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植物精油在水产养殖上的应用研究

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更新时间 : 2023-11-28 09:05:12

   

   我国是水产养殖大国,养殖面积和养殖产量均位居世界前列。伴随着养殖量的增加,水产养殖中的病害发生也更加频繁。水产养殖病害防治中,各种合成抗生素和化学药物的使用率逐年上升。据相关文献报告,水产养殖抗生素滥用达1万吨/年。使用这些化学物质会大量杀灭有益的水生细菌,产生耐多种药物的病原体,甚至将诱导耐药菌株/质粒向人体转移,进而可能诱导成为超级耐药细菌。因此,全面减少乃至禁止水产养殖抗生素饲用势在必行。利用天然物质或化合物处理感染性疾病和寄生虫病顺应了水产养殖可持续发展的要求。为应对集约化生产与抗生素滥用带来的危害,植物精油成为替代抗生素的热门选择。在生产方面,植物精油具有资源丰富、安全、无毒等优点。

 
 

1.植物精油的来源与特性

   植物精油是一类从芳香植物各个部位包括叶子、花、果实、种子、芽、茎、根、树皮为原料,通过蒸馏、萃取等方式提取出来的具有挥发性和浓郁香味的脂溶性天然化合物。从分子结构上可分为萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及含氮含硫类化合物四大类,目前市场上以萜烯类化合物及其含氧衍生物为最常见。精油由分子量较小的化合物组成,不溶于水,但可溶于脂类和有机溶剂,密度一般比水低。植物精油沸点一般在70℃~300℃之间,具有随水蒸气而蒸馏的特性,组分大多数比水轻,相对密度在0.85~1.065之间,大部分具有光学活性。精油所含化学成分的种类、所占比例的不同是导致精油生物学功能性差异的主要原因。一般来说,每一种精油可能含有数十种不同的成分,其中有2~3种成分所占比例较大,这2-3种主要成分则决定了精油的生物学特性。如牛至致密油含香芹酚(30%)和百里香酚(27%),而具有杀菌、抗病毒、驱虫的作用。

 

2.植物精油对水产动物的影响

2.1

植物精油对水产动物生产性能的影响

   水产动物的摄食行为主要依靠其灵敏的嗅觉系统和味觉系统,尤其是鱼类的味蕾几乎遍布其全身各个部位。植物精油添加到饲料中散发出浓郁的香气,感染到周围水环境从而剌激水产动物的嗅觉器官,诱导主动进食。除了促进水产动物采食外,植物精油还可能具有提高水产动物肠道中消化酶活力的功能。消化酶是由鱼类消化腺和消化系统分泌的具有营养消化作用的酶类,对鱼类的生长及饵料利用具有重要意义。在饲料中添加植物精油会刺激消化酶的分泌,可显著强消化酶活性。马恒甲等研究丝兰精油对三角鲂幼鱼生长性能、饲料利用和消化酶活性的影响,结果表明,使用0.25%的丝兰精油能提高三角鲂增重率,降低饵料系数,其肝脏中的胰蛋白酶活性和淀粉酶活性显著提高,因此在饲料中添加一定比例的植物精油可提高酶活性,促进鱼类生长,同时提高饲料利用率。Zheng等用0.05%的冬牛至精油喂养斑点叉尾鮰,八周后其生长、体指数和抗氧化性能(SOD和CAT)都有所改善。

 

2.2

植物精油对水产动物免疫功能的影响

    免疫调节机制是维持机体内环境稳定的关键,对于机体的各项功能的正常运行有重要的意义。植物精油因其免疫抗氧化和抑菌杀菌的作用广泛的应用于水产养殖中。许多植物精油具有杀菌谱广的特性,对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、病原真菌等多种病原均有一定的杀灭活性。使用精油来提高鱼类的免疫反应和抗病能力已成为一种趋势。植物精油的抗氧化作用表现在可以参与调控免疫细胞,增加免疫受体、免疫相关酶的活力,减少对机体组织、细胞和器官的损伤,从而影响动物的免疫系统。Soltanian 等研究发现,25mg/L丁香精油可增强虹鳟的溶菌酶杀菌活性,以及皮肤黏液中的蛋白酶、酯酶和碱性磷酸酶活性,表明皮肤黏膜免疫功能增强。Zhang等研究发现,喂食锦鲤普通牛至精油八周后,锦鲤的免疫和抗氧化性能以及对嗜水气单胞菌的抵抗力都有所提高。YGZGAN等发现百里香精油的纳米制剂对食源性病原体的抗菌活性显著大于四环素、链霉素等抗生素,尤其是对金黄色葡萄球菌具有显著的抑制作用。同时,植物精油对水产加工品中常见的优势腐败菌群也具备较好的抑制作用。
 

2.3

植物精油对寄生虫的杀灭作用

    吴伟等进行了印楝素油对车轮虫杀灭效果的实验,结果表明,0.2mg/L的印楝素油处理组病鱼鳃上的车轮虫数减少了40%,0.4mg/L的处理组车轮虫数减少了60%,0.6mg/L的处理组车轮虫数减少了75%,0.8mg/L的处理组车轮虫数减少了92%。胡椒基丁醚是黄樟油的主要成分,黄樟油素的衍生物。它是联合国粮农组织唯一认可的高效无毒广谱杀虫药增效剂,能使杀虫剂的杀虫效果显著提高,持药时间延长,杀虫广谱性增大,杀虫药用量减少,生产成本降低。

     提高化学类杀虫药药效的另外一个有效途径就是加入透皮吸收促进剂。当前使用最多的是氮酮,具有很强的促渗作用,使杀虫药有效成分快速进入寄生虫的体内,从而提高其杀灭率。研究表明,艾叶油、冬青油等由于分子结构小,具有强烈的促渗作用,其透皮吸收效果优于氮酮,试验还表明它能穿透小瓜虫、孢子虫的胞囊。

 
 

3.展望

    虽然天然植物精油在可持续水产养殖方面有足够的潜力,但精油具有高挥发性,可通过暴露于热、湿、光和氧气下分解,从而失去效力。以油的形式存在的精油在加工、储存和处理过程中会发生降解。针对植物精油在实际使用中的问题,可以从以下两大方面进行持续改进:一方面是通过加工工艺的改良,减少植物精油在使用中的损耗,同时令植物精油到达水产动物肠道后精准释放。纳米胶囊植物精油的使用成为植物精油应用领域的一个有前景的趋势。另一方面是由于植物精油成分复杂,我们还需对单一成分进行提炼研究。研究植物精油如何配伍使用才效果更佳,植物精油在机体内起作用的分子机制,以提高生物活性等问题,尤其是水产动物领域,积极开发新型复方精油并对精油进行临床安全性评价试验。总之,植物精油作为一种绿色环保的抗生素替代品,在水产养殖中有广阔应用前景,植物精油的科学合理使用将更好地促进水产行业的可持续发展。

 

 

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