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植物提取物飼料添加劑是一類(lèi)“安全、高效、穩(wěn)定、可控”的飼料添加劑。在過(guò)去的20多年中，由于消費(fèi)者對(duì)抗菌藥物在動(dòng)物產(chǎn)品中的殘留和細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的關(guān)注，科研工作者都在加緊研究新型抗菌、殺菌型飼料添加劑，特別是綠色環(huán)保的植物提取物飼料添加劑[1]。本文主要綜述了植物提取物飼料添加劑的研究概況和發(fā)展前景，供參考。

1 國(guó)外研究概況

在亞洲，日本和韓國(guó)是較早開(kāi)展植物提取物飼料添加劑方面研究的國(guó)家。尤其是日本，早在明治維新后就開(kāi)始研究中草藥添加劑。歐洲、美國(guó)也很早就對(duì)其傳統(tǒng)藥用植物進(jìn)行了大規(guī)模的研究，并在此基礎(chǔ)上申請(qǐng)了很多專(zhuān)利，開(kāi)發(fā)了很多在人類(lèi)和動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用的添加劑產(chǎn)品。研究的植物種類(lèi)包括蔬菜、水果、綠茶、洋蔥、大蒜、丁香、槐樹(shù)葉、刺柏、麥芽、萬(wàn)壽菊、桃類(lèi)、熊霉葉、薊草、黃連、鼠尾草、肉豆寇、肉桂、止痢草/牛至、海藻、蘑菇等植物的提取物或精油等。研究?jī)?nèi)容包括：綠茶或綠茶中的多酚類(lèi)物質(zhì)治療心血管疾病的效果及其抗微生物作用和免疫刺激作用；海藻和蘑菇用作藥物、飼料或食品添加劑的有效成分研究(詳見(jiàn)表1)。

表1 植物提取物的應(yīng)用情況與前景

由表1可見(jiàn)，抗菌方面，以大蒜、止痢草/牛至和芥菜的提取物抗菌能力最強(qiáng)。大蒜能防止雞的胸肌和腿肌中不飽和脂肪酸氧化，但大蒜素性能不夠穩(wěn)定，且有很強(qiáng)烈的大蒜味道，為很多消費(fèi)者不接受。止痢草/牛至的天然提取物(OEO)抗菌性很強(qiáng)，且性能穩(wěn)定，使用方便。研究表明，專(zhuān)利的止痢草/牛至提取物(商品名為Orego-Stim?(OS)，中文譯名：好力高?)可以控制仔豬腹瀉，降低仔豬死亡率以及明顯促進(jìn)豬生長(zhǎng)，提高飼料轉(zhuǎn)化率，還具有抗氧化和免疫調(diào)節(jié)功能[2-3]。

澳大利亞科學(xué)家K A Hammer、C F Carson和T V Riley(1999)[2]比較了茶樹(shù)、檸檬、百里香、生姜、芫荽、馬郁蘭、蘭草莓、艾灌、三葉草、止痢草/牛至等10種植物提取物對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果。結(jié)果表明，茶樹(shù)、芫荽、馬郁蘭和止痢草/牛至的提取物對(duì)3種致病性細(xì)菌表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑菌能力，尤其是止痢草/牛至提取物的抑菌性最強(qiáng)(見(jiàn)圖1)。

圖1 幾種植物提取物對(duì)致病性細(xì)菌的最小抑菌濃度(MIC)

2 OEO的抗菌性及影響因素

國(guó)外對(duì)從止痢草/牛至類(lèi)植物中提取的精油(OEO)已有大量研究[3]。早在1985年，希臘亞力士多德大學(xué)生物系科學(xué)家就對(duì)止痢草/牛至類(lèi)植物進(jìn)行了大量研究并成功地將研究成果申請(qǐng)到了美國(guó)專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)：6106838)和歐盟專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)：0835120)，其專(zhuān)利被授權(quán)為“含有Origanum vulgaressp.hirtum植物提取物的活性成分，產(chǎn)品可以用于動(dòng)物和人類(lèi)，具有抗菌、殺菌功能，可有效對(duì)抗引發(fā)炎癥、感染、腹瀉及球蟲(chóng)等病原菌，從而可以保證動(dòng)物腸道健康，防治動(dòng)物腹瀉，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖效益”，并被美國(guó)FDA認(rèn)定為“公認(rèn)安全性”(Generally Recognized As Safe，GRAS)產(chǎn)品。該專(zhuān)利植物在希臘低溫高原進(jìn)行種植，從而保證了原料供應(yīng)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。其專(zhuān)利產(chǎn)品OREGO-STIM?(OS，好力高?)的抗菌、殺菌等生物學(xué)功能已得到廣泛研究。另外，有關(guān)OS在促進(jìn)仔豬和母豬食欲、提高其采食量和促進(jìn)豬雞等單胃動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收方面，科學(xué)家們也在進(jìn)行廣泛研究。

2.1OEO抗菌的體外試驗(yàn)研究 長(zhǎng)期來(lái)，OEO被認(rèn)為具有抗微生物的活性,Hammer等(1999)[2]大量研究表明，專(zhuān)利產(chǎn)品OS(好力高?)對(duì)致病性的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、巴氏桿菌、葡萄球菌、鏈球菌等均能有效抑制或殺滅(詳見(jiàn)表2)。由于其良好的抗菌殺菌特性，OS可以保障動(dòng)物腸道健康和防止腹瀉，尤其難得的是OS對(duì)某些耐藥菌株也有很好的殺滅作用。另外，OS對(duì)病原菌和腸道微生物的選擇性抑制，也許會(huì)對(duì)腸道微生物平衡起到一定作用。

表2 專(zhuān)利產(chǎn)品OS最小抑菌濃度(MIC)測(cè)驗(yàn)的結(jié)果

2.2抗菌作用機(jī)制 目前，有關(guān)OEO抗菌的作用機(jī)制尚在研究階段。膜穿孔和膜粘合被認(rèn)為是首要作用模式，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞膜滲透性提高及胞內(nèi)生命物質(zhì)外泄，從而損害細(xì)菌酶系統(tǒng)，導(dǎo)致微生物死亡。Helander等(1998)研究了OEO的香芹酚和百里香酚殺滅大腸桿菌O157和沙門(mén)氏菌時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些酚類(lèi)活性物質(zhì)可使細(xì)胞膜破裂，胞內(nèi)物質(zhì)外溢。這表明萜類(lèi)和苯丙素類(lèi)因具有親脂特性可穿透細(xì)胞膜而進(jìn)入細(xì)胞(Helander等,1998)。另外研究發(fā)現(xiàn)，OEO的抑制或殺滅微生物的特性與其親脂性質(zhì)(功能團(tuán))和芳香族的化學(xué)結(jié)構(gòu)等有關(guān)。

為了抵抗作用于細(xì)胞膜的細(xì)胞毒素物質(zhì)的侵害，細(xì)菌細(xì)胞也形成了一些適應(yīng)機(jī)制。3種補(bǔ)償性應(yīng)對(duì)毒性疏水物質(zhì)在細(xì)胞膜上積累的機(jī)制為：(1)在膜上保持足夠的液體原晶體脂肪，以重塑細(xì)胞膜的流動(dòng)性；(2)維持一定的雙分子層和非雙分子層磷脂的平衡，以保持細(xì)胞膜的完整性；(3)藥物排出系統(tǒng)，如細(xì)菌細(xì)胞膜脂肪中的脂肪酸組成變化是眾所周知的細(xì)菌細(xì)胞適應(yīng)現(xiàn)象。細(xì)菌適應(yīng)方式根據(jù)脂肪酸組成的變化情況而不同，如改變支鏈、鏈的長(zhǎng)度和脂肪酸的不飽和度。此外，細(xì)菌產(chǎn)生適應(yīng)的另一機(jī)制是改變磷脂的頭部基團(tuán)成分

Ultee等研究發(fā)現(xiàn)，在芽孢桿菌中添加純品香芹酚，呈現(xiàn)劑量相關(guān)的外延推遲及最終較低的數(shù)量密度；在1mM以上的濃度(取決于溫度)時(shí)，純品香芹酚能降低芽孢桿菌的發(fā)育能力指數(shù)；但芽孢桿菌仍能在高至0.4mM的濃度中生長(zhǎng)。有趣的是，這種現(xiàn)象在OEO試驗(yàn)并沒(méi)有出現(xiàn)。因此得出結(jié)論，當(dāng)香芹酚在培養(yǎng)基中以非致死劑量添加時(shí)，芽孢桿菌細(xì)胞在30℃能適應(yīng)純品香芹酚，分析膜的流動(dòng)性顯示，適應(yīng)后的細(xì)胞比非適應(yīng)細(xì)胞流動(dòng)性低，這可能是細(xì)胞的某種防御性機(jī)制的表現(xiàn)。而這種現(xiàn)象在使用OEO的試驗(yàn)中并未發(fā)現(xiàn)，這可能與OEO中含有香芹酚之外的30多種活性物質(zhì)協(xié)同抑菌作用有關(guān)。

2.3影響OEO抗菌性的因素 OEO抗菌活性取決于植物的品種、成分組成和精油的濃度、目標(biāo)微生物的種屬和濃度、加工工藝和儲(chǔ)藏環(huán)境等。

2.3.1品種 止痢草/牛至唇型科植物(Labiatae)，國(guó)內(nèi)外均屬常見(jiàn)品種。我國(guó)民間將其用于防治腹瀉和腸炎。在所有影響OEO的因素中，最重要的是植物的來(lái)源、部位、生長(zhǎng)階段以及氣候和生長(zhǎng)環(huán)境(溫度、土壤、肥料)、蒸餾和儲(chǔ)藏條件。OEO中抗菌作用的成分，以親脂性的烴鏈和親水性的功能團(tuán)為最重要。其主要活性成分是香芹酚和百里香酚及其各自生物合成的前體：g-萜品烯和p-異丙基苯(Sivropoulou等,1996)[4]。不同品種之間的主要成分濃度差異很大，尤其是香芹酚(0.43%～79.58%)和百里香酚(0.44%～31.8%)。專(zhuān)利產(chǎn)品OS(好力高?)是使用Greek oregano、viz.OriganumvulgareL.ssp.植物作為制備原料。該植物屬于高精油品種(含量>2%)，其精油產(chǎn)量是我國(guó)普通野生品種的5～7倍，其提取物中的主要?dú)⒕⒖咕煞值臐舛纫彩瞧胀ㄆ贩N的3倍左右，所以由該植物品種制備的產(chǎn)品—OS的殺菌、抗菌成分的濃度是普通品種的20倍左右。

2.3.2活性物質(zhì)及比例 OEO的成分是復(fù)雜的天然揮發(fā)性二級(jí)代謝產(chǎn)物，是將植物通過(guò)干餾和蒸餾方法分離產(chǎn)生的。精油的主要成分是單萜烯和倍半萜烯，包含碳水化合物、醇、醚、醛和酮，具有芳香和生物學(xué)功能。其抗菌活性的大小順序?yàn)椋罕椒?醛>酮>醇>醚>烴基。其中，活性最強(qiáng)的是苯酚。百里香酚和香芹酚的羥基能與酶的活性中心形成氫鍵。因此，含有苯酚的精油成分具有抗微生物的最高活性，其抗菌譜也是最廣的。來(lái)源于O.vulgare subsp.Hirtum(通常是希臘止痢草/牛至)植物的精油提取物以其高苯酚含量為特點(diǎn)，專(zhuān)利產(chǎn)品OS中含有85%左右的香芹酚和百里香酚以及它們的前體，g-萜品烯(g-terpinene)和p-異丙基苯(p-cymene)(Poulose和Croteau,1978)，是普通品種的3倍以上。

研究表明，決定植物提取精油活性的不僅是組分含量，各組分之間的比例也至關(guān)重要。很多研究者試圖在植物提取精油的功能性質(zhì)和其單獨(dú)成分之間建立關(guān)聯(lián)；有的研究者則比較植物提取精油的不同成分及其組合，試圖發(fā)現(xiàn)其間可能的增效效應(yīng)。有人則研究了OEO中不同活性組分比例對(duì)病原菌生長(zhǎng)抑制與殺滅的影響，發(fā)現(xiàn)OEO中的香芹酚與百里香酚的比例在30∶1左右時(shí)效果最佳。

2.4OEO抗氧化作用的體外試驗(yàn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn) 研究表明，OEO的百里香酚和香芹酚有很強(qiáng)的抗氧化性質(zhì)。在評(píng)估OEO的抗氧化性質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)，與其它植物提取物(如：百里香、薄荷、馬郁蘭和薰衣草)比較，OEO對(duì)75℃豬油的穩(wěn)定保存最有效。經(jīng)比較植物提取精油抗氧化性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，百里香酚結(jié)構(gòu)苯環(huán)上的羥基為脂肪氧化中第一步產(chǎn)生的自由基提供氫離子，以延緩過(guò)氧化過(guò)程，被認(rèn)為是百里香酚高抗氧化活性的原因。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究方面，S.G. Deans(2000)[5]發(fā)現(xiàn)，添加百里香酚組白鼠比對(duì)照組白鼠維持較高的多不飽和脂肪酸含量，尤其是肝、腦、腎和心臟磷脂中的C20：4n-6和C22：6n-3。同時(shí)，對(duì)家禽實(shí)驗(yàn)研究也取得類(lèi)似結(jié)果。研究認(rèn)為，OEO能在肌肉和腹部脂肪中發(fā)揮抗氧化的作用主要是由于OEO中的抗氧化成分進(jìn)入細(xì)胞膜所致。

除了具有抗微生物和抗氧化性質(zhì)外，OEO還在人類(lèi)食品中充當(dāng)香料。百里香酚也被用作食品調(diào)味劑(Furia and Bellanca,1975)。OEO提取物的香料功能可以用于對(duì)仔豬斷奶階段的原料變化引起味道和氣味進(jìn)行統(tǒng)一(Ariza-Nieto,2006)[3]。OEO作為香料在豬營(yíng)養(yǎng)中的使用可以刺激豬的舌咽神經(jīng)從而提高唾液分泌及提高豬的食欲(Lee等，2003)。

3 OEO在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用研究

3.1促進(jìn)肉雞生長(zhǎng) OEO可以提高肉雞生長(zhǎng)和降低死亡率。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)OEO添加量在20～200 mg/kg時(shí)，試驗(yàn)組比對(duì)照組增重效果明顯，并且采食量增加。研究認(rèn)為，日糧中添加OEO可改善料重比與改善飼料利用效率和/或改變胴體品質(zhì)，OEO不僅對(duì)腸道微生物有影響，還可能影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用(詳見(jiàn)表3)。由表3可見(jiàn)，OEO可以提高肉雞增重16%，降低死亡率44.5%。

表3 OEO在家禽上的應(yīng)用效果

3.2養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究 研究表明，OEO不僅可通過(guò)抗菌或殺菌維持動(dòng)物腸道健康，防治腹瀉，同時(shí)能促進(jìn)消化和提高食欲，并且還可作為天然飼料添加劑來(lái)促進(jìn)豬的生長(zhǎng)和改善繁殖性能。試驗(yàn)表明，在斷奶后仔豬日糧中添加1000 mg/kg OEO能顯著提高增重速度和改善豬的健康；飼料中添加OEO可以促進(jìn)生長(zhǎng)豬的采食、日增重和提高飼料利用率。

此外，OEO的抗菌、消炎、抗氧化和促進(jìn)食欲等功效可以提高母豬的采食、降低死淘率，并改善后續(xù)的生長(zhǎng)性能。OEO中香芹酚和百里香酚對(duì)消化道內(nèi)皮層的成熟有促進(jìn)作用，能加速腸道微絨毛內(nèi)皮的更新，減少病原菌在消化道內(nèi)皮上的附植，從而改善母豬對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。OEO對(duì)母豬繁殖力的影響主要是由于穩(wěn)定了腸道的微生物，減少不良微生物的數(shù)量，減少或延緩免疫反應(yīng)和減少子宮白細(xì)胞的活性，提高母豬的健康，從而改善了分娩后的免疫功能[6](詳見(jiàn)表4)。

表4 OEO對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響

3.3水產(chǎn)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究 近年來(lái)，OEO在水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用也進(jìn)行了廣泛研究。在蝦和魚(yú)類(lèi)生產(chǎn)中應(yīng)用的研究結(jié)果均證實(shí)，專(zhuān)利產(chǎn)品OS不僅能有效抵抗病原菌對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的侵害，且能增強(qiáng)動(dòng)物自身的免疫功能。在部分科研院校所進(jìn)行的小型試驗(yàn)以及企業(yè)內(nèi)大型的生產(chǎn)試驗(yàn)證明，OS可以提高水產(chǎn)動(dòng)物的成活率，降低疾病發(fā)病率，從而提高魚(yú)和蝦類(lèi)的生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖效益(詳見(jiàn)表5)。

表5 OEO在水產(chǎn)上的應(yīng)用效果

4 植物提取物飼料添加劑的發(fā)展前景及研發(fā)思考

植物提取物飼料添加劑的研究開(kāi)發(fā)已為世界各國(guó)越來(lái)越重視,從禽流感到SARS病毒等，對(duì)疾病的預(yù)防與治療，科學(xué)家們都試圖從植物提取物中尋求答案。

筆者認(rèn)為，植物提取物飼料添加劑的研發(fā)首先應(yīng)進(jìn)行應(yīng)用基礎(chǔ)研究，篩選出高效、可靠、安全的植物，然后對(duì)其主要的有效成分進(jìn)行提取、分離、鑒定和中試開(kāi)發(fā)。對(duì)優(yōu)質(zhì)高效的植物品種，利用荒山草坡、閑置地區(qū)進(jìn)行大面積種植，以確保植物原料的廣泛來(lái)源，從而利用先進(jìn)的提取生產(chǎn)手段進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

4.1植物提取物飼料添加劑的有效監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制 目前市場(chǎng)上很多稱(chēng)作“植物提取物飼料添加劑”的產(chǎn)品，不論是有關(guān)部門(mén)還是產(chǎn)品使用者(飼料生產(chǎn)商或養(yǎng)殖企業(yè))都無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，造成該類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，效果不穩(wěn)定。

現(xiàn)代化學(xué)儀器分析手段已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，對(duì)植物提取物飼料添加劑有效成分進(jìn)行提取、分離、鑒定已經(jīng)相對(duì)比較容易。對(duì)植物提取物飼料添加劑有效成分分析和進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)測(cè)試其有效性，同時(shí)提出質(zhì)量控制方法已并非太難之事。同時(shí)，政府管理部門(mén)應(yīng)制定科學(xué)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從簡(jiǎn)到易，根據(jù)對(duì)植物提取物有效成分的分析、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及安全實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以制定相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2解決植物資源短缺問(wèn)題 目前我國(guó)無(wú)論是人用中草藥還是植物提取物飼料添加劑，絕大部分植物是野生的。因此，規(guī)?；a(chǎn)面臨植物或藥用植物源來(lái)源有限、質(zhì)量不一等問(wèn)題，受季節(jié)、植物收成、天氣等因素影響。尤其是植物提取物飼料添加劑還常常與中醫(yī)藥、中獸醫(yī)藥治療爭(zhēng)藥源，一般將質(zhì)量次、價(jià)格低的植物用于生產(chǎn)植物提取物飼料添加劑的原料。

為改變上述狀況，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)必須建立自己的植物種植基地，應(yīng)用傳統(tǒng)的植物育種技術(shù)和先進(jìn)的生物技術(shù)和基因工程技術(shù)相結(jié)合，以解決植物資源短缺問(wèn)題。

4.3開(kāi)展相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代工藝產(chǎn)業(yè)化研究 為了更深入地研究植物提取物飼料添加劑，有必要應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)中草藥的有效成分進(jìn)行提取、分離和純化。這既有利于探討植物提取物飼料添加劑的作用機(jī)理，又便于植物提取物飼料添加劑生產(chǎn)和微量化、包裝的小型化。

目前世界各國(guó)已通過(guò)定向提取、提純?nèi)〉贸晒挠校篛EO、大蒜素、常山酮、糖萜素、黃芪多糖、甜菜堿、穿心蓮內(nèi)脂、香辛料精油和其它植物精油等，盡管上述成果中的大部分植物尚沒(méi)有用于飼料添加劑。

4.4加強(qiáng)植物提取物飼料添加劑作用機(jī)制的研究 結(jié)合植物提取物中的有效活性成分，利用現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等現(xiàn)代研究手段，從體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝利用途徑，免疫調(diào)節(jié)機(jī)理和激素的分泌調(diào)控等方面，加強(qiáng)植物提取物飼料添加劑的作用機(jī)理研究。

致謝

本文形成過(guò)程中，參閱并引用了美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)系A(chǔ)RIZA-NIETO博士的博士畢業(yè)論文；同時(shí)也引用了英國(guó)美瑞康集團(tuán)公司研發(fā)部公開(kāi)發(fā)表的研究成果和內(nèi)部的研究報(bào)告，程學(xué)慧碩士幫助校閱和編輯，在此深表謝意！

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