常见植物精油在反刍动物疾病防治中的应用

胡克科，邢天宇，刘俊杰，何国戈，郑经成，俞元波，葛影影

广东省清远市农业科技推广服务中心，广东清远 511500

1 植物精油的来源和化学组分

植物精油通常是选取根、茎、叶片、种子、果实等植物器官为制备原料，利用水蒸气蒸馏法、超声波提取法等不同提取工艺得到的植物体次级代谢产物，具有特殊芳香气味的挥发性油状液体，可溶于脂类和有机溶剂，但不溶于水，还具有气味穿透性强，有效抑菌活性高，吸收代谢功能强，不易产生耐药性等理化特点。植物精油在自然界中的来源较广泛，许多植物的不同生长部位均含有不同含量的精油成分。生产中常用于提取精油的植物有牛至、肉桂、百里香、鼠尾草、丁香等，在食品、药品、美容保健等领域也有着广阔的应用前景。

植物精油的含量常因产地、提取部位和提取工艺等因素的影响而存在差异性。生产中植物精油常用的提取方法有水蒸气蒸馏法、超临界CO2提取法、超声波辅助提取法、生物酶制剂辅助提取法等[1]。植物精油的化学组分相对较复杂，主要活性成分有萜类化合物（柠檬烯、月桂烯等），还含有芳香族化合物（百里酚、丁香酚、柠檬醛等）、脂肪族化合物（异戊酸、异戊醛、乙酸乙酯等）以及微量的含氮含硫类化合物（三硫化合物等）。

2 几种常见植物精油及生物学作用

2.1 牛至精油

牛至精油(oregano essential oil,OEO)是选取牛至的茎、叶片或全株为原料，利用提取纯化方式后获得的淡黄色油状液体，能释放特殊的辛辣芳香气味，化学挥发作用强且不易保存，不可溶于甘油和水，易溶于乙醇和丙二醇。其主要活性物质为萜类化合物和萜烯类化合物，并有着较强且稳定的抑菌和抗氧化活性。牛至精油被认为是最有效的抑菌和抗氧化天然药物之一，与肉桂精油、百里香精油、茶树精油合称为四大抑菌精油[2]。牛至精油中发挥抗菌作用的2 个重要评价指标是百里香酚和香芹酚[3]，这2 种酚类约占78%～82%[4]。牛至精油的抑菌抗菌活性功能已成为近年来研究的关键点之一。Preuss等[5]研究指出，牛至精油对常见高发的大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等病原菌有着明显的抑制和杀灭作用，有效杀菌质量浓度为1.25～10 μg/mL，其作用机制是通过影响和改变细菌细胞膜的生理功能。这与李娜等[6]报道的牛至精油能够有效抑制大肠杆菌和沙门氏菌的研究结果相近。Govaris 等[7]研究表明，牛至精油对革兰氏阴性菌和阳性菌以及真菌（霉菌、酵母菌）的生长均表现出良好的抑制敏感性，同时还具有无毒、无残留、抗菌范围广等使用优点。

2.2 百里香精油

百里香（thymus mongolicus ronn），俗称麝香草，为北方地区一种常见的植物香料。百里香全株植物散发浓厚麝香气味，通常由特殊挥发性物质百里香精油释放产生，其主要抑菌活性物质是百里香酚和香芹酚。百里香精油的主要生物学作用是抗菌、抗炎和抗氧化。研究表明，因花期、产地、提取部位和工艺不同，百里香精油的化学组分含量也存在差别。裴海闰等[8]研究发现，百里香精油对革兰氏染色阴性菌和阳性菌均表现出一定的抑菌敏感性。陈丽艳等[9]指出，百里香精油对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌能够起到较好的抑菌杀菌作用。张有林等[10]研究了影响百里香精油发挥抑菌作用的条件，结果显示，碱性和热处理条件下可降低其对细菌和真菌的抗菌敏感性。

2.3 肉桂精油

肉桂为一种药食同源性植物，且兼具良好的药用价值和较高的食品香料价值。肉桂精油（cinna‐mon essential oil）又称肉桂油、香精油，主要是从肉桂的外皮、茎、叶片等部位提取纯化得到的油状且呈黄色或红棕色的挥发性液体。肉桂精油的主要有效成分是肉桂醛，含量约占65%[11]。研究表明，肉桂精油的组分及含量也常因产地、提取部位、提取工艺和化学分析方法不同而存在差异性。肉桂精油因含有肉桂醛等特殊活性成分而具有较强的抗菌和抗氧化活性，可用作天然的抗菌药物和防霉药物。顾仁勇等[12]通过抑菌试验发现，肉桂精油不仅对细菌有抑制作用，对真菌和酵母菌也呈现出较好的抗菌活性。刘晓丽等[13]试验发现，肉桂精油对几种常见霉菌（黄曲霉、黑曲霉、黄绿青霉等）的生长繁殖起到一定程度延缓或抑制作用，表现出良好的抗菌防霉活性。王步江等[14]研究发现，肉桂精油通过影响细菌和真菌生物膜的通透性起到抑菌作用，但对霉菌的抑制效果优于细菌和酵母菌。

2.4 植物精油的抗菌作用

研究表明，植物精油中酚类、萜烯类、醛酮类物质具有较强的抗菌能力，对抗菌机制的研究报道多处于细胞水平。植物精油发挥抗菌作用的途径主要有以下几点：

1）损伤破坏细胞壁的完整性，进一步改变菌体细胞形态结构，增加细胞膜通透性，导致细胞膨胀裂解死亡。研究表明，鼠尾草精油能够破坏大肠杆菌细胞壁，导致菌体外形结构改变，细胞表面呈现皱缩、破裂甚至塌陷死亡[15]。

2）损伤改变细胞膜渗透性，影响膜电位的产生，破坏细胞质膜屏障，导致膜内核酸、蛋白质、电解质等物质出现大量泄漏，进而引起菌体细胞死亡。Cui 等[16]研究发现，牛至精油能够损伤耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的细胞膜结构，导致胞质内大量物质流失，降低ATP 含量，抑制ATP 相关酶活性，进而影响代谢产物。Yap 等[17]研究了肉桂皮精油能够增强大肠杆菌细胞膜表面的通透性，出现胞膜表面负电荷降低、胞膜表面酸化和蛋白质变性，导致细胞发生不可逆损伤和进一步引发细胞裂解死亡。

3）影响能量代谢过程。细胞呼吸作用的能量来源是ATP，精油能够通过破坏胞膜电子传递、干扰ATP 相关酶亚基的表达而影响ATP 合成，或损伤细胞膜致使ATP 流失，阻止能量代谢，抑制菌体生命活动。研究指出，使用山苍子精油处理大肠杆菌后，菌体内ATP 含量降低，ATP 酶生物催化活性降低，抑制菌体内正常能量代谢过程和抑制呼吸作用，导致菌体细胞死亡[18]。

4）抑制DNA 合成或损伤DNA 结构。DNA 是细菌重要的遗传信息载体，主要存在于细胞核中，DNA 的合成出现异常和结构损伤均会影响细菌遗传物质的复制和正常生长。丁香精油能够抑制单核增生李斯特菌体内遗传物质核酸的合成，影响细菌正常生长繁殖并导致死亡[19]。

2.5 植物精油的驱虫、杀虫作用

植物精油在自然界中普遍存在且具有重要作用，常见的植物种类主要包括唇形科、芸香科、菊科等植物，释放的特殊香气含有较高的生物活性。植物精油抗虫的作用方式主要有趋避、抑制呼吸、抑制生长繁殖、损伤角质层和蜕皮等。许多研究发现，唇形科、伞形科、菊科等植物精油在抗寄生虫、杀虫方面具有明显功效。植物精油中发挥抗虫作用的主要活性成分为单萜衍生物。研究表明，菊科植物和桃金娘科植物精油能够破坏和减少鸡球虫卵囊，而菊科植物和唇形科植物具有抑制隐孢子虫卵囊生长，在家禽养殖生产中有着抗寄生虫病的良好效果[20]。

3 常见植物精油在反刍动物疾病防治中的应用

3.1 对反刍动物奶牛乳房炎的影响

许多研究表明，植物精油对反刍动物乳房炎致病菌具有良好的抑制作用，可以改善修复乳房健康，提高乳汁产量。Alekish 等[21]试验发现，鼠尾草精油对金黄色葡萄球菌的生长繁殖能够起到较好的抑制作用，给予亚临床型母羊乳房炎注射鼠尾草精油24 h 和48 h 后检测发现，羊乳体细胞数（SCC）呈现显著下降，乳房炎症反应得到一定的缓解修复，同时乳品质量得到改善。缪颖雪等[22]研究表明，抗生素利福昔明（RIF）与桉叶油（EEO）、薄荷油（MEO）、鱼腥草油（HEO）单独或联合使用后可以抑制奶牛乳房炎源大肠杆菌生长，同时能够有效阻抗生物被膜的形成，其中以RIF 与EEO 联合使用抗菌效果最理想。陈昊等[23]在奶牛全混合日粮中添加牛至精油预混剂，结果表明牛至精油良好的抑菌消炎作用能够有效降低奶牛单乳区乳房炎的患病率和腹泻发生率，还可降低奶牛机体的耐药性，表明牛至精油对奶牛健康状况有着积极的改善作用。肉桂提取物中的醛类化合物具有抗菌、抗病毒等较强的生物学活性。林杰[24]研究报道，不同浓度水平的植物精油（百里香精油、茶树油、香樟油、桉树油）可以抑制和缓解脂多糖（LPS）诱导的奶牛乳腺上皮细胞的炎性损伤，对乳房健康和保护起到改善作用，也可用作治疗奶牛乳房炎的选择性药物。陈百万等[25]研究发现，丁香精油有着广谱抗菌活性，对细菌和真菌的抑制表现出良好效果，可用于防治病原菌感染的临床型奶牛乳房炎疾病。

3.2 对反刍动物繁殖障碍性疾病的影响

近年来，国内许多研究表明植物精油对病原菌引发的动物繁殖性能疾病有着良好的缓解和治疗效果。王欣荣等[26]发现，牛至精油对病原菌引起的子宫内膜炎症具有一定的抑制和杀灭作用，可用于修复奶牛产后子宫、预防宫内继发感染，改善子宫健康状况，促进母体及早发情，提高奶牛的繁殖性能以及延长奶牛使用年限。研究发现，百里香酚抑菌抗炎效果明显，在一些动物炎性疾病治疗中有着良好的应用前景。付敬敬[27]试验发现，香樟精油渗透性强，对大肠杆菌型奶牛临床子宫内膜炎具有抑制消灭作用，对大肠杆菌生物膜的形成具有阻抑功能，可以缓解或消除奶牛繁殖疾病，提高奶牛繁殖性能。邵丹[28]研究了百里香酚对LPS诱导山羊子宫内膜上皮细胞（gEECs）的炎症反应，发现百里香酚能够显著抑制gEECs 的炎性细胞因子的分泌和表达，表现出较强的抗炎效果，对治疗经济动物子宫内膜炎症具有一定的药物使用参考价值。闫宝琪等[29]通过试验筛选出百里香酚对gEECs 无毒性作用的安全使用剂量为≤100 μg/mL，百里香酚因其较强的抗菌抗炎活性为临床治疗炎性疾病提供指导应用。王孝武[30]通过多种植物精油抑菌试验比较研究发现，百里香精油和薰衣草精油抑菌活性高，可用作奶牛子宫内膜炎防治药用成分。

3.3 对反刍动物体内外寄生虫和肢蹄病的影响

据有关研究报道，植物精油中的活性成分百里香酚和香芹酚通过参与调节细胞质代谢起到抗寄生虫感染作用，对动物机体内外寄生虫也表现出良好的抑制以及杀灭作用，可用于动物生产驱虫保健剂，也可用作治疗的环保型药物。周瑞[31]研究指出，饲粮中以每头7 g/d 牛至精油添加量饲喂绵羊，可以扩大绵羊瘤胃容积，显著提高瘤胃部分消化酶活性，抑制瘤胃有害菌群和显著降低瘤胃中原虫数量，减少瘤胃消化道感染，丰富瘤胃菌群数量和改善瘤胃结构。Gaur 等[32]研究指出，植物精油可以有效抑制和杀灭小隐孢子虫和艾美儿球虫。姚喜喜等[33]研究报道，相比对照组，添加0.028 kg/d 牛至精油的全混合日粮试验组奶牛肢蹄病发病率降低8%，这表明牛至精油有助于促进奶牛机体健康和产奶量的提高。

4 结 语

近年来，植物精油在反刍动物营养调控、促生长性能、免疫调节、抑菌抗炎等方面的应用取得显著效果。植物精油来源于天然植物，普遍认为其安全性高、毒副作用小，在反刍动物健康养殖和疾病防治方面具有一定的优势，但仍存在一些问题需要我们认识和思考：第一，植物精油化学组分复杂，易氧化挥发且稳定性差，在提取和应用的过程中对如何避免活性成分流失的工艺研究还需深入。第二，植物精油因品种来源、收获产地、生长阶段、提取部位和工艺等因素的影响存在不同差异，为进一步控制植物精油产品质量，对于提取分析和生产过程中形成不同植物精油的组分、化学结构和纯度的相关生产标准和流程的研究还有待进一步研究。第三，为充分发挥不同植物精油间的协同及叠加作用，对于多种植物精油以及植物精油与酸化剂、益生菌之间的复配作用及其机制的探索仍需进一步加强。第四，植物精油的添加量不仅影响使用效果和产品安全，还直接影响经济效益。植物精油在不同动物种类、不同生理生长阶段的体外使用量的试验研究仍需加强。第五，利用现代提取技术不断优化提取工艺提高活性成分得率，实现植物精油量化生产，降低精油综合生产成本，为植物精油在畜牧养殖生产中的广泛推广应用打下经济基础。