丁旺 習(xí)丙文 陳凱 謝駿 潘良坤
摘要:牛至精油是從唇形科植物牛至中發(fā)現(xiàn)的一種揮發(fā)性精油,在食品抗菌防腐保鮮、畜牧養(yǎng)殖生產(chǎn)中都有廣泛應(yīng)用。隨著管理部門(mén)和社會(huì)對(duì)綠色健康養(yǎng)殖、水產(chǎn)品質(zhì)量及安全問(wèn)題日益重視,藥用植物資源的開(kāi)發(fā)利用在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有廣闊的發(fā)展空間。本文在目前研究基礎(chǔ)上對(duì)牛至精油的特性及其在水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)性能、免疫、抗病等方面的作用進(jìn)行綜述,并探討牛至精油應(yīng)用中存在的問(wèn)題,為其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞:牛至精油;抑菌;抗氧化;生長(zhǎng);水產(chǎn)動(dòng)物
中圖分類(lèi)號(hào):S963.73文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1002-1302(2021)04-0008-04
作者簡(jiǎn)介:丁 旺(1995—),男,江蘇宿遷人,碩士研究生,主要從事水產(chǎn)動(dòng)物疾病研究。E-mail:53277415@qq.com。
通信作者:習(xí)丙文,博士,研究員,主要從事水產(chǎn)動(dòng)物疾病研究。E-mail:xibw@ffrc.cn。
近年來(lái),我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展越來(lái)越快,養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益不斷上升,水產(chǎn)養(yǎng)殖的問(wèn)題也越來(lái)越突出,養(yǎng)殖過(guò)程中不合理的管理措施以及對(duì)環(huán)境容納量的忽視都給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了重大損失。殺蟲(chóng)劑、抗生素和化學(xué)藥物的長(zhǎng)期使用或不合理使用,會(huì)導(dǎo)致病原生物的耐藥性增強(qiáng)、養(yǎng)殖動(dòng)物機(jī)體免疫力下降、水產(chǎn)養(yǎng)殖病害難以控制,藥物殘留也間接對(duì)人類(lèi)的身體健康造成一定威脅[1-3]。
在歐美等國(guó)家,牛至(OriganumvulgareL.)精油因其抗菌、調(diào)味等特性常作為食品的保鮮劑、調(diào)味劑、保鮮劑或功能性成分[4]。在我國(guó),牛至精油同樣也是相關(guān)農(nóng)業(yè)部門(mén)批準(zhǔn)使用的飼料添加劑之一,與傳統(tǒng)飼料藥物添加劑相比更加安全高效,且易被機(jī)體吸收、無(wú)殘留,是一種綠色無(wú)污染的飼料添加劑,應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿Χ己艽骩5]。故本研究對(duì)牛至精油的組分特性及其對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)、抑菌、抗氧化的影響進(jìn)行闡述,并積極探討牛至精油在當(dāng)前生產(chǎn)應(yīng)用中存在的相關(guān)問(wèn)題。
1 牛至及牛至精油的生物學(xué)特征
牛至是多年生草本或半灌木,原產(chǎn)于地中海、歐洲西伯利亞和伊朗西伯利亞地區(qū),因大多數(shù)歐洲國(guó)家通稱(chēng)其為牛至而得名。而據(jù)《植物名實(shí)圖考》記載,牛至為唇形科植物,又名土茵陳、小葉薄荷、山薄荷;牛至在我國(guó)分布較為廣泛,云南、陜西、河南、新疆、甘肅等省份均有牛至,牛至全草可入藥,又可入食,是一種藥食兼用野生植物。在地中海沿岸國(guó)家,牛至一直作為一種天然食品香料來(lái)使用,是世界上著名的烹飪調(diào)味品和重要經(jīng)濟(jì)草藥之一,可作為食品調(diào)味料來(lái)增加乙醇飲料或香料的辛辣味,同時(shí)還有解暑、退熱、止痛、止嘔吐、止瀉等藥效功能[6]。在西方醫(yī)學(xué)中經(jīng)常被用作胭脂紅、祛痰劑、興奮劑、滋補(bǔ)劑、抗病毒劑、抗真菌劑[7-8]。20世紀(jì)90年代中期,歐美的一些營(yíng)養(yǎng)保健專(zhuān)家就開(kāi)始探究牛至的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,并開(kāi)發(fā)出一系列牛至膠囊、精油等營(yíng)養(yǎng)保健產(chǎn)品。據(jù)《全國(guó)中草藥匯編》與《中華本草》記載,牛至清熱解暑可預(yù)防中暑、感冒,還可有效緩解消化不良、腹痛、月經(jīng)疼痛、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、陰囊炎等疾病。
牛至精油最早產(chǎn)于西班牙,是從牛至中提取的一種揮發(fā)性精油,通常為黃紅色或棕紅色,具有辛辣芳香氣味。牛至精油不溶于甘油和水,易溶于乙醇和丙二醇。由于牛至植株種類(lèi)各異且精油的提取方法較多,如微波輔助法、水蒸氣蒸餾提取法、超臨界流體萃取法等[9],因此牛至精油的各組分含量隨提取工藝和植株種類(lèi)的不同而變化,多以香芹酚(香荊芹酚)、百里香酚、γ-萜品烯和p-異丙基甲苯等為主要成分[10]。牛至精油具有較強(qiáng)的抗菌活性,其活性成分能夠穿透細(xì)胞膜使病原微生物水失衡死亡,還能促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞更新,提高生長(zhǎng)性能和飼料利用率。在各類(lèi)型的牛至精油產(chǎn)品中,香芹酚和百里香酚的抗菌活性均較強(qiáng)。
2 牛至精油在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的主要作用
2.1 牛至精油的抗菌抑菌作用
牛至精油含有大量的酚類(lèi)單萜類(lèi)化合物,如香芹醇、對(duì)半胱氨酸和百里香酚。牛至精油的抑菌抗菌作用主要依賴(lài)于酚類(lèi)物質(zhì)(百里香酚和香芹酚),同時(shí)牛至精油中的γ-萜品烯和對(duì)傘花烯也有助于增強(qiáng)其抗菌活性[11]。香芹酚和百里香酚能夠破壞細(xì)胞壁、改變細(xì)胞膜的通透性、改變酶的活性,抑制多種生理代謝,從而達(dá)到抑菌作用[12]。一項(xiàng)使用銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)PA01或耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus)USA300感染三度燒傷創(chuàng)面的研究表明,在細(xì)菌接種24h后局部施用牛至精油,可顯著降低傷口細(xì)菌載量且對(duì)皮膚沒(méi)有明顯的副作用[13]。Govaris等的研究表明,牛至精油能夠有效抑制革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、霉菌、酵母菌,且具有綠色、環(huán)保、無(wú)毒害、無(wú)殘留等特點(diǎn)[14-15]。
Dutra等在研究牛至精油對(duì)脂環(huán)酸芽孢桿菌屬的抑菌作用時(shí)發(fā)現(xiàn),牛至精油中的香芹酚對(duì)該菌屬具有良好的抑制作用[16]。Marília等研究發(fā)現(xiàn),若要抑制蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)、大腸桿菌(Escherichiacoli)和鼠傷寒沙門(mén)氏菌(Salmonellatyphimurium),濃度為5%的牛至精油是最有效的[17]。牛至精油還可以通過(guò)以下方式抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)[18]的生長(zhǎng):(1)牛至精油會(huì)影響細(xì)胞膜的通透性,并對(duì)細(xì)胞膜造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。(2)牛至精油可以通過(guò)影響三羧酸循環(huán)的代謝產(chǎn)物和關(guān)鍵酶來(lái)抑制MRSA的呼吸代謝。王新偉等在研究牛至精油對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用時(shí)也得出了相同的結(jié)論[19]。牛至精油對(duì)常見(jiàn)菌種的最低抑菌濃度與最低殺菌濃度見(jiàn)表1[20-21]。
在水產(chǎn)養(yǎng)殖中牛至精油同樣可以促進(jìn)魚(yú)類(lèi)腸道絨毛數(shù)量增加并改善腸道菌群結(jié)構(gòu),促進(jìn)腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收,還能夠抑制病原微生物生長(zhǎng),提高抗病能力。Gracia-Valenzuela等研究發(fā)現(xiàn),在對(duì)蝦基礎(chǔ)飼料中添加含不同比例百里香酚和香芹酚(48%∶23%、25%∶40%)的牛至精油均能夠有效抑[CM(21]制對(duì)蝦組織中3種弧菌(創(chuàng)傷弧菌、副溶血性弧菌、霍亂弧菌)的生長(zhǎng)[22]。曹升洪等在感染嗜水氣單胞菌(Aeromonashydrophila)的羅非魚(yú)(Oreochromsmossambcus)基礎(chǔ)日糧中添加150、300mg/kg牛至精油,研究表明,止痢草精油可以有效緩解嗜水氣單胞菌對(duì)羅非魚(yú)的危害,提高羅非魚(yú)成活率[23]。
2.2 牛至精油的抗氧化作用
牛至精油及其單體化合物的抗氧化作用主要由于其還原能力、自由基清除能力和單線態(tài)氧猝滅能力[24]。香芹酚和百里香酚是牛至精油主要的抗氧化活性基團(tuán)[25]。Kulisic等使用了β-胡蘿卜素漂白(BCB)法、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法和硫代巴比妥酸(TBARS)法3種不同的方法證實(shí)了牛至精油具有顯著的抗氧化性能,且抗氧化的作用是由于百里酚和香芹酚的存在[26]。Kavoosi等研究發(fā)現(xiàn),百里酚和香芹酚能顯著降低LPS刺激下小鼠巨噬細(xì)胞中NO的產(chǎn)生以及一氧化氮合酶和NADH氧化酶的活性[27]。
在水產(chǎn)應(yīng)用方面,牛至精油除了能夠增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的抗氧化能力之外,還能夠延緩水產(chǎn)品腐敗,延長(zhǎng)水產(chǎn)品的貯藏時(shí)間。在建鯉(CyprinuscarpiovarJian)的基礎(chǔ)日糧中添加0.025%、0.050%、0.100%牛至精油,結(jié)果表明,添加牛至精油后建鯉血清的過(guò)氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性均顯著提高,丙二醛含量均顯著降低,這表明牛至精油能夠顯著增強(qiáng)試驗(yàn)魚(yú)血清抗氧化能力,減輕魚(yú)體的脂質(zhì)過(guò)氧化作用[28]。鄭宗林等在紅羅非魚(yú)基礎(chǔ)日糧中添加1000mg/kg牛至精油,研究表明,飼料中的牛至精油能夠顯著抑制紅羅非魚(yú)肌肉過(guò)氧化的進(jìn)程,降低魚(yú)體脂肪腐臭味的產(chǎn)生,并延長(zhǎng)了紅羅非魚(yú)的貨架期[29]。Mexis等用0.4%牛至精油涂布虹鱒魚(yú)片,研究表明,虹鱒魚(yú)片的氧化程度顯著降低,且貨架期延長(zhǎng)3~4d[30]。
2.3 牛至精油的免疫促進(jìn)作用
植物精油因其免疫促進(jìn)作用而廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中。牛至精油可以通過(guò)4種方式提高機(jī)體的免疫力:(1)提高巨噬細(xì)胞數(shù)目及吞噬能力;(2)增加免疫受體、免疫相關(guān)酶的活性;(3)促進(jìn)免疫器官的生長(zhǎng);(4)減少機(jī)體組織和器官的損傷[31]。Ran等研究發(fā)現(xiàn)一種含有相同百里酚和香芹酚含量的牛至精油能夠增強(qiáng)羅非魚(yú)的先天免疫反應(yīng),表現(xiàn)為頭部腎臟巨噬細(xì)胞的吞噬活性和血漿溶菌酶活性提高,以及血清總蛋白、抗蛋白酶等其他非特異性免疫參數(shù)的提升[32]。王芬等研究發(fā)現(xiàn),牛至精油可以通過(guò)提高機(jī)體吞噬細(xì)胞活性、活化炎性細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的殺傷作用來(lái)提高機(jī)體的免疫能力[33]。
牛至精油同樣能夠提高水產(chǎn)動(dòng)物的免疫力,提高水產(chǎn)動(dòng)物抗病能力。徐奇友等在鏡鯉(Cyprinuscarpiovar.specularis)基礎(chǔ)日糧中添加0.1%牛至草粉,研究表明0.1%牛至草粉顯著提高了鏡鯉腎臟指數(shù)、血清中溶菌酶活性及補(bǔ)體C3、C4含量[34]。Zhang等在鯉魚(yú)(C.carpio)日糧中添加500、1500、4500mg/kg牛至精油,研究表明日糧中添加牛至精油會(huì)顯著提高鯉魚(yú)血清中溶菌酶、以及補(bǔ)體C3、C4含量超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性,同時(shí)顯著降低了丙二醛(MDA)水平[35]。Mabrok等在羅非魚(yú)基礎(chǔ)日糧中添加1g/kg牛至精油,顯著增強(qiáng)了羅非魚(yú)血清溶菌酶活性和抑菌能力,并且增強(qiáng)了魚(yú)體對(duì)鰻弧菌的抗性[36]。
2.4 牛至精油的促生長(zhǎng)作用
牛至精油中特有的芳香味能夠提高動(dòng)物的食欲、增強(qiáng)動(dòng)物的喜食程度,提高進(jìn)食量;牛至精油所含的蛋白質(zhì)與維生素,可以補(bǔ)充和完善飼料中的營(yíng)養(yǎng)水平、促進(jìn)餌料營(yíng)養(yǎng)趨向全價(jià)化;牛至精油的抗菌作用還能夠維持動(dòng)物腸道菌群平衡,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,提高飼料利用率;牛至精油中的百里香酚和香芹酚能夠增強(qiáng)腸道上皮細(xì)胞對(duì)病原微生物的抵抗能力,抑制病原微生物增殖,保障動(dòng)物腸道正常的消化吸收功能??梢?jiàn),牛至精油能夠促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng),降低餌料系數(shù),提高動(dòng)物品質(zhì)和生產(chǎn)性能。
牛至精油可以提高水產(chǎn)動(dòng)物的攝食率,降低餌料系數(shù),促進(jìn)餌料消化吸收。Zheng等用試驗(yàn)評(píng)估了牛至精油對(duì)斑點(diǎn)叉尾[XCZ11.tif;%118%118,JZ](Ictaluruspunctatus)的生長(zhǎng)發(fā)育的影響,結(jié)果表明飼料中添加5%牛至精油可顯著提高斑點(diǎn)叉尾[XCZ11.tif;%118%118,JZ]的生長(zhǎng)性能(P<0.05)[37]。吳強(qiáng)強(qiáng)等研究表明在建鯉基礎(chǔ)料中添加0.025%、0.05%牛至精油能顯著提高試驗(yàn)的增質(zhì)量率和特定生長(zhǎng)率,并且能夠降低飼料系數(shù)[28]。Claire研究發(fā)現(xiàn),在南美白對(duì)蝦(Penaeusvannamei)基礎(chǔ)日糧中添加牛至精油后,個(gè)體平均質(zhì)量提高了10%,餌料系數(shù)及生長(zhǎng)率得到改善且收蝦時(shí)間提前了2d[38]。
2.5 牛至精油的抗寄生蟲(chóng)作用
牛至精油除了抑菌、抗氧化等作用外,還能夠預(yù)防寄生蟲(chóng)疾病。精油中的百里酚和香芹酚可有效殺死線蟲(chóng),如豬蛔蟲(chóng)[39]、捻轉(zhuǎn)血矛線蟲(chóng)[40]、松材線蟲(chóng)[41]等。牛至精油中的香芹酚和百里香酚可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)代謝途徑(例如ATP合成)等方式減少寄生蟲(chóng)感染[42-43]。Gaur等究發(fā)現(xiàn),牛至精油對(duì)小隱孢子蟲(chóng)(Cryptosporidiumparvum)和艾美爾球蟲(chóng)(Eimeriatenella)具有良好的抑制和殺滅作用[44-45]。
3 存在問(wèn)題和展望
牛至精油在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用推廣力度較小。近年來(lái),隨著社會(huì)的發(fā)展,人們?nèi)找嬷匾晞?dòng)物源細(xì)菌耐藥性、產(chǎn)品藥物殘留對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和消費(fèi)者健康的影響等問(wèn)題,因此中草藥制劑在綠色健康水產(chǎn)養(yǎng)殖、增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物疾病防控、改善水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)等方面會(huì)發(fā)揮出更大的作用。牛至在我國(guó)資源豐富、分布較廣,其提取物牛至精油具有顯著的抗菌作用且不易產(chǎn)生殘留和耐藥性,[JP2]此外牛至精油還具有抗氧化、促進(jìn)免疫的作用,在醫(yī)療、食品保鮮方面都有廣泛的應(yīng)用。因此,將牛至精油應(yīng)用到水產(chǎn)品生產(chǎn)中便能夠有效避免使用抗生素所帶來(lái)的危害,加快無(wú)抗生素化進(jìn)程,保障產(chǎn)品無(wú)藥物殘留。
牛至精油的許多潛在作用和價(jià)值仍須進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。在水產(chǎn)方面,牛至精油作為水產(chǎn)動(dòng)物的飼料添加劑在促生長(zhǎng)、抗病性方面的相關(guān)研究較少,作用機(jī)理仍待完善。在提取工藝方面,由于不同生產(chǎn)商的提取方法各不相同,市場(chǎng)上牛至精油產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,有效成分比例也差別較大。因此,牛至精油提取工藝須要進(jìn)一步規(guī)范,制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),最大程度發(fā)揮其潛力。在實(shí)際應(yīng)用中,牛至精油的添加量、穩(wěn)定性、是否會(huì)與其他添加劑產(chǎn)生相互作用、適用條件等也須要繼續(xù)研究。
綜上所述,牛至精油在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面有廣闊的發(fā)展前景,勢(shì)必產(chǎn)生巨大的應(yīng)用價(jià)值,研究人員應(yīng)更深入地研究其作用機(jī)理及適用劑量,開(kāi)發(fā)出更多的牛至精油產(chǎn)品,加快牛至精油產(chǎn)品的應(yīng)用及推廣進(jìn)程。
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