牛至精油和橙皮精油:水产养殖中防治虾类真菌感染的新选择
牛至精油和橙皮精油:水产养殖中防治虾类真菌感染的新选择
近年来,随着水产养殖业的快速发展,真菌感染已成为制约虾类养殖成功的重要因素之一。其中,镰刀菌感染可导致白对虾出现黑鳃症状,严重时可致死亡。为解决这一问题,研究人员将目光转向了天然植物精油。近期研究发现,牛至精油和橙皮精油在抑制真菌生长、增强免疫力方面展现出显著效果,为虾类养殖提供了新的解决方案。
牛至 (O. vulgare)
真菌感染是阻碍养虾成功的一大阻力
对于虾类来说,鳃部真菌感染会导致高死亡率(Yao et al., 2022)。许多不同的疾病种类,包括:从携带镰刀菌的甲壳类动物中分离出的镰刀菌感染,通常会引起镰刀菌的黑色现象,从而导致斑节对虾(Khoa & cs.,2004 年)和南美白对虾(Lin& cs., 2020)的死亡。
虽然抗生素通常用于治疗真菌感染(Hossain& cs., 2022)。然而,当前的水产养殖策略是限制抗生素的使用,并以安全、有效和环境友好的措施替代(Hemamalini et al., 2022)。
草本精油 (EO) 和植物活性成分是参与水产养殖多种功能的有效补充剂(Sharawy & cs., 2022)。精油含有大量从几种芳香植物的果实、叶子、种子和花朵中分离出来的次生代谢物。其中,橙皮是橙汁的副产品,其中含有丰富的聚甲氧基化物含量、单萜烃和和类黄酮,具有抗真菌和抗菌作用(Singh&c.,2021)。
添加橙皮环氧乙烷已被证明可以提高动物的生产性能、免疫反应、抗氧化状态和抗病能力。此外,橙皮环氧乙烷可增强对水产养殖应激源的抵抗力,这些应激源可能导致对病原体的高度易感性。另一方面,牛至精油 (EO) 也是水产养殖中常用的补充剂,具有促进生长、调节免疫力、抗感染等功效。因此,牛至EO的添加增强了水生动物的免疫力和抗病能力(Zhang&cs.,2020)。
考虑到白对虾在水产养殖业中的重要性,Abdallah等人最近的研究(2023) 的目的是确定对镰刀菌属的抗真菌活性,以及牛至精油和橙皮精油对白对虾的免疫刺激。
镰刀菌是如何感染虾的
图1显示了不同类型镰刀菌属的患病率百分比。白对虾患病,轻度感染,出现黑鳃症状,主要分离株为镰刀菌,分别占病虾和轻度感染虾的60%和6%。同时,病虾和轻度感染虾中镰刀菌的存在率分别为32%和2%。因此,致病性试验采用镰刀菌作为主要黑鳃病原菌,估算对虾的LC50为5×10 6 CFU/mL(表1)。
图1:患病和轻度感染白虾中分离的镰刀菌属物种的感染流行率(A)。菌落具有浅粉色、紫红色到红色色素,随着生长和老化逐渐变成深粉色 (B)
稀释浓度(CFU/mL) | 死亡率(%) |
---|---|
1×10^6 | 10 |
5×10^6 | 50 |
1×10^7 | 80 |
5×10^7 | 95 |
表1:不同稀释浓度的镰刀菌攻击后白对虾的死亡率(%) (CFU/mL)
牛至精油和橙皮精油成分(EO)
通过GC-MS分析的牛至和橙皮EO的定性和定量组成如表2所示。
牛至中鉴定度最高的化合物是香芹酚 (57, 3%),其次是百里香酚 (3.8) %)、萜品烯-4-醇(2.62%)、柠檬烯(1.7%)、顺式-β-罗勒烯(1.5%)、桉油精(1.4%)和β-石竹烯(1.2%)。牛至和橙皮的所有其他成分的含量均低于1%。同时,橙皮EO中柠檬烯(74.68%)、β-蒎烯(22.89%)、正十二烷(20.68%)、γ-松油烯14.08%和月桂烯(2、13%)的比例最高。
成分 | 牛至精油含量(%) | 橙皮精油含量(%) |
---|---|---|
香芹酚 | 57.3 | - |
百里香酚 | 3.8 | - |
萜品烯-4-醇 | 2.62 | - |
柠檬烯 | 1.7 | 74.68 |
顺式-β-罗勒烯 | 1.5 | - |
桉油精 | 1.4 | - |
β-石竹烯 | 1.2 | - |
β-蒎烯 | - | 22.89 |
正十二烷 | - | 20.68 |
γ-松油烯 | - | 14.08 |
月桂烯 | - | 2.13 |
表2:通过气相色谱法分析牛至和橙皮精油的化学成分
EO的体外抗真菌活性
观察到牛至和橙皮EO对真菌的抗真菌活性(表3)。牛至和橙皮 (˃50%) 的EO以剂量依赖性方式观察到茄镰刀菌的生长抑制,而在无抗生素处理的(对照组)中没有观察到生长抑制。因此,牛至和橙皮的抗真菌效果均优于对照组。
稀释浓度(μL/mL) | 牛至精油 | 橙皮精油 |
---|---|---|
0.1 | - | - |
0.5 | + | + |
1.0 | ++ | ++ |
2.0 | +++ | +++ |
4.0 | +++ | +++ |
表3.牛至和橙皮精油对镰刀菌的抗真菌活性。抗真菌活性分为无抑制(-;0–20%)、中度抑制(+;21–30%)、强抑制(++;31–50%)和极强抑制(+++;>50%)。
虾的免疫和抗氧化参数
在养殖试验结束时,与其他处理相比,接种镰刀菌虾的细胞免疫反应,包括 THC、吞噬能力(%)和吞噬指数均明显降低。但是牛至和橙皮EO饲料明显改善了感染组的细胞免疫参数。实验感染虾血浆中体液免疫指标(溶菌酶和PO)和抗氧化酶(SOD)活性高于对照组。
总的来说,牛至和橙皮精油对感染镰刀菌的虾均显示出免疫刺激和抗氧化活性,其中,牛至具有更高的价值。