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浅谈植物精油和化工合成“精油”


 

  • 植物精油

精油(Essential oil,EO)是芳香植物某一部位经过水蒸气蒸馏或物理压榨等方法得到一种不溶于水、有气味的挥发性油状液体GB/T 14455.1-2021),本质上属于“植物提取物”。根据提取部位不同,植物精油可分为根精油(如生姜精油)、茎精油(如香茅精油)、叶精油(如薄荷精油)、花精油(如玫瑰花精油)、果实精油(如柠檬精油)等。

 

  • 植物精油的发展历程

精油在国外的发展历史

古埃及(公元前3000年)已使用植物香料制作木乃伊;古希腊时期(公元前4世纪)已有利用花香调节情绪的记载。《圣经》中多次提及乳香、檀香、没药等芳香植物。现代芳香疗法起源于20世纪法国化学家加德佛塞因薰衣草精油治愈烧伤而系统研究精油,并于1937年出版《芳香疗法》。约30年前,芳香疗法传入日本,并广泛应用本土精油(如乌樟、柳杉、丝柏和冷杉精油)于日常生活。

 

精油国内的发展历史

中国自古以来就利用植物进行医药保健,其药学应用可追溯至公元前2700年的神农尝百草。传统中药广泛运用植物特性治病养生,《黄帝内经》记载韭菜养肝,《本草纲目》亦肯定大葱、韭菜、香椿等芳香植物的健康价值,其中所含精油成分为其重要药效物质基础。古代中国芳草药用体系独立发展,与西方芳疗无直接源流关系。唐宋以后,富裕阶层常用花瓣制香、胭脂及护肤品,芳香植物也广泛用于饮食。液态精油于20世纪90年代初进入中国,广泛应用于女性美容与养生领域。

20世纪末,抗生素滥用引发的细菌耐药性与公共健康领域的安全隐患促使全球畜牧业寻求替代方案。2006年欧盟全面禁抗后,植物精油因其天然、无残留和无耐药性特点,为重要替代产品之一。植物精油饲料添加剂于上世纪90年代中期引入中国,但受限于应用效果和成本,其在国内初期推广缓慢。2006年后,植物精油的主要活性成分百里香酚、香芹酚、肉桂醛等能通过化工合成,大幅降低了使用成本,部分企业通过包合等技术改善了精油易挥发、不稳定、适口性差与水溶性低等问题,显著提高了产品的稳定性和生物利用度,从而推动了其在饲料养殖业中的大规模应用。

 

植物精油在畜牧养殖业的发展历程

 

 

古代经验应用

近代科学探索

现代替抗发展

当前与未来

公元前2世纪

明代

20世纪70年代

90年代中期

2006

2007

2020

现今

未来

西汉《淮南子》记载“麻盐肥豚豕法”

本草纲目等记载谷精草等用于催肥、治病

欧美日等国开始从植物中提取有效成分并进行结构改造

植物精油概念传入中国

欧盟全面饲料禁抗,植物精油成为替抗产品之一

国内企业开始专注研发包被植物精油

中国全面实施饲料禁抗,用于替代抗生素

研究更精准(如过瘤胃育技术)机理研究、功能挖掘与利用更广泛(肉蛋奶品质提升)

深入机理研究,功能挖掘与创新,如抗球虫、抗呼吸道疾病

 

三、植物精油和化工合成精油的对比

如何分辨植物提取精油和化工合成精油?

  1. 气味特征

植物提取精油:其香气来源于天然植物组织,具有层次丰富,柔和持久的芳香气味。这是由于天然精油中多种挥发性成分协同作用的结果,香气会随时间和温度发生微妙变化。因此,天然植物精油对于幼龄动物开口诱食具有一定的效果。

    化工合成精油:多由单一或少数合成化合物制成,气味单一、冲鼻,香气单调且缺乏变化,长期嗅闻可能引起呼吸道不适或头晕,饲料中过量使用影响适口性和动物采食水平。

  1. 化学组成

植物提取精油:通常通过水蒸气蒸馏、溶剂萃取或超临界流体萃取等物理方法获得,是由数十甚至上百种天然化合物构成的复杂混合物。主要包括萜烯类、醇类、醛类、酯类等,各组分的比例和结构具有生物多样性特征。

化工合成精油:多为化学合成路径获得的单一或少数几种高纯度化合物(如合成芳樟醇、香叶醇),缺乏天然精油中次要成分的协同效应及立体化学多样性。

3特征图谱

植物提取精油:在气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析中呈现多个吸收峰,对应其复杂的天然成分组合。其特征图谱具有可重复的特定模式,如保留时间、峰面积比等可用于真伪鉴别和品种溯源。

化工合成精油:在GC-MS中通常呈现一个或少数几个尖锐且面积占主导的色谱峰,缺乏天然精油复杂的“指纹图谱”特征。可能出现天然精油中不存在的人工副产物或异构体。

 

植物提取精油和化工合成精油对比

项目

植物提取精油

化工合成精油

工艺

芳香植物原料经水蒸馏后分离得到挥发性油状液体

以小分子原料经化学工艺合成的化合物

成分

多组分复合物

单一化合物主导

气味

芳香,刺激性小

刺激性大

生物相容性

生物活性

 

 

天然植物精油(石香薷精油)特征图谱

 

张峻恺,王玉玉,杨子辉,.石香薷精油特征图谱的建立[J].饲料工业,2024,45(23):96-106.

四、石香薷精油在动物生产中的应用

 

石香薷(Mosla chinensis Maxim)为唇形科石荠苎属一年生草本植物,广泛分布于云南、四川及江苏等地。其全草可入药,具有解暑、消炎、止呕及解毒等功效,常用于治疗中暑、感冒、胃肠炎及蛇虫咬伤。

石香薷提取物(有效成分百里香酚、香芹酚)提取自香薷地上部分,采用水蒸气蒸馏法获得原油,再经低温包合工艺精制,生产过程无有毒化学试剂参与,兼具环境友好性与产品稳定性。该精油具有动物促生长、提高饲料转化率、提高机体抗氧化能力等多种功效,近年来在动物生产中的应用潜力备受关注。此外,提取精油后的生产剩余物可进一步进行提取,制备石香薷水提物,实现植物资源的综合利用。

 

现场应用:

选用健壮、活泼、均匀1日龄快速型麻黄鸡500羽,随机分为5组,每组10个重复,每个重复10羽。对照组饲喂无抗基础日粮,试验组饲喂在无抗基础日粮中分别添加200 g/t石香薷精油、200 g/t市售精油A200 g/t市售精油B100 g/t市售精油C56日龄出栏。

 

石香薷精油对比使市售精油对快速型麻黄肉鸡生长性能的影响

项目

对照组

美薷意组

市售精油A组

市售精油B组

市售精油C组

SEM

P-value

Days 1 to 21

 

 

 

 

 

 

 

初重 IBW/g

37.00±0.00

36.75±0.13

37.10±0.10

36.80±0.15

36.85±0.15

0.06

0.308

末重 FBW/g

488.90±8.70b

512.83±8.44a

508.94±2.36a

511.67±3.58a

511.00±3.82a

3.06

0.043

平均日采食量 ADFI/g

37.79±0.42b

39.27±0.22a

38.83±0.26a

39.01±0.25a

39.23±0.17a

0.14

0.004

平均日增重 ADG/g

22.60±0.44b

23.96±0.52a

23.60±0.12a

23.88±0.21a

23.88±0.29a

0.17

0.051

料重比 F/G

1.78±0.022

1.74±0.032

1.72±0.013

1.72±0.017

1.74±0.020

0.0097

0.181

Days 22 to 42

 

 

 

 

 

 

 

末重FBW/g

1442.86±17.17

1447.05±13.21

1440.60±14.32

1474.28±9.76

1467.18±18.12

6.66

0.400

平均日采食量 ADFI/g

99.24±1.59

99.44±0.89

96.57±1.11

98.56±0.67

99.07±0.74

0.48

0.429

平均日增重 ADG/g

46.52±0.73

47.08±0.73

46.49±0.70

47.93±0.38

47.62±0.56

0.29

0.315

料重比 F/G

2.24±0.038

2.20±0.024

2.20±0.016

2.21±0.027

2.24±0.034

0.013

0.752

死淘率 %

4.00±0.022a

0.00±0.00b

0.00±0.00b

1.00±0.01b

0.00±0.00b

0.0052

0.052

Days 43 to 56

 

 

 

 

 

 

 

末重FBW/g

2087.07±22.97

2104.35±20.21

2100.67±13.13

2083.61±20.22

2090.45±29.81

9.59

0.957

平均日采食量 ADFI/g

80.66±1.37

78.16±0.53

77.30±1.24

78.38±0.65

79.32±1.73

0.55

0.365

平均日增重 ADG/g

49.55±1.25

50.56±1.00

50.08±0.77

47.56±1.22

49.16±1.17

0.50

0.360

料重比 F/G

1.76±0.040

1.66±0.039

1.73±0.036

1.77±0.060

1.80±0.060

0.023

0.288

死淘率 %

0.00±0.00

0.00±0.00

0.00±0.00

0.00±0.00

1.00±0.01

0.0020

0.418

Days 156

 

 

 

 

 

 

 

平均日采食量 ADFI/g

72.44±1.12

71.42±0.55

70.10±0.67

71.15±0.36

72.63±0.91

0.36

0.955

平均日增重 ADG/g

37.24±0.41

37.59±0.37

37.15±0.43

37.21±0.37

37.32±0.54

0.18

0.152

料重比 F/G

1.98±0.023a

1.91±0.016b

1.93±0.015ab

1.95±0.020ab

1.98±0.024a

0.0098

0.093

死淘率 %

4.00±0.022

0.00±0.00

0.00±0.00

1.00±0.01

2.00±0.013

0.0057

0.14

均匀度 %

96.00±0.016b

99.00±0.010a

95.00±0.017b

94.00±0.017b

94.00±0.017b

0.0072

0.067

欧效指数

180.97±5.40b

197.88±4.05a

191.88±3.67ab

189.36±4.17ab

184.67±4.02b

2.07

0.11

结论:

生长前期,和对照组相比,添加各精油组肉鸡21日龄末重、平均日采食量、平均日增重指标显著提高;其中美薷溢组肉鸡末重、平均日采食量、平均日增重指标数值上最大。生长后期,美薷溢精油组肉鸡56日龄末重数值上最高,平均体重2.1kg以上,且料肉比在数值上最低。生长全期,美薷溢精油组料肉比指标显著降低,且饲料中添加美薷溢精油能显著提高鸡群均匀度和欧效指数。

总的来讲,美薷溢精油的饲喂效果略优于竞品市售精油产品ABC,显著优于对照组。

 

石香薷精油推荐使用方案:

肉仔鸡:170 mg/kg150-250mg/kg

蛋(种)鸡:200-300 mg/kg

断奶仔猪(教保料): 300-400 mg/kg

生长育肥猪:100-200 mg/kg

母猪:300-500 mg/kg

 

  • 总结

植物精油作为天然绿色的抗生素替代品,在畜禽生产较为广泛应用。石香薷精油富含酚酸、烯类、萜品醇等活性物质,具有良好的促进动物生长、提高饲料转化率,提高机体抗氧化能力等功效。相比于合成精油,气味芳香,刺激性小,生物活性和相容性强,无残留或耐药性问题。因此,在促进畜禽健康养殖、提高生产效益方面展现出广阔的应用前景。