植物精油对反刍动物瘤胃蛋白质代谢的影响

白国勇，邹华围 ，王之盛，周安国

（1.四川省畜牧科学研究院动物营养研究所，四川 成都 610066；2.四川农业大学动物营养研究所抗病营养重点实验室，四川 雅安 625014）

本文讨论了植物精油对瘤胃蛋白质代谢的影响及其影响因素，以及对反刍动物生产性能的影响。

1 植物精油及其化学成分

1.1 植物精油的定义与性质 植物精油是一类植物源次生代谢物质，是通过蒸汽蒸馏从植物的挥发性部分提取的混合物。植物精油在植物学上称为精油或香精油，在商业上称芳香油，在化学和医药学上称挥发油。

植物精油具有以下理化性质：常温下易挥发；有特殊而强烈的气味；常温下多为液体；大多具有高的折光率和一定的旋光度；一般比水轻，比重在0.85～1.065间；易溶于石油醚等极性小的有机溶剂中，也能溶于高浓度乙醇，几乎不溶于水；对空气、日光及温度较敏感，易分解变质；有些植物精油在常温下可析出固体成分。

1.2 植物精油的组成成分 在化学上，植物精油的化学成分非常复杂，可分为4类基本成分：

1.2.1 萜烯类化合物 为精油的主要成分。据其基本结构又可分3类：单萜衍生物，如熏衣草烯和茴香醇等；倍半萜衍生物，如金合欢烯、广霍香酮等；二萜衍生物，如油杉醇等。

1.2.2 芳香族化合物 为精油中仅次于萜烯类的第二大类化合物。萜源衍生物，如百里草酚、孜然芹烯；苯丙烷类衍生物，如桂皮中的桂皮醛等。含这类化合物的精油在香料工业上常作辛香型香料。

1.2.3 脂肪族化合物 精油中分子量较小的化合物。几乎存在于所有的精油中，含量较少，如橘子、香茅等精油中的异戊醛等。

1.2.4 含氮含硫化合物 如具有辛辣刺激香味的大蒜素，洋葱中的三硫化物，黑芥子中的异硫氯酸醋等。

2 植物精油对瘤胃蛋白质代谢的影响

Borchers（1965）早期的研究表明，在含酪氨酸的瘤胃液中加入百里酚可以促进氨基酸（AA）沉积，降低氨氮浓度，说明能抑制瘤胃细菌的脱氨基作用。Broderick和Balthrop也发现百里酚能抑制AA脱氨基变成氨氮。McIntosh等（2003）发现，当酪氨酸水解产物在体外与每天饲喂含1g精油化合物青贮日粮的奶牛的瘤胃液批量培养48 h后，能使AA的脱氨基作用降低9%。在相同的研究中，McIntosh等（2003）发现当离子载体莫能菌素加入到瘤胃液中，脱氨基作用没有另外降低，表明精油对细菌种群的影响同莫能菌素的抑制作用是相同的。在后来的研究中，McIntosh等（2003）证明精油能抑制一些高产氨菌（HAP菌）的生长。HAP菌在瘤胃中数量很少，但具有很高的脱氨基活性。McEwan等（2002）对采食了精油的绵羊瘤胃液进行纯培养，发现HAP菌数量减少；同时用DGGE法对芽孢杆菌梭菌属的HAP菌的16SrDNA进行了多样性分析，发现多样性降低。因此，推测精油对瘤胃蛋白质代谢的影响就是对AA降解的影响，并且这些影响可能是因为抑制了HAP菌的生长。

但也存在不一样的报道。Castillejos等（2005）采用双流量连续培养罐培养8d，并保持恒定的pH，发现添加1.5mg/L精油对NH3-N浓度、细菌、粗蛋白降解率，或者微生物蛋白合成率没有影响。Newbold等（2004）和Benchaar（2006）研究报道，每天分别添加 110mg或2 g混合精油，绵羊或奶牛瘤胃中大豆粉的蛋白降解动力学没有变化。

3 植物精油影响瘤胃蛋白质代谢的因素

3.1 植物精油组成成分对瘤胃蛋白质代谢的影响

Busquet等（2005）发现，在连续发酵罐中添加丁香芽2.2mg/L能有效提高大型多肽的浓度，但对NH3-N的浓度没有影响，表明丁香芽精油能降低瘤胃细菌分解肽的活力。然而，添加相同浓度的丁香芽精油组分——丁香酚对N代谢没有影响，表明丁香芽精油中的抗肽基分解活性不是由它的主要成分决定的，而是取决于油中还未鉴别出的化合物。Busquet等（2006）报道，在体外分批培养中添加相同浓度的牛至油或它的主要成分——香芹酚都能降低NH3-N浓度，表明香芹酚在牛至油抗菌活性中起主要作用。Castillejos等（2006）发现，在瘤胃液24 h体外分批培养中逐步增加不同精油化合物的剂量水平（5、50、500mg/L和5 000mg/L）对瘤胃发酵产物的影响不同。当剂量为5、50、500mg/L时，香草醛不改变NH3-N浓度，当柠檬烯剂量为500mg/L时能降低NH3-N浓度，而丁香油酚和愈创木酚在所有的浓度都能降低氨氮浓度。这些研究表明，精油的化学成分可能影响精油对瘤胃N代谢的效果，而酚类化合物因其具有更高的抗菌活性，故可能具有更好的效果。

3.2 剂量对于植物精油改变瘤胃N代谢效果的影响 精油和它们的组分已被证明对N代谢的影响存在剂量依赖性。例如，Busquet等（2006）证明一些精油（如茴香油，杜松油，辣椒油，肉桂油，丁香芽油，莳萝油，大蒜油，生姜油，牛至油和茶树油）和它们的主要成分（即茴香醚，苄基水杨酸，香芹酚，香芹酮，肉桂醛和丁香酚）在高浓度条件下（3 000mg/L）能显著抑制NH3-N浓度，但中等剂量（300mg/L）的影响就很小，低剂量（3mg/L）甚至没有影响；并且证明瘤胃N的流动没有因为大蒜精油或肉桂醛的添加而改变，但是在体外连续培养中被肉桂叶精油降低。

由于精油复杂的化学组成，关于精油的适宜添加剂量还存在争议。Newbold等（2004）发现，每天饲喂110mg精油的绵羊十二指肠中细菌N的流动没有改变，但能显著抑制瘤胃中的脱氨基作用，降低NH3-N浓度。而McIntosh等（2003）报道，BEO对体外瘤胃细菌的有效浓度在35～360mg/L，在体内则更高。这些研究结果的差异可能是因为精油的化学组成和实验条件不同所造成的。

4 植物精油对反刍动物生产性能的影响

4.1 对奶牛的影响 已有少数研究报道了精油和它们的组分对奶牛产奶量和组成的影响。Benchaar等（2006，2007）发现，给奶牛每天饲喂750mg或2g精油，对DM摄入量、奶产量和奶成分没有影响。相似的，给奶牛补充薄荷油20 g/kg，对DM、奶产量和奶成分也没有影响。最近，Yang等（2006）在奶牛日粮中添加大蒜油（5 g/d）和杜松实油（2 g/d），发现它们对DM摄入量、奶产量或奶成分也没有影响。陈会良等的实验结果显示，试验组（10%牛至油预混剂）牛奶乳脂率提高了7.57%（P<0.05）；产奶量和乳蛋白率差异不显著（P>0.05）。黄玉德等在奶牛日粮精料中添加大蒜素粉0.1%，结果每头奶牛日产奶量增加 2.03 kg，提高了 8.42%（P<0.05），乳脂率提高了4.3%，精料用量每头牛日平均下降0.8kg。这些研究中所得的结果不同可能与所用的精油成分不同有关。

4.2 对绵羊的影响 井明艳等（2005）用大蒜素饲喂绵羊，发现大蒜素可以提高绵羊体增重，且不同的饲喂水平对绵羊的体增重产生不同的效果，25%大蒜素的最佳饲喂水平为1.3～1.5g/只·d。贺剑忠等研究了大蒜素对卡拉库尔羊日增重的影响，在精料中添加150 mg/kg水平的大蒜素，结果与对照组相比平均日增重降低了22.90 g，说明大蒜素对绵羊无增重作用，在一定程度上还会抑制绵羊的生长。这与前人的研究结果相矛盾，可能是因为大蒜素剂量过大，从而抑制了绵羊瘤胃内的真菌，导致绵羊消化功能下降，最终抑制了其生长。

4.3 对肉牛的影响 精油及其化合物对肉牛生产性能影响的研究很少。贾玉山等在日粮中加入不同剂量的大蒜和大蒜素饲喂西门塔尔杂交后代公牛，得出的结论为：大蒜及大蒜素对肉牛增重有显著的促进作用，这可能是因为大蒜在激活肉牛体液免疫和细胞免疫系统过程中表现出了较强的生物活性，减弱了肉牛机体感染布氏杆菌后引起的能量和物质消耗，从而促进了肉牛增重。此外，香精油还可以影响肉牛的免疫性能。大蒜中影响肉牛机体免疫功能的主要成分是大蒜素，低剂量的大蒜素促进机体免疫调节，中剂量大蒜素的生物活性与机体免疫反应的强度趋于一致。

5 结语

植物精油可能是改善反刍动物中蛋白质利用率的一种有效方法。但在反刍动物上针对香精油所进行的研究大多还是在体外进行的，实际生产中这些活性物质的最佳剂量，瘤胃微生物菌群对这些物质的适应特性以及植物精油在动物体内的转化机理等还需要进一步研究。

[1]张克英.植物精油在家禽营养中的应用进展[J].新饲料，2006，（12）：41-44.

[2]Borchers R.Proteolytic activity of rumen fluid in vitro[J].J.Anim.Sci.，1965，24：1033-1038.

[3]McIntosh F M，Williams P，Losa R，et al.Effects of essential oils on ruminal microorganisms and their protein metabolism[J].Appl.Environ.Microbiol.，2003，69：5011-5014.

[4]Newbold C J，McIntosh FM，Williams P，et al.Effects of a specific blend of essential oil compounds on rumen fermentation[J].Anim.Feed Sci.Technol.，2004，114：105-112.