植物精油对饲料中霉菌抗菌效果的研究进展

来源：中国饲料；作者：张放， 王改琴， 邬本成
在饲料原料以及饲料的生产、运输、储存过程中，饲料霉变的防控问题一直是研究热点。一方面霉变会导致饲料原料的浪费，造成巨大的经济损失； 另一方面饲料霉变的过程中产生的多种有害毒素会影响动物生长，甚至导致畜禽中毒死亡，并且能通过食物链危害人类健康。根据美国FAO 调查显示，每年有数十亿吨畜禽及粮食会受到霉菌的感染，这种情况在热带和亚热带地区尤为严重。目前， 控制饲料霉菌污染的化学物质只有人工合成的杀菌剂、防霉剂等，而人工合成杀菌剂的广泛使用会导致环境污染， 对人类也会有致癌的作用。一些控制饲料霉菌毒素的方法如物理吸附法、生物降解法等虽然在实验室阶段取得了良好的效果， 但是由于成本等原因很难应用于饲料霉菌的大规模处理。

生物防治霉菌是利用提取天然的植物抑菌物质达到防治霉菌的效果， 一般不会带来环境问题。植物精油具有强挥发性、无残留等特点，其在霉菌防治以及霉菌毒素控制方面的优势已得到证实。作为天然产物，植物精油可以在17000 种植物中提取得到。表1 所列为具有抗霉菌作用的常见精油及其活性成分。
1植物精油抗霉菌作用机理
植物精油是存在于植物体内的一种具有芳香气味、易挥发的油状液体，主要含有脂类、醛类、酮类和萜烯类等物质。植物精油具有抗菌抑菌的功效， 但植物精油的抗菌机制是非常复杂和多样化的。现阶段相关试验研究对于植物精油抑制细菌、真菌等微生物的生长和真菌毒素的积累取得了一定的进展， 认为植物精油对微生物产生抑制作用机理主要有以下三个方面：
（1）影响微生物脂质层的稳定，溶解细胞体内的脂质体。植物精油中的活性物质对脂肪有一定的溶解作用， 可抑制微生物的生长。
（2）影响微生物细胞膜的正常功能。研究表明， 植物精油中的酚类物质影响细胞膜或细胞壁的功能， 使细胞内容物外泄， 最终导致细胞死亡。例如， 植物精油中的香叶醇可以破坏细胞膜脂质层的双层膜结构。
（3）影响微生物能量代谢和还原酶系统。植物精油所含的挥发性物质可以抑制微生物的丁二酸脱氢酶以及还原酶的活性，从而影响微生物的初生能量代谢。植物精油的挥发性物质可以通过抑制微生物呼吸过程中电子的传递及氧化磷酸过程， 破坏微生物的呼吸作用及细胞膜功能实现抑菌的目的。

王关林等（2006）试验结果表明，苦参提取物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有显著的抑制作用，苦参通过抑制大肠杆菌功能蛋白的表达，使菌体内DNA 合成前期得以抑制，细菌难以越过Ⅰ期进入DNA 合成的R 期， 破坏了其正常的生长周期，从而抑制了菌体分裂。张慧芸等（2009）研究表明， 丁香精油能通过破坏大肠杆菌细胞膜的方式快速杀死大肠杆菌。罗曼等（2006）通过透射电镜对黄曲霉细胞进行观察， 发现柠檬醛使线粒体DNA 复制系统发生损伤，受柠檬醛损伤后线粒体形态会发生畸变。Dubey 等（2000）发现，丁香罗勒精油含有高水平的肉桂酸乙酯， 具有广泛的抗菌特性。Pasqua 等（2007）研究香芹酚、柠檬烯、肉桂醛、丁香酚和百里香酚等植物精油提取物对细胞膜的作用机理时发现， 植物精油可以显著降低细胞膜中不饱和脂肪酸的含量， 并且能够导致细胞膜的结构发生改变。Martin 等（1988）研究表明，香叶醇可以通过降低磷脂细胞的活性， 抑制微生物细胞膜的疏水性。微生物细胞生长的抑制可能与细胞膜中的钾离子的损失有关， 试验最终评估香叶醇作为动物以及植物的抗菌剂是有效的。

2几种常见植物精油对饲料中霉菌的抑制作用
2.1 百里香精油对霉菌的抑制作用
百里香檬醛含量较高，为60% ～ 90%。经大量山苍子的杀菌作用试验研究证实，山苍子精油中柠檬醛的抗菌作用是一种广谱抗真菌物质。Larrry 等（1975）对山苍子精油中三种主要物质（柠檬醛、桉油酚、香叶醇）进行试验研究，发现柠檬醛是最有效的真菌抑制成分。相关资料研究表明，山苍子精油对黄曲霉、米根霉等多种霉菌有较强的抑制作用， 山苍子精油在饲料中的防霉效果也较为突出（李沛涛等，1994）。
马萱等（2015）研究了法国百里香、苏格兰薄荷、甜薰衣草、阔叶迷迭香四种植物精油对黑曲霉菌的抑制作用，试验结果表明，法国百里香精油的抑菌作用最强。Solimana 等（2002）将万寿菊、留兰香、罗勒、百里香、茴香、肉桂等精油在培养基中进行试验研究，发现茴香、百里香精油对赭曲霉抑菌效果显著高于百里香、茴香和肉桂精油。Rasooli等（2006、2005）研究表明，百里香精油对寄生霉菌具有抑制作用， 并且在低pH 时可以增强百里香精油的杀菌能力。

2.2 丁香精油对霉菌的抑制作用
丁香（Syzygiumaromaticum）为双子叶、桃金娘科植物，主要分布于坦桑利亚、马来西亚、印度尼西亚等国，在我国广东、广西也有种植。丁香花蕾中丁香精油的含量为15% ～ 20%，丁香精油的主要成分为丁香酚、乙酰丁香酚、β-石竹烯等，其中丁香酚的含量最高，广东产的丁香精油丁香酚的含量达到80.33%， 印度尼西亚产的丁香酚含量达到82.01%， 产地的不同会导致丁香酚的含量差异显著（Pathak 等，2004）。
尚继峰等（2007）研究表明，丁香精油对灰绿曲霉、黄曲霉和青霉均有一定抑制作用，三者抑菌圈直径均达到90 mm，对灰绿曲霉的MIC 值最低，为0.391 mg/mL。Marial 等（1995）研究证实，丁香精油及其提取物丁香酚对青霉菌有一定的抑制作用。

2.3 山苍子精油对霉菌的抑制作用
山苍子（Litsea cubeba）是被子植物门，木姜子属中的一个种。在我国江苏、安徽南部、福建、江西台湾等地均有种植生产， 我国是全球最大的山苍子精油生产国、出口国，约占全球产量的70%。与国外山苍子精油中柠檬醛含量相比， 我国山苍子精油中柠檬醛含量较高，为60% ～ 90%。
经大量山苍子的杀菌作用试验研究证实，山苍子精油中柠檬醛的抗菌作用是一种广谱抗真菌物质。Larrry 等（1975）对山苍子精油中三种主要物质（柠檬醛、桉油酚、香叶醇）进行试验研究，发现柠檬醛是最有效的真菌抑制成分。相关资料研究表明，山苍子精油对黄曲霉、米根霉等多种霉菌有较强的抑制作用， 山苍子精油在饲料中的防霉效果也较为突出。

2.4 茴香精油对霉菌的抑制作用
茴香（Foeniculum vulgare Mill） 属于伞形科茴香属植物。茴香作为一种用途广泛的芳香植物在世界各地广泛种植，印度是第一出口大国。茴香植株各部分均含有精油，其中以果实中含量最高，茴香精油主要成分为单萜类化合物和苯丙烷类化合物。
张赟彬等（2012）研究表明，八角茴香精油对微生物抑菌效果为黄青霉＞黑曲霉＞枯草杆菌＞芽孢杆菌＞啤酒酵母＞金黄色葡萄球菌，对大肠杆菌的抑制效果较差。但不同浓度的大肠杆菌对微生物的抑制作用也不相同， 八角茴香的浓度越高对大肠杆菌、芽孢杆菌、枯草杆菌、黑曲霉的抑制作用越显著， 对黄曲霉的影响并不明显。MimicaDukic 等（2003）认为，八角茴香精油有较强的抗真菌活性，可能与八角茴香精油中的茴香脑、茴香醛有关。

2.5 紫苏精油对霉菌的抑制作用
紫苏[Perillafrutescens（L.）Britt.]为唇形科一年生草本植物，具有特殊的芳香气味。紫苏精油是紫苏香气成分经过蒸馏冷凝后的混合物， 多见于紫苏茎、叶和花中，含量为0.55% ～ 0.58%，主要成分是紫苏醛、柠檬烯等成分。
李国清等（2003）研究表明，10%紫苏精油对产黄青霉菌有明显的抑制作用，MIC 值为6.3%。
Chiaki 等（2003）研究发现，紫苏提取物中的紫苏醛与蓼二醛对多种细菌有协同抑制作用。但黄丹等（2007）研究认为，一定浓度的紫苏精油对黑曲霉的最低抑菌浓度＞10%，没有表现出抑制作用。孙子文（2014）研究的9 个不同品种紫苏叶精油抑菌性差异显著， 其中紫苏品种ZY-10-1 对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球有较强的抑菌能力，紫苏品种ZY-10-1 和ZB-1 对黑曲霉有一定抑制作用，其他几个品种紫苏精油的抑菌性较差。

2.6 薄荷精油对霉菌的抑制作用
薄荷（Mentha haplocalyx Britq）为唇形科薄荷属植物。薄荷植株具有浓烈的清凉香味，是一种分布较广、适应性极强的植物资源。一般来说，新鲜薄荷叶中挥发油含量为0.3% ～ 1%，干茎中含量达1.3% ～ 2%。薄荷精油中主要成分是薄荷酮，含量达77% ～ 87%。
Singh（1982）研究发现，日本薄荷精油在200mg/kg 的浓度下对稻长蠕孢等真菌的抑制作用达到100%。李琼芳等（2008）试验研究表明，不同浓度的3 种薄荷精油，对根霉、黑曲霉等6 种细菌及真菌都有比较明显的抑制作用， 但对红曲霉的抑制效果较差。

2.7 大蒜精油对霉菌的抑制作用
大蒜（Allium satium）是百合科葱属多年生草本植物，在我国广泛种植。大蒜精油是大蒜中重要的活性物质，大蒜精油中起杀菌、抑菌作用的主要成分是大蒜素等硫化物。
杨光等（2011）研究指出，大蒜精油对4 种常见腐败菌和空气中微生物有较强的抑制作用，但抑菌效果有明显差异，以最大抑菌圈比较，黑曲霉（29.3 mm）＞ 青霉（24.8 mm）＞ 金黄色葡萄球菌（23.8 mm）＞大肠杆菌（20.5 mm）。Kshemkalyani 等（1990）研究认为，大蒜乙酸乙酯精油对黄曲霉两种产毒素菌有很好的抑制作用。

2.8 肉桂精油对霉菌的抑制作用
肉桂树（Cinnamonumcassia Prel.）为樟科樟属植物。在我国，云南是肉桂最理想的种植基地之一。肉桂精油为肉桂干燥枝叶经水蒸气蒸馏所得的挥发性油，其主要成分是肉桂醛。
Lopez 等（2005）研究发现，肉桂精油作为一种抗微生物添加剂， 对金黄色葡萄球菌、肠道球菌、黄曲霉菌、大肠杆菌、沙门氏菌有很强的抑制作用。研究发现，相比于饲料防霉剂双乙酸钠，肉桂精油对供试霉菌具有较强的抑制作用， 抑菌效果优于双乙酸钠， 且肉桂精油的气态抑制作用比固相抑菌作用强， 其中对黄曲霉菌的气相抑制作用最显著。将肉桂精油应用于大米的储藏试验表明，肉桂精油浓度在150 mg/L 以上对大米中霉菌孢子有较强的抑制作用（刘晓丽等，2012）。王步江等（2011）发现，肉桂精油对试验中的细菌、酵母菌和霉菌均有较强的抑菌活性， 其中抑菌圈青霉菌＞啤酒酵母菌＞大肠杆菌＞枯草芽孢杆菌， 对霉菌抑菌活性最明显， 且气相肉桂精油对以上微生物的抑菌活性大小顺序相同。肉桂精油通过热处理后， 对以上微生物的抑菌效果与未经过热处理肉桂精油没有显著差异。

3小结
综上所述，国内外有关百里香、丁香、山苍子、肉桂等8 种植物精油对霉菌防治的研究结果一致表明，植物精油对饲料中部分霉菌有一定的抑制作用，并且每种植物精油对不同种霉菌的抑制效果不同。芳香精油品种繁多，需要筛选价廉而又抑菌性好，同时对畜禽有保健、促生长等作用的成分用作饲料添加剂。因此，要对植物精油的抑制霉菌效果进行深入研究，为工业合成价廉、抑菌性好的精油有效成分或类似物提供科学依据，以筛选出对饲料中常见霉菌抑制效果明显且经济成本低的植物精油，从而研制抑菌效果最好的复配精油。