◆作者：曾浩南 江青艷

◆單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院

抗生素在畜禽養(yǎng)殖中的濫用已產(chǎn)生了嚴重的后果，為此，我國對于飼料中抗生素的添加自2020 年起開始全面禁止。植物精油被認為是飼料禁抗之后解決畜禽健康的最具潛力的產(chǎn)品之一。

1 植物精油概述

植物精油又稱揮發(fā)油或香精油，是從天然植物中通過特定方法萃取得到的高度濃縮的植物提取物，是一類強烈氣味和香味的揮發(fā)性油狀液體，具有綠色環(huán)保、安全高效、抗菌抗氧化、抗炎等作用。

1.1 植物精油的分布及提取方法

植物精油廣泛存在于植物中，不僅分布廣，種類多，而且還具有極其豐富的化學(xué)組成，脂肪族、芳香族、萜烯類以及含硫含氮類化合物是其主要成分，而在這些成分中肉桂醛、香芹酚、丁香酚、大蒜素、百里酚是目前各行各業(yè)研究最多、使用頻率最高的五種精油成分。

植物精油的提取作為獲取植物精油不可或缺的步驟，其方法伴隨著時代的步伐不斷地進行更新和改良，植物精油的提取從過去的機械壓榨到傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾與有機溶劑萃取，再到如今新時代的超臨界流體萃取、亞臨界水萃取及各種輔助提取技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用等，提取的方法工藝已逐步體現(xiàn)現(xiàn)代化和多元化。

水蒸氣蒸餾法是一種常見的傳統(tǒng)提取方法，利用植物精油具有揮發(fā)性、難溶于水且不與水反應(yīng)的特性，將植物與水混合，加熱到一定溫度，使得植物精油與水蒸氣一并餾出，再通過冷凝分液等方式進行精油的提取，這種方法操作簡便、成本低廉、技術(shù)成熟，但是時長、易導(dǎo)致精油中的熱敏成分分解從而影響精油質(zhì)量。

壓榨法是利用機械外力將植物壓榨，使其中的精油成分釋放出來的一種最傳統(tǒng)的提取方式，這種方法操作簡便并能很好地保留植物原本的香氣，但是精油的提取率及產(chǎn)量低，難以在生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。

有機溶劑提取法是利用相似相容的原理，用乙醇、石油醚等有機溶劑將植物中的可溶性精油成分萃取出來，再經(jīng)過低溫蒸餾的方法將低沸點的有機溶劑除去，從而得到精油，這種方法成本低廉、提取率高，但是有機溶劑極易殘留從而影響了精油的質(zhì)量。

超臨界流體萃取法的原理是通過改變壓力和溫度來改變超臨界流體的溶解能力，利用這個特性可針對性萃取、分離植物中的精油成分，CO2具有很好的流動性和滲透性，且臨界壓力、溫度及成本相對較低，是目前常用的超臨界流體，該方法克服了傳統(tǒng)萃取中有機溶劑殘留的問題，但是技術(shù)要求高、操作繁瑣、設(shè)備昂貴，限制了它的應(yīng)用。

亞臨界水萃取法是通過控制壓力，將水加熱到100℃以上，臨界溫度374℃以下，該狀態(tài)下的水又稱為超加熱水依然保持液態(tài)，此時的水由強極性變?yōu)榉菢O性，代替有機溶劑將植物中的精油成分萃取出來，此方法的優(yōu)勢在于耗時短、環(huán)境友好，它繼承了超臨界流體萃取法的優(yōu)勢且降低了對操作及設(shè)備的要求，是一項前景廣闊的變革性技術(shù)。

微波、超聲波、生物酶輔助提取法是三種現(xiàn)代的輔助提取方法，單獨使用效果不佳，需要和其他方法聯(lián)用。它們主要優(yōu)點是能夠大幅度縮短提取時間，節(jié)省溶劑消耗，其中微波輔助提取法的原理是利用高頻微波對樣品及溶劑的極性成分產(chǎn)生的熱效應(yīng)，從化學(xué)上破壞植物細胞的結(jié)構(gòu)，加速精油成分的流出，缺點是高溫易導(dǎo)致精油成分的裂解；超聲波輔助提取法的原理是利用超聲波的空化及機械效應(yīng)，從物理上破壞植物細胞結(jié)構(gòu)，造成精油成分的流出，缺點是效果不穩(wěn)定，影響因素多；生物酶輔助提取法是利用生物酶的高效專一性，從化學(xué)上破壞植物細胞中的果膠質(zhì)、纖維素以及半纖維素等細胞壁成分，加速精油成分的流出，缺點是生物酶活性不穩(wěn)定且成本較高。

1.2 植物精油的生物學(xué)功能

1.2.1 抗菌

植物精油的抗菌特性，尤其是對革蘭氏菌的抗性已成為科學(xué)界不可爭議的事實，目前對于植物精油抗菌的作用機理尚未研究透徹，大概可以分為兩個方面：一是脂溶性的植物精油可以穿梭細胞膜從而影響病菌細胞的正常運作，破壞病菌細胞及細胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細胞的裂解死亡；二是通過降低或抑制病菌細胞分生孢子的產(chǎn)生，從而影響了病菌的增殖。

高海榮等（2020）通過濾紙片法對中國河南產(chǎn)白蒿精油的抑菌活性進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：白蒿精油能夠有效阻礙大腸桿菌等常見的4 種細菌的生長繁殖，其中在試驗濃度下對枯草芽孢桿菌的最大抑菌圈直徑達到了22.20 mm，顯示出極敏性。Altintas A 等（2013）通過生物信息記錄系統(tǒng)對牛至精油的抗菌活性進行了分析，發(fā)現(xiàn)牛至精油里的麝香草酚和香芹酚72 小時內(nèi)對灰質(zhì)芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的抑制率均達到較高的抑制水平。此外，不同植物精油組成的混合物相比于單一的植物精油可能具有更強的抗菌能力。

1.2.2 抗氧化

大量植物精油具有抗氧化的生物學(xué)特性，這種特性表現(xiàn)在抑制機體內(nèi)有害的強氧化物質(zhì)（如自由基）產(chǎn)生的負面作用，增強機體還原能力從而緩解衰老。目前關(guān)于植物精油抗氧化作用機制的研究成果分為以下兩種:一是通過清除DPPH、過氧化物、超氧化物、羥基離子等一系列自由基的方式直接抑制氧化；二是通過調(diào)節(jié)機體脂氧化酶活性、Fe2+和螯合金屬離子的生成等方式抑制脂質(zhì)的過氧化，增加機體的還原能力。

董菲等通過DPPH 自由基清除法和ABTS 自由基陽離子清除法研究滿山香和金橘精油的抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)滿山香和金橘精油能夠有效清除DPPH 和ABTS，促進機體的抗氧化能力。楊海燕等（2020）根據(jù)草果精油對自由基清除能力的大小進行抗氧化作用的測定，發(fā)現(xiàn)草果不同部位精油均具有一定的抗氧化能力，但是草果的不同部位對清除自由基的對象和能力都有所不同，如草果莖葉精油對Fe3+的還原能力最高，達到77.91±0.38μmol Trolox/g。

1.2.3 抗炎

炎癥是機體對于刺激產(chǎn)生的一種防御應(yīng)答反應(yīng)，有時候炎癥是有害的，如自身免疫病等能對機體組織造成損害。植物精油抗炎的作用機制主要有以下兩種：一是通過阻滯NF-κB 途徑實現(xiàn)。一方面精油可以保護IκB-α 不被磷酸化和降解，另一方面精油可以抑制MAPK 途經(jīng)中ERK、JNK 和p38 的活性，導(dǎo)致NF-κB 的合成受阻，從而影響促炎癥因子的表達和抑制相關(guān)調(diào)控酶的生理活性，最終達到抗炎的作用；二是精油通過抑制磷酸化STAT3 的表達，進而降低前炎癥細胞因子IL-1β 和IL-6 的產(chǎn)生和釋放，從而產(chǎn)生抗炎作用。

Bellassoued 等（2018）對CCl4誘導(dǎo)前的大鼠以15 和40 mg/kg的薄荷精油進行預(yù)處理，相比CCl4處理組，僅用薄荷精油處理組能顯著降低應(yīng)激參數(shù)。Morsoleto 等（2015）使用卡波姆凝膠治療實驗組中大鼠損傷的肌肉，之后用茶樹精油進行輔助治療，結(jié)果表明，在應(yīng)用茶樹精油干預(yù)治療后，與肌肉損傷區(qū)域的炎癥浸潤隨時間顯著降低(P＜0.01)，可以看出茶樹精油可以減少炎癥浸潤的數(shù)量來達到促進肌肉恢復(fù)的效果。

1.3 植物精油的微膠囊包被技術(shù)

植物精油因具有揮發(fā)性導(dǎo)致自身性質(zhì)并不穩(wěn)定，容易造成揮發(fā)損失且難以控制在動物胃腸道中定點釋放，為了解決這個問題可以采用微膠囊技術(shù)，通過高分子材料將植物精油進行包裹，使其與外界隔絕，從而提高植物精油利用率，微膠囊技術(shù)分為以下三種。

1.3.1 物理法

物理法是指運用機械設(shè)備，將微膠囊壁材通過物理變化直接在氣相中包被液態(tài)植物精油，使其微膠囊化，此法包括噴霧干燥法、包結(jié)絡(luò)合法、空氣懸浮法、超臨界流體法等，其中噴霧干燥法是目前最常用的方法。

噴霧干燥法的原理是將芯材、壁材混合溶液進行乳化形成乳化液，經(jīng)過噴霧干燥器先將乳化液分散成霧滴，后將霧滴與熱氣流混合，將溶解壁材的溶劑汽化蒸發(fā)形成微膠囊。該方法操作簡便、技術(shù)成熟，已廣泛用于工業(yè)化生產(chǎn)中，但是制備過程中的高溫容易導(dǎo)致精油熱敏成分的損失。

1.3.2 化學(xué)法

化學(xué)法的原理是芯材與特定溶劑混合溶液中的單體在一定條件下會發(fā)生聚合反應(yīng)生成高分子聚合物，形成的聚合物與芯材連接組裝形成微膠囊?；瘜W(xué)法合成微膠囊的方式有多種，其中界面聚合法運用較多，它是通過對芯材的特殊處理以后與特定溶劑結(jié)合發(fā)生聚合作用形成微膠囊。

1.3.3 物理化學(xué)法

物理化學(xué)法主要有四種方法，其基本的原理為通過改變外在因素誘發(fā)成膜材料發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生相分離，同時自由能也會下降，在這一系列的改變之后，就可以具備形成微膠囊的環(huán)境，進而形成微膠囊。

2 植物精油在畜禽養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用

2.1 豬

仔豬是豬生長的首要階段，其生長強度相對較大，消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，容易受到外界環(huán)境、細菌和病毒等不良因素的影響，仔豬生長的好壞一定程度上關(guān)系著豬的生產(chǎn)性能及經(jīng)濟效益。常娟等（2019）通過對40 日齡杜長大三元雜仔豬的飼糧中添加300mg/kg 茴香精油，試驗期28 天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)食用添加了茴香精油飼料的仔豬比食用添加抗生素飼料的仔豬生長快，糞便所含有的有益菌增多，有害菌減少，這說明在仔豬飼料中可以考慮添加茴香精油來代替抗生素，達到促使仔豬腸道菌群的均衡及降低了腸道疾病風(fēng)險的效果。馬明等（2019）在40-45 日齡的紫云花仔豬基礎(chǔ)日 糧 中 添 加0、200g/t、300g/t、400g/t 植物精油合劑（肉桂醛、百里香酚、香芹酚復(fù)合制劑），研究證明在仔豬日糧中添加植物精油合劑對仔豬的血清免疫學(xué)指標有明顯的改善作用，能夠在一定程度上增強仔豬對外界環(huán)境的抵抗力。

生長育肥豬是豬生長的重要階段，其生長發(fā)育較為穩(wěn)定，身體機能較為完善，但此階段的時間長，其生長的好壞直接決定了豬的經(jīng)濟效益。雖然植物精油對生長育肥豬的胴體和肉質(zhì)參數(shù)及生長性能無明顯的改善作用，但是可以增強育肥豬的免疫力和改善排泄環(huán)境。

2.2 家禽

與家畜相比，家禽的生產(chǎn)周期短，數(shù)量龐大，而我國又是禽類生產(chǎn)與消費大國。植物精油在家禽中的應(yīng)用效果逐漸顯現(xiàn)。

肉雞是家禽業(yè)的重要組成部分，植物精油在日糧中的添加對肉雞的胃腸道健康起到明顯的積極作用。Altop 等（2018）研究發(fā)現(xiàn)松脂精油的添加能降低肉雛雞空腸中的有害菌群的數(shù)量。Chowdhury 等（2017）研究發(fā)現(xiàn)肉桂精油能夠促進肉雞小腸絨毛的發(fā)育。王蘭等（2019）在1日齡愛拔益加肉公雞飼糧中添加不同濃度梯度的復(fù)合植物精油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗組的肉雞在多種營養(yǎng)物質(zhì)的消化率均得到了明顯的提高(P＜0.05)。此外，有研究指出在肉雞日糧中添加植物精油對肉雞生長性能無明顯改善，相反也有研究證明其能起作用，這可能是研究者使用的精油種類的差異所導(dǎo)致。蛋雞領(lǐng)域中，已有研究證明在日糧中添加植物精油可以提高產(chǎn)蛋率，提高蛋品質(zhì)。

植物精油在肉鴨中的研究相對較少，其中李敏瑩等在肉鴨日糧中添加（2015）復(fù)合植物精油，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合植物精油添加組的肉鴨相比對照組不論在生長性能方面還是在抗氧化能力方面均有明顯的提升。徐善金等（2013）在1 日齡櫻桃谷鴨日糧中添加不同濃度的牛至油，研究發(fā)現(xiàn)試驗組相比對照組的平均耗料量、肉料比、皮脂率顯著降低，屠宰性能有明顯的改善。

鵪鶉與鵝這兩種家禽的相關(guān)研究更為稀少。王芬等在1 日齡東北白鵝日糧中添加不同濃度的牛至油預(yù)混劑，研究發(fā)現(xiàn)試驗組白鵝不論在屠宰性能方面還是在生長性能方面均得到了一定改善。沈兆燕等（2019）在日齡相近的蛋鵪鶉日糧中添加不同水平的微膠囊包膜緩釋植物精油，研究發(fā)現(xiàn)試驗組的蛋鵪鶉的生長及產(chǎn)蛋性能的改善程度與恩拉霉素組相當(dāng)，說明植物精油可以作為一種新型的飼料添加劑能夠在一定程度上替代恩拉霉素在蛋鵪鶉中的應(yīng)用。

2.3 反芻動物

幼齡反芻動物的瘤胃微生態(tài)、免疫系統(tǒng)和相關(guān)功能尚處于發(fā)育階段，容易受到外界環(huán)境的影響，而植物精油用作飼料添加劑有利于幼領(lǐng)反芻動物的生長和健康。柏妍等（2019）在新生荷斯坦犢牛開食料中添加4.0g/kg牛至油，飼養(yǎng)70 天后測量其瘤胃相關(guān)參數(shù)，結(jié)果表明牛至油添加組的瘤胃微生物菌群結(jié)構(gòu)得到了一定的優(yōu)化，而瘤胃素對瘤胃中有益菌群的不利影響得到了緩解。周瑞（2019）在3 月齡體重相近的薩?？恕列∥埠騀1代公羔基礎(chǔ)飼糧中添加4g/d、7g/d 的牛至精油，經(jīng)過82 天的試驗后，結(jié)果表明飼糧中添加適量的牛至精油能夠一定程度上改善瘤胃的發(fā)酵（降低瘤胃氨濃度），促進羔羊胃腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)及菌群的發(fā)育，提高羔羊的抗氧化能力和免疫能力。

成年反芻動物機體發(fā)育相對完善，其生產(chǎn)性能直接關(guān)乎著動物的經(jīng)濟效益。王欣榮等（2017）在產(chǎn)犢后的荷斯坦奶牛子宮中先后投放4 粒牛至精油膠囊（美國瑞科公司，分別為產(chǎn)后12h 和24h），根據(jù)試實驗結(jié)果中的血細胞數(shù)、血紅蛋白濃度及奶牛的產(chǎn)后指標，得出牛至精油有利于產(chǎn)犢后奶牛子宮的恢復(fù)，預(yù)防感染的結(jié)論。Khorrami 等（2015）在體重為540kg左右的荷斯坦奶牛日糧中添加了500 mg/k 的植物精油混合物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)荷斯坦奶牛瘤胃中的琥珀酸纖維桿菌和白色瘤胃球菌數(shù)量顯著減少，表明了百里香和肉桂精油可以一定程度上代替瘤胃素作為荷斯坦奶牛的瘤胃發(fā)酵劑。此外，在飼糧中添加一定量的植物精油還能減少成年牛日常的甲烷、氨等氣體的排放量。

3 目前植物精油產(chǎn)品應(yīng)用中仍存在的問題

植物精油作為一種新型抗生素替代品，目前在應(yīng)用中仍然存在以下主要問題：（1）鑒于植物精油種類繁多，成分復(fù)雜，各種精油產(chǎn)品的品牌眾多，養(yǎng)殖戶在實際生產(chǎn)中往往無所適從，難以選擇；（2）由于不同種類的畜禽生理特點有差異，同一種精油產(chǎn)品在不同畜禽的應(yīng)用效果也可能存在差異，導(dǎo)致精油產(chǎn)品的應(yīng)用缺乏針對性；（3）植物精油的成分多樣導(dǎo)致作用機理的復(fù)雜性，許多產(chǎn)品的作用機理未能詮釋；（4）植物精油都具有強烈的揮發(fā)性，由此導(dǎo)致精油產(chǎn)品的穩(wěn)定性差，難以在動物體內(nèi)進行定點釋放并發(fā)揮其最佳作用。

4 對策與建議

針對以上存在的問題，筆者給出了以下四點建議：（1）盡快制訂植物精油產(chǎn)品的分類及應(yīng)用標準，以防植物精油的濫用和錯用；（2）針對不同品種、不同生理階段的畜禽，研究不同的植物精油產(chǎn)品應(yīng)用效果，將精油產(chǎn)品的應(yīng)用按照畜禽品種和生理階段進行系列化，提高產(chǎn)品使用的針對性；（3）深入開展不同精油產(chǎn)品作用機理的研究，為產(chǎn)品的精準使用提供更加充分的科學(xué)依據(jù)；（4）進一步完善已有精油微膠囊包被技術(shù)，并積極研發(fā)新型包被技術(shù)，研究不同包被技術(shù)產(chǎn)品在畜禽胃腸道的釋放規(guī)律，實現(xiàn)精油產(chǎn)品的定點釋放，提高產(chǎn)品的使用效果。

參考文獻：（略）