周 苗， 范馨尹， 李志青， 馬曉康

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

過(guò)去幾十年里， 抗生素在集約化動(dòng)物生產(chǎn)中扮演著舉足輕重的角色， 為人類(lèi)動(dòng)物源性食品的供應(yīng)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)， 但近年其帶來(lái)的一系列問(wèn)題逐步顯露并備受關(guān)注， 因此歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早在本世紀(jì)初就相繼在動(dòng)物生產(chǎn)中禁用抗生素類(lèi)促生長(zhǎng)劑，而我國(guó)也在2019 年7 月9 日發(fā)布農(nóng)業(yè)農(nóng)村部194 號(hào)公告，規(guī)定自2020 年7 月1 日起我國(guó)飼料生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長(zhǎng)類(lèi)藥物飼料添加劑（中藥類(lèi)除外）的商品飼料。 隨著飼料無(wú)抗時(shí)代的到來(lái)， 飼料生產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖面臨著巨大挑戰(zhàn)， 飼用抗生素替代品的開(kāi)發(fā)探索變得尤為迫切 （印遇龍等，2020；Cheng 等，2020；Chen 等，2020）。 肉桂醛（CA）為丙烯醛衍生物，又名皮桂醛，是肉桂等植物所提精油的主要成分，可通過(guò)人工合成其單體物質(zhì)及其衍生物 （Hajinejad 等，2020）。 CA 具有抑菌、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗癌、殺蟲(chóng)等生物功效，并且其來(lái)源充足、毒副作用小及綠色環(huán)保，在人類(lèi)醫(yī)療、食品、美妝及動(dòng)植物生產(chǎn)等領(lǐng)域已頗有研究和應(yīng)用 （Doyle 等，2019；Friedman等，2017；Hong 等，2016）。 本文就 CA 的生物作用及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的研究結(jié)果進(jìn)行概述， 并對(duì)其潛在作用機(jī)制進(jìn)行探討， 以期為其進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)及在動(dòng)物生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用提供參考。

1 CA 的生物學(xué)作用

1.1 抑菌 隨著細(xì)菌耐藥性的增強(qiáng)，細(xì)菌性疾病已成為影響動(dòng)物健康的主要因素， 其防治措施一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)（Poolman 等，2020；Wernli等，2020）。 研究表明，CA 可以抑制多種細(xì)菌和真菌活性（Behbahani 等，2021），如沙門(mén)氏菌、大腸桿菌、葡萄球菌、李斯特菌、黑曲霉菌等，具有良好的廣譜抗菌活性（Purkait 等，2020）。 結(jié)構(gòu)完整是細(xì)胞正常存活的基礎(chǔ)，Yin 等（2020）發(fā)現(xiàn)，CA 可以導(dǎo)致嗜水氣單胞菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂， 致使細(xì)胞質(zhì)缺失、內(nèi)部空化和異常的二元分裂，并且提高其電導(dǎo)率、 乳酸脫氫酶活性和DNA 外滲水平，這表明CA 可以通過(guò)破壞細(xì)胞膜和影響蛋白質(zhì)代謝來(lái)達(dá)到抑制和殺滅效果。 生物膜是嵌入細(xì)胞外基質(zhì)中的表面附著的微生物群落，具有一定的保護(hù)作用，使其更能耐受抗菌劑。 Ali 等（2020）發(fā)現(xiàn)，反式CA 能夠影響糞球菌生物膜的代謝活性，并且作用效果持久，使其受損生物膜喪失修復(fù)能力，效果與1%次氯酸鈉和2%洗必泰相當(dāng)， 可能是由于反式CA 具有穿透和擾亂糞腸球菌疏水細(xì)胞膜完整性的能力。 He 等（2019）指出，CA 能增加細(xì)胞表面疏水性，減少細(xì)菌聚集，抑制產(chǎn)酸和減弱耐酸性，同時(shí) 下 調(diào) gtfB、gtfC、gtfD、gbpB、comDE、vicR、ciaH、ldh 和relA 等與生物膜形成和產(chǎn)毒相關(guān)基因的表達(dá)。CA 可以通過(guò)生物膜的多糖基質(zhì)擴(kuò)散，使其不穩(wěn)定，從而改變細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)，這可能跟CA 分子具有α，β-不飽和羰基結(jié)構(gòu)， 從而能與細(xì)胞膜親水層作用有關(guān)（Albano 等，2018）。 此外，CA 與部分抗生素有協(xié)同作用， 即提高低濃度的抗生素抗菌效果（Shahverdi 等，2007）。綜上，目前主要認(rèn)為 CA 通過(guò)破壞細(xì)胞膜完整性， 影響蛋白質(zhì)代謝和生物膜形成，以及降低群體感應(yīng)效應(yīng)來(lái)發(fā)揮抑菌和殺菌作用（Vasconcelos 等，2018）。

1.2 抗炎 炎癥是機(jī)體非特異性免疫系統(tǒng)對(duì)內(nèi)源性或外源性刺激原所產(chǎn)生的一種防御性反應(yīng)，雖然清除了刺激原和壞死組織，維護(hù)了機(jī)體健康，但一旦炎癥過(guò)度刺激免疫系統(tǒng)， 過(guò)量釋放細(xì)胞因子，就會(huì)危及動(dòng)物生命。CA 可以通過(guò)ERK1/2、p38和NF-κB 等多種信號(hào)通路改善神經(jīng)炎癥、 關(guān)節(jié)炎、過(guò)敏性皮炎等炎癥。 Li 等（2020）發(fā)現(xiàn)，CA 可以抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）的表達(dá)，阻斷 PI3K/ AKT信號(hào)通路， 抑制類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎成纖維細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，從而改善類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的發(fā)展進(jìn)程。肥大細(xì)胞可以釋放各種炎癥介質(zhì)，如組胺、蛋白酶、細(xì)胞因子、趨化因子和前列腺素、白三烯等類(lèi)花生酸， 在過(guò)敏及其他炎癥疾病中起著至關(guān)重要的作用。 研究表明，CA 具有抑制細(xì)胞因子合成，降低受刺激細(xì)胞中組胺的水平，并減弱β-己氨基糖苷酶的釋放和細(xì)胞脫粒的能力 （Badger-Emeka 等，2020）。 Ahn 等 （2016） 發(fā)現(xiàn)，CA 可以通過(guò)阻斷MAPK 通路，從而減少肥大細(xì)胞RBL-2H3 的脫粒生成，降低 TNF-α 環(huán)氧化酶-2（COX-2）的相對(duì)表達(dá)水平。 Mendes 等（2016）觀察到，CA 能夠改善脂多糖誘導(dǎo)的全身炎癥反應(yīng)綜合征小鼠的病狀，減少循環(huán)單核細(xì)胞數(shù)量， 增加腹膜單核細(xì)胞和多形核細(xì)胞數(shù)量， 并且提高了小鼠的Ly6Chighand 和Ly6clo 單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的比值， 同時(shí)降低了NO、TNF-α 水平。 此外，CA 可以通過(guò)抑制腸炎型沙門(mén)氏菌的幾種SPI-1 關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白HilA、HilC、HilD 和InvF 的轉(zhuǎn)錄，從而減弱其產(chǎn)毒能力，從源頭抑制了刺激原的產(chǎn)生（Liu 等，2019）。

1.3 其他作用 研究表明，CA 在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制癌變細(xì)胞遷移和侵襲，對(duì)抗白血病、肝細(xì)胞癌和口腔癌等方面也有不錯(cuò)的功效 （Hong 等，2016）。Huang 等（2020）報(bào)道，CA 能夠明顯抑制體外培養(yǎng)的骨肉瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并且呈濃度依賴(lài)性。 在小鼠模型中，CA 抑制骨肉瘤的生長(zhǎng)， 可能是通過(guò)抑制骨肉瘤Wnt/β-連環(huán)蛋白和PI3K/Akt 的轉(zhuǎn)錄活性， 從而實(shí)現(xiàn)抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和促進(jìn)凋亡的目的。 CA 具有減少病原微生物毒素釋放的作用。 有報(bào)道稱(chēng)，CA破壞鏈格孢菌細(xì)胞壁完整性后， 菌體生長(zhǎng)過(guò)程中合成的真菌毒素可能在膜破壞后與CA 相互作用， 從而降低了環(huán)境中毒素水平 （Xu 等，2018）。Duan 等（2021）發(fā)現(xiàn)，CA 可能通過(guò)抑制 CYP3A4的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)， 減少翡翠貽貝消化腺中腹瀉性貝類(lèi)毒素的積累。 此外，CA 還具有改善動(dòng)物認(rèn)知障礙（Ryu 等，2020）、 減緩氧化應(yīng)激造成的細(xì)胞損傷（Choi 等，2020）、促進(jìn)傷口愈合（Yuan 等，2018）和驅(qū)蟲(chóng)（Abbasi 等，2020）等作用。

2 CA 在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

以CA 等為核心的植物精油作為植物提取物中的主要成分， 具有特殊芳香氣味及多種有益生物活性， 是一類(lèi)飼用促生長(zhǎng)抗生素類(lèi)藥物的潛力替代物質(zhì)， 近年來(lái)一直深受科研機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注（Stevanoviác等，2018；Omonijo 等，2017）。研究表明，CA 能夠積極改善動(dòng)物飼料適口性、免疫能力、腸道健康及消化功能等，從而提高豬、禽、反芻及水產(chǎn)動(dòng)物的生產(chǎn)性能（Huang 等，2017）。

2.1 促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物消化吸收， 提高生產(chǎn)性能 研究表明，CA 能提高動(dòng)物干物質(zhì)（DM）攝入量及產(chǎn)奶量（Wall 等，2014），優(yōu)化胴體品質(zhì)，促進(jìn)微生物蛋白（MCP）轉(zhuǎn)化，減少氮排瀉量，利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收（Yang 等，2009）。 丁大偉等（2019）在荷斯坦奶牛日糧中添加CA 發(fā)現(xiàn)， 可以提高其DM 攝入量、產(chǎn)奶量，同時(shí)提高其氮表觀消化率，減少尿糞氮排泄量，利于減少環(huán)境污染并提高資源利用效率。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)CA 可以促進(jìn)荷斯坦奶牛瘤胃MCP合成，提高DM、CP、中性洗滌纖維（NDF）及酸性洗滌纖維（ADF）消化率。柴建亭等（2018）發(fā)現(xiàn)，CA 可以提高肉雞粗脂肪、氮、天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸和色氨酸的消化率，降低料肉比。

研究表明，CA 可以改善豬只生長(zhǎng)性能，提高飼料報(bào)酬。 鄒勝龍等（2015）報(bào)道，CA 可以提高斷奶仔豬平均日采食量 （ADFI） 及平均日增重（ADG），并改善仔豬皮毛潤(rùn)澤程度。周明等（2019）也證實(shí)，CA 能促進(jìn)肉仔雞的生長(zhǎng)，改善其營(yíng)養(yǎng)生化代謝，增強(qiáng)雞體免疫功能，提高雞肉品質(zhì)，且效果優(yōu)于飼用抗生素預(yù)混料， 表現(xiàn)出良好的替代飼用促生長(zhǎng)抗生素潛能。 此外有報(bào)道稱(chēng)，CA 可以替代保育豬飼糧中的抗生素（金霉素、黏桿菌素和桿菌肽鋅合劑），并且效果優(yōu)于抗生素，其在防治豬只腹瀉、 提高機(jī)體抗氧化能力及飼料轉(zhuǎn)化率方面有著較好效果（周明等，2016；申書(shū)婷等，2015），李茜茜等（2017）也得到了類(lèi)似結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)CA可以提高腸道有益菌含量。吳東等（2020）證實(shí)，肉桂醛可以替代育肥豬飼糧中吉他霉素， 并顯著提高豬只血清免疫球蛋白-G（IgG）含量、總抗氧化能力（T-AOC）及谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）活性，這表明CA 可以改善豬只健康狀況，提高生產(chǎn)性能。

2.2 防控病原菌， 維護(hù)機(jī)體健康 疾病一直是制約畜禽生產(chǎn)的首要因素，雖然相關(guān)化學(xué)合成藥物可以有效降低損失，但其不規(guī)范使用導(dǎo)致了一定的耐藥性及藥物殘留等問(wèn)題，降低了防治效果和消費(fèi)者認(rèn)同度（Szewc 等，2020）。 Williams 等（2015）報(bào)道，CA 可以破壞豬蛔蟲(chóng)腸道微絨毛及其組織完整性，從而有效發(fā)揮體內(nèi)外驅(qū)蟲(chóng)特性。細(xì)菌呼吸道感染是影響?zhàn)B豬生產(chǎn)的主要健康問(wèn)題，研究發(fā)現(xiàn)，CA 可以有效抑制豬鏈球菌、豬胸膜肺炎放線桿菌、豬放線桿菌、支氣管敗血波氏桿菌、副豬嗜血桿菌和多殺性巴氏桿菌等呼吸道病原體（Lebel 等，2019）。

隨著家禽集約化規(guī)模生產(chǎn)的流行及抗生素使用的不規(guī)范， 細(xì)菌性疾病在家禽生產(chǎn)中呈現(xiàn)日趨增加的態(tài)勢(shì)， 相關(guān)細(xì)菌性疾病的日常防控顯得尤為重要（Lone 等，2021）。 研究發(fā)現(xiàn)，CA 對(duì)雞腸炎沙門(mén)氏菌?。⊿E）（Zhang 等，2019）、耐藥性大腸桿菌病 （Roth 等，2019）、 壞死性腸炎 （Abdelli 等，2020） 等疾病有一定防治作用。 Upadhyaya 等（2015）發(fā)現(xiàn)，反式CA 能夠有效減少人工感染腸道沙門(mén)氏菌（SE）蛋雞的雞蛋蛋殼、蛋黃及臟器（盲腸、肝臟、輸卵管）的SE 數(shù)量，可能是通過(guò)下調(diào)SE附植和侵襲能力相關(guān)基因的表達(dá)， 從而降低其存活率。Upadhyaya 等（2015）還發(fā)現(xiàn)，CA 可以減少種蛋蛋殼表面 SE 含量。 Kollanoor 等（2017）發(fā)現(xiàn)，CA可以減少與SE 鞭毛運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)致病島1 表達(dá)和對(duì)腸上皮細(xì)胞侵襲相關(guān)的基因PT8 的表達(dá)， 同時(shí)抑制了編碼多轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和外膜蛋白的基因轉(zhuǎn)錄，此外還刺激了熱休克蛋白相關(guān)基因的表達(dá)，如dnaK、dnaJ、ibpB 和 ibpA， 從而影響 SE 的代謝及合成途徑。 此外，CA 對(duì)家禽寄生蟲(chóng)有一定驅(qū)蟲(chóng)功效，在一定程度上對(duì)雞球蟲(chóng)病和刺螨有防治效果（Abbasi等，2020；Galli 等，2020；周強(qiáng)等，2019）。

乳房炎是奶牛常見(jiàn)疾病之一， 是影響奶牛產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)的重要因素。 有研究顯示，CA 對(duì)金黃色葡萄球菌（S.aureus）、大腸桿菌（E.coli）和乳房鏈球菌（S.uberis）三種造成奶牛乳房炎的主要致病菌有著良好的抑制及殺滅作用， 且對(duì)奶牛皮膚無(wú)刺激影響（胡飛等，2017；程浩等，2017）。

2.3 改善胃腸道健康 動(dòng)物腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、消化酶活性及微生物區(qū)系等因素與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、免疫能力直接相關(guān)，健康動(dòng)物腸道黏膜上皮細(xì)胞定期死亡脫落， 并由隱窩產(chǎn)生的新細(xì)胞迅速更新，從而保障腸道結(jié)構(gòu)完整性（Singh 等，2021）。有研究指出，CA 可以提高肉雞十二指腸和空腸腸道絨毛高度（VH）、絨毛高度與隱窩深度的比值（V/C），降低隱窩深度（CD）（劉洋，2014），與宋文靜等（2020）在大余麻鴨上進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果類(lèi)似。段瑞等（2017）在科寶肉雞日糧添加不同水平的包被CA 發(fā)現(xiàn)， 其可以提高十二指腸VH、 空腸VH和V/C，促進(jìn)腸道結(jié)構(gòu)完整性；并降低血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）活力，緩解肝腎壓力；提高脾臟指數(shù)、ADG、ADFI，改善機(jī)體免疫能力及生產(chǎn)性能。

斷奶仔豬腹瀉一直是影響仔豬生產(chǎn)效益的關(guān)鍵因素，通常認(rèn)為大腸桿菌（ETEC）感染是重要因素之一（Duan 等，2020）。 Jiménez 等（2020）發(fā)現(xiàn)，CA 可以減緩ETEC 攻毒處理斷奶仔豬的肝、 脾、腸等組織損傷，提高VH、V/C，同時(shí)減少腸道固有層炎性細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)腸細(xì)胞增殖。 CA 可以通過(guò)上調(diào)腸道緊密連接蛋白-4 及pIgR 表達(dá)， 調(diào)節(jié)細(xì)胞氨基酸代謝，加快損傷黏膜組織修復(fù)，從而提高腸道黏膜屏障完整性； 同時(shí)抑制腸黏膜炎癥因子表達(dá)，促進(jìn)有益菌附植（Shen 等，2020 ；Wang 等，2015）。 王雨瓊等（2014）也發(fā)現(xiàn)，CA 對(duì)豬小腸上皮細(xì)胞有一定的增殖效果，且無(wú)細(xì)胞毒性。

瘤胃微生物發(fā)酵對(duì)反芻動(dòng)物健康、營(yíng)養(yǎng)利用、解毒和甲烷排放有著直接或間接的作用。 崔喬等（2021）發(fā)現(xiàn)，CA 可以調(diào)控肉羊的瘤胃發(fā)酵，改善羔羊生長(zhǎng)性能， 提高飼糧中DM、NDF、ADF 的瘤胃有效降解率以及飼糧氮在瘤胃中的存留率，降低CH4產(chǎn)量， 從而提高飼糧能量和氮的利用率。此外，CA 可調(diào)節(jié)荷斯坦奶牛公犢牛瘤胃微生物菌群結(jié)構(gòu)，提高瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸含量，降低腹瀉率（楊云燕，2019）。

在草魚(yú)飼糧中添加適宜CA 可以促進(jìn)其腸道發(fā)育，同時(shí)增強(qiáng)腸和肝胰腺消化酶（脂肪酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶和淀粉酶）和腸刷狀緣酶[肌酸激酶（CK）、鈉/鉀-三磷酸腺苷酶、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-GT）和堿性磷酸酶（AKP）]的活性，提高其消化吸收能力， 從而提高生長(zhǎng)性能 （Zhou 等，2020）。CA 對(duì)半滑舌鰨腸道健康也有積極作用， 能夠改善其前腸結(jié)構(gòu)，增加腸絨毛分支以及寬度，擴(kuò)大乳糜管空間， 有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及對(duì)病原微生物的抵抗（Wang 等，2021）；調(diào)節(jié)腸道微生物群落及多樣性， 增加腸道益生菌數(shù)量， 如芽孢桿菌屬、乳桿菌屬和雙歧桿菌屬（蔣溥等，2019）。

2.4 改善產(chǎn)品品質(zhì) 在改善畜禽產(chǎn)品品質(zhì)方面，CA 也有積極作用。 Luo 等（2020）發(fā)現(xiàn)，在育肥豬日糧中添加CA 可以提高背最長(zhǎng)肌面積、pH24h、保水率、大理石花紋評(píng)分，降低平均背膘厚、剪切力、肌內(nèi)脂肪、糖酵解潛力，并提出糖酵解潛力降低可能與磷酸甘油酸激酶（PGK）和甘油醛3-磷酸脫氫酶（GAPDH）的活性降低有關(guān)。 柴建亭等（2018）發(fā)現(xiàn)，CA 能改善肉雞胸肌嫩度、 胸腿肌含水率。He 等（2014）發(fā)現(xiàn)，在肉牛飼糧中添加 CA 可以改善肝臟和肌肉中脂肪酸組成， 提高牛肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味。 另有報(bào)道稱(chēng)，CA 可以降低荷斯坦奶牛奶中體細(xì)胞水平，提高乳脂率及乳蛋白含量（丁大偉等，2019）。 此外，CA 可以保持魚(yú)肉在貯藏期間的質(zhì)地特性，有望延長(zhǎng)魚(yú)肉貨架期（Xu 等，2020）。

2.5 增強(qiáng)抗應(yīng)激能力 高密度飼養(yǎng)導(dǎo)致的擠壓應(yīng)激、熱應(yīng)激是影響家禽生產(chǎn)效益的重要因素。 研究表明，CA 能夠緩解肉雞及肉鴨熱應(yīng)激及擠壓應(yīng)激，減少環(huán)境因素導(dǎo)致的傷亡（宋文靜等，2020；Hosseini 等，2018）。此外，CA 能夠通過(guò)增強(qiáng)超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶的活性和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的水平，降低丙二醛的含量，以及通過(guò)提高血清、肝臟、中腎和脾臟中溶菌酶的活性來(lái)改善半滑舌鰨魚(yú)體抗氧化能力和免疫狀態(tài)（Wang 等，2021）。

3 小結(jié)

CA 作為一種天然植物提取物，具有抑菌、抗炎等多種生物學(xué)作用，并且可以通過(guò)與多種物質(zhì)結(jié)合增強(qiáng)其生物活性。 在畜禽生產(chǎn)的后抗生素時(shí)代，CA可以有效維護(hù)畜禽機(jī)體健康， 改善畜禽生產(chǎn)性能，提高養(yǎng)殖效益，是一種頗具應(yīng)用前景的飼用抗生素替代物。 將來(lái)還需在以下方面繼續(xù)深入探究：（1）CA 的作用機(jī)理；（2）CA 衍生物的開(kāi)發(fā)及其活性變化；（3） 飼料加工調(diào)制工藝及儲(chǔ)存條件對(duì)CA 活性的影響；（4）CA 與其他活性成分配伍時(shí)的最佳劑量及其配伍效果；（5） 載體工藝對(duì)CA 生物活性及其作用靶點(diǎn)的調(diào)控；（6）飼用CA 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。 從而確定CA 及其衍生物在不同種屬動(dòng)物、不同生理階段、不同生產(chǎn)目的、不同飼養(yǎng)水平中的最佳使用劑量和劑型，以促進(jìn)CA 的推廣應(yīng)用。