨.植物提取物饲料添加剂在家禽营养中的应用研究进展[J].饲料工业，2008，29（6）：8-10.

[5]Wagne R， Ulrich-Merzenich G. Synergy re-search： approaching a new generation of phytopharma-ceuticals[J]. Phytomedicine，2009， 16（2）：97-110.

[6]Bewnes， Rourae. Essential oils in poultry nutrition： Maineffects and modes of action[J].Anim Feed Sci Tech，2010，158（1）：1-14.

[7]Pessoa L M， Morais S M， Bevilaqua C M L， et al. Anthelmintic activity of essential oil of Ocimum gratissimum Linn. and eugenol againstHaemonchuscontortus[J].JournalofVeterinary Parasitology，2002，109：59-63.

[8]Seow Y X， Yeo C R， Chung H L， et al. Plant essential oils as active antimicrobial agents[J]. Crit Rev Food Sci Nutr，2014，54：625-44.

[9]甘利平，楊维仁，张崇玉，等.植物提取物的生物学功能及其作用机理[J].动物营养学报，2015，27（9）：2667-2775.

[10]廖芳，杨振德.麝香草酚和香荆芥酚对痢疾杆菌和肠炎常见菌的体外抗菌效应[J].医药导报，2005，24（10）：868-870.

[11]朱晓磊，陈宏.百里香精油对麻花鸡生长性能、养分利用率、血清生化指标和肠道菌群的影响[J].中国家禽，2013，35（21）：21-26.

[12]曹建国，潘正伟，陈正华，等.牛至油在仔猪饲料中的抗菌促生长效果[J].上海畜牧兽医通讯，2004（1）：24-25.

[13]王改琴，邬本成，承宇飞，等.植物精油对生长猪生产性能和健康水平的影响[J].家畜生态学报，2014（8）：18-21.

[14]方热军，李美君，周学彬，等.植物精油提取物对断奶仔猪生产性能及血液生化指标的影响[J].饲料工业，2010，31（16）：9-12.

[15]Lee K W. Essential oils in broiler nutrition[J]. Int J Poult Sci，2004（3）：738-752.

[16]张克英.植物精油在家禽营养中的应用进展[J].饲料与畜牧：新饲料，2007（6）：41-44.

[17]高玲.植物精油在家禽生产上的研究与应用[J].中国畜牧兽医文摘，2014（4）：180.

[18]毛红霞，武书庚，张海军，等.植物提取物在动物生产中的应用进展[J].中国畜牧兽医，2010，37（7）：24-29.

[19]Botsoglou N A， Florou Paneri P， Christaki E， et al. Effect of dietary oregano essential oil on performance of chichens and on iron induced lipid oxidation of breast， thigh and abdominal fat tissues[J]. British Poul Try Science，2002，43（2）：223-230.

[20]胡贵丽，刘靖，刘勇强，等.博落回生物碱和茶籽多糖对黄羽肉鸡生长性能、血清生化指标及脂质过氧化的影响[J].动物营养学报， 2018，30（11）：4626-4634.

[21]纪少丽，李爱花，姜洁凌.饲料中添加植物提取物对断奶-育肥猪生长性能及胴体品质的影响[J].中国畜牧杂志，2013，49（8）：61-67.

[22]李晓东，韩新茹，王成章，等.植物精油对肉仔鸡生产性能、消化率和肠道酶活性的影响[J].江苏农业科学，2011，6（6）：321-324.

[23]Jang I S， Ko Y H， Kang S Y， et al. Effect of a commercial essential oil on growth performance， digestive enzyme activity and intestinal microflora population in broiler chickens[J]. Anim Feed Sci Tech， 2007，134（3）：304-315.

[24]Jamroz D， Wertelecki T， Houszka M， et al. Influence of diet type on the inclusion of plant origin active substances on morphological and histochemical characteristics of the stomach and jejunumwalls in chicken[J]. JAnim PhysiolAnim Nutr，2006，90（5/6）：255-268.

[25]周美玲，赵国琦，夏晨，等.紫苏精油对小鼠血清免疫指标的影响[J].中国畜牧杂志，2014，50（11）：61-64.

[26]姜南.四种绿色饲料添加剂和金霉素对肉仔鸡免疫功能及其生产性能的影响[D].哈尔滨：东北农业大学，2015.

[27]Zeng Z， Xu X， Zhang Q， et al. Effects of essential oil supplementation of a low- energy diet on performance， intestinal morphology and microflora， immune properties and antioxidant activities in weaned pigs[J].Animal Science，2015，86（3）：279-285.

[28]Li P F， Piao X S， Ru Y J， et a1.Efrects of adding essential oil to the diet of weaned pigs on performance， nutrient utilization， immune response and intestinal health[J]. Asian- Australasian Journal of Animal Sciences，2012，25（11）：1617-1626.

[29]陈玉敏，黄涛，宋小珍，等.饲粮中添加杜仲叶提取物对爱拔益加肉鸡生长性能及免疫功能的影响[J].动物营养学报，2015，27（7）： 2224-2230.

[30]Caop H， Lif D， Liy F， et al. Effect of essential oils and feed enzymes on performance and nutrient utilization in broilers fed a corn soy based diet[J]. International Journal of Poultry Science，2010（8）：749-755.

[31]張文静，雷连成，魏静元，等.植物精油对肉仔鸡生长、屠宰性能和免疫功能的影响[J].饲料工业，2016，37（8）：35-40.

[32]Stelter K， Frahm J， Paulsen J， et al. Effects of oregano on performance and immune modulating factors in weaned piglets[J]. Archives ofAnimal Nutrition，2013，67（6）：461-476.

[33]Srinivasan K. Spices as influencers of body metabolism： An overviewofthreedecadesofresearch[J].FoodResearch International，2005，38：77-86.

[34]Abe S， Ma Ruyama N， Hayama K， et al. Suppression of tumor necrosis factor- alpha- induced neutrophil adherence responses by essential oils[J]. Mediators of Inflammation，2003，12（6）：323-328.

[35]Yan L， Wang J P， Kim H J， et al. Influence of essential oil supplementation and diets with different nutrient densities on growthperformance， nutrient digestibility， blood characteristics， meat quality and fecal noxious gas content in grower finisher pigs[J]. Livest Sci，2010，128（1）：115-122.

[36]Placha I， Chrastinova L， Laukova A， et al. Effect of thyme oil on small intestine integrity and antioxidant status， phagocytic activity and gastrointestinal microbiota in rabbits[J]. Acta Veterinaria Hungarica，2013，61（2）：197-208.

[37]Sun Q， Liu D， Gao S， et al. Effects of dietary essential oil and enzyme supplementation on growth performance and gut health of broilers challenged by Clostridium perfringens[J]. Animal Feed Science and Technology，2015，207：234-244.

[38]Mithcs P， Zitterl Eglseer K， Kohle R B， et al. The effect of two different blends of essential oil components on the prolifera-tion of Clostridium perfringens in the intestines of broiler chickens[J]. Poult Sci，2004，83（4）：669-675.

[39]Rahimi S， Zadeh T， Karimi M A， et al. Effect of the three herbal extracts on growth performance， immune system， blood factors and intestinal selected bacterial population in broiler chickens[J]. Journal ofAgriculture Science and Technology，2011，13：527-539.