牛至及其精油的生物學功能研究進展

鄭云峰 沈水寶

（1.匯海華茂（上海）實業有限公司，上海201600；2.廣西大學動物科技學院，廣西南寧530000）

牛至起源于希臘，迄今已有3 000多年歷史，它原產于地中海和歐亞大陸，是薄荷科（唇形科）植物的一種，具有溫和、辛辣的香味和刺鼻的氣味，這種植物經常被稱為“披薩香料”。根據美國藥草協會記載，牛至草品種超過40種，是一種耐寒的多年生草本植物（在較冷的氣候下是一年生植物），開白色或紫色的花，整個植株（葉子、花和莖）可以作烹飪和藥用（見圖1）。

牛至精油是從新鮮的牛至的葉、莖和花中蒸餾出來的蒸汽冷凝后的液體濃縮物，牛至精油一直被稱為“天然抗生素”“草藥王子”和“地中海奇跡”，甚至被稱作“液體黃金”。牛至精油的很多功效在很久以前就已經被人們意識到，古希臘醫生希波克拉底被認為是現代醫學之父，他用牛至精油作為抗菌劑和治療消化與呼吸疾病的藥物。18 世紀愛爾蘭草藥醫生John K' Eogh曾寫到牛至“熱、干的特性”，并說它對緩解胃和心臟疼痛的效果很好，對咳嗽、胸膜炎以及肺和子宮的阻塞也很有用，還能舒緩頭疼和神經緊張。在中國，幾個世紀以來，中醫一直用它來緩解腹瀉、發燒、皮膚瘙癢、黃疸、惡心和嘔吐等疾病。

圖1 牛至草白色或紫色的花

1 牛至的化學組成及主要抗菌活性成分介紹

牛至葉子、花和莖中富含揮發物或精油，其化學成分是變化的，成分的變化取決于產地和其他因素。法國一項研究分析了牛至Origanum compactum 葉子的精油組成[1]，結果發現了含有46 種化合物，占總成分的98%以上。其中香芹酚占36.46%、百里香酚占29.74%、對聚傘花素占24.31%。香芹酚和百里香酚是酚類化合物，一類用于醫藥產品的天然物質。對聚傘花素是單萜烯，通常存在于芳香族草本植物中，能提高精油中其他成分的治療功能，迷迭香酸和β-石竹烯也是牛至草的主要成分。各種各樣的牛至精油可能包含上百種其他的化合物，包括蒎烯、檸檬烯、芳樟醇和松油烯。

香芹酚是牛至中主要的藥用成分，因此它成為了被研究最多的精油成分之一。在許多植物中都存在酚類化合物，包括百里香草和野生佛手柑，但它在牛至特別是Origanum vulgare 品種中含量最豐富。眾所周知，香芹酚能抑制細菌生長、緩解炎癥、保護DNA 不受損傷和抑制腫瘤細胞生長。由于香芹酚的抗菌能力，很長時間里牛至常被用來緩解動物腸道問題。

百里香酚也是存在于牛至精油中一種抗菌物質，單獨使用或與香芹酚一起使用時具有很強的抗菌作用，它被認為是一種有效的抗菌劑、消毒劑、殺真菌劑和殺蟲劑。一些牙膏和漱口水中含有百里香酚，它也被用來治療支氣管炎。已故的前芝加哥伊利諾伊大學藥物科學合作項目中心主管Norman R. Farnsworth在文章中寫道，百里香酚中活性成分在肺中具有祛痰的效果。百里香酚還可以增強免疫系統，保護它免受毒素的侵害，有助于防止組織損傷，促進傷口愈合。

對聚傘花素是牛至中一種主要抗菌物質，它具有抗細菌、抗真菌、抗炎癥和祛痰的功能。對聚傘花素在抗菌上與香芹酚具有協同效果，可以明顯提高香芹酚的抗菌效果。Ultee 等（2000）[2]用食源性致病菌蠟樣芽孢桿菌為指示菌，研究發現相同濃度下對聚傘花素和香芹酚混合使用，比單一使用香芹酚殺菌效率提高10倍以上。

2 牛至精油的生物學功能

2.1 抗菌功能

許多研究證實牛至精油具有殺滅多種細菌的功能，科學家還在持續探索牛至在這方面的潛力，牛至精油在預防由大腸桿菌、李斯特菌、沙門氏菌和痢疾志賀氏菌等病原體引起的食源性疾病方面顯示出良好的前景。在食物中加入牛至，不僅可以殺滅細菌，還可以減輕食物中毒的癥狀。

2008 年在中國進行的一項研究中[3]，研究人員確定，酚類化合物香芹酚和百里香酚通過滲透細胞膜最終導致細胞膜電位的喪失進而顯著地抑制了大腸桿菌的生長。在葡萄牙的一項研究發現，Origanum vul?gare 能有效抑制41 種單核細胞增生性李斯特菌。常存在于受污染的食物中，可引起嚴重的感染，主要影響老年人、孕婦、新生兒和免疫力低的成年人。

英國和印度科學家測試了喜馬拉雅牛至的精油，發現其抗菌性能甚至可以殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）。眾所周知，MRSA稱為超級細菌，它比大多數金黃色葡萄球菌感染更難治療，因為它對常用抗生素有耐藥性?？茖W家意識到地中海牛至精油具有強大的抗菌能力，但沒人測試過這種牛至精油，Origanum Vulgare 通常生長在山上。試驗結果表明，牛至精油對MRSA的抗菌效果優于18種抗生素。

在喬治敦大學的兩個研究中，將牛至精油特別是其主要成分香芹酚與三種傳統抗生素：鏈霉素、青霉素和萬古霉素進行了比較。結果顯示牛至精油能像抗生素一樣有效地減少細菌感染。研究人員哈里·普魯斯將牛至精油和金黃葡萄球菌混合在一起，發現低劑量的牛至精油對金黃葡萄球菌的抑制效果與三種藥物相同。在第二個研究中，18只老鼠感染金黃葡萄球菌。6 只老鼠口服牛至精油，一個月后其中的三只老鼠幸存。6 只老鼠服口了用橄欖油稀釋的香芹酚，結果僅僅21 d 后全部死亡。其他6 只老鼠只口服橄欖油，一個月后僅僅存活了1只。這個表明在牛至精油中除香芹酚還有其他成分具有抗菌特性。

天然藥物（如牛至精油）的優點是細菌不會對它們產生耐藥性。由于其高度復雜的化學結構，牛至和其他中藥材具備的天然抗菌能力，使得細菌很難對其產生耐藥性。在2014 年一次采訪中，草藥醫生史蒂芬·哈羅德·布納是這樣解釋的：“長期使用單一成分的藥物，細菌會對其產生耐藥性，并將耐藥基因傳遞給其他細菌”。另一方面，植物草本有多種化合物，這些化合物會破壞細菌的耐藥機制，這增強了植物天然抗菌藥物的活性。植物精油的這種復雜抗菌機制使得細菌很難產生耐藥性。

雖然一些研究已經探討了使用精油替代抗生素的可行性，但在《開放微生物學》雜志的一篇文章中提出了抗生素和植物精油聯合使用的想法[4]，作者Soo等[4]認為，將常規抗生素和植物精油聯合使用，有時會超越精油的單獨特性，產生更強的抗菌活性。聯合使用還減少了抗生素治療感染的最低有效劑量，從而降低抗生素的副作用。Yap 報道：“精油的多組分特性很可能會降低精油抗藥性的發生，因為細菌需要應對很多種成分，以阻礙精油的抗菌，這是很難發生的”。雖然還需要更多的研究，但Soo等[4]總結道，“植物精油和抗生素聯合使用作為治療細菌感染的新方式是有很大可能性的”。

2.2 抗真菌作用

幾項體內（人體）和體外（試管）研究表明，牛至精油和它的成分百里香酚能抑制一系列的真菌，包括產生假絲酵母的白色念珠菌，一種真菌感染。在1999年的一項研究中，兩名阿根廷圣達菲大學的研究人員將羅勒、香菜、薄荷、牛至精油和鼠尾草精油放入酵母提取物和蔗糖的肉湯中培養，以測試它們對酵母和真菌生長的抑制效果，結果證明牛至精油效果最好，完全抑制了真菌的生長。

巴西的一所大學研究小組研究了牛至精油（Orig?anum vulgare）對16 種念珠菌的體外抑制活性，從母狗和卷尾猴身上提取的試管樣本對精油都很敏感?？茖W家得出結論，牛至精油對念珠菌的抗真菌活性表明，它可能是治療該病的一種替代療法。

2011 年西班牙研究人員在一項研究中發現[5]，在發酵的干腌香腸表面涂上牛至精油可以減少霉菌污染，而且對干燥過程不會產生顯著影響，牛至精油還可以改善肉質。

2.3 抗炎癥

炎癥是機體對損傷和感染的反應。牛至精油富含迷迭香酸，一種具有抗炎癥作用的多酚類物質。已證明迷迭香酸能減少中性粒細胞和嗜酸性粒細胞的數量，這兩種白細胞數量的增加會導致哮喘和與過敏相關的炎癥。歷史上，牛至精油曾被用作治療哮喘、哮吼和類風濕性關節炎等炎癥的藥物。

日本的一項臨床試驗研究了季節性變態反應性鼻結膜炎患者[6]，在21 d內試驗組患者每天服用200 mg迷迭香酸，對照組（安慰劑組）患者每天服用50 mg迷迭香酸。與安慰劑組相比，每天攝入200 mg 迷迭香酸的患者，他們的癥狀明顯減輕。

2009年，德國波恩大學和瑞士蘇黎世的科學家們在牛至中發現另一種能緩解炎癥的活性成分——β-石竹烯。盡管β-石竹烯天然存在于許多香料和食用植物中，但它對人類的益處還沒有得到充分的研究。在這項試驗中，瑞士研究人員將β-石竹烯注射到10 只發炎的小鼠爪子中，該成分幫助10只小鼠中7只從炎癥中恢復。這項發表在美國國家科學院院刊上的研究也表明，β-石竹烯能有效阻止骨質疏松癥引起的骨質退化。

在另一項研究中，研究人員發現牛至精油的一種成分百里香酚在體內和體外都能抑制炎癥。百里香酚能抑制人體免疫細胞釋放的胰彈性蛋白酶，這是炎癥反應的標志之一?？茖W家得出結論，百里香酚的抗炎和抗氧化特性有助于控制多種類型感染的炎癥過程。

2.4 抗氧化功能

普遍認為，牛至精油含有高濃度的抗氧化劑，它能保護細胞免受自由基的影響，提高細胞的抗感染能力。自由基是一種不穩定的氧分子，它可以從其他分子中竊取電子，是引起關節炎、癌癥和心臟病等退行性疾病的一個因素，他們也可能參與衰老過程。艾滋病研究人員Greenspan等[7]指出，提高抗氧化劑的攝入能幫助那些艾滋病患者維持免疫功能。喝富含抗氧化劑的茶（如牛至茶），可以幫助達到這一目標。研究表明，牛至和其他薄荷科植物的抗氧化活性部分與迷迭香酸有關，它也有抗病毒和抗炎癥的特性。

在克羅地亞斯普利特大學的一項研究中，來自該校生物化學和食品化學系的研究人員用三種不同的方法檢測了牛至精油的抗氧化特性與其化學組成之間的關系。實驗證實牛至精油的抗氧化功能主要是因為香芹酚和百里香酚，但他們也認為，牛至精油中包括含氧化合物之間可能存在協同作用。這些發現表明，牛至精油可能是食品行業潛在的天然抗氧化劑。

牛至作為抗氧化劑到底有多神奇？根據2001年美國農業部主要研究機構農業研究局（ARS）的一項草藥研究，來源于希臘、意大利和墨西哥的三種牛至草抗氧化活性最高，這主要是因為它們迷迭香酸的含量較高。羅莎莉·馬里恩·布利斯在ARS網站上寫道：“它們的抗氧化活性高于維生素E，與食品抗氧化劑BHA抗脂肪氧化的能力相當”。兩名研究人員測試了27 種烹飪草藥和12 種草藥，用ORAC（氧自由基吸光度）的測試方法，測定了這些草藥清除氧自由基的能力，結果表明牛至草的抗氧化活性最強，其他的藥草（如茴香和山香薄荷）在抗氧化活性方面只有牛至草的一半或三分之一（見表1）。

《綠色藥房》的作者是專門研究藥用植物的植物學家詹姆斯·杜克，他親自調查了薄荷科的60 個品種，發現野生牛至草是這些草藥中抗氧化能力最強的。

牛至的抗氧化成分也顯示出了抗低密度脂蛋白氧化的能力，低密度脂蛋白是心臟病的關鍵致病因素。在2007 年一項研究中[8]，測試了牛至（Origanum vulgare）、百里香草（Thymus vulgaris）和野生百里香草（Thymus serpyllum）的精油和茶沖劑。這些精油的抗氧化功能取決于其含有的香芹酚和百里香酚，而在茶沖劑中，其抗氧化效果是由于含有大量的多酚類物質（包括迷迭香酸、黃酮化合物，如槲皮素和木犀草素）的結果。這一發現可能表明這些植物草本對降低低密度脂蛋白的作用具有積極的作用。

表1 幾種植物樣品的ORAC值

2.5 抗寄生蟲

在為數不多的涉及牛至精油抗寄生蟲的人體試驗中[9]，對33名患有慢性胃腸道疾病的成年人進行寄生蟲檢測，其中14名患者發現腸道寄生蟲（人芽囊原蟲、哈門氏內阿米巴和微小內蜓阿米巴）。那些感染寄生蟲的人每天3次隨餐服用4滴乳化的地中海牛至精油（共計600 mg）。6周以后，4例哈門氏內阿米巴、1例微小內蜓阿米巴和8例人芽囊原蟲的患者腸道內的寄生蟲完全消失。

2.6 抗病毒

作為一種抗病毒藥物，牛至精油已顯示出對抗極其難以控制病毒的潛力。亞利桑那大學的研究人員發現[10]，牛至精油和香芹酚能幫助抑制人諾如病毒，這種病毒是造成急性胃腸炎的主要原因，每年全球發病人數超過2.67 億。在牛至精油和香芹酚同時進行的試驗中，牛至精油和香芹酚作用15 min 后，諾如病毒數量都顯著減少。然而，隨著作用時間的延長，香芹酚更有效，能抑制99.99%的諾如病毒。

這些發現顯示了香芹酚作為一種天然食品表面消毒劑的潛力，它可以通過在病原體進入人體前使其失活來控制人類諾如病毒。研究人員設想使用香芹酚作為消毒劑，因為與漂白劑等產品相比，它可以在食品或廚房表面使用，而不會對人體造成危害。雖然它的作用沒有漂白劑那么快，但香芹酚可持久的留在物體表面，保護性更持久。

3 牛至精油在動物日糧替抗的應用研究進展

3.1 牛至精油在豬日糧上替抗的應用研究

過去幾十年，養豬行業由于仔豬斷奶應激、飼養管理水平低、養殖設備落后、養殖從業人員專業水平較低等原因，在豬飼料中過量添加抗生素用于預防、治療疾病和促生長的情況非常的普遍，這造成了環境污染、豬肉抗生素殘留、耐藥細菌泛濫等問題，嚴重影響了食品安全和養豬行業的可持續性發展。為此，豬飼料中的替抗是整個養殖行業的重中之重。胡友軍等[11]在斷奶仔豬日糧中用700 mg/kg 的牛至精油替代氧化鋅和復合抗生素（抗敵素、桿菌肽鋅和金霉素），結果表明，飼糧添加牛至精油替代抗生素和氧化鋅后，仔豬機體抗氧化能力顯著增加，并未降低斷奶仔豬生長性能和影響腸黏膜細胞免疫因子和腸道形態，雖然仔豬腹瀉率和糞便評分顯著提高，但均處于比較低的水平。因此，可以推斷斷奶仔豬日糧中添加牛至精油能有效替代和降低氧化鋅和抗生素的使用。王亮等[12]在斷奶仔豬日糧用牛至精油等四種飼料添加劑替代抗敵素，試驗結果表明，四種抗生素替代品能夠促進斷奶仔豬生長，促進蛋白質沉積、降低脂肪沉積并提高機體免疫力，其中牛至精油提取物效果最佳。肖希龍等[13]研究了牛至精油粉劑對仔豬大腸桿菌感染的預防和治療，研究表明，牛至精油粉劑能有效地預防和治療大腸桿菌引起的腹瀉，明顯降低感染仔豬的死亡率，同時指出預防仔豬大腸桿菌感染時，混飼的有效劑量為每千克飼料中添加牛至精油粉劑0.3～0.7 g，治療仔豬大腸桿菌或沙門氏菌感染時，混飼的有效劑量為每千克飼料中添加牛至精油粉劑0.7～1.3 g。沈建忠等[14]也研究了牛至精油油劑對仔豬大腸桿菌腹瀉的藥效觀察，結果表明，不管是人工感染還是自然感染大腸桿菌，牛至精油油劑均能有效地預防和治療新生仔豬和斷奶仔豬大腸桿菌腹瀉，明顯降低感染仔豬群的發病率，減輕癥狀，縮短病程，降低死亡率，并建議實際使用時，每頭仔豬口服2～3 mL/d，仔豬病癥嚴重時，每8 h重復使用一次。

3.2 牛至精油在肉雞日糧上替抗的應用研究

相比較養豬業，家禽養殖業使用抗生素相對規范很多，在中國蛋雞養殖中嚴格禁止使用抗生素，隨著國家對雞蛋、雞肉中抗生素殘留的日益頻繁的檢測，在家禽養殖業濫用抗生素的現象已大大減少。王志祥等[15]在肉仔雞上比較了黃霉素、硫酸抗敵素、維吉尼亞霉素和牛至精油預混劑的使用效果，結果表明，與無抗生素組相比較，肉仔雞日糧中添加黃霉素、硫酸抗敵素、維吉尼亞霉素和牛至精油預混劑均能促進肉仔雞的生長性能、降低料肉比和降低死淘率，在促生長和降低料肉比方面，牛至精油預混劑組效果最好，并建議0～21日齡小雞添加600 mg/kg 牛至精油預混劑，22～42 日齡添加500 mg/kg 牛至精油預混劑，43～49 日齡添加250 mg/kg 牛至精油預混劑。姜南[16]研究了在肉仔雞上用四種綠色飼料添加劑代替金霉素的使用效果，結果表明，牛至精油預混劑在平均體重、料肉比方面與金霉素效果相當，同時牛至精油預混劑可以促進肉仔雞免疫器官的發育和增強機體免疫力。廖厚祥等[17]在蛋雞上比較了牛至精油預混劑和阿莫西林的使用效果，相比較無抗日糧，牛至精油預混劑顯著提高了產蛋率，料蛋比降低了5.6%（P＜0.05），研究其主要原因是牛至精油預混劑對雞大腸桿菌、沙門氏菌等腸道性細菌有極強的殺滅作用，增強了蛋雞的免疫力。

4 當前牛至精油使用中存在的問題和建議解決辦法

圖2 琥珀色的天然牛至精油

自20 世紀90 年代牛至精油在畜牧業被廣泛應用，大量實踐表明，牛至精油在治療和預防乳仔豬腹瀉、降低肉雞料肉比和提高養殖成活率、降低奶牛體細胞和提高奶牛產奶量等方面具有很好的效果。但在使用過程中，也存在很多的問題，具體如下：①市場上大量充斥著假冒的牛至精油，這些產品用化工合成的百里香酚、肉桂醛、丁香酚和香芹酚來當作牛至精油出售，由于使用者對真假牛至精油基本沒有辨別能力，造成很多使用者對牛至精油的不信任。純天然牛至精油是琥珀色的液體，而非無色的，牛至精油具有濃郁的典型牛至香味，而非刺鼻的氣味。②在中國，牛至精油以牛至香酚的名稱被給予批準文號，歸類為飼料添加劑，牛至香酚檢測的指標是香芹酚和百里香酚，這種做法讓很多使用者認為牛至精油就是牛至香酚，香芹酚加百里香酚就是牛至精油（天然牛至精油含有30 多種成分，香芹酚和百里香酚只是其中的兩種成分）。因此，在農業農村部頒布的飼料添加劑目錄中，應該標明牛至香酚為來自天然的牛至精油（見圖2）。③使用方法不合理造成很多使用者認為牛至精油沒有效果或有負面的效果。牛至精油是采食調節劑，在豬上，合適的添加量可以顯著提高動物采食，但添加量大會造成部分動物采食量下降。另外，由于牛至精油有一定的刺激性，當長期大劑量添加時，它對消化道黏膜有刺激性，可能會造成消化不良或腹瀉等問題。在使用牛至精油時，應根據產品含量和使用目的合理添加用量，當動物相對健康時可長期使用較低劑量的預防用量，當動物不健康或養殖環境很差時，可以短期使用較大劑量的治療用量。