八角茴香油在畜禽生产中的应用研究进展

严继猛，李凡，胡耀，盘道兴，王献，黄兴粉，朱德颜，钟正阳

云南省文山壮族苗族自治州农业科学院，云南文山 663099

在过去几十年间，抗生素饲料添加剂给我们带来巨大经济效益的同时也引发细菌耐药性和破坏生态的问题。我国农业农村部于2019年7月9日发布194 号公告，要求2020 年1 月1 日起退出除中药外所有促生长类药物饲料添加剂品种，这标志着我国饲料端无抗时代的来临，寻找资源丰富、无耐药性、无残留的抗生素替代物便成为当下研究的热点。我国八角茴香的产量约占世界的90%，针对八角茴香和八角茴香油（star anise oil，SAO）等制定了超过40 余项的产业标准[1]，为SAO 的广泛应用提供了先决条件。SAO 富含多种化学成分，主要由芳香族、萜类、非萜类脂肪族3 类化合物构成，其中芳香族化合物占比最大，相对含量为96.10%[2]。大量研究表明，SAO 具有抗菌、抗氧化、抗病毒、杀虫等作用，应用于畜禽生产中可提高生长性能、抗氧化能力、免疫力和促进肠道发育及改善肠道菌群结构。为此，本文就SAO 的化学成分、生物学功能及在畜禽生产中应用的研究情况进行综述，以期为其在动物生产中广泛应用提供参考。

1 SAO的化学成分

SAO 是从八角茴香果实、枝、叶中提取的芳香油，色状为无色至浅黄色澄清液体或凝固体。目前常采用超临界CO2萃取法、有机溶剂提取法、水蒸气蒸馏法提取SAO，不同方法及工艺参数所得SAO的产量与质量不同。李瑞红等[3]分析3 种方法提取的SAO 组分，发现超临界CO2萃取的SAO 成分最多，有机溶剂提取次之，水蒸气蒸馏最少。缪剑华等[2]采用气相色谱-质谱法分析超临界CO2萃取所得的SAO组分，鉴定了83个峰，检出27种芳香族化合物，相对含量为96.11%，反式茴香脑的相对含量为92.93%；检出47 种萜类化合物，相对含量为3.15%；检出9 种非萜类芳香族化合物，相对含量为0.74%。此外，从八角茴香叶片、枝条中萃取的SAO 其芳香族物质相对含量均达90%以上，反式茴香脑的相对含量均高于89%[4]，高于SAO 现行国家标准（GB/T 15068－2008）中反式茴香脑的含量，说明了八角茴香叶片、枝条可作为提取SAO的原料。

2 SAO的生物学功能

2.1 抗菌作用

SAO 被认为是一种理想的天然抗真菌防腐剂，它能抑制霉菌生长和霉菌毒素产生。Li等[5]研究发现，SAO 对黄曲霉菌丝生长和孢子萌发有较强的抑制作用，会使黄曲霉菌丝、分生孢子和孢子形态发生明显变化；SAO 处理接种黄曲霉的莲子可显著降低黄曲霉毒素B1和B2的生物合成，并呈剂量依赖性。Aly 等[6]报道，0.1 g/kg 的SAO 对黄曲霉、寄生曲霉和串珠镰刀菌的生长抑制率分别为83.2%、72.8%和65.11%，0.2 g/kg 的SAO 能完全抑制黄曲霉和串珠镰刀菌的生长。SAO 对植物病原真菌抑制作用明显，反式茴香脑是抑菌的主要活性成分。Huang 等[7]研究发现，SAO 和反式茴香脑对11 种植物真菌的半抑菌浓度（IC50）非常接近，并发现同浓度的SAO 与反式茴香脑对稻瘟病菌孢子萌发的抑制率十分接近。反式茴香脑通过改变细胞膜的渗透性影响菌丝体内物质代谢来阻碍菌丝体发育，谷晓杰等[8]研究发现，采用不同浓度的反式茴香脑处理苹果轮纹病菌，病原菌体内的可溶性蛋白、还原糖、丙酮酸的含量随着其浓度增大出现不同程度的降低。SAO 对临床抗生素耐药菌株抗菌作用明显，Yang 等[9]研究SAO 对9 株耐药菌株的抗菌活性，最小抑菌质量浓度（MIC）在0.1～4.0 mg/mL，最低杀菌质量浓度(MBC)在0.2～4.5 mg/mL；将细菌接种到分别含有反式茴香脑、茴香醛、茴香酮、茴香醇的培养基中培养12 h 后，发现细菌细胞膜完整性被破坏。Salem 等[10]研究发现，SAO 对多重耐药鲍曼不动杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的生物膜形成具有显著的抑制作用。SAO 具有广谱的抗菌活性，可能是因其芳香化合物含量在90%以上，属典型芳香油类。郝渊鹏等[11]报道，芳香植物精油通过改变脂肪酸外膜、损坏细胞质膜、消耗质子动力、泄露代谢物及离子达到抗菌目的。

2.2 抗氧化作用

目前常采用清除1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）自由基的方法评价SAO 的抗氧化活性。付敏东等[12]报道，SAO 对DPPH-自由基能力随其浓度的增加而提高，呈明显的量效关系，0.12%的SAO 对DPPH-自由基清除率达70.14%。谢冬惠[13]研究发现，以蒸馏水、乙醇、丙酮、正丁醇为溶剂提取的SAO 对DPPH-自由基都有明显清除作用，其中乙醇作为溶剂提取的SAO 效果最好。王琴等[14]报道，有机溶剂萃取的SAO 清除DPPH-自由基的能力优于超临界CO2萃取的SAO，当2 种方法提取的SAO 质量浓度大于0.3 g/L 时，清除DPPH-自由基的效果与2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）和维生素C 相当。谢志新等[15]研究发现，SAO 对DPPH-自由基、羟自由基、超氧阴离子自由基都有清除作用，其清除能力与SAO 的浓度呈现明显的量效关系；12 g/L 的SAO 与0.12 g/L 维生素C标准品对羟自由基清除能力相当，浓度为6 g/L 的SAO 与0.2 g/L 维生素C标准品对DPPH-自由基清除能力相当。

2.3 抗病毒作用

Koch等[16]研究发现，SAO通过与单纯疱疹病毒1 型（HSV-1）直接作用来阻断病毒对细胞的吸附。Astani等[17]研究报道，SAO及其中的苯丙素类、倍半萜素类对HSV-1 均有抗病毒活性，均可直接灭活悬浮液中游离的HSV-1。有研究表明，无水甲醇提取的SAO 可以阻碍禽呼肠孤病毒、新城疫病毒、传染性喉气管炎病毒感染鸡胚成纤维细胞[18]。Liu 等[19]研究发现，反式茴香脑对石斑鱼虹彩病毒有明显的抑制作用，并且随剂量的升高抑制效果增加。

2.4 杀虫作用

SAO 对害虫有触杀及熏杀作用。Attia 等[20]研究发现，SAO 能杀死鲤锚头蚤成虫，暴露时间为2、1 h的半数致死质量浓度分别为12.5、25 µg/mL。SAO 对猫跳蚤的灭杀活性能维持18 d，在第7 天对跳蚤仍有80%灭杀效果，对不同生活史的跳蚤都有灭杀作用[21]。SAO 是一种潜在的粮食熏蒸杀虫剂，Park等[22]研究发现，它对绿豆象成虫有熏杀活性，采用11.67 mg/L 的SAO 熏蒸24 h，成虫死亡率在70%以上，半数致死质量浓度为6.68 mg/L。此外，将SAO 用于植物种子包衣能起到保护作用，且适当条件下对种子萌发无明显影响[23]。已有研究报道，反式茴香脑是SAO中重要的杀虫活性物质[22,24]。

3 SAO在畜禽生产中的应用

3.1 提高生长性能

SAO 添加到畜禽的饲料中可提高畜禽采食量、日增质量、饲料养分利用率。于彩云[25]研究发现，蛋鸡饲料中添加SAO可以显著提高有机物、粗蛋白和多种氨基酸表观和真实利用率，程婷婷等[26]的研究结果与此类似。SAO 对肉鸡的促生长作用明显，日粮中添加SAO可提高肉鸡的平均日采食量、平均日增质量及对饲料养分的利用率[27-28]。欧莹等[29]研究发现，三黄鸡日粮中添加一定量的SAO能提高日增质量、降低日耗料、提高料重比。王鑫等[30]在断奶仔猪的基础饲粮上添加0.5 g/kg 八角茴香提取物能提高平均日增质量，降低料重比。

3.2 增强机体抗氧化能力

张岩等[31]报道，植物精油中酚类化合物、萜烯、醇类、醛类、酮类等化合物中含有的共轭碳-碳双键以及羟基官能团为发挥抗氧化活性提供结构基础。SAO 富含多种化学成分，可通过增强畜禽体内抗氧化酶活性、降低丙二醛含量达到提高机体抗氧化能力的目的。王攀攀等[32]研究报道，在育肥猪的日粮中添加0.2 g/kg SAO可增强肝脏和血清中超氧化物歧化酶活性，减少肌肉中丙二醛含量。刘艳君[33]发现在断奶仔猪的基础日粮中添加0.5 g/kg SAO可显著提高血清和肝脏中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活力，显著降低血清和肝脏中丙二醛含量。丁晓等[28]在肉鸡饲粮中添加0.5 g/kg SAO，显著增强21、42日龄肝脏和血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活力，显著降低肝脏和血清丙二酸含量。Ding 等[34]发现，在亚临床大肠杆菌攻毒期间，在试验鸡的日粮中添加SAO可以上调体内核因子E2 相关因子2 信号通路，降低丙二醛含量，提高机体抗氧化能力。齐茜等[35]研究表明，反式茴香脑可增强肉鸡血清、肝脏和胸肌抗氧化能力，降低血清和肝脏中丙二醛的含量。

3.3 提高机体免疫力

植物精油中活性成分可以调节免疫球蛋白水平，刺激机体分泌补体和其他活性物质增强机体的免疫功能[36]。刘艳君[33]在断奶仔猪基础日粮中添加0.5 g/kg SAO，发现试验第21 天和第42 天断奶仔猪血清中的IgA、IgG 和IgM 的浓度显著提高。欧莹等[29]研究SAO 对三黄鸡免疫性能的影响，发现日粮中添加0.4、0.8 g/kg SAO 血清中IgA 分别提高了36.4%、44.9%。庄茂忠等[37]研究表明，八角茴香油-精制竹醋饱和溶液添加到饲料可提高西林麻鸭血清中的IgA和IgG含量。

3.4 促进肠道发育和改善肠道菌群结构

植物精油通过改善肠道菌群结构、肠道组织形态等方式维持肠道健康[36]。丁晓等[27]研究发现，肉鸡日粮中添加0.2 g/kg SAO可显著提高肠道的相对长度和相对质量及肠绒毛高度。Reisinger等[38]研究指出，饲粮中添加八角、牛至和柑橘果混合精油显著提高了肉仔鸡回肠的隐窝深度和空肠的绒毛高度。欧莹等[29]发现SAO 能优化三黄鸡的肠道菌群，饲料中添加适量的SAO 能提高肠道中的芽孢杆菌数量，减少大肠杆菌数量。丁晓等[28]报道，肉鸡日粮中添加0.5 g/kg SAO可显著降低盲肠大肠杆菌数量，显著提高乳酸菌数量，优化肠道微生物组成。刘艳君[33]在断奶仔猪基础日粮中添加0.5 kg 的SAO，显著提高试验第42天断奶仔猪粪便中的乳酸菌数量，并发现大肠杆菌的数量在试验第21天和第42 天有下降趋势。杨建平等[39]发现，蛋鸡日粮中添加含SAO 的复合精油使其盲肠拟杆菌门的相对丰度上升，盲肠厚壁菌门以及梭杆菌门的相对丰度下降，达到改善盲肠肠道菌群结构的目的。

4 结语

综上所述，SAO 在体外具有抗菌、抗病毒、抗氧化、杀虫等生物学活性，在畜禽生产中能够发挥出类似抗生素的作用，如提高畜禽的生产性能、抗氧化能力及免疫力，促进肠道发育和改善肠道菌群结构，且因其资源丰富、天然、无耐药性、无残留等特点有望成为抗生素类饲料添加剂的替代物。但SAO 在畜禽生产中尚未大规模应用，主要原因有2 点：一是大部分研究只停留在生理生化层面，很少利用分子生物学方法探究日粮中添加SAO 后畜禽的分子响应机制；二是针对不同动物种类、品种、生长阶段未开展有效剂量的探索。因此，未来需要开展大量研究来确定日粮中添加SAO 后畜禽的分子响应机制，明确SAO在不同动物种类、品种、生长阶段的有效剂量，为其作为饲料添加剂提供理论支撑。