复方植物精油促进肉牛瘤胃发酵及生长性能探索

陈圣先，徐 立，黄晓东，盛宇飞，王欣颖, 林 皓

(1.郑州大学新药研究开发中心，河南 郑州450001; 2. 金美诺生物科技有限公司; 3. 驻马店农业学校)

植物精油来源于是自然界中的植物，通过蒸馏、溶剂提取、压榨、超临界流体萃取、微波辐射以及吸附等方法所萃取出的具有挥发性芳香类物质，是由醛、酮、萜类和苯丙烷类等物质组成的复合物，由于植物的品种、产地、提取方式不同，同种植物精油所含的成分以及在实际应用中产生的效果也不一样。不同的植物精油官能团有所差异，可产生协同或是拮抗作用。研究发现，复方植物精油可以增进氮元素以及多种微量元素的吸收和利用，提高动物日增重以及日粮中营养物质的利用率、并且能够有效预防代谢病的发生。另外，与单方植物精油相比，复方植物精油能够更为有效地提高动物免疫力及抗病能力，提升饲料转化率并促进动物的生长，本文旨在揭示复方植物精油对于瘤胃发酵以及反刍动物生长所发挥的作用。

1 材料与方法

1.1 体外瘤胃发酵指标检测

晨饲前利用真空负压装置抽取5只波尔山羊瘤胃液200 mL，4层纱布过滤，与培养基按1∶2混合，在39℃培养箱(5% CO2)进行培养30 min后进行分瓶，每瓶20 mL，实验分为3组，每组10个重复，其中对照组加入生理盐水、Ep组加入0.2 g/kg复方植物精油，Tm组加入0.2 g/kg百里香酚，于24 h收集培养液，测定pH值，并取1 mL置于2 mL离心管中，加入25%的偏磷酸200 μL涡旋混匀，10 000 rpm离心10 min，上清0.45 μm滤膜过滤，利用气相色谱和液相色谱检测其中挥发性脂肪酸和乳酸的含量。另取2 mL样品与2N盐酸等体积混合，4℃下10 000 rpm离心10 min，利用比色法测定氨氮的浓度。

1.2 体内实验材料

荷斯坦肉牛从荷兰引进；单方植物精油百里香酚为市售产品，复方植物精油肽疫康(含百里香酚、肉桂醛和茴香醚等)由金美诺生物科技有限公司提供。

1.3 肉牛生产性能检测

试验分组：试验选取初始体重平均为(210±16)kg的荷斯坦肉牛60头，随机分为3组，每组20个重复。对照组饲喂全混合日粮，全混合日粮组成及营养水平见表1。Ep组在基础日粮中添加0.2 g/kg复方植物精油；Tm组添加0.2 g/kg百里香酚。试验共进行105 d，每日记录饲料用量，分别在开始和结束时称量肉牛的体重。

1.4 氮代谢测定

从肉牛饲喂的第8周开始，每日上午8点以及下午5点直肠采样法采样，连续收集4 d的粪样，参考Johnson(2019)的测定方法以及养分表观消化率计算法。根据饲料的摄入量、粪样中的排泄量以及二者的氮含量计算氮代谢相关指标。

1.5 统计分析

研究数据利用软件SPSS 19.0进行单因素方差统计分析(one-way ANOVA)，利用Duncan法进行差异显著性检验，结果采用“平均数±标准差”表示。

表1 牛用基础日粮的原料组成及营养水平

2 结果与分析

2.1 复方植物精油与百里香酚对瘤胃液发酵的影响

体外研究结果显示，对照组瘤胃液pH在5.67左右，复方植物精油组瘤胃液pH值约为6.42，二者差异显著，结果说明，复方植物精油能够调节瘤胃pH值。大量证据表明，当瘤胃处于中性至弱酸性环境即pH在6.2～6.8之间时，瘤胃内有益微生物如新月形单胞菌的活性最佳。表2显示，复方植物精油与单方植物精油对VFA总量没有显著影响，含有复方植物精油Ep组乙酸的浓度显著低降低，丙酸和丁酸浓度却显著升高；与对照组比较，Ep组乙酸浓度降低12.3%(P<0.05)，Tm组乙酸浓度降低2.01%；Ep组丙酸浓度提高17.2%(P<0.05)，乳酸浓度降低13.6%(P<0.05)；Tm组丙酸浓度提高2.97%(P> 0.05)；结果表明，各组间氨氮浓度无显著差异(P> 0.05)；戊酸、异丁酸和异戊酸的浓度也无显著差异(P> 0.05)。

表2 复方植物精油与百里香酚对瘤胃液发酵VFA和pH值的影响

2.2 肉牛生产性能的影响

由表3可知，与对照组相比，Ep组肉牛末重增重提高14.41%，差异具有显著性(P<0.01)；Tm组肉牛末重提高9.32%；复方植物精油比百里香酚增重效果更为明显。在全混合日粮中添加0.2 g/kg复方植物精油可显著提高饲料效率和平均日增重。参与试验的肉牛日平均干物质摄入量为7.9～8.6 kg/d，各组之间无显著影响(P> 0.05)。此外，统计显示，在试验期间Ep组和Tm组与对照组肉牛比较，饲料转化率分别增高15.28% 和13.19%，Ep组饲料报酬提高更为显著(P<0.01)。

表3 复方植物精油与百里香酚对肉牛生长性能的影响

2.3 肉牛氮代谢的影响

氮元素在动物机体内主要用于蛋白质和核酸的合成，蛋白质和核酸是细胞生命系统重要组分，植物精油可以有效改善反刍动物中蛋白质的利用率，复方植物精油对氮代谢有调控作用，在牛的瘤胃内复方植物精油可以促进氨基酸(AA)的沉积。通过比较试验组与对照组的氮利用率(见表4)，发现Ep组与Tm组可使饲料中氮的利用率分别提高13.1%与7.86%(P<0.05)。

表4 复方植物精油与百里香酚对肉牛氮代谢的影响

3 讨论

目前，瘤胃酸中毒已是制约肉牛和肉羊生产效率提高的一个重要因素。精料虽然一定程度上可以提高反刍动物的生产性能，但是，高比例的精料容易引起反刍动物营养代谢病，如瘤胃酸中毒、前胃弛缓、蹄叶炎等，特别是大量精料、青贮饲料或酒糟的使用，使瘤胃异常发酵从而产生大量VFA和乳酸，导致瘤胃内pH值迅速降低，纤维降解菌的活力下降，引起严重的消化系统紊乱甚至酸中毒，降低营养物质的吸收和利用。

研究结果证明，复方植物精油对瘤胃pH具有显著影响，使瘤胃液处于中性或弱酸性环境。该培养条件下有利于瘤胃新月形单胞菌的生长，同时对乳酸菌和牛链球菌的生长具有抑制作用。尽管莫能菌素、维吉尼亚霉素等抗生素可以一定程度上抑制乳酸菌和牛链球菌的活性，防止pH值过度降低。然而，长期应用抗生素容易引起细菌耐药、产生药物残留、危害食品安全以及人类的健康。2006年1月欧盟已经禁止抗生素的使用，随着国家和社会对食品安全的监管越来越重视，农业农村部已发布第194号公告，自2020年1月起，我国饲料中全面禁止添加抗生素，减少滥用抗生素造成的潜在危害。大量实验证明，植物精油具有抗菌、抗氧化、促进代谢等优点，已被用作新型的饲料添加剂应用于反刍动物生产中。

体外双外流连续培养发酵系统研究显示，瘤胃液中添加适量的肉桂醛可以降低乙酸的摩尔比，提高丙酸和丁酸的摩尔比例；加入适宜剂量的丁子香酚与丁香油不仅可以提高瘤胃中蛋白质的消化与利用效率，同时可提高能量的利用率；茴香醚是茴芹精油的主要成分，也能够促进蛋白质的降解，提高瘤胃中氨氮和多肽的浓度，但是，其对挥发性脂肪酸的影响则不显著。研究结果表明，香芹酚在瘤胃液中发酵2 h可以促进肽的分解、降低肽的浓度，提高氨氮的浓度，较高剂量的香芹酚可提高瘤胃液pH和丁酸的比例。体内外研究结果证明，肉桂醛具有促进反刍动物瘤胃微生态菌群的改善、提高瘤胃丙酸含量、有效降低甲烷和乙酸排放的作用。

4 结论

复方植物精油与百里香酚对于总挥发性脂肪酸的浓度无显著影响，复方植物精油能够调节瘤胃pH值至弱酸至中性环境，显著增加丙酸和丁酸的浓度，促进瘤胃壁对丙酸和丁酸的吸收。另外，通过RT-qPCR研究结果发现，该环境条件有利于新月形单胞菌的生长，遏制乳酸菌和牛链球菌(主要乳酸产生菌)的生长，抑制了乳酸的产生，并促进瘤胃对营养物质的吸收和利用。从动物外观可以观察到，饲喂复方植物精油的动物皮毛光滑、精神饱满，健康状态良好。复方植物精油不仅能增强动物机体免疫力、改善动物的精神状态，而且能够预防代谢病的发生、促进日粮中营养物质尤其是蛋白质的利用率、增进动物的生长。