目前在饲料加工及动物养殖领域,围绕抗生素促生长剂(Antibiotics growth promoter,AGP)替代品进行了大量的研发,其中饲料酸化剂就是替代品之一。然而,由于单一有机酸或植物精油的抗菌性能差,如果要达到抗生素一样的抑菌效果,必需大剂量使用,从而导致使用成本高,对饲料的诱食性有负面影响。而有机酸与植物精油复配型酸化剂不仅能有效利用现有资源、降低成本,还能扩大其抗菌谱,改善抑菌性能,降低使用剂量,不但不影响采食,甚至可能提高采食量。本文选取了12种非抗生素但具有一定抗菌性能的植物精油和中链脂肪酸(酯),进行抑菌性能测定和协同抑菌实验;然后利用正交优化实验,得到抑菌性能最优的复合型酸化剂配方;并初步探讨了其抑菌机制,特别是肉桂醛对沙门氏菌的抑菌机理。方法与结果如下:(1)植物精油与中链脂肪酸(酯)抗菌性能的检测以大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,分别采用打孔法和琼脂平板稀释法分别测定每种中链脂肪酸、植物精油的抑菌圈直径和最低抑菌浓度(MIC);采用棋盘法与琼脂平板稀释法结合,检测每种酸或精油两两联合使用效应。结果发现,所检测的植物精油中,肉桂醛、百里香酚、丁香酚、香芹酚对于大肠杆菌、沙门氏菌等(G~-)的抑菌能力排序如下:肉桂醛>香芹酚>丁香酚>百里香酚;对于金黄色葡萄球菌(G~+),4种精油均具有很好的抑制效果。此外,在浓度为2.0%(w/w)时,愈创木酚对三种菌几乎没有抑制作用。肉桂醛对三种菌都具有很好的抑制作用,MIC均为250μg/mL。在所检测的中链脂肪酸中,己酸、辛酸、癸酸的浓度为0.5%(w/w)时,对3种菌均具有较强的抑制作用;月桂酸对大肠杆菌和沙门氏菌几乎没有抑制作用,但是对金黄色葡萄球菌具有一定的抑制作用。在所检测的中链脂肪酸酯类中,单辛酸甘油酯对沙门氏菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抑制效果,但是对大肠杆菌几乎没有抑制作用;月桂酸单甘酯对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抑制效果,但是对沙门氏菌几乎没有抑制作用;辛癸酸甘油酯对三种菌均没有表现出抑制作用。以上所测样品随着浓度的增加,抑菌能力均增强。另外研究己酸、辛酸、癸酸、肉桂醛、百里香酚、香芹酚、丁香酚等7种样品两两之间的联合抗菌效应。结果发现,这7种样品间两两使用表现为协同或相加作用,均没有表现出拮抗作用。(2)高抑菌性能的复合型酸化剂配方的确定及其抑菌性能的探索通过以上样品的筛选以及正交实验优化,发现辛酸、香芹酚、癸酸、肉桂醛、丁香酚、己酸最佳质量比为2:1:1:5:2:2。优化配比的浓度为0.5%(w/w)时,分别对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌圈为17.45mm、16.12mm、27.36mm;其对三种指示菌的MIC依次为250μg/mL、500μg/mL、500μg/mL。探究温度对最优组合配方的影响规律,结果显发现:随着温度的升高,其抑菌能力先上升后下降;进一步探究最优组合配方抑菌时效,结果发现:其能在较长时间(216h)内发挥抑菌作用,指示菌不易回长。其在人工模拟胃液环境中对三种指示菌分别作用4h后,对金黄色葡萄球菌和沙门氏菌杀菌率可达到100%,对大肠杆菌的杀菌能力有所下降,但杀菌率仍能达到95.6%;在人工模拟肠液环境中,对三种指示菌分别作用4h后,对金黄色葡萄球菌杀菌率则达到100%,对沙门氏菌和大肠杆菌的杀菌率有所下降,但仍能分别达到93.8%和98.24%的杀菌率效果。(3)肉桂醛对沙门氏菌抑菌机理的初探检测肉桂醛处理后菌悬液的紫外吸收和电导率变化,研究肉桂醛对细菌细胞膜完整性的影响。采用扫描电镜和透射电镜技术观察肉桂醛对细菌形态的影响。同时采用鞭毛负染法,观察肉桂醛对沙门氏菌菌体的运动器官鞭毛的影响。结果发现:沙门氏菌经肉桂醛处理后,菌悬液中紫外吸收、电导率都先增加,在达到一定值之后会保持相对稳定。扫描电镜观察发现,经肉桂醛处理后,沙门氏菌菌体形态异常,主要表现为:菌体皱缩、干瘪、凹陷、扭曲变形,结构已经开始崩塌。透射电镜观察发现,沙门氏菌菌体形态也有很大的异常,突出表现为:质壁分离,细胞质部分区域电子密度降低,部分菌体内容物固缩,菌体出现空洞并近似空壳化,部分菌体细胞壁破损,细胞壁和细胞膜部分呈现出融溶状态。被处理后的菌体经鞭毛负染后,结果发现,肉桂醛作用于沙门氏菌的鞭毛,使其在4h的时候就已经脱落。通过以上研究得结论如下:本文得到由植物精油与中链脂肪酸组成的复合酸化剂的最优配比为:辛酸、香芹酚、癸酸、肉桂醛、丁香酚、己酸=2:1:1:5:2:2。该配方对温度具有一定的敏感性,但抑菌时间长,指示菌不易回长,抑菌性能高。同时其在模拟胃肠液环境中具有良好的抑菌作用。另外,己酸、辛酸、癸酸、肉桂醛、百里香酚、香芹酚、丁香酚等7种样品两两之间的联合抗菌表现为协同或相加作用,均没有表现出拮抗作用。肉桂醛通过破坏沙门氏菌的细胞膜和鞭毛对其产生抑制作用。