添加来自Elsholtzia cypriani草本粉末的膳食补充剂可以通过激活内源性抗氧化系统并调节肠道微生物群来改善莫斯科鸭的免疫功能

《Poultry Science》：Dietary supplementation with herbal powder of Elsholtzia cypriani improves immune function in Muscovy ducks by activating endogenous antioxidant system and modulating gut microbiota

本研究探讨了长梗香薷作为饲料添加剂对肉鸭生长性能、抗氧化能力及肠道菌群的影响。通过GC-MS分析其挥发油主要成分为geranial（45.09%）和neral（36.29%），体外实验显示其具有抗菌和抗氧化活性。饲喂试验表明，添加4%长梗香薷粉末可提高鸭子的采食量和体重增长，同时显著增强血清抗氧化酶活性（GSH-Px，p<0.01），降低炎症因子（IL-1β、TNF-α、IL-6，p<0.05），并调节肠道菌群，促进乙酸生成。研究结果为开发绿色饲料添加剂提供了科学依据。

　　Elsholtzia cypriani，一种传统中药材和可食用芳香植物，因其抗菌、抗氧化和免疫调节等特性，被视为一种具有潜力的植物性饲料添加剂，甚至是抗生素的替代品。然而，目前缺乏相关的案例研究证据。因此，本研究探讨了在鸭子饲料中添加Elsholtzia cypriani对Muscovy鸭（即番鸭）的影响。通过气相色谱-质谱分析（GC-MS），研究确定了Elsholtzia cypriani精油的主要成分，其中geranial占比45.09%，neral占比36.29%。在体外生物活性测试中，该精油表现出对大肠杆菌和沙门氏菌的有效抑制作用。随后，研究团队在实验中使用了中型白羽Muscovy鸭，将4%的Elsholtzia cypriani草粉添加到其饲料中。结果显示，虽然生长性能和屠宰率未显著提升，但该补充剂有效刺激了食欲，从而提高了饲料摄入量和体重增长。此外，它还显著提高了胸腺指数，表明其可能促进免疫器官的发展。与对照组相比，饲料中添加Elsholtzia cypriani提升了鸭子的整体抗氧化能力，表现为谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性的增加（p < 0.01）以及丙二醛（MDA）含量的显著下降（p < 0.001）。同时，它显著改善了炎症状态，表现为促炎细胞因子IL-1β、TNF-α和IL-6含量的明显降低（p < 0.05）。此外，在盲肠中，补充Elsholtzia cypriani显著提高了乙酸含量，并丰富了纤维降解菌群如UBA11471和Bacteroides H massiliensis。这表明Elsholtzia cypriani可能通过调节肠道菌群来促进短链脂肪酸的产生。综上所述，Elsholtzia cypriani通过激活内源性抗氧化系统和调节肠道菌群，增强了Muscovy鸭的抗氧化和抗炎能力，从而改善了整体免疫状态和生产性能。这项研究突显了Elsholtzia cypriani作为天然饲料添加剂的潜力，并为开发可持续的抗生素替代品提供了科学依据。

抗生素长期以来被广泛用作促进动物生长的添加剂，通常以低剂量添加到饲料中，以增强生长性能并预防疾病。然而，这种做法导致未被吸收的抗生素通过粪便进入环境，进而污染土壤和水体，可能对生态系统造成威胁。此外，抗生素的滥用还促进了耐药菌和耐药基因的产生与传播，对人类健康构成潜在风险。随着这些负面影响日益显现，许多国家已逐步限制动物饲料中抗生素的使用。在此背景下，开发安全、高效、可持续的抗生素替代品成为研究的重点。当前，常用的替代品包括酶制剂、有机酸、益生元、益生菌、植物提取物、微量元素和疫苗等。其中，植物来源的饲料添加剂因其天然来源、多功能性、低毒性和低残留风险而受到广泛关注。特别是中国传统中药及其提取物，不仅资源丰富，而且不易诱导耐药性，对环境和食品安全的影响较小。目前，广泛应用的植物活性成分包括多酚、精油、多糖、有机酸和生物碱等。植物精油作为芳香植物的次生代谢产物，具有良好的抗炎、抗氧化和抗菌活性，显示出在促进动物健康和生长方面的广阔应用前景。

此外，除了精油，直接添加芳香植物粉末也取得了良好的效果。例如，迷迭香叶粉可以增强产蛋鸡的抗氧化功能和蛋品质，而大蒜茎粉和牛至粉则可以提高鱼类的免疫能力和肌肉蛋白质含量。芳香植物及其精油因其安全性及副作用较少而受到广泛重视。富含香叶醇的芳香植物，如Litsea cubeba和Cymbopogon citratus，具有出色的抗菌、抗炎、抗氧化和驱虫作用。它们在控制家禽饲料中的有害微生物和提高动物健康方面展现出强大潜力。研究表明，Litsea cubeba精油具有独特的柠檬香气，能提高动物的饲料摄入量。在育肥猪的饲料中添加该精油可以改善生长性能、血液参数和抗氧化能力。而在家禽生产中，添加柠檬草精油可以提高生长性能、血脂水平、免疫能力和抗氧化指标，并有效减少肠道病原体，从而改善家禽的整体健康状况。香叶醇在适当保护下，如通过微胶囊技术，可以用于控制鸡的坏死性肠炎，而不会显著影响乳酸菌的肠道负荷。此外，在浓度为40 μg/mL时，香叶醇可以抑制至少90%的真菌生长和黄曲霉毒素B1的产生，为控制食品和饲料中的黄曲霉毒素污染提供了潜在方法。柠檬草精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌具有抗菌活性，其效果随着浓度的增加而增强。香叶醇还通过抑制iNOS和NF-κB来抑制NO的产生，从而表现出抗炎活性，同时具有抗氧化、驱虫和抗真菌作用，有助于驱赶昆虫、抑制霉菌并延长食品的保质期。

抗生素的过度使用导致了抗生素耐药性和食品中频繁发生的食源性疾病。因此，开发安全有效的饲料添加剂资源成为可持续水产养殖的迫切需求。Elsholtzia cypriani作为一种传统的中药材和食用植物，长期在中国云南、贵州等地作为调味品使用。该植物富含香叶醇，其其他主要成分包括挥发性成分如芳樟醇和β-石竹烯，以及非挥发性成分如黄酮类、酚类和萜类化合物。从Elsholtzia cypriani中分离鉴定出的黄酮类化合物，如木犀草素、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、槲皮素、槲皮素-3-O-β-D-半乳糖苷和槲皮素-3-O-β-D-半乳糖苷，在特定浓度下表现出强烈的抗氧化活性，其自由基清除率超过90%。Elsholtzia cypriani花精油对金黄色葡萄球菌具有显著的抑制作用，同时对沙门氏菌和肺炎克雷伯菌也表现出一定的抑制效果。Elsholtzia cypriani的乙醇总提取物对DPPH和ABTS自由基具有一定的清除能力，且清除率与浓度呈正相关。这些研究结果表明，Elsholtzia cypriani在抗菌、抗炎和抗氧化方面表现出显著效果，具有作为饲料添加剂的潜力。

同时，根据《中国饲料添加剂目录（2013）》，食品香料被允许用于饲料调味和诱食。作为传统的本地香料，Elsholtzia cypriani具备合规应用的基础。其资源利用不仅有助于抗生素替代，还可能带来显著的经济效益。基于Elsholtzia cypriani富含香叶醇和黄酮类等活性成分，并且多项研究表明其具有显著的抗氧化、抗炎和广谱抗菌活性，本研究提出科学假设：在饲料中添加野生草粉可以有效调节Muscovy鸭的肠道微环境，增强免疫和抗氧化功能，从而对生长性能和整体健康产生积极影响。因此，本研究旨在探讨Elsholtzia cypriani精油的挥发性成分及其草粉作为饲料添加剂对Muscovy鸭的生长性能、屠宰性能、盲肠短链脂肪酸含量和微生物群落结构的影响。这项研究为该植物在禽类健康养殖中的应用提供了科学证据。

研究使用了21日龄的中型白羽Muscovy鸭作为实验对象，建立了对照组（CON组）和实验组（ECP组），其中实验组饲料中添加了4%的Elsholtzia cypriani草粉。40天的实验期间，测量了两组的生长性能、屠宰性能、免疫器官指数、盲肠微生物群落结构和短链脂肪酸水平。通过对比分析这些指标，评估了Elsholtzia cypriani作为植物性饲料添加剂的潜力。结果显示，添加4%的Elsholtzia cypriani草粉对Muscovy鸭的生长性能和屠宰性能产生了特定的促进作用。在40天后，实验组的平均日增重、总增重、最终体重、总饲料摄入量和每只鸭的平均饲料消耗量均高于对照组。然而，两组在饲料转化率和总饲料-体重比方面没有显著差异（P > 0.05）。这表明Elsholtzia cypriani草粉对Muscovy鸭的生长性能没有显著提升，但其通过提高食欲和促进饲料摄入量间接改善了生产性能。

屠宰性能是评估禽类胴体质量的重要指标。在实验结束后，每组随机选取两只体重接近组平均值的鸭子进行屠宰性能分析。结果显示，添加4%的Elsholtzia cypriani草粉提高了屠宰前体重、屠宰后体重、半胴体重（保留心脏、肝脏和肾脏）以及屠宰率和腹脂率。然而，与对照组相比，实验组的总去骨体重（P > 0.05）和总去骨率（P > 0.05）略低。这可能与Elsholtzia cypriani对肠道菌群的调节作用有关，进而影响了营养物质的吸收和利用效率。通过单因素方差分析（ANOVA），发现Elsholtzia cypriani草粉对半胴体重与总去骨体重之间的差异具有显著影响（P < 0.01），表明其可能对免疫器官的发育和肠道菌群的调节具有重要作用。

免疫器官指数是评估免疫功能的重要指标。免疫器官的发育与生长性能、发病率和死亡率密切相关，而免疫器官指数可以反映禽类的免疫反应水平。在实验结束后，每组随机选取一只体重接近组平均值的鸭子进行免疫器官指数测定。结果显示，与对照组相比，实验组的盲肠和胸腺指数显著提高。胸腺的主要功能是产生T淋巴细胞并分泌胸腺素，对细胞免疫起关键作用。Elsholtzia cypriani草粉的添加对实验组Muscovy鸭的胸腺指数产生了显著影响（P < 0.01），表明其显著促进了免疫器官的发育。植物精油可以通过调节神经内分泌-免疫网络来增强免疫器官的发展。机制上，精油中的萜类成分可能通过影响下丘脑-垂体-肾上腺轴来调节免疫细胞的增殖和分化。免疫器官的成熟为机体的抗病能力提供了结构基础，这也是实验组Muscovy鸭整体健康状况改善的关键原因。

抗氧化和抗炎能力的提升对动物健康至关重要。研究发现，Elsholtzia cypriania草粉的添加显著提高了Muscovy鸭的抗氧化能力，表现为谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性的增加（p = 0.001），而超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性在实验组和对照组之间没有显著差异（p > 0.05）。这表明Elsholtzia cypriani草粉可能通过特定的GSH-Px途径来增强其抗氧化功能。这一发现得到了其他禽类营养研究的支持，例如在热应激条件下，补充外源性抗氧化剂可以有效抑制氧化反应并保护肉质。这一结果充分说明了增强机体抗氧化防御系统的重要性。此外，Vakili等（2010）的研究发现，饲料中的抗氧化剂显著提高了母鸡的体重增长和饲料转化率。综上所述，本研究中Muscovy鸭体重增长的改善很可能归因于Elsholtzia cypriani精油成分的抗氧化活性，其通过改善血清抗氧化指标，为植物性饲料添加剂在动物健康和生产性能方面的应用提供了有力支持。

炎症是机体对损伤的反应过程，而慢性炎症可能导致营养物质的重新分配，抑制生长和发育。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）是炎症反应的启动因子，能够引发炎症级联反应。实验组中这两种细胞因子的水平显著降低（p < 0.05），表明Elsholtzia cypriani草粉抑制了炎症反应的启动。白细胞介素-6（IL-6）作为一种重要的促炎细胞因子，参与急性期反应并促进炎症的发展。实验组中IL-6的水平显著降低（p < 0.05），进一步确认了草粉的抗炎效果。通过在饲料中添加4%的Elsholtzia cypriani草粉，有效减轻了氧化损伤，通过增强GSH-Px介导的抗氧化途径，并进一步抑制了促炎细胞因子的释放，从而全面提升了Muscovy鸭的抗氧化和抗炎能力。这些抗氧化和抗炎作用的协同效应为Elsholtzia cypriani草粉作为功能性饲料添加剂的应用提供了理论依据。这些发现表明，Elsholtzia cypriani草粉可能通过激活Nrf2-ARE信号通路来上调内源性抗氧化酶的表达，并通过抑制NF-κB通路来减轻炎症反应。值得注意的是，该植物在体外对自由基的直接清除能力较弱，这表明其作用机制更侧重于调节机体的防御系统，而非直接中和自由基。

此外，Elsholtzia cypriani草粉的添加对Muscovy鸭盲肠中的短链脂肪酸（SCFAs）水平产生了显著影响。研究发现，与对照组相比，实验组的盲肠乙酸浓度显著提高（P < 0.05）。短链脂肪酸在维持肠道健康方面起着至关重要的作用，它们不仅为肠道上皮细胞提供能量，还通过调节全身炎症反应来影响免疫和代谢功能。研究表明，有益菌如乳酸菌的增加可以促进短链脂肪酸的产生，进而通过“肠道-肝脏轴”影响肝脏代谢，从而调节全身炎症状态。此外，短链脂肪酸还增强了肠道屏障功能，减少了内毒素进入血液，这可能是实验组中全身炎症指标改善的关键原因。因此，Elsholtzia cypriani草粉可能通过调节肠道菌群和提高短链脂肪酸水平，改善Muscovy鸭的健康状况。

肠道微生物群落的结构和多样性对宿主健康和免疫功能具有重要影响。在Muscovy鸭的盲肠微生物群落中，研究发现主要的菌群包括厚壁菌门和拟杆菌门，占总组成的大约90%。在科属水平上，主要的菌群包括Bacteroidaceae、Oscillospiraceae、Ruminococcaceae、Lachnospiraceae、Desulfovibrionaceae、Selenomonadaceae、Rikenellaceae和Peptococcaceae。在属水平上，主要的菌群包括Phocaeicola_A、Megamonas、Gemmiger_A、Faecalibacterium、Lawsonibacter、Alistipes_A、Peptococcus和Desulfovibrio。LEfSe分析进一步揭示了实验组和对照组在盲肠中微生物群落的差异。实验组中富含UBA11471（属于拟杆菌门，通过基因预测可能具有降解特定多糖的能力），而对照组中则富含Sellimonas intestinalis（一种关键的丁酸生成菌）。丁酸是肠道健康的重要能量来源，对维持肠道屏障完整性具有抗炎作用。实验组中富含Bacteroides H massiliensis，该菌具有强大的多糖降解能力，可以分解宿主无法消化的复杂多糖，如淀粉、纤维素、木聚糖和果胶，将其发酵为短链脂肪酸如乙酸、琥珀酸和丁酸，为宿主提供能量。Bacteroides能够通过碳水化合物代谢途径降解复杂的植物多糖，生成短链脂肪酸，从而促进宿主的肠道健康。实验组与对照组在盲肠中的微生物群落差异可能与乙酸水平的升高有关，值得进一步探讨。

综上所述，Elsholtzia cypriani富含香叶醇和香叶醇衍生物，其主要活性成分通过抗氧化、调节肠道菌群和抗炎作用，有效支持了Muscovy鸭的整体健康。这些发现为开发绿色饲料添加剂作为抗生素的替代品奠定了理论基础。研究不仅揭示了Elsholtzia cypriani在促进动物健康方面的潜力，还为改善禽类生产性能提供了新的思路。通过调节肠道微环境和增强免疫系统功能，Elsholtzia cypriani草粉为实现可持续的饲料添加剂开发提供了科学依据。