李紅英,儲玉雙,黃恩福
(江西生物科技職業(yè)學院,江西 南昌 330200)
早前研究發(fā)現(xiàn),抗生素對畜禽生長有一定的促進作用,且對幼齡動物作用更為顯著[1]。因此,為了經濟效益,養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)大量抗生素類飼料添加劑濫用現(xiàn)象。而抗生素濫用帶來很多危害,包括畜產品出現(xiàn)抗生素殘留、病原菌耐藥性加劇、畜禽抗病能力下降、土壤和水資源環(huán)境污染等[2]。造成這一系列的后果的原因主要是抗生素清除了敏感菌,使得一部分耐藥菌株生存下來。而致病菌的毒力基因與抗生素的耐藥菌存在很大關聯(lián)[3~5]。 此外,宏基因組研究也證實了,在環(huán)境中存在的微生物耐藥機制和臨床上微生物耐藥機制相互聯(lián)系[6]。雖然部分動物來源的細菌對人類無致病作用,但它們可能會攜帶并傳播抗生素耐藥基因[7]。這樣會對人類治療疾病上關于抗生素的選擇帶來很大難題。因此,尋找既能保證養(yǎng)殖戶利益,又能保證畜禽與人的健康,還能保證人與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的抗生素替代物迫在眉睫。目前,抗生素替代物研發(fā)主要包括微生態(tài)制劑、抗菌肽、功能性寡糖和植物提取物等產品上[8]。而植物精油在后抗生素時代的背景下備受關注,因為它不僅具有抗菌殺菌、促進家禽生產、維持消化道菌群平衡和提高機體免疫的功能,而且天然、安全高效且無殘留[9~10]。本文闡述植物精油對家禽生產性能、消化酶活性、抗氧化性能、腸道菌群和機體免疫的影響和作用機制。為植物精油在家禽生產中合理應用提供理論依據(jù)。
植物精油為植物提取物的核心,屬于植物源次生代謝物。經植物器官合成后儲存在腺體、油室、分泌細胞等部位。因其相對分子質量較小,可通過蒸餾、脂吸、浸漬、榨取、浸泡和壓縮等方法從植物中提煉[11]。常見植物精油包括牛至油、丁香油、茶樹油、肉桂油、百里香精油等。根據(jù)其主要成分可分為四類:萜烯類、芳香族、脂肪族和含氮含硫類化合物[12]。早期研究發(fā)現(xiàn),它具有抗菌、殺菌、防腐和抗蟲等作用,主要用于水果蔬菜保鮮、護膚品和殺蟲劑等產品中[13~14]。 因其藥理活性強且安全穩(wěn)定,在畜牧業(yè)上也做了一系列研究。研究發(fā)現(xiàn),植物精油能一定程度提高家禽生產性能,降低腹瀉率,維持胃腸道菌群平衡、并能提高機體免疫,且在豬和反芻動物上也有相應的效果[11,15~18]。
研究發(fā)現(xiàn),在肉仔雞飼糧中添加植物精油,可顯著提高肉仔雞平均日采食量(ADFI)和平均日增重(ADG),但對料重比(F/G)無明顯影響[19]。 而添加牛至油能顯著改善肉仔雞全期料重比,并降低肉雞腹脂率[20]。此外,在飼糧中添加百里香酚和肉桂醛能降低42日齡肉雞死亡率[21]。這可能是由于植物精油中活性成分具有較強的脂溶性,能夠穿過病原微生物細胞膜,阻止線粒體的呼吸氧化過程,使病原微生物死亡。因此降低了畜禽的發(fā)病率和死亡率。植物精油的芳香具有一定的誘食作用[22]。研究發(fā)現(xiàn),植物精油中胡椒堿、麝香草粉、肉桂醛均可刺激消化酶的分泌,還可刺激畜禽消化道黏膜,激活消化酶活性[23~24]。 William 等[25]研究發(fā)現(xiàn),植物精油促進了肉雞腸道淀粉酶分泌,還能改變飼料在腸道中的形態(tài),降低食糜粘度,從而促進了營養(yǎng)物質的消化吸收。但也有研究發(fā)現(xiàn),添加百里香酚和肉桂醛對雞腸道和胰腺消化酶活性無顯著影響[26],這可能與添加劑類型和添加水平有一定的關系。綜上所述,植物精油可能通過提高畜禽的采食量,刺激胃腸道分泌消化液,促進消化道對營養(yǎng)物質的消化吸收,從而提高畜禽的生產性能。
飼糧中添加牛至油可降低雞肉丙二醛含量[27]。添加復合植物精油,還能提高肉雞肝臟抗氧性能[28]。Botsoglou等[29]研究發(fā)現(xiàn),在火雞飼糧中添加200mg/kg牛至油能延遲脂類氧化,其效果與在飼糧中添加α-生育酚醋酸鹽效果類似。這可能是由于植物精油中含有的抗氧化成分香芹酚和百里香酚有關。
畜禽腸道中定值著大量微生物菌群。腸道菌群結構一般趨于動態(tài)平衡狀態(tài),但腸道菌群結構易受飼糧、環(huán)境等因素影響,而畜禽腸道健康狀況可直接影響畜禽生產。在肉雞飼糧中添加植物精油,顯著提高肉雞回腸末端干物質、粗蛋白表觀消化率。還能一定程度上抑制腸道有害菌的生長,顯著降低斷奶仔豬糞便中大腸桿菌數(shù)量和仔豬腹瀉指數(shù)[30]。飼糧中添加百里香精油能顯著增加鵪鶉回腸乳酸桿菌數(shù)量,并能顯著降低大腸桿菌的數(shù)量[31]。Mitsch等[32]在肉仔雞飼糧中添加丁香酚、姜黃和胡椒堿能減少腸道產氣莢膜梭菌的增值。體外試驗發(fā)現(xiàn),植物精油對革蘭氏陽性菌抑制作用強于革蘭氏陰性菌。但茴香精油可顯著抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生長,阿魏精油只能顯著抑制革蘭氏陽性菌的生長[33],芫荽植物精油只對革蘭氏陰性菌存在抑制作用[34]。當腸道中大腸桿菌、產氣莢膜梭菌等有害菌減少時,一定程度降低了畜禽腹瀉率和腸道疾病的發(fā)生。同時,腸道中乳酸桿菌等有益菌數(shù)量相對增多,畜禽腸道內環(huán)境得以改善,有利于畜禽健康。
動物機體的免疫器官、免疫組織和免疫細胞組成機體的免疫系統(tǒng)。研究表明,植物精油能通過提高血清細胞因子和免疫球蛋白含量,以及促進抗體和補體生成來提高免疫機能。在肉雞飼糧中添加植物精油(主要含有成分為肉桂醛、辣椒素和香芹酚)能顯著提高血凝抑制效價水平,減緩抗體衰退速度[35]。在斷奶仔豬上研究發(fā)現(xiàn),植物精油能提高仔豬血清免疫球蛋白IgG、IgA和IgM含量,對C3、C4也有一定的調節(jié)作用,還能調節(jié)仔豬淋巴細胞增值[30]。在肉雞上也存在改善血清免疫球蛋白的效果[36]。因此,植物精油通過提高機體血清免疫球蛋白和細胞因子的含量,從而改善畜禽免疫能力,促進畜禽健康生長。
飼料中常見的霉菌包括青霉、曲霉和串珠鐮刀菌等[37]。當飼料發(fā)生霉變時,不僅會影響畜禽生產,損害畜禽健康,畜產品中毒素殘留還會影響人的健康。植物精油作為一種安全、穩(wěn)定、無污染的飼料添加劑,其可在17 000種植物中提取獲得[38]。在生物防霉技術上,植物精油因具有抗菌抑菌的功效,其在霉菌防治以及霉菌毒素控制方面存在一定的優(yōu)勢[39]。研究發(fā)現(xiàn),復合植物精油(主要含有肉桂醛和香芹酚)可顯著抑制青霉和黑曲霉的生長[40]。這可能是由于植物精油破壞菌絲體、孢子細胞壁和質膜,霉菌細胞膜通透性發(fā)生改變,導致細胞內容物外泄,使得霉菌生長受到抑制甚至死亡[41]。
植物精油作為一種來源廣、安全、穩(wěn)定、無污染的飼料添加劑,是一種理想的抗生素替代產品之一。大量研究結果證實植物精油對家禽生產有積極影響,此外,植物精油還能用于霉菌防治以及霉菌毒素控制,可作為一種天然的防霉劑。但是,植物精油的特性與來源、提取工藝和精油濃度等都有著不可分割的聯(lián)系。不同產品單獨添加和有效聯(lián)用需進一步研究,以確定適宜的添加產品和添加量。而在細胞分子水平上,還要加強其作用機理的相應研究,為其在畜禽生產應用中提供更透徹的理論依據(jù)。