新型飼料添加劑——香精油

02072231

香精油是從植物中提取的揮發(fā)性油類，是植物的次生代謝產物。大多數香精油是由萜類、半萜類、醇類、醛類、酯類、酮類物質和小部分石蠟類物質組成的混合物。香精油被用作防腐劑、驅蟲保健劑和用于治病藥物的歷史已超過6 000年。近年來研究表明，香精油還具有抗氧化、抗微生物、抗寄生蟲、抗腫瘤、防霉、促生長和免疫調節(jié)等生物活性功能。

1用作防霉劑

霉變是造成飼料和食品大量浪費的全世界性危害。近年來，全球不規(guī)則的氣候(如暴雨、洪澇災害、干旱和霜凍)，加上經濟全球化使谷物和飼料中霉菌和霉菌毒素的污染有加重的趨勢。據聯合國糧農組織估算，全世界每年有5％～7％的糧食和飼料等農作物產品受霉菌污染，霉變所造成的糧食和飼料經濟損失可達數千億美元。我國一些地區(qū)尤其是南方地區(qū)，飼料霉變問題也相當嚴重。1996年我國飼料霉變現狀調查結果表明，配合飼料及飼料原料污染率分別為100％和99％，其中嚴重污染而被禁用的占20％，而南方地區(qū)的飼料霉變率比北方地區(qū)高出幾倍甚至幾十倍。霉菌毒素是霉菌的次級代謝產物，現在霉菌毒素的污染問題也已成為對畜禽養(yǎng)殖業(yè)危害最大的因素之一。畜禽長期采食低劑量的霉菌毒素會導致采食下降、生產性能降低、消化系統(tǒng)紊亂和繁殖性能降低，大劑量采食霉菌毒素可直接導致畜禽急性死亡。黃曲霉毒素B1可在雞蛋中殘留，可通過食物鏈傳遞到人體，使人體發(fā)生中毒。玉米赤霉烯酮也可殘留在牛奶中通過食物鏈對人體產生危害。伏馬菌素還可引發(fā)人類的食道癌。

為防止飼料霉變和霉菌毒素的產生，在飼料生產中常添加防霉劑。但這些化學物質普遍存在致畸性、致癌性和殘留毒性，殘留在自然界不易分解造成環(huán)境污染。一些香料和中草藥由于含有一些香精油而具有一定的抗微生物活性。許多研究表明，牛至、丁香、羅勒、胡荽、肉桂、百里香、薄荷、迷迭香、芥茉、芫荽和紅根草等芳香精油及丁子香酚、香芹酚、肉桂酸、己醛、草蒿腦、麝香草酚、香芹酮、肉桂醛、檸檬醛和香葉醇等單體成分具有優(yōu)良的抗食源性腐敗菌和致病菌活性。余伯良等(2002)采用平板法比較山蒼籽油及其檸檬醛等5種主要成分對8種霉菌的抗菌效力試驗。結果表明，在培養(yǎng)基 pH 4．5時，其抗菌效力從強到弱依次為檸檬醛、香茅醛、山蒼籽油、香葉醇、芳樟醇和甲基庚烯酮。檸檬醛對5種霉菌的最低抑菌濃度為0．10％，而甲基庚烯酮對6種霉菌的最低抑菌濃度超過0．40％。同時，在對上述6種試劑與黃曲霉產毒關系的試驗中還發(fā)現，檸檬醛、香茅醛和山蒼籽油對黃曲霉產生黃曲霉毒素具有較強的抑制作用，其中以檸檬醛的抑制作用最強，可減少85％的黃曲霉毒素產生。羅曼等(2001，2002)在對山蒼籽提取抗霉有效成分研究時發(fā)現，山蒼籽油及果渣能抗黃曲霉在于強力破壞細胞壁、質膜結構和氧化還原系統(tǒng)而抑制黃曲霉等曲霉的生長，并使其孢子失去萌發(fā)能力；隨著藥物濃度的增加或致敏濃度(MIC)作用時間的延續(xù)，產毒黃曲霉在360～410 nm區(qū)域光吸收明顯增加，反映細胞內某些大分子中能吸收紫外光的基團裸露，分子構象改變，活性喪失或部分失活；同時質膜刻蝕程度加深并出現鐘孔，原生質滲出，對周圍物質吸收利用率減少。Nielsen等(2000)用面包研究從香料和中草藥中提取的揮發(fā)性組分發(fā)現，芥末香油的抑菌活性最強，其次是肉桂精油、大蒜精油和丁香精油，而香草精油不表現活性。研究發(fā)現，芥末精油濃度達到3．5 mg／mL時對所有霉菌都有完全殺滅的作用。Chao等(2000)用45種香精油觀察對霉菌的抑制作用，結果發(fā)現，所有的香精油和對照組相比，對霉菌都有一定的抑制作用，但一部分香精油只有很小的抑制作用，胡荽油表現出高度抑制真菌的作用。Velluti等(2004)研究發(fā)現，在水分活度高達0．995，溫度為20和30℃條件下，牛至油、肉桂精油、檸檬香草精油、丁香精油和palmarose精油對禾谷鐮刀菌和玉米赤霉烯酮的產生都有抑制作用，但只有palmarose精油和丁香精油對抑制玉米赤霉烯酮的產生有顯著影響。Kordali(2005)l研究發(fā)現，艾屬植物中提取的香精油也具有抗真菌的活性，它們只能抑制一部分的真菌種屬。雖然諸多試驗表明，香精油對真菌有一定的抑制作用，但不同香精油或組分配合使用的研究還較少。芳香精油組分復雜，配合使用時可能存在有效組分間的增效作用，這樣可進一步減少使用濃度。

2用作抗氧化劑

飼料中的脂類化合物在儲存過程中不斷進行氧化反映，嚴重的可導致飼料酸敗、蛋白質破壞和色素氧化，造成飼料感光性質下降、營養(yǎng)價值降低、儲存期減少和適口性下降，還具有一定毒性，對畜禽造成一定程度的危害，給飼料業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來較大的損失。抗氧化劑是一類能有效阻止或延緩自動氧化的物質，是指在相對可氧化底物(糖類、脂質、DNA或蛋白質等)更低的濃度下，能有延緩或阻止底物發(fā)生氧化反映的物質，已成為飼料工業(yè)不可缺少的一種添加劑。而各種廣泛使用的合成抗氧化劑由于其潛在毒性和致癌作用等逐漸受到人們的排斥，因此從植物中尋找天然、高效且低毒抗氧化劑成為目前抗氧化劑發(fā)展的一個必然趨勢。從目前的研究看，天然植物抗氧化劑大部分都是多酚類物質和黃酮類物質，多酚類抗氧化劑中應用較多的有茶多酚、葡萄籽提取物、迷迭香提取物和大豆異黃酮等。這類天然植物抗氧化劑的主要作用機制是其分子結構上的羥基(-OH)起到供氫(H)體的作用，與脂肪酸中的游離基結合而中斷脂肪酸氧化的連鎖反映，能抑制氫過氧化物的形成，起到抗氧化的作用。Higdon等(2003)研究認為，茶多酚極易被氧化成為酯類而提供質子，故具有顯著的抗氧化活性，其抗氧化能力是維生素E的18倍，是維生素c的3～10倍。茶多酚在體內具有顯著的清除自由基、阻斷N一亞硝基化合物的合成、抑制脂氧合酶活性和脂質過氧化的作用，從而在防癌、抗癌和抗突變等許多方面表現出優(yōu)越的防病治療功效。天然黃酮類化合物多為結晶性固體，少數為無定形性粉末，如花生殼中的木犀草素，牛至草中的芹菜素等。黃酮類抗氧化劑在抗氧化反映中不僅可清除引發(fā)鏈反映的活性自由基和起催化作用的金屬離子，還能直接捕捉鏈傳遞階段的過氧自由基，阻斷鏈反映，是很好的預防型和阻斷型抗氧化劑。

3用于抗菌促生長

抗生素在動物體內殘留和耐藥性的產生會給人類造成極大危害，歐盟已全面禁止促生長類抗生素在飼料中的添加，尋求抗生素替代品迫在眉睫。綠色飼料添加劑國內外已有很多報道，但對香精油作為抗菌促生長劑的添加報道卻很少，只有關于牛至油的資料較多。牛至油是從天然植物牛至中提取的含有有效成分的揮發(fā)性油類，一般含有丁香、牛至、茴香和羅勒，其中以牛至油為主，其他3種均對牛至油有協同作用。牛至油的抗菌機制是可使細菌細胞膜結構變性和凝固，從而達到抗微生物的目的。其活性成分還具有強大的表面活性和脂溶性，能穿透微生物細胞膜使細胞成分滲漏，水分失去平衡而造成致病微生物水分失衡死亡。同時，牛至油還能提高內源酶活性，進而促進營養(yǎng)物質的消化、吸收和利用，提高飼料轉化率和利用率。牛至油破壞病源微生物細胞的正常代謝，改變細胞內細胞器的膜性結構，使細胞器生理功能喪失。牛至油改變線粒體膜的通透性，阻止氧化呼吸進程，破壞能量代謝，阻礙蛋白質和毒素的合成。林清華等(1997)用不同濃度牛至油對常見的致腸炎沙門菌屬、大腸菌屬和葡萄球菌屬等31株菌的抗菌作用，研究表明，牛至油對此3l株菌都有抑菌和殺菌的作用，且金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強，對綠膿桿菌的抑制作用最弱。牛至油還可改善畜禽胃腸道微生物菌群結構，提高腸道中有益菌的數量，減少有害菌數量，從而促進畜禽生長，提高飼料轉化率。陳會良等(2005)在試驗組日糧中添加10％牛至油預混劑100 mg／kg，結果表明，試驗組與對照組相比，空腸中乳酸桿菌數量顯著增加，雙歧桿菌和大腸菌變化不顯著，盲腸中雙歧桿菌和乳酸桿菌數量顯著增加，大腸菌數量顯著下降。牛至油還可提高斷奶仔豬日增質量，促進生長，降低料肉比和下痢的發(fā)生率(孫鎏國，2005)。 Wamlissom(2005)從32種植物中提取香精油，表現出具有抗大腸菌屬、沙門菌屬和梭菌屬的活性，并闡述了這些香精油可能選擇性地使用于畜禽飼料中。

關于香精油在家禽生產的研究報道也很多，但報道結果不一致。Langhout(2000)和Zhang等(2005)認為，在肉仔雞飼料中添加香精油可提高肉仔雞的生產性能，而Botsoglou等(2002)研究表明，當肉仔雞日糧中含有50和100mg／kg牛至油，飼喂38 d，對肉仔雞的體增質量和飼料轉化率沒有任何效果。此添加劑沒有效果的原因主要是肉仔雞的生產性能已很高，沒有給添加劑提高生產性能的空間。Lee等(2004)在含有羥甲基纖維素的肉仔雞日糧中添加香芹酚或肉桂醛，結果發(fā)現，單獨添加香芹酚和肉桂醛組的平均增質量沒有顯著變化，而添加香芹酚和肉桂醛復合物組的仔雞日增質量提高16％，說明這2種香精油對肉仔雞的生產性能具有協同作用。

4反芻動物中的應用

香精油在反芻動物青貯飼料、精料及添加劑中對瘤胃都具有抗菌效果，可抑制瘤胃氨的產生。主要機制是香精油可抑制干酪素水解物和胰酶解酪蛋白產生氨，并且瘤胃中一些主要產氨率很高的細菌對香精油很敏感，香精油可抑制這些細菌生長增殖及產氨。在反芻動物日糧中添加香精油還可減少蛋白質在瘤胃中的降解，增加過瘤胃蛋白的量，從而提高反芻動物對蛋白質的利用率，這主要是因為香精油抑制氨基酸的去氨基作用(McIntosh等，2003)。Wallace(2002)研究也認為，香精油抑制氨氣產生的主要來源是氨基酸。Evans(2000)在反芻動物日糧中添加麝香草酚，降低反芻動物瘤胃內甲烷、乳酸鹽、乙酸鹽和丙酸鹽的濃度，提高瘤胃微生物發(fā)酵葡萄糖的最終pH。Newbold等(2004)報道，綿羊飼喂?jié)饪s料：粗飼料為60：40的日糧中添加香精油可減少25％豆粕粗蛋白的降解。但Morelo等(2004)認為，在小母牛濃縮料中添加香精油對蛋白質的降解作用影響很小，只對豆粕、葵花籽粕、綠豆粕、羽扇豆粕和苜蓿草粉等5種植物性蛋白中的3種起作用。Morelo等還認為，香精油起作用的時間因蛋白質種類的不同而不同，如葵花籽粕只需10 d就可起作用，而豆粕需28 d才能起到抑制降解蛋白質的作用。同時他們還提出，香精油的用量和調整瘤胃微生物菌群的時間還需進一步研究。在提高反芻動物生產力方面添加香精油的主要作用是提高奶牛產乳量和乳質量。陳會良等(2005)在每千克奶?；A日糧中添加15g質量分數為10％的牛至油預混劑，連續(xù)飼喂30 d，結果發(fā)現，與對照組相比，乳脂率提高7．57％，產奶量和乳蛋白率差異不顯著。這主要是由于飼料中添加牛至油可使機體血清SOD和GSH—Px活性顯著提高，脂質過氧化產物MDA的含量減少，提高機體整體抗氧化功能，從而有利于奶牛生產性能的充分發(fā)揮。

5用作調味品

香精油作為調味品現在已廣泛的被用于人類食品中，如香芹酚在無醇飲料中可添加26 mg／kg，在烤制食品中可添加到120 mg／kg；肉桂醛在冰激淋中僅用到8 mg／kg，而在口香糖中用到4 900mg／kg；麝香草酚和β一紫羅蘭酮在食品中也經常被用作調味品。因此，香精油也可作為誘食劑和香味劑添加到斷奶仔豬階段的仔豬日糧中。而在家禽日糧中添加似乎作用不大，但也有在家禽日糧中添加調味劑增加家禽采食量的相關報道。因此，香精油作為調味劑在家禽營養(yǎng)中還需進一步證實(Lee等，2004)。

6結語

隨著人們對飼料安全性問題認識的加深，尋找抗生素和化學性飼料添加劑等添加劑的替代品已迫在眉睫。許多天然植物提取的香精油已被列為食品添加劑，并被認為是無毒無害的天然植物性添加劑。香精油以其生物活性高和利于環(huán)保等優(yōu)點，引起廣大科研人員和畜禽養(yǎng)殖者的廣泛關注，目前牛至油商品化在市場上占據一定的份額。但其他香精油在畜禽生產中的研究應用尚不多見。一些香精油的安全性仍需進一步研究，如肉桂醛、香芹酚和百里香酚在動物體內毒性評價中沒有表現出副作用，但在體外細胞試驗中表現出低毒性，丁子香酚、薄荷醇和百里香酚均表現出對牙齦根管的刺激性。這些成分的刺激性與對細胞膜具有滲透作用及對脂膜具有溶解作用有關。另外，香精油成分的復雜性、幾種香精油間的協同性和具體添加量等問題仍需解決。相信通過對其安全性、增效作用和抗菌機制等方面進行更為全面和深入的研究，芳香精油及其成分在飼料工業(yè)中的應用前景會更為廣闊。

lzm_001

    歐洲植物精油比較普遍

學無止境2013

不錯，學習了，謝謝分享