植物精油對飼料中霉菌抗菌效果的研究進(jìn)展

IMCTT

　　在飼料原料以及飼料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中，飼料霉變的防控問題一直是研究熱點(diǎn)。一方面霉變會(huì)導(dǎo)致飼料原料的浪費(fèi)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失； 另一方面飼料霉變的過程中產(chǎn)生的多種有害毒素會(huì)影響動(dòng)物生長，甚至導(dǎo)致畜禽中毒死亡，并且能通過食物鏈危害人類健康。根據(jù)美國FAO 調(diào)查顯示，每年有數(shù)十億噸畜禽及糧食會(huì)受到霉菌的感染，這種情況在熱帶和亞熱帶地區(qū)尤為嚴(yán)重。目前， 控制飼料霉菌污染的化學(xué)物質(zhì)只有人工合成的殺菌劑、防霉劑等，而人工合成殺菌劑的廣泛使用會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染， 對人類也會(huì)有致癌的作用。一些控制飼料霉菌毒素的方法如物理吸附法、生物降解法等雖然在實(shí)驗(yàn)室階段取得了良好的效果， 但是由于成本等原因很難應(yīng)用于飼料霉菌的大規(guī)模處理。

　　生物防治霉菌是利用提取天然的植物抑菌物質(zhì)達(dá)到防治霉菌的效果， 一般不會(huì)帶來環(huán)境問題。植物精油具有強(qiáng)揮發(fā)性、無殘留等特點(diǎn)，其在霉菌防治以及霉菌毒素控制方面的優(yōu)勢已得到證實(shí)。作為天然產(chǎn)物，植物精油可以在17000 種植物中提取得到。表1 所列為具有抗霉菌作用的常見精油及其活性成分。

　　1植物精油抗霉菌作用機(jī)理

　　植物精油是存在于植物體內(nèi)的一種具有芳香氣味、易揮發(fā)的油狀液體，主要含有脂類、醛類、酮類和萜烯類等物質(zhì)。植物精油具有抗菌抑菌的功效， 但植物精油的抗菌機(jī)制是非常復(fù)雜和多樣化的?，F(xiàn)階段相關(guān)試驗(yàn)研究對于植物精油抑制細(xì)菌、真菌等微生物的生長和真菌毒素的積累取得了一定的進(jìn)展， 認(rèn)為植物精油對微生物產(chǎn)生抑制作用機(jī)理主要有以下三個(gè)方面：

　　（1）影響微生物脂質(zhì)層的穩(wěn)定，溶解細(xì)胞體內(nèi)的脂質(zhì)體。植物精油中的活性物質(zhì)對脂肪有一定的溶解作用， 可抑制微生物的生長。
　　（2）影響微生物細(xì)胞膜的正常功能。研究表明， 植物精油中的酚類物質(zhì)影響細(xì)胞膜或細(xì)胞壁的功能， 使細(xì)胞內(nèi)容物外泄， 最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。例如， 植物精油中的香葉醇可以破壞細(xì)胞膜脂質(zhì)層的雙層膜結(jié)構(gòu)。
　?。?）影響微生物能量代謝和還原酶系統(tǒng)。植物精油所含的揮發(fā)性物質(zhì)可以抑制微生物的丁二酸脫氫酶以及還原酶的活性，從而影響微生物的初生能量代謝。植物精油的揮發(fā)性物質(zhì)可以通過抑制微生物呼吸過程中電子的傳遞及氧化磷酸過程， 破壞微生物的呼吸作用及細(xì)胞膜功能實(shí)現(xiàn)抑菌的目的。

　　王關(guān)林等（2006）試驗(yàn)結(jié)果表明，苦參提取物對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌均有顯著的抑制作用，苦參通過抑制大腸桿菌功能蛋白的表達(dá)，使菌體內(nèi)DNA 合成前期得以抑制，細(xì)菌難以越過Ⅰ期進(jìn)入DNA 合成的R 期， 破壞了其正常的生長周期，從而抑制了菌體分裂。張慧蕓等（2009）研究表明， 丁香精油能通過破壞大腸桿菌細(xì)胞膜的方式快速殺死大腸桿菌。羅曼等（2006）通過透射電鏡對黃曲霉細(xì)胞進(jìn)行觀察， 發(fā)現(xiàn)檸檬醛使線粒體DNA 復(fù)制系統(tǒng)發(fā)生損傷，受檸檬醛損傷后線粒體形態(tài)會(huì)發(fā)生畸變。Dubey 等（2000）發(fā)現(xiàn)，丁香羅勒精油含有高水平的肉桂酸乙酯， 具有廣泛的抗菌特性。Pasqua 等（2007）研究香芹酚、檸檬烯、肉桂醛、丁香酚和百里香酚等植物精油提取物對細(xì)胞膜的作用機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)， 植物精油可以顯著降低細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸的含量， 并且能夠?qū)е录?xì)胞膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。Martin 等（1988）研究表明，香葉醇可以通過降低磷脂細(xì)胞的活性， 抑制微生物細(xì)胞膜的疏水性。微生物細(xì)胞生長的抑制可能與細(xì)胞膜中的鉀離子的損失有關(guān)， 試驗(yàn)最終評估香葉醇作為動(dòng)物以及植物的抗菌劑是有效的。

　　2幾種常見植物精油對飼料中霉菌的抑制作用

　　2.1 百里香精油對霉菌的抑制作用

　　百里香檬醛含量較高，為60% ～ 90%。經(jīng)大量山蒼子的殺菌作用試驗(yàn)研究證實(shí)，山蒼子精油中檸檬醛的抗菌作用是一種廣譜抗真菌物質(zhì)。Larrry 等（1975）對山蒼子精油中三種主要物質(zhì)（檸檬醛、桉油酚、香葉醇）進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)檸檬醛是最有效的真菌抑制成分。相關(guān)資料研究表明，山蒼子精油對黃曲霉、米根霉等多種霉菌有較強(qiáng)的抑制作用， 山蒼子精油在飼料中的防霉效果也較為突出（李沛濤等，1994）。

　　馬萱等（2015）研究了法國百里香、蘇格蘭薄荷、甜薰衣草、闊葉迷迭香四種植物精油對黑曲霉菌的抑制作用，試驗(yàn)結(jié)果表明，法國百里香精油的抑菌作用最強(qiáng)。Solimana 等（2002）將萬壽菊、留蘭香、羅勒、百里香、茴香、肉桂等精油在培養(yǎng)基中進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)茴香、百里香精油對赭曲霉抑菌效果顯著高于百里香、茴香和肉桂精油。Rasooli等（2006、2005）研究表明，百里香精油對寄生霉菌具有抑制作用， 并且在低pH 時(shí)可以增強(qiáng)百里香精油的殺菌能力。

　　2.2 丁香精油對霉菌的抑制作用

　　丁香（Syzygiumaromaticum）為雙子葉、桃金娘科植物，主要分布于坦桑利亞、馬來西亞、印度尼西亞等國，在我國廣東、廣西也有種植。丁香花蕾中丁香精油的含量為15% ～ 20%，丁香精油的主要成分為丁香酚、乙酰丁香酚、β-石竹烯等，其中丁香酚的含量最高，廣東產(chǎn)的丁香精油丁香酚的含量達(dá)到80.33%， 印度尼西亞產(chǎn)的丁香酚含量達(dá)到82.01%， 產(chǎn)地的不同會(huì)導(dǎo)致丁香酚的含量差異顯著（Pathak 等，2004）。

　　尚繼峰等（2007）研究表明，丁香精油對灰綠曲霉、黃曲霉和青霉均有一定抑制作用，三者抑菌圈直徑均達(dá)到90 mm，對灰綠曲霉的MIC 值最低，為0.391 mg/mL。Marial 等（1995）研究證實(shí)，丁香精油及其提取物丁香酚對青霉菌有一定的抑制作用。

　　2.3 山蒼子精油對霉菌的抑制作用

　　山蒼子（Litsea cubeba）是被子植物門，木姜子屬中的一個(gè)種。在我國江蘇、安徽南部、福建、江西臺(tái)灣等地均有種植生產(chǎn)， 我國是全球最大的山蒼子精油生產(chǎn)國、出口國，約占全球產(chǎn)量的70%。與國外山蒼子精油中檸檬醛含量相比， 我國山蒼子精油中檸檬醛含量較高，為60% ～ 90%。

　　經(jīng)大量山蒼子的殺菌作用試驗(yàn)研究證實(shí)，山蒼子精油中檸檬醛的抗菌作用是一種廣譜抗真菌物質(zhì)。Larrry 等（1975）對山蒼子精油中三種主要物質(zhì)（檸檬醛、桉油酚、香葉醇）進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)檸檬醛是最有效的真菌抑制成分。相關(guān)資料研究表明，山蒼子精油對黃曲霉、米根霉等多種霉菌有較強(qiáng)的抑制作用， 山蒼子精油在飼料中的防霉效果也較為突出。

　　2.4 茴香精油對霉菌的抑制作用

　　茴香（Foeniculum vulgare Mill） 屬于傘形科茴香屬植物。茴香作為一種用途廣泛的芳香植物在世界各地廣泛種植，印度是第一出口大國。茴香植株各部分均含有精油，其中以果實(shí)中含量最高，茴香精油主要成分為單萜類化合物和苯丙烷類化合物。

　　張赟彬等（2012）研究表明，八角茴香精油對微生物抑菌效果為黃青霉＞黑曲霉＞枯草桿菌＞芽孢桿菌＞啤酒酵母＞金黃色葡萄球菌，對大腸桿菌的抑制效果較差。但不同濃度的大腸桿菌對微生物的抑制作用也不相同， 八角茴香的濃度越高對大腸桿菌、芽孢桿菌、枯草桿菌、黑曲霉的抑制作用越顯著， 對黃曲霉的影響并不明顯。MimicaDukic 等（2003）認(rèn)為，八角茴香精油有較強(qiáng)的抗真菌活性，可能與八角茴香精油中的茴香腦、茴香醛有關(guān)。

　　2.5 紫蘇精油對霉菌的抑制作用

　　紫蘇[Perillafrutescens（L.）Britt.]為唇形科一年生草本植物，具有特殊的芳香氣味。紫蘇精油是紫蘇香氣成分經(jīng)過蒸餾冷凝后的混合物， 多見于紫蘇莖、葉和花中，含量為0.55% ～ 0.58%，主要成分是紫蘇醛、檸檬烯等成分。

　　李國清等（2003）研究表明，10%紫蘇精油對產(chǎn)黃青霉菌有明顯的抑制作用，MIC 值為6.3%。

　　Chiaki 等（2003）研究發(fā)現(xiàn)，紫蘇提取物中的紫蘇醛與蓼二醛對多種細(xì)菌有協(xié)同抑制作用。但黃丹等（2007）研究認(rèn)為，一定濃度的紫蘇精油對黑曲霉的最低抑菌濃度＞10%，沒有表現(xiàn)出抑制作用。孫子文（2014）研究的9 個(gè)不同品種紫蘇葉精油抑菌性差異顯著， 其中紫蘇品種ZY-10-1 對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球有較強(qiáng)的抑菌能力，紫蘇品種ZY-10-1 和ZB-1 對黑曲霉有一定抑制作用，其他幾個(gè)品種紫蘇精油的抑菌性較差。

　　2.6 薄荷精油對霉菌的抑制作用

　　薄荷（Mentha haplocalyx Britq）為唇形科薄荷屬植物。薄荷植株具有濃烈的清涼香味，是一種分布較廣、適應(yīng)性極強(qiáng)的植物資源。一般來說，新鮮薄荷葉中揮發(fā)油含量為0.3% ～ 1%，干莖中含量達(dá)1.3% ～ 2%。薄荷精油中主要成分是薄荷酮，含量達(dá)77% ～ 87%。

　　Singh（1982）研究發(fā)現(xiàn)，日本薄荷精油在200mg/kg 的濃度下對稻長蠕孢等真菌的抑制作用達(dá)到100%。李瓊芳等（2008）試驗(yàn)研究表明，不同濃度的3 種薄荷精油，對根霉、黑曲霉等6 種細(xì)菌及真菌都有比較明顯的抑制作用， 但對紅曲霉的抑制效果較差。

　　2.7 大蒜精油對霉菌的抑制作用

　　大蒜（Allium satium）是百合科蔥屬多年生草本植物，在我國廣泛種植。大蒜精油是大蒜中重要的活性物質(zhì)，大蒜精油中起殺菌、抑菌作用的主要成分是大蒜素等硫化物。

　　楊光等（2011）研究指出，大蒜精油對4 種常見腐敗菌和空氣中微生物有較強(qiáng)的抑制作用，但抑菌效果有明顯差異，以最大抑菌圈比較，黑曲霉（29.3 mm）＞ 青霉（24.8 mm）＞ 金黃色葡萄球菌（23.8 mm）＞大腸桿菌（20.5 mm）。Kshemkalyani 等（1990）研究認(rèn)為，大蒜乙酸乙酯精油對黃曲霉兩種產(chǎn)毒素菌有很好的抑制作用。

　　2.8 肉桂精油對霉菌的抑制作用

　　肉桂樹（Cinnamonumcassia Prel.）為樟科樟屬植物。在我國，云南是肉桂最理想的種植基地之一。肉桂精油為肉桂干燥枝葉經(jīng)水蒸氣蒸餾所得的揮發(fā)性油，其主要成分是肉桂醛。

　　Lopez 等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，肉桂精油作為一種抗微生物添加劑， 對金黃色葡萄球菌、腸道球菌、黃曲霉菌、大腸桿菌、沙門氏菌有很強(qiáng)的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，相比于飼料防霉劑雙乙酸鈉，肉桂精油對供試霉菌具有較強(qiáng)的抑制作用， 抑菌效果優(yōu)于雙乙酸鈉， 且肉桂精油的氣態(tài)抑制作用比固相抑菌作用強(qiáng)， 其中對黃曲霉菌的氣相抑制作用最顯著。將肉桂精油應(yīng)用于大米的儲(chǔ)藏試驗(yàn)表明，肉桂精油濃度在150 mg/L 以上對大米中霉菌孢子有較強(qiáng)的抑制作用（劉曉麗等，2012）。王步江等（2011）發(fā)現(xiàn)，肉桂精油對試驗(yàn)中的細(xì)菌、酵母菌和霉菌均有較強(qiáng)的抑菌活性， 其中抑菌圈青霉菌＞啤酒酵母菌＞大腸桿菌＞枯草芽孢桿菌， 對霉菌抑菌活性最明顯， 且氣相肉桂精油對以上微生物的抑菌活性大小順序相同。肉桂精油通過熱處理后， 對以上微生物的抑菌效果與未經(jīng)過熱處理肉桂精油沒有顯著差異。

　　3小結(jié)

　　綜上所述，國內(nèi)外有關(guān)百里香、丁香、山蒼子、肉桂等8 種植物精油對霉菌防治的研究結(jié)果一致表明，植物精油對飼料中部分霉菌有一定的抑制作用，并且每種植物精油對不同種霉菌的抑制效果不同。芳香精油品種繁多，需要篩選價(jià)廉而又抑菌性好，同時(shí)對畜禽有保健、促生長等作用的成分用作飼料添加劑。因此，要對植物精油的抑制霉菌效果進(jìn)行深入研究，為工業(yè)合成價(jià)廉、抑菌性好的精油有效成分或類似物提供科學(xué)依據(jù)，以篩選出對飼料中常見霉菌抑制效果明顯且經(jīng)濟(jì)成本低的植物精油，從而研制抑菌效果最好的復(fù)配精油。

　　來源：中國飼料