综述：日粮植物化学提取物对反刍动物肉和奶生产及品质的影响：系统综述

《Animal Feed Science and Technology》：Impact of dietary phytochemicals on production and quality of ruminant meat and milk: A comprehensive systematic review

本综述系统评述了日粮植物化学提取物（DPE）对反刍动物肉奶生产性能及产品品质的调控作用。文章聚焦于精油（EO）、多酚（如单宁TA）及有机硫化合物等主要植物化学物，详细阐述了其对动物生长、胴体特性、肉奶脂肪酸（FA）谱、抗氧化活性及货架期的影响，为开发天然饲料添加剂以提升反刍动物产品价值提供了重要科学依据。

　　

日粮植物化学提取物对反刍动物生产及产品品质的影响机制与应用前景

引言

随着消费者对天然、健康和安全动物产品需求的日益增长，利用植物来源的生物活性物质——植物化学提取物（Dietary Phytochemical Extracts, DPEs）作为反刍动物饲料添加剂，已成为动物营养学研究的热点。这些提取物主要包括精油（Essential Oils, EOs）、多酚（如单宁Tannins, TAs）、类黄酮（Flavonoids）、有机硫化合物（Organosulfur Compounds）等，它们源于丰富的植物资源。本文旨在系统综述DPE补充剂对反刍动物（包括肉牛、羊、奶牛和山羊）生产性能、以及其肉和奶产品品质的影响，并探讨其潜在的作用机制。

反刍动物生产性能的调控

大量研究表明，适量补充DPE对反刍动物的干物质采食量（Dry Matter Intake, DMI）、平均日增重（Average Daily Gain, ADG）、饲料效率（Feed Efficiency）以及屠宰率和胴体产量等关键生产指标，多数情况下呈现中性（即无显著影响）效应。例如，在评估的71项关于DMI的研究中，有53项报告了中性结果。这种中性效应可能归因于大多数研究中使用的DPE添加水平相对较低，或者动物机体对DPE的复杂适应机制。

然而，特定类型的DPE在适宜剂量下显示出改善生产性能的潜力。含有香芹酚（Carvacrol）、肉桂醛（Cinnamaldehyde）、D-柠檬烯（D-limonene）、丁香酚（Eugenol）等成分的精油，以及含有大蒜素（Allicin）的有机硫化合物，被报道能正向影响至少三项生产参数。其作用机制可能包括：提高饲料适口性，通过调控瘤胃微生物群落来增强纤维和蛋白质的消化率，从而改善营养物质利用效率。例如，精油可能通过其抗菌特性优化瘤胃发酵模式，而大蒜素则可能通过正向调节瘤胃微生物区系来促进发酵和消化过程。

对于多酚类物质，尤其是缩合单宁（Condensed Tannins, CTs）和水解单宁（Hydrolysable Tannins, HTs），其效果呈现出明显的剂量依赖性。低剂量（例如，对于Acacia mearnsii来源的CTs，建议水平为15-40 g/kg DM）通常有益，可能通过增强瘤胃发酵和促进蛋白质过瘤胃保护（Rumen Bypass Protein）来提高动物性能。然而，高剂量（通常 > 40-50 g/kg DM）则可能因单宁的涩味（降低适口性）和与营养物质（特别是蛋白质）结合的特性，导致采食量和养分消化率下降，从而对生产性能产生负面影响。这表明确定不同来源和类型单宁的最佳添加量至关重要。

此外，补充DPE的时间长短也被认为是影响效果的一个重要因素。许多报告生产性能得到改善的研究，其饲喂期都较长（例如，小型反刍动物超过60天，牛超过120天）。这暗示动物可能需要一段时间来适应DPE，或者DPE在动物组织中的积累及其生理效应的充分发挥需要时间。因此，未来针对反刍动物肉用生产的研究应考虑更长的饲喂周期。

肉品质的修饰作用

DPE对反刍动物肉品质的影响是多方面的，涉及pH值、保水性、嫩度、化学成分、脂肪酸组成和氧化稳定性等。

终极pH值、保水性与嫩度

大多数研究（例如，60项研究中的56项）发现DPE对肉品的终极pH（pH_u）没有显著影响，表明DPE对宰后糖原酵解和pH下降过程的影响有限。关于保水性（通过滴水损失Drip Loss, DL和烹饪损失Cooking Loss, CL衡量），研究结果不尽一致。部分研究显示某些DPE（如特定的精油混合物或Allium mongolicum提取物）能降低CL，改善保水性；而另一些研究则报告了中性或甚至负面效应。这种差异可能与DPE的类型、剂量以及肌肉本身的特性有关。

对于嫩度（通常以剪切力Shear Force, SF值衡量），多数研究（40项中的29项）报告了中性效应。然而，一些研究观察到补充HTs或CTs可降低SF，即改善嫩度，这可能与DPE的抗氧化活性减轻了肌肉氧化应激、激活了细胞凋亡酶Caspase-3或抑制了促纤维化细胞因子从而减少胶原蛋白生成有关。相反，也有少数研究发现CTs补充增加了SF，这可能源于其对钙激活蛋白酶Calpains和胶原酶Matrix Metalloproteinases的抑制作用，从而延缓了宰后肌原纤维和结缔组织的降解。因此，DPE对嫩度的净效应可能取决于其对抗氧化状态和蛋白水解酶活性的剂量依赖性调节的综合结果。

化学成分与脂肪酸谱

DPE对肉品基本化学成分（水分、蛋白质、脂肪、灰分）的影响大多为中性。然而，一个值得注意的趋势是，适量补充某些精油（如牛至、百里香提取物）或低剂量多酚提取物，可以增加肌肉脂肪含量。其机制可能涉及对碳水化合物和脂质代谢的积极影响，导致能量利用效率提高和肌内脂肪沉积增加。

在脂肪酸组成方面，DPE最显著且一致的积极影响之一是改善肉品的脂肪酸谱。尽管多数研究报道中性效应，但相当数量的研究表明，补充精油（如含有香芹酚、丁香酚的混合物）、多酚（如特定来源的单宁）或有机硫化合物（如Allium mongolicum提取物）能够降低总饱和脂肪酸（Saturated Fatty Acids, SFA）的含量，同时增加多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids, PUFA），特别是亚油酸和α-亚麻酸的含量。这主要归因于DPE能够抑制瘤胃微生物的脂解和生物氢化过程，使更多的膳食PUFA能够逃避瘤胃的饱和化，从而被吸收并沉积到肌肉组织中。对于共轭亚油酸和反式疫苗酸等生物氢化中间产物，DPE的影响则不太一致，部分研究显示增加，部分显示无影响或减少，其具体机制和影响因素需进一步研究。

抗氧化活性与氧化稳定性

许多DPE本身具有强大的抗氧化能力。研究表明，补充富含多酚或精油的DPE可以增强肉品的体外抗氧化活性（通过FRAP、ABTS、DPPH等 assays 评估）。这种增强通常与肉中检测到的植物化学物或其代谢产物的含量增加有关。提高的抗氧化活性有助于延缓脂质氧化，这对于保持肉品颜色、风味和营养价值，延长货架期至关重要。然而，直接评估DPE对肉品在零售展示期间氧化稳定性的研究相对较少，现有结果有的显示改善，有的为中性，这可能与评估方法、储存条件以及DPE在肉品复杂基质中的生物可利用度有关。

奶产量与组成的优化

在奶业中，DPE对奶牛、奶山羊和奶羊的干物质采食量影响大多为中性。对产奶量的影响，多数研究也为中性，但部分研究（特别是补充某些精油混合物或皂苷）报告了产奶量的增加，这可能与DPE改善瘤胃发酵、提高营养物质消化率、以及在某些情况下（如热应激条件下）帮助维持生产有关。

对于乳成分，DPE的影响因成分而异。乳脂肪含量对DPE的反应较为明显，补充某些精油或皂苷常可提高乳脂率，其机制可能与DPE改变瘤胃微生物种群，增加乙酸（乳脂合成的主要前体）产量，或影响瘤胃内脂肪酸生物氢化过程有关。乳蛋白和乳糖含量对DPE的反应则多为中性。体细胞数通常用作乳房健康指标，部分研究显示补充DPE可降低体细胞数，提示其对改善奶牛健康状况有潜在益处。

乳脂肪酸组成与营养价值

与对肉品的影响类似，DPE也能显著影响乳脂肪酸组成。补充特定DPE（如某些精油混合物或栗木、白坚木来源的单宁）可降低乳中SFA比例，同时增加PUFA、特别是n-3 PUFA的含量，从而提升乳品的营养价值。这同样主要得益于DPE对瘤胃生物氢化过程的抑制，使更多的不饱和脂肪酸能够进入乳腺。此外，一些研究还观察到共轭亚油酸含量的增加，这对人类健康具有潜在益处。

挑战与未来展望

尽管DPE在改善反刍动物生产和产品品质方面展现出巨大潜力，但其实际应用仍面临挑战。首先，DPE的效果受到多种因素的显著影响，包括植物化学物的具体类型和来源、提取方法、添加剂量、饲喂持续时间、基础日粮组成、动物种类、品种、年龄及生理状态等。因此，针对特定的生产目标和动物群体，需要精确优化DPE的使用方案。

其次，关于DPE在反刍动物体内的吸收、代谢、组织沉积规律及其在最终产品中的生物活性维持机制，目前的认识仍不够深入。需要更多研究来阐明其药代动力学和确切的作用模式。

第三，经济可行性是决定DPE能否大规模应用的关键。需要进行全面的成本效益分析，评估其投入与带来的产品品质提升、生产效率改善以及潜在的健康效益（如减少抗生素使用）之间的平衡。

结论

日粮植物化学提取物作为一类天然的饲料添加剂，在调控反刍动物生产性能、优化肉和奶产品的脂肪酸组成（降低SFA，增加PUFA）、增强抗氧化能力及延长货架期等方面具有广阔的应用前景。其作用效果具有物种特异性和剂量依赖性。未来研究应致力于：1) 深入揭示不同类别植物化学物（如特定精油成分、单宁亚类）的具体作用机制；2) 确定针对不同反刍动物物种和生产体系的最佳添加水平和组合；3) 加强DPE对产品氧化稳定性和感官品质影响的长时期研究；4) 开展系统的经济学评估。通过更深入的研究和精准应用，DPE有望为生产更健康、优质和可持续的反刍动物产品做出重要贡献。