牛至精油在水產養殖中的應用研究進展

丁旺　習丙文　陳凱　謝駿　潘良坤

摘要：牛至精油是從唇形科植物牛至中發現的一種揮發性精油，在食品抗菌防腐保鮮、畜牧養殖生產中都有廣泛應用。隨著管理部門和社會對綠色健康養殖、水產品質量及安全問題日益重視，藥用植物資源的開發利用在水產養殖中具有廣闊的發展空間。本文在目前研究基礎上對牛至精油的特性及其在水產動物生產性能、免疫、抗病等方面的作用進行綜述，并探討牛至精油應用中存在的問題，為其在水產養殖中的應用提供參考。

關鍵詞：牛至精油;抑菌;抗氧化;生長;水產動物

中圖分類號：S963.73文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）04-0008-04

作者簡介：丁 旺（1995—），男，江蘇宿遷人，碩士研究生，主要從事水產動物疾病研究。E-mail：53277415@qq.com。

通信作者：習丙文，博士，研究員，主要從事水產動物疾病研究。E-mail：xibw@ffrc.cn。

近年來，我國水產養殖業發展越來越快，養殖經濟效益不斷上升，水產養殖的問題也越來越突出，養殖過程中不合理的管理措施以及對環境容納量的忽視都給水產養殖業帶來了重大損失。殺蟲劑、抗生素和化學藥物的長期使用或不合理使用，會導致病原生物的耐藥性增強、養殖動物機體免疫力下降、水產養殖病害難以控制，藥物殘留也間接對人類的身體健康造成一定威脅[1-3]。

在歐美等國家，牛至（OriganumvulgareL.）精油因其抗菌、調味等特性常作為食品的保鮮劑、調味劑、保鮮劑或功能性成分[4]。在我國，牛至精油同樣也是相關農業部門批準使用的飼料添加劑之一，與傳統飼料藥物添加劑相比更加安全高效，且易被機體吸收、無殘留，是一種綠色無污染的飼料添加劑，應用和發展潛力都很大[5]。故本研究對牛至精油的組分特性及其對水產動物生長、抑菌、抗氧化的影響進行闡述，并積極探討牛至精油在當前生產應用中存在的相關問題。

1 牛至及牛至精油的生物學特征

牛至是多年生草本或半灌木，原產于地中海、歐洲西伯利亞和伊朗西伯利亞地區，因大多數歐洲國家通稱其為牛至而得名。而據《植物名實圖考》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。在地中海沿岸國家，牛至一直作為一種天然食品香料來使用，是世界上著名的烹飪調味品和重要經濟草藥之一，可作為食品調味料來增加乙醇飲料或香料的辛辣味，同時還有解暑、退熱、止痛、止嘔吐、止瀉等藥效功能[6]。在西方醫學中經常被用作胭脂紅、祛痰劑、興奮劑、滋補劑、抗病毒劑、抗真菌劑[7-8]。20世紀90年代中期，歐美的一些營養保健專家就開始探究牛至的營養價值，并開發出一系列牛至膠囊、精油等營養保健產品。據《全國中草藥匯編》與《中華本草》記載，牛至清熱解暑可預防中暑、感冒，還可有效緩解消化不良、腹痛、月經疼痛、類風濕性關節炎、陰囊炎等疾病。

牛至精油最早產于西班牙，是從牛至中提取的一種揮發性精油，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]。牛至精油具有較強的抗菌活性，其活性成分能夠穿透細胞膜使病原微生物水失衡死亡，還能促進腸道上皮細胞更新，提高生長性能和飼料利用率。在各類型的牛至精油產品中，香芹酚和百里香酚的抗菌活性均較強。

2 牛至精油在水產養殖中的主要作用

2.1 牛至精油的抗菌抑菌作用

牛至精油含有大量的酚類單萜類化合物，如香芹醇、對半胱氨酸和百里香酚。牛至精油的抑菌抗菌作用主要依賴于酚類物質（百里香酚和香芹酚），同時牛至精油中的γ-萜品烯和對傘花烯也有助于增強其抗菌活性[11]。香芹酚和百里香酚能夠破壞細胞壁、改變細胞膜的通透性、改變酶的活性，抑制多種生理代謝，從而達到抑菌作用[12]。一項使用銅綠假單胞菌（Pseudomonasaeruginosa）PA01或耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistantStaphylococcusaureus）USA300感染三度燒傷創面的研究表明，在細菌接種24h后局部施用牛至精油，可顯著降低傷口細菌載量且對皮膚沒有明顯的副作用[13]。Govaris等的研究表明，牛至精油能夠有效抑制革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、霉菌、酵母菌，且具有綠色、環保、無毒害、無殘留等特點[14-15]。

Dutra等在研究牛至精油對脂環酸芽孢桿菌屬的抑菌作用時發現，牛至精油中的香芹酚對該菌屬具有良好的抑制作用[16]。Marília等研究發現，若要抑制蠟狀芽孢桿菌（Bacilluscereus）、大腸桿菌（Escherichiacoli）和鼠傷寒沙門氏菌（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以下方式抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）[18]的生長：（1）牛至精油會影響細胞膜的通透性，并對細胞膜造成不可逆轉的損害。（2）牛至精油可以通過影響三羧酸循環的代謝產物和關鍵酶來抑制MRSA的呼吸代謝。王新偉等在研究牛至精油對金黃色葡萄球菌的抑制作用時也得出了相同的結論[19]。牛至精油對常見菌種的最低抑菌濃度與最低殺菌濃度見表1[20-21]。

在水產養殖中牛至精油同樣可以促進魚類腸道絨毛數量增加并改善腸道菌群結構，促進腸道營養物質吸收，還能夠抑制病原微生物生長，提高抗病能力。Gracia-Valenzuela等研究發現，在對蝦基礎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]制對蝦組織中3種弧菌（創傷弧菌、副溶血性弧菌、霍亂弧菌）的生長[22]。曹升洪等在感染嗜水氣單胞菌（Aeromonashydrophila）的羅非魚（Oreochromsmossambcus）基礎日糧中添加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羅非魚的危害，提高羅非魚成活率[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[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等研究發現，百里酚和香芹酚能顯著降低LPS刺激下小鼠巨噬細胞中NO的產生以及一氧化氮合酶和NADH氧化酶的活性[27]。

在水產應用方面，牛至精油除了能夠增強水產動物的抗氧化能力之外，還能夠延緩水產品腐敗，延長水產品的貯藏時間。在建鯉（CyprinuscarpiovarJian）的基礎日糧中添加0.025%、0.050%、0.100%牛至精油，結果表明，添加牛至精油后建鯉血清的過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試驗魚血清抗氧化能力，減輕魚體的脂質過氧化作用[28]。鄭宗林等在紅羅非魚基礎日糧中添加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肌肉過氧化的進程，降低魚體脂肪腐臭味的產生，并延長了紅羅非魚的貨架期[29]。Mexis等用0.4%牛至精油涂布虹鱒魚片，研究表明，虹鱒魚片的氧化程度顯著降低，且貨架期延長3～4d[30]。

2.3 牛至精油的免疫促進作用

植物精油因其免疫促進作用而廣泛應用于水產養殖中。牛至精油可以通過4種方式提高機體的免疫力：（1）提高巨噬細胞數目及吞噬能力;（2）增加免疫受體、免疫相關酶的活性;（3）促進免疫器官的生長;（4）減少機體組織和器官的損傷[31]。Ran等研究發現一種含有相同百里酚和香芹酚含量的牛至精油能夠增強羅非魚的先天免疫反應，表現為頭部腎臟巨噬細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的提升[32]。王芬等研究發現，牛至精油可以通過提高機體吞噬細胞活性、活化炎性細胞對靶細胞的殺傷作用來提高機體的免疫能力[33]。

牛至精油同樣能夠提高水產動物的免疫力，提高水產動物抗病能力。徐奇友等在鏡鯉（Cyprinuscarpiovar.specularis）基礎日糧中添加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、血清中溶菌酶活性及補體C3、C4含量[34]。Zhang等在鯉魚（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顯著提高鯉魚血清中溶菌酶、以及補體C3、C4含量超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，同時顯著降低了丙二醛（MDA）水平[35]。Mabrok等在羅非魚基礎日糧中添加1g/kg牛至精油，顯著增強了羅非魚血清溶菌酶活性和抑菌能力，并且增強了魚體對鰻弧菌的抗性[36]。

2.4 牛至精油的促生長作用

牛至精油中特有的芳香味能夠提高動物的食欲、增強動物的喜食程度，提高進食量;牛至精油所含的蛋白質與維生素，可以補充和完善飼料中的營養水平、促進餌料營養趨向全價化;牛至精油的抗菌作用還能夠維持動物腸道菌群平衡，促進營養物質的消化吸收，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腸道上皮細胞對病原微生物的抵抗能力，抑制病原微生物增殖，保障動物腸道正常的消化吸收功能?？梢?，牛至精油能夠促進動物的生長，降低餌料系數，提高動物品質和生產性能。

牛至精油可以提高水產動物的攝食率，降低餌料系數，促進餌料消化吸收。Zheng等用試驗評估了牛至精油對斑點叉尾[XCZ11.tif;%118%118，JZ]（Ictaluruspunctatus）的生長發育的影響，結果表明飼料中添加5%牛至精油可顯著提高斑點叉尾[XCZ11.tif;%118%118，JZ]的生長性能（P<0.05）[37]。吳強強等研究表明在建鯉基礎料中添加0.025%、0.05%牛至精油能顯著提高試驗的增質量率和特定生長率，并且能夠降低飼料系數[28]。Claire研究發現，在南美白對蝦（Penaeusvannamei）基礎日糧中添加牛至精油后，個體平均質量提高了10%，餌料系數及生長率得到改善且收蝦時間提前了2d[38]。

2.5 牛至精油的抗寄生蟲作用

牛至精油除了抑菌、抗氧化等作用外，還能夠預防寄生蟲疾病。精油中的百里酚和香芹酚可有效殺死線蟲，如豬蛔蟲[39]、捻轉血矛線蟲[40]、松材線蟲[41]等。牛至精油中的香芹酚和百里香酚可通過調節細胞質代謝途徑（例如ATP合成）等方式減少寄生蟲感染[42-43]。Gaur等究發現，牛至精油對小隱孢子蟲（Cryptosporidiumparvum）和艾美爾球蟲（Eimeriatenella）具有良好的抑制和殺滅作用[44-45]。

3 存在問題和展望

牛至精油在水產養殖業中的應用推廣力度較小。近年來，隨著社會的發展，人們日益重視動物源細菌耐藥性、產品藥物殘留對生態系統和消費者健康的影響等問題，因此中草藥制劑在綠色健康水產養殖、增強水產動物疾病防控、改善水產動物產品品質等方面會發揮出更大的作用。牛至在我國資源豐富、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生殘留和耐藥性，[JP2]此外牛至精油還具有抗氧化、促進免疫的作用，在醫療、食品保鮮方面都有廣泛的應用。因此，將牛至精油應用到水產品生產中便能夠有效避免使用抗生素所帶來的危害，加快無抗生素化進程，保障產品無藥物殘留。

牛至精油的許多潛在作用和價值仍須進一步開發。在水產方面，牛至精油作為水產動物的飼料添加劑在促生長、抗病性方面的相關研究較少，作用機理仍待完善。在提取工藝方面，由于不同生產商的提取方法各不相同，市場上牛至精油產品質量參差不齊，有效成分比例也差別較大。因此，牛至精油提取工藝須要進一步規范，制定統一標準，最大程度發揮其潛力。在實際應用中，牛至精油的添加量、穩定性、是否會與其他添加劑產生相互作用、適用條件等也須要繼續研究。

綜上所述，牛至精油在水產養殖方面有廣闊的發展前景，勢必產生巨大的應用價值，研究人員應更深入地研究其作用機理及適用劑量，開發出更多的牛至精油產品，加快牛至精油產品的應用及推廣進程。

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