李雪梅 盧雪旎 王興強(qiáng) 李慶國(guó) 茆丹婷 李國(guó)斌 王會(huì) 劉金彩

摘要 大蒜素和肉桂醛是一種具有特殊生理功能的植物源天然抗菌劑，近年來作為飼料添加劑在畜禽安全生產(chǎn)中有著重要的意義。從抗菌消炎、促進(jìn)生長(zhǎng)、提高畜產(chǎn)品品質(zhì)、提高機(jī)體免疫力以及防止飼料霉變等方面，綜述了大蒜素和肉桂醛替代抗生素的研究進(jìn)展，以期為大蒜素和肉桂醛和在水產(chǎn)飼料中的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 大蒜素;肉桂醛;抗生素;水產(chǎn)飼料

中圖分類號(hào) S 963文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2022）02-0012-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.004

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Application of Allicin and Cinnamaldehyde Compound in Aquatic Feed

LI Xue-mei， LU Xue-ni，WANG Xing-qiang et al （College of Marine Science and Fisheries，Jiangsu Ocean University，Lianyungang，Jiangsu 222005）

Abstract Allicin and cinnamaldehyde are natural antimicrobial agents of plant origin with special physiological functions.Progress on the substitution of allicin and cinnamaldehyde for antibiotics was reviewed from the aspects of antibacterial and anti-inflammatory，promoting growth，improving quality of animal products，improving immunity of organism and preventing mildewy feed，so as to provide references for the development and application of allicin and cinnamaldehyde in aquatic feed.

Key words Allicin;Cinnamaldehyde;Antibiotic;Aquatic feed

基金項(xiàng)目 江蘇省科技廳政策引導(dǎo)類計(jì)劃“蘇北科技專項(xiàng)”（LYG-SZ201924）;江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃（SJCX20_1284）。

作者簡(jiǎn)介 李雪梅（1995—），女，江蘇儀征人，碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)動(dòng)物增養(yǎng)殖。*通信作者，教授，博士，從事水產(chǎn)動(dòng)物增養(yǎng)殖研究。

收稿日期 2021-05-16

21世紀(jì)國(guó)家水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，在水產(chǎn)動(dòng)物飼料方面的研究也越來越多，在當(dāng)前水產(chǎn)動(dòng)物飼料中，植物原料的添加比例越來越高，但其在自然環(huán)境中非常容易滋生真菌。許多真菌都會(huì)產(chǎn)生霉菌毒素，而被霉菌毒素污染的飼料對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的健康生長(zhǎng)發(fā)育有很大影響[1]。隨著高密度的水產(chǎn)養(yǎng)殖，水產(chǎn)動(dòng)物疾病呈多發(fā)、復(fù)雜狀態(tài)，生存環(huán)境惡化。由于治療魚病等原因，人為在飼料中添加大量抗生素，這種方式帶來了一系列問題，比如藥物殘留、耐藥性及其毒副作用等。新型飼料添加劑是一種抗生素替代物，它相比抗生素既安全又有效，同時(shí)還具有改善生產(chǎn)性能、降低細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生程度、增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的抗病能力和提高機(jī)體系統(tǒng)免疫力等特點(diǎn)[2-3]。為了保持人畜的健康及經(jīng)濟(jì)效益，尋找替代抗生素的飼料添加劑非常重要。近年來大蒜素和肉桂醛作為抗生素替代物在水產(chǎn)和畜禽等飼料行業(yè)得到了廣泛的開發(fā)利用。

1 大蒜素和肉桂醛的概述

大蒜是香辣調(diào)料，也是一種藥用食材，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，作為一種天然抗生素被廣泛使用。大蒜對(duì)生物機(jī)體具有諸多良好作用，比如提高免疫力、殺菌消毒、消除炎癥和改善心血管疾病等[4-5]。這些功能源于大蒜含有的大量有機(jī)硫化物，研究表明大蒜的主要活性物質(zhì)為大蒜素（allicin），提取自大蒜的球形鱗莖，是一種具有揮發(fā)性質(zhì)的油狀黏稠物。其味道辛辣，具有強(qiáng)烈的大蒜臭，主要構(gòu)成成分為二烯丙基硫醚，是蒜氨酶催化蒜氨酸生成的物質(zhì)。當(dāng)大蒜素遇上熱堿時(shí)會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，但是若處于酸性環(huán)境下就是穩(wěn)定狀態(tài)[6-7]。大蒜素具有天然性以及安全性高的特點(diǎn)，是近年來開發(fā)的一種新型飼料添加劑。這種大蒜素新型飼料添加劑在動(dòng)物體內(nèi)不殘留、不產(chǎn)生耐藥性，對(duì)于動(dòng)物機(jī)體具有提高系統(tǒng)免疫力、促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育、增進(jìn)食欲、誘香等作用。

肉桂醛（cinnamaldehyde）又被稱為桂皮醛，β-苯丙烯醛，3-苯基-2-丙烯醛，其分子式為C6H5CH =CHCHO，源于肉桂樹的次生代謝產(chǎn)物肉桂精油，是一種天然產(chǎn)物并且是含有醛基的芳香類化合物。其色為淺綠黃色或微黃色或無色，其狀態(tài)類似于油，很難溶解于水和甘油，但是易于溶解在乙醇和乙醚中。肉桂醛味甜且辣并伴有強(qiáng)烈的灼燒感，氣味較多偏向于桂皮油和肉桂油特有的香氣，和肉桂酸為肉桂揮發(fā)油中主要藥效成分，含量高達(dá)70%[8-10]。肉桂醛具有抗菌消炎、抗氧化、防癌抗癌、降血糖等生物活性和代謝能力強(qiáng)、無污染、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，被看作是一種新開發(fā)的環(huán)境友好型飼料添加劑[11-12]。

2 大蒜素和肉桂醛的抗菌消炎作用

大蒜素是一種廣譜抗菌藥物，其所具有的活性成分三硫二異丙基，有著能夠抑制腸道病原微生物、抑制革蘭氏陰性和陽(yáng)性細(xì)菌、平衡腸道菌群的作用[13]。符林瑜等[14]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大蒜素濃度達(dá)到128 μg/mL時(shí)，對(duì)白色念珠菌表面生物膜的形成具有明顯的抑制作用。楊斌等[15]臨床研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素對(duì)沙門氏菌和大腸桿菌所導(dǎo)致的水生動(dòng)物疾病，以及草魚出血病和細(xì)菌性爛鰓等傳染病有著高效的治療作用。同時(shí)也能有效地抑制消殺魚類的致病細(xì)菌，達(dá)到卓有成效地預(yù)防治理魚類的病癥，比如出血癥、腸炎病、鰓腐病、赤皮病和暴發(fā)性流行病，以及顯著提升魚類生長(zhǎng)發(fā)育水平和成活率的目的，是現(xiàn)在防治魚病的較好藥物之一[16]。

肉桂醛對(duì)于諸多細(xì)菌的活性具有良好的抑制作用，例如炭疽桿菌、霉菌、產(chǎn)氣桿菌、霍亂弧菌、變形桿菌、肺炎球菌、腸炎沙門氏菌、芽孢桿菌等，而且對(duì)于革蘭氏陽(yáng)性菌肉桂醛具有非常顯著的活性抑制效果，所以肉桂醛可以被用來進(jìn)行若干種細(xì)菌性疾病的治療[17-18]。關(guān)于肉桂醛抑菌的機(jī)制，有研究發(fā)現(xiàn)它對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞壁中葡聚糖和幾丁質(zhì)的合成過程有著特異性破壞作用，當(dāng)它在破壞細(xì)胞壁之后，就可以使藥物進(jìn)入內(nèi)部破壞細(xì)胞器，最終消滅細(xì)菌，從而起到抑菌的作用[19]。

還有一些研究提出，肉桂醛中的主要成分會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞膜的穩(wěn)定性降低，干擾細(xì)菌的正常生長(zhǎng)代謝和酶促反應(yīng)，降低細(xì)菌的生物活性，并抑制微生物的生長(zhǎng)[10，20]。當(dāng)肉桂醛溶液濃度為125.00、250.00 mg/mL時(shí)對(duì)副溶血弧菌、哈氏弧菌和遲緩愛德華氏菌3種海水中常見的致病菌具有強(qiáng)烈的抑制作用，能夠防治常見的魚病[21]。

3 大蒜素和肉桂醛促進(jìn)生長(zhǎng)、提高品質(zhì)的特性

大蒜素的獨(dú)特香氣能夠改善飼料的風(fēng)味，增加水產(chǎn)動(dòng)物腸胃蠕動(dòng)，刺激腸黏膜和胰腺消化酶的活性，促進(jìn)脂肪代謝而降低魚體膽固醇含量，從而提高魚體蛋白質(zhì)含量和肌肉品質(zhì)，長(zhǎng)期投喂大蒜素能有效地增加水產(chǎn)動(dòng)物的攝食、促進(jìn)吸收營(yíng)養(yǎng)、改善水產(chǎn)品品質(zhì)[22]。同時(shí)具有殺菌、驅(qū)趕蚊蟲的作用，改善了動(dòng)物生長(zhǎng)環(huán)境，減少了藥物使用和疾病的發(fā)生，進(jìn)而提高了飼料轉(zhuǎn)化率和降低藥物對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)的不良影響[13，23]。在羅非魚的人為培育幼苗的過程中，大蒜素的添加量?jī)H僅達(dá)到50 mg/kg的水平就可以提高羅非魚的成活率、餌料系數(shù)、總產(chǎn)量等[24]。在草魚的飼料中摻混些許大蒜素，便可降低餌料系數(shù)、提高成活率[16]。將劑量水平分別為25、50、75、100 mg/kg的大蒜素添加到淡水白鯧魚的飼料中，發(fā)現(xiàn)白鯧魚的增重率分別提升了57.49%、91.25%、101.26%、87.74%，而白鯧魚肌肉中的粗蛋白含量分別提高了3.82%、6.00%、17.69%、18.38%，與此同時(shí)粗脂肪含量分別降低了5.74%、3.95%、2.75%、1.24%。綜合以上結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)大蒜素的最佳添加量為51.86～74.15 mg/kg[25]。大蒜素可有效降低卵形鯧鲹中不飽和脂肪酸的含量，增加其肌肉中的氨基酸含量，進(jìn)而顯著提高卵形鯧鲹的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和肌肉品質(zhì)[26]。

Tiihonen等[27]在肉雞飼料中添加肉桂醛，能控制肉雞腸道菌群組成和活性，改善腸壁形態(tài)結(jié)構(gòu)和消化道健康狀況，促進(jìn)消化吸收，增強(qiáng)雞的免疫力，提高肉雞生產(chǎn)性能。在蛋雞的飼料中添加肉桂醛也可以提高蛋雞性激素分泌水平和采食量，繼而提高蛋雞的產(chǎn)蛋能力、降低料蛋比[23，28]。肉桂醛能夠增強(qiáng)仔雞的抵抗力、促進(jìn)生長(zhǎng)，其效果好于抗生素，且仔雞對(duì)于肉桂醛的依賴很小[29]。

4 大蒜素和肉桂醛對(duì)機(jī)體免疫力的提高作用

大蒜素對(duì)于提高機(jī)體免疫力的機(jī)制在于先提高單核細(xì)胞的分泌水平，進(jìn)而增強(qiáng)溶菌酶的活性，然后將細(xì)菌細(xì)胞壁中的粘多肽進(jìn)行水解處理，最終殺滅細(xì)菌細(xì)胞，達(dá)到增強(qiáng)機(jī)體抗感染力和非特異性免疫力的目的[30]。此外，抗體與外毒素的特異性結(jié)合可以使其毒性作用消失，增強(qiáng)體液免疫能力。日糧中添加大蒜素能有效刺激草魚的免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)了魚體免疫保護(hù)力，減少與外界病原接觸感染機(jī)會(huì)，從而有效預(yù)防疾病的發(fā)生[16]。分別添加25、50、75、100 mg/kg的大蒜素到淡水白鯧的飼料中，使白鯧魚成活率提高8.13%、2.09%、7.50%、14.59%、14.59%[15]。

肉桂醛對(duì)于提高機(jī)體免疫力的機(jī)制在于它先行在腸道內(nèi)被分解，分解產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能夠?yàn)樯矬w提供必要的營(yíng)養(yǎng)，然后刺激乳酸菌的產(chǎn)生，進(jìn)而增加血清中的 IgG 的濃度，可以加速機(jī)體的血液循環(huán)、增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率、提高白細(xì)胞的吞噬能力，最終能夠抑制炎癥因子的釋放、調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)通路以及增強(qiáng)機(jī)體免疫力[10]。Lee 等[31]通過飼料中添加肉桂醛，能改變?nèi)怆u的免疫系數(shù)，增加生物體的機(jī)體系統(tǒng)免疫力，并且在預(yù)防治療禽類蟲病方面發(fā)揮重要作用。

5 大蒜素和肉桂醛的誘食增香功能

各種類型水生動(dòng)物在各個(gè)階段的營(yíng)養(yǎng)需要皆有不同，而為了滿足它們的需要，在飼料生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)添加一定比例的特殊營(yíng)養(yǎng)或者藥物，其中的許多物質(zhì)對(duì)水生動(dòng)物具有刺激作用，并且會(huì)大大降低水產(chǎn)飼料的適口性，導(dǎo)致水生動(dòng)物的進(jìn)食欲望被減弱，因此會(huì)在一定程度上減少水生動(dòng)物的攝食量[32]。配制一定比例的大蒜素添加在飼料中，能夠緩解刺激作用，改善飼料口感，提高飼料適口性，避免水生動(dòng)物攝食量的下降，提高餌料系數(shù)，降低飼養(yǎng)成本[33]。大部分動(dòng)物尤其是魚類對(duì)于大蒜素的味道十分喜愛，所以為了達(dá)到提高魚類食欲和采食量的目的，使用摻混大蒜素的飼料是可行的。實(shí)踐證明，大蒜素對(duì)于鯉科魚類來說，特別是對(duì)草魚具有促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、抗腸道疾病以及提高攝食水平的作用，因此它在草魚商品飼料的生產(chǎn)過程中已經(jīng)應(yīng)用得十分廣泛，但是如果想要應(yīng)用在鯰魚等肉食性水產(chǎn)動(dòng)物的飼料中應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎[34]。

肉桂醛因其較強(qiáng)的桂皮油和肉桂油的香氣可作為飼料的風(fēng)味添加劑，不僅能夠提高飼料的風(fēng)味，還能改善飼料的品質(zhì)。75 mg/kg肉桂醛水溶液對(duì)黃顙魚有較強(qiáng)的誘食效果，集魚效果最佳[32]。

6 展望

大蒜素和肉桂醛是近年來主要研究與開發(fā)的天然無公害的植物提取物。大蒜素和肉桂醛作為抗生素的理想替代品之一，在水產(chǎn)飼料中的具有抗菌、消炎、促進(jìn)生長(zhǎng)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)機(jī)體免疫力以及防止飼料霉變免疫力等生物學(xué)作用，安全性高。正確合理地使用大蒜素和肉桂醛既可以防治魚病，也能節(jié)支增收，降低環(huán)境污染，保護(hù)人體的健康。大蒜素和肉桂醛具有良好的藥用和保健作用，但是如何提高大蒜素和肉桂醛的提取率并保留有效成分、如何提高大蒜素肉桂醛的穩(wěn)定性等問題還有待進(jìn)一步研究和解決。今后應(yīng)進(jìn)一步研究大蒜素和肉桂醛的生物活性及作用機(jī)制，使其共同提高水生動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和抗病性，取代抗生素廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。

參考文獻(xiàn)

[1] 彭宏宇，劉立鶴.水產(chǎn)飼料中霉菌毒素對(duì)漁類的影響及解決策略[J].當(dāng)代畜牧，2019（5）：64-67.

[2] 姚蒙蒙，李仲玄，王曉冰，等.常用飼用抗生素替代物研究進(jìn)展[J].飼料工業(yè)，2019，40（8）：61-64.

[3] 鄧留坤，董瀅.中草藥添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中的研究應(yīng)用[J].畜牧與飼料科學(xué)，2013，34（Z1）：50-53.

[4] 劉肖，周才瓊.大蒜含硫化合物及在加工中的變化機(jī)理研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2019，45（5）：282-288.

[5] 余松筠.大蒜及其提取物在食品加工中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].江蘇調(diào)味副食品，2019，36（1）：3-6.

[6] ANDUALEM B.Combined antibacterial activity of stingless bee （Apis mellipodae） honey and garlic （Allium sativum） extracts against standard and clinical pathogenic bacteria[J]. Asian Pacific journal of tropical biomedicine，2013，3（9）：725-731.

[7] 商春鋒，周一冉，付彤.大蒜中蒜氨酸及大蒜素檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品，2018（10）：36-39.

[8] 陳帥，高彥祥.肉桂醛的調(diào)味、保鮮及穩(wěn)態(tài)化研究進(jìn)展[J].中國(guó)調(diào)味品，2019，44（2）：156-159，167.

[9] 侯小濤，郝二偉，秦健峰，等.肉桂的化學(xué)成分、藥理作用及質(zhì)量標(biāo)志物（Q-marker）的預(yù)測(cè)分析[J].中草藥，2018，49（1）：20-34.

[10] 孫羅美，鄒勝龍.肉桂醛的研究與應(yīng)用[J].廣東飼料，2012，21（12）：29-32.

[11] 劉琳琪，趙晨曦，李菁鳳，等.桂皮活性成分的微波萃取工藝與抗氧化作用[J].現(xiàn)代食品科技，2017，33（11）：127-133，271.

[12] 林紅強(qiáng)，周柏松，譚靜，等.肉桂的化學(xué)成分、藥理活性及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展[J].特產(chǎn)研究，2018，40（2）：65-69.

[13] 張偉，付朝暉，劉公言，等.大蒜及其副產(chǎn)物的主要功效以及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].飼料研究，2019，42（1）：126-128.

[14] 符林瑜，林景，徐博譞.大蒜素體外抗白念珠菌生物膜作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，50（4）：456-460.

[15] 楊斌，付剛果，譚艷，等.大蒜制劑在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用[J].中獸醫(yī)學(xué)雜志，2018（3）：44-45.

[16] 肖家順. 大蒜素/陳皮復(fù)方制劑對(duì)草魚生長(zhǎng)及免疫性能的影響[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2010.

[17] 余拓，葉蔚嫻，王娟.肉桂提取液的抗菌效果研究及肉桂洗潔精開發(fā)[J].日用化學(xué)工業(yè)，2018，48（1）：42-46.

[18] 王帆，楊靜東，王春梅，等.肉桂醛對(duì)大腸桿菌和綠膿桿菌的作用機(jī)制[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27（4）：888-892.

[19] XING F G，HUA H J，SELVARAJ J N，et al. Growth inhibition and morphological alterations of Fusarium verticillioides by cinnamon oil and cinnamaldehyde[J]. Food control，2014，46：343-350.

[20] 盧楊柳. 肉桂醛對(duì)食源性致病菌的抑制動(dòng)力學(xué)模型及其作用機(jī)制[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[21] 康昌源，王慶奎，王靜波，等.肉桂醛脂質(zhì)體對(duì)3種水產(chǎn)動(dòng)物致病菌抑菌效果比較[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（18）：176-178.

[22] 張耀武，鄭建武.大蒜素和杜仲?gòu)?fù)合添加劑對(duì)鯉魚生長(zhǎng)性能和肌肉品質(zhì)的影響[J].科學(xué)養(yǎng)魚，2010（2）：65-67.

[23] 白建.日糧添加大蒜粉對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋性能的影響[J].畜牧與獸醫(yī)，2018，50（7）：33-36.

[24] 楊麗.大蒜素在羅非魚魚苗培育中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].河北漁業(yè)，2009（7）：36-37.

[25] 向梟，劉長(zhǎng)忠，周興華.大蒜素對(duì)淡水白鯧生長(zhǎng)影響的研究[J].水產(chǎn)科技情報(bào)，2002，29（5）：222-225.

[26] 汪先進(jìn)，袁星，翟哲，等.飼料添加劑對(duì)卵形鯧鲹肌肉品質(zhì)的影響[J].水產(chǎn)科技情報(bào)，2016，43（4）：185-189，194.

[27] TIIHONEN K，KETTUNEN H，BENTO H M L，et al. The effect of feeding essential oils on broiler performance and gut microbiota[J].British poultry science，2010，51（3）：381-392.

[28] 王文利，張玉仙，曹靖，等.不同濃度的大蒜素對(duì)蛋雞血液抗氧化能力和性激素水平的影響[J].中國(guó)獸醫(yī)雜志，2018，54（12）：102-105.

[29] 周明，吳東，王孟春，等.肉桂醛替代肉用仔雞日糧中抗生素的使用效果[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，24（4）：94-101.

[30] 高紅梅，王明學(xué).大蒜素及其在水產(chǎn)健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用[J].飼料工業(yè)，2004，25（10）：55-57.

[31] LEE S H，LILLEHOJ H S，JANG S I，et al. Effects of dietary supplementation with phytonutrients on vaccine-stimulated immunity against infection with Eimeria tenella[J]. Veterinary parasitology，2011，181（2/3/4）：97-105.

[32] 劉穩(wěn). 四種香精對(duì)黃顙魚幼魚的誘食、生長(zhǎng)及NPY基因表達(dá)量的影響[D].武漢：武漢輕工大學(xué)，2017.

[33] 胡暉.新型飼料添加劑大蒜素的應(yīng)用研究[J].江西飼料，2009（6）：20-22.

[34] 許國(guó)煥，丁慶秋，王燕.幾種誘食劑對(duì)大口鯰攝食效果的影響[J].水利漁業(yè)，2000，21（2）：40-41.