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苯甲酸+植物精油,双剑合璧,谁与争锋

来源:兆农生物  发布时间:2020-06-03 14:56

苯甲酸+植物精油,双剑合璧,谁与争锋

文章来源:帝斯曼动物营养与保健 作者:侯丹熹 摄生素产品经理 更新时间:2020-06-03

   研究发现:由于人类对动物蛋白需求不断增长,导致了饲用抗生素被大量使用,使得从动物传播给人类的致病菌抗生素耐药性几乎增加了两倍(Thomas P等,2019)。随着抗生素引起的耐药性越来越受到关注,饲用抗生素的使用在全球正受到限制。

  农业农村部发布了第194号公告,标志着抗生素促生长剂即将在7月1号退出历史舞台,国家出台的“饲料禁抗”政策法规,经历了一个漫长的等待过程,虽姗姗来迟,将对减少抗生素的使用起到至关重要的作用。然而,抗生素在饲料中的禁用,动物的胃肠道健康将会受到前所未有的挑战,我们该如何去应对呢?

  在此背景下,一些具有优化动物胃肠道健康的抗生素替代品正被大家所关注,它们可以调节动物肠道菌群平衡,改善肠道健康,弥补抗生素退出给动物带来的负面效应。酸化剂与植物精油的组合正被大家越来越关注,两者组合可以产生协同抑菌的效应,因此如何选择合适的酸化剂和精油并进行组合,需要我们正确的理解各成分作用机理,合理搭配。

  酸化剂改善动物胃肠道健康的关键点:

  1、降低胃pH:幼龄动物由于胃肠道发育不充分,胃酸分泌不足,酸化剂(如磷酸、甲酸以及柠檬酸等)能够降低胃内的pH值,一方面可以改变有害微生物生长环境,另一方面激活消化酶提高营养物质消化率,减少未经消化的养分进入肠道,进而减少后肠道中有害菌的滋生。

  2 抑菌和杀菌:动物肠道具有自我调节功能能够处于一个相对的平稳状态,pH值一般维持在6.5-7.5的范围,所以酸化剂在肠道通过降低pH值来进行抑菌的效果甚微,只有当有机酸以未解离的形式进入肠道,以分子状态进入微生物体内,改变胞内pH值以及干扰微生物细胞中各种酶的结构和活性才具有抑菌和杀菌的功效(如苯甲酸、山梨酸等)。替抗的背景下,一些具有肠道抑菌能力的酸受到关注,因此在选择肠道抑菌酸我们需要关注以下几个点:

  (a) 抑菌能力,有机酸的主要抑菌作用是通过分子形态进入细菌细胞内进行杀菌的。因此,有机酸降低pH值的能力同抑菌能力是不能划等号的,而与其是否更容易进入有害微生物体内以及是否容易保持分子形态(非解离形态)紧密相关。由于不同酸化剂的溶解度及电解离常数(pKa)的不同,有机酸维持非电离状态的能力也有一定的差异;这直接关系到抑菌能力的大小。Knarreborge等(2002)就通过模拟动物胃肠道的不同pH环境对富马酸、乳酸、甲酸、丁酸、丙酸及苯甲酸的抑菌能力进行比较并发现,这些有机酸在模拟胃(pH 4.5)环境下,其抑菌性能强度顺序为:苯甲酸>富马酸>乳酸>丁酸>甲酸>丙酸(见下表);而在模拟肠道(pH5.5)环境下,其抑菌性能强度顺序为:苯甲酸>甲酸>丁酸>丙酸>乳酸>富马酸(见下表)。在不同pH条件下苯甲酸抑菌能力最为突出。常规的有机酸主要通过解离H+,降低胞内pH起到抑菌作用,而苯甲酸作为一种微溶于水的弱酸,除了此作用机理外,另一方面通过抑制糖代谢途径中各种酶结构和活性来达到抑菌作用,在无氧和有氧条件下,抑制糖酵解途径和三羧酸循环中相关酶的活性如磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶、 α - 酮 戊 二 酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶等酶的活性,影响糖代谢,进而抑制有害菌的增殖(Krebs et al 1983,Warth, A. D. 1991,Bosund 1960, Bosund 1962)。

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在pH4.5和pH5.5时,不同有机酸制剂抑菌性能比较

  (b)作用位点,酸化剂要调节动物肠道健康,抑制有害菌的增殖,需要进入小肠后端及大肠,如果在胃以及小肠前端分解或被吸收,将无法起到抑菌和杀菌的效果。

  植物精油调节动物胃肠道健康的关键点

  植物精油成分在动物体内功效众多,主要包括抑菌、促生长、提高免疫力、抗氧化、抗炎症等。目前主要来源包括两大方面:一类是从植物中进行提取,但有效成分随着植物的提取部位、生长环境、收割时期以及提取方法的不同而不同;另一类是通过化工手段合成,由高纯度的植物精油成分混合而成,产品成分一致,具有可复制性和可测量性。

  1抑菌功能

  植物精油抑菌和杀菌是其最主要的功能。在分析植物精油的抑菌功能和作用效果时,首先需要确定其作用位点才能确定其抑菌机理,其作用位点可以分为外部位点和内部位点,外部位点中最为重要的就是细胞膜;内部位点为胞内蛋白质或酶,包括细胞内的蛋白、酶、核酸及代谢产物等,因此包含多种成分的精油复合物可以作用多个位点,通过一种或几种机制共同作用,发挥协同效应。在众多的抑菌机理中最为人们所熟知的就是其作用细菌的细胞结构,通过破坏细胞壁以及细胞膜和膜蛋白结构,使其渗透性增加,导致细胞内容物外溢,从而发挥抑菌作用,其它的抑菌机制还包括破坏质子运动力、影响相关酶活和ATP合成等(Helander et al, 1998;Cox et al, 2000;Burt, 2004)。以百里香酚、丁香酚为代表的一类酚类精油成份主要通过这几类途径来抑菌。抑菌能力的大小一方面取决于植物精油的成分组成是否清晰,搭配是否合理,另一方面受植物精油浓度的影响。

  2促生长功能

  植物精油促生长的作用机制较多,如通过提高日粮消化率、提高采食量、改善肠道形态和抗氧化能力从而提高吸收效率等途径发挥作用(Stoni et al, 2006;Cho et al, 2006)。一些酚类物质具有抗氧化功能,连接于芳香环的羟基基团,可以作为氢的供体,与自由基反应,防止其他化合物被氧化以及羟基过氧化物的形成(Nguyen and others 2003)。也有研究表明,精油成分(如胡椒碱、姜黄素等)会刺激颅神经,受刺激的颅神经会进一步刺激消化功能,加快肠道蠕动并增加有助于消化的物质的分泌如唾液、胆汁和相关酶的分泌活动,改善营养物质的消化利用率(Platel K, Srinivasan K. I,2000, Rao et al., 2003 )

  3提高免疫功能

  植物精油可以通过缓解炎症反应提高动物免疫能力,细胞因子是介导炎症反应的主要因子,包括促炎细胞因子:肿瘤坏死因子-α(TNF⁃α)、白细胞介素-1β(IL⁃1β)、白细胞介素-6(IL⁃6)等,抗炎细胞因子:白细胞介素-10(IL⁃10);植物精油可以操纵核因子2(Nrf2,细胞氧化应激反应关键因子) 和 NF-kB 调控炎症反应,减少炎症反应的发生(Kroismayr et al., 2008; Wondrak et al., 2010; Zou et al., 2016; Fang et al., 2017). 研究发现,丁香酚、姜黄油树脂等植物提取物可通过显著抑制TNF-α的表达量来提高机体的抗炎症潜力(Liu et al., 2012)。相关研究表明,植物精油也可以通过增强机体的抗氧化功能提高动物免疫能力。

  4产品稳定性

  精油作为一种天然活性成分,有特殊而强烈的气味,并具有不稳定性、易氧化等特点,精油类产品都需要通过特殊工艺进行包被处理,一方面保证产品在运输贮存以及加工制粒等环节中的稳定性。另一方面避免气味过于强烈影响动物采食量。

  酸化剂与植物精油协同抑菌

  有害微生物革兰氏阳性菌(如产气荚膜梭菌)细胞壁较厚,20-80nm,含有大量的肽聚糖,少量的脂多糖,而革兰氏阴性菌(大肠杆菌、沙门氏菌等)细胞壁较薄,10-15nm,含少量的肽聚糖,外膜以脂多糖为主,由于两者细胞壁组成成分存在差异,决定了一些抑菌类添加剂如酸化剂和植物精油对其作用效果的差异,在无抗背景下,单一的酸化剂或植物精油并不能完全覆盖和起作用,一般来说,植物精油对革兰氏阳性菌效果优于革兰氏阴性菌,而有机酸对革兰氏阴性菌效果优于革兰氏阳性菌(Marino et al., 2001; Cimanga et al., 2002; ; Souza et al., 2009; Mahmoud, 2014). 将植物精油与酸化剂进行组合,双剑合璧,可以协同抑菌,作用于不同类型的有害菌,同时植物精油通过提高细菌细胞膜的通透性后,更多的酸化剂分子进入了细菌细胞内,从而发挥更强的抑菌作用。

  帝斯曼胃肠功能健康解决方案

  帝斯曼苯甲酸维乐妥®与植物精油克纳®猪组合,更多分子态形式的苯甲酸进入肠道,和以百里香酚、丁香酚、胡椒碱为主要精油成分的克纳®猪一起产生协同效应,抑制有害菌增殖,改善肠道菌群平衡,降低腹泻,提高仔猪生长性能,有效替代抗生素。

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