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牛至(Origanum Vulgare Linn)是唇形科牛至屬多年生草本植物,又稱止痢草、牛膝草、馬郁蘭、土香薷、野荊芥、白花茵陳、小葉薄荷等,世界各地有20多個品種,主要生長在歐洲、亞洲和非洲北部等地區(qū),在我國主要分布在西北、華北及長江流域以南等地區(qū)。牛至味辛,微苦,性涼,在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中,全草入藥,可預(yù)防和治療多種疾病。牛至油(Oregano oil)是從牛至中提取的具有特殊芳香氣味的揮發(fā)油,約占全草1% ~10%。
牛至油顏色呈淡黃色且透明,是一種混合物,大約有50多種不同的化合物,主要化學(xué)成分是酚類、萜烯類及其衍生物、脂肪酸類、黃酮、甾醇等,例如抗微生物活性最強(qiáng)的百里香酚(Thymol)和香芹酚(Carvacrol),百里香酚和香芹酚的前體物質(zhì)γ-萜品烯和ρ-異丙甲苯也具有一定的抗微生物活性。牛至隨種屬分類、生長地域、收獲時期、提取部位、提取工藝的不同,所含牛至油的含量和組分差別較大,牛至草收割的最佳時期是牛至現(xiàn)蕾期到初花期,此時牛至草中牛至油的含量最高,牛至所含化學(xué)成分的種類和數(shù)量在花和葉中最多,其次是牛至根,牛至莖最少。
在飼料、制劑和產(chǎn)品中牛至油具有較穩(wěn)定的理化性質(zhì),研究證明,其有效成分在4 ℃和20 ℃時貯存24個月后沒有任何損失,在80 ℃以上時有效成分損失僅0.79%,在105 ℃時有效成分損失為2.01%。牛至油的提取方法包括水蒸氣蒸餾提取法、溶劑回流提取法、微波輔助法、同時蒸餾萃取法、超臨界流體萃取法等,其中水蒸汽蒸餾提取法是最常用的方法之一。但在實際生產(chǎn)中,需要盡快研究制定適合于工業(yè)化大生產(chǎn)的可行方法和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
牛至油具有抗菌、抗氧化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、促進(jìn)消化和改善動物產(chǎn)品品質(zhì)等功效,是一種具有廣闊應(yīng)用前景的飼料藥物添加劑。深入揭示牛至油的藥理作用機(jī)制,對其開發(fā)利用具有重要意義。
2.1 抗微生物作用及機(jī)制
牛至油是一種天然的綠色抗生素,其中抗菌活性最強(qiáng)的是百里香酚和香芹酚,其對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、李氏桿菌和白色念珠菌的抗菌抑菌能力最強(qiáng),研究還發(fā)現(xiàn)牛至油有抗病毒、真菌和抗寄生蟲的作用。盡管牛至油的抗菌作用機(jī)制進(jìn)行了很多研究,但是其詳盡作用機(jī)制仍沒有完全闡明,百里香酚和香芹酚的具體作用機(jī)制包括:增強(qiáng)細(xì)胞膜通透性,抑制細(xì)菌內(nèi)毒素的分泌,多成分協(xié)同疊加作用等,上述幾種作用機(jī)制并非都是獨立的,可能會相互影響。萜烯類物質(zhì)也能阻礙細(xì)菌DNA自我復(fù)制過程,從而抑制細(xì)菌的繁殖和生長過程。牛至油全成分抗菌效果比百里香酚和香芹酚要好,這說明牛至油的非主要活性成分可能與主要活性成分有疊加效應(yīng)。因此天然提取的牛至油抗微生物效果要好于人工合成的百里香酚和香芹酚。
2.2 抗氧化作用及機(jī)制
正常情況下,動物體內(nèi)自由基的產(chǎn)量很少,但動物在患病、應(yīng)激和特殊生理條件下,機(jī)體內(nèi)會產(chǎn)生大量自由基,自由基引發(fā)的連鎖反應(yīng)會對動物機(jī)體造成嚴(yán)重傷害。牛至油具有較強(qiáng)的抗氧化作用,發(fā)揮抗氧化作用的有效成分主要為酚酸類和萜烯類化合物。酚酸類化合物苯環(huán)上的酚羥基為其抗氧化活性基團(tuán),主要是通過脫氫反應(yīng)清除烷氧自由基。萜烯類化合物含有1個或多個異戊二烯骨架,具有較強(qiáng)的還原性,通過參與氧化還原反應(yīng),防止細(xì)胞膜和線粒體中的不飽和脂肪酸被氧化,進(jìn)而維持細(xì)胞的正常功能。此外,牛至油還能激活機(jī)體的內(nèi)源性抗氧化劑,通過提高血清中超氧化物歧化酶等防御酶系的活性,增強(qiáng)動物機(jī)體清除氧自由基的能力,防止機(jī)體受脂質(zhì)過氧化的損傷。牛至油抗氧化作用的主要機(jī)制包括:直接淬滅自由基,與脂類、蛋白質(zhì)、維生素等螯合,調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)氧化酶活性,與金屬離子絡(luò)合。在實際應(yīng)用中,影響牛至油抗氧化作用的因素有飼養(yǎng)管理與環(huán)境的差異、生物活性成分的來源和加工方法的差異、生物活性成分的作用方式等。未來要加強(qiáng)動物營養(yǎng)與氧化應(yīng)激的基礎(chǔ)研究。
2.3 提高機(jī)體免疫力作用及機(jī)制
牛至油可以促進(jìn)機(jī)體免疫器官的生長發(fā)育,增加吞噬細(xì)胞數(shù)量,提高吞噬細(xì)胞的吞噬能力,通過體液及細(xì)胞免疫增強(qiáng)機(jī)體的特異性和非特異性免疫力。有研究表明,牛至油可抑制有害菌的生長繁殖,維持微生態(tài)平衡,進(jìn)而增加胃內(nèi)容物的含量,延長營養(yǎng)物質(zhì)在消化道的停留時間,促進(jìn)了蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用,這就為免疫器官的發(fā)育提供了充足的營養(yǎng)。
2.4 促生長作用及機(jī)制
牛至油的促生長作用已經(jīng)被諸多學(xué)者的動物體外實驗所證實,具體機(jī)制包括以下三個方面:牛至油中乙酸檜萜烯脂特有的芳香味可激發(fā)動物的食欲,刺激消化道感受器,激活消化酶的活性,促進(jìn)飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收;百里香酚和香芹酚通過增強(qiáng)腸道的屏障功能,減少病原微生物對腸道上皮細(xì)胞的損傷,保障了腸道正常的消化吸收功能;牛至油通過特有的抗菌作用維持腸道菌群平衡,提高了動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力,提高了飼料利用率,促進(jìn)了動物生長發(fā)育。
近年來,由于抗生素不規(guī)范使用導(dǎo)致出現(xiàn)了大量動物源耐藥菌株,一些動物細(xì)菌性疾病現(xiàn)有抗生素逐漸失效,而且存在產(chǎn)生“超級細(xì)菌”的風(fēng)險。1973年歐共體規(guī)定人畜共用抗生素不宜在飼料中用作促生長劑;1986年瑞典全面禁止在動物飼料中使用抗生素;2006年1月1日起歐盟全面禁止在食品動物中使用任何抗生素;中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194號公告要求從2020年1月1日起將退出除中藥外的所有促生長類藥物飼料添加劑品種。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)以及世界動物衛(wèi)生組織(OIE)對飼用抗生素的限制,推動了世界上許多國家開始選擇使用天然產(chǎn)品來替代抗生素,所以其市場需求強(qiáng)烈,發(fā)展前景廣闊。牛至油良好的生物學(xué)功能決定了它的可利用價值,1985~1999年英國對牛至進(jìn)行了大量研究,培育出活性物質(zhì)含量豐富的牛至新亞種,該新亞種植物提取物的活性成分及產(chǎn)品可以用于動物和人類,是世界公認(rèn)的天然飼料添加劑。牛至油作為一種新型的天然植物抗生素,與傳統(tǒng)抗生素相比,具有來源廣泛、抗菌效果顯著、不易產(chǎn)生耐藥性、不良反應(yīng)小、適用范圍廣、體內(nèi)無殘留、沒有停藥期等特點。但是,因為牛至油具有揮發(fā)性強(qiáng)、適口性差、易氧化等缺點,在動物養(yǎng)殖實際應(yīng)用時,常以二氧化硅、氫化脂肪為主要輔料,采用微膠囊包被工藝生產(chǎn)包被牛至油,如此可以顯著降低其成分的揮發(fā)性、易氧化性,提高其適口性,乳化增溶技術(shù)還可以促進(jìn)其在動物腸道內(nèi)的吸收利用。我國農(nóng)業(yè)部2001年(農(nóng)牧發(fā)[2001]20號)批準(zhǔn)牛至油預(yù)混劑為飼料藥物添加劑,國內(nèi)市場有多種牛至油的產(chǎn)品。
3.1 牛至油在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用
牛至油在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究較多。在仔豬方面,主要研究結(jié)果體現(xiàn)在緩解仔豬斷奶應(yīng)激、提高采食量、日增重和飼料轉(zhuǎn)化率、減少仔豬腹瀉。在育肥豬方面,主要研究結(jié)果體現(xiàn)在提高生產(chǎn)性能、增強(qiáng)機(jī)體免疫、緩解運輸應(yīng)激和替代飼用抗生素。在母豬方面,主要研究結(jié)果體現(xiàn)在提高繁殖性能、緩解產(chǎn)后氧化應(yīng)激、改善泌乳性能和減少母豬便秘。總體而言,牛至油在豬生產(chǎn)中降低飼養(yǎng)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、維持腸道健康、改善肉品品質(zhì)、糞便除臭應(yīng)用效果明顯,在仔豬和育肥豬的應(yīng)用上,適宜濃度牛至油可以替代抗生素使用。但是,牛至油的適宜添加量有待于深入研究。
3.2 牛至油在牛羊生產(chǎn)中的應(yīng)用
牛至油在牛羊生產(chǎn)中的應(yīng)用研究較少,主要功效是能顯著增加反芻動物的瘤胃微生物蛋白產(chǎn)量、提高奶牛產(chǎn)奶性能和肉羊屠宰率、降低氮排泄的作用;能有效降低牛奶中體細(xì)胞數(shù);增強(qiáng)機(jī)體抗氧化功能。
3.3 牛至油在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用
牛至油在家禽生產(chǎn)中應(yīng)用研究相對較多且結(jié)果比較一致,主要是通過維持腸道正常形態(tài)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)腸道消化酶活性、提高腸黏膜組織中營養(yǎng)轉(zhuǎn)運載體蛋白表達(dá)量等方式,提高飼料轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)性能、改善產(chǎn)品品質(zhì);通過調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫和體液免疫,增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、預(yù)防家禽疾病。特別是通過優(yōu)化腸道微生物菌群,對消化道細(xì)菌性疾病預(yù)防效果顯著,對球蟲病和禽流感也有較好效果。
3.4 牛至油在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用
牛至和牛至油在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖中也被廣泛應(yīng)用。主要集中在誘食作用,降低餌料系數(shù)、提高生產(chǎn)性能,增色作用,提高產(chǎn)品品質(zhì),防病保健作用等,可以作為水產(chǎn)動物養(yǎng)殖的誘食劑、生長促進(jìn)劑、增色劑、免疫增強(qiáng)劑。
3.5 牛至油在家兔生產(chǎn)中的應(yīng)用
牛至油在家兔生產(chǎn)中也有應(yīng)用研究,其功效主要表現(xiàn)在提高生長性能,提高機(jī)體氮沉積;通過刺激免疫器官發(fā)育、提高免疫器官指數(shù)、改善微生物區(qū)系,使腸道保持健康狀態(tài),增強(qiáng)機(jī)體免疫力和抗氧化能力。
3.6 牛至油在動物生產(chǎn)中應(yīng)用存在的問題
當(dāng)前,關(guān)于牛至油作為飼料添加劑的應(yīng)用研究文獻(xiàn)很多,但是結(jié)果并不完全一致。分析其主要影響因素有,不同的牛至種類、品種、來源,其有效成分含量及比例等功效不同;植物提取物添加劑與化工合成純品功效不同;試驗動物生長階段、日糧組成和飼養(yǎng)環(huán)境不同功效不同;產(chǎn)品生產(chǎn)和監(jiān)測不規(guī)范,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,使用效果不同。因此,建立牛至GAP大面積推廣種植以及牛至油產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),具有非常重要的現(xiàn)實意義。另外,牛至油與益生素或低聚糖的作用原理相反,存在相互拮抗作用,故在飼料中不能混合使用。
牛至油還可以作為食品防腐劑、食品調(diào)味香料、護(hù)膚美容化妝品的原料。在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中被廣泛用作碎石劑、利尿劑、鎮(zhèn)痙劑、興奮劑、祛痰劑,還有抗腫瘤作用。早在東漢時期,先人們就把牛至作為一種中草藥使用,具有解表、理氣、化濕的功效,主治中暑、感冒、急慢性胃腸炎、腹痛吐瀉等癥。當(dāng)前,隨著對牛至的深入廣泛研究,將牛至油開發(fā)為抗菌藥物已成定局,牛至在醫(yī)藥方面的綜合利用具有廣闊前景。