丁酸鈉在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

小才亮根 · 發(fā)表于 2009-7-24 18:23:15

丁酸鈉在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

　　摘要：丁酸鈉作為新型飼料添加劑，可部分替代抗生素，起到酸化、電解質(zhì)平衡調(diào)節(jié)、胃腸道微生態(tài)平衡調(diào)節(jié)、誘食等作用，是目前較好的抗生素替代品之一。本文就丁酸鈉的生物學(xué)特性、功能及其在畜禽養(yǎng)殖上的應(yīng)用效果進(jìn)行綜述，以期為丁酸鈉在畜禽生產(chǎn)的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
　　關(guān)鍵詞：丁酸鈉；抗生素；畜禽；新型飼料添加劑
抗生素具有促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，預(yù)防、治療動(dòng)物疾病等重要作用，從而被添加于飼料中廣泛用于動(dòng)物生產(chǎn)。但是，近些年來由于在飼料中添加抗生素產(chǎn)生耐藥性、藥物殘留等副作用，以及飼用抗生素所引發(fā)的諸多食品安全問題日益引起人們的關(guān)注。2006年1月1日，歐美全面禁止了抗生素在飼料中的使用，因此，為了保證畜禽的健康，避免因禁用抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑給畜禽飼養(yǎng)造成經(jīng)濟(jì)損失，世界各國(guó)都在積極地探索應(yīng)用可以替代抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑的物質(zhì)。丁酸鈉是目前研究較多的一種抗生素替代品之　　一，具有促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、增加機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)腸道微生物等功能，正逐漸被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中。
　　1. 丁酸鈉的生物學(xué)特性
　　丁酸鈉的有效成分是一種短鏈揮發(fā)性脂肪酸－丁酸，由于丁酸具有游離性和揮發(fā)性的特點(diǎn)，畜牧和飼料生產(chǎn)中將其制成相對(duì)穩(wěn)定的鹽。丁酸鈉在進(jìn)入動(dòng)物體后分解為丁酸根離子和鈉離子，丁酸不同于醋酸或丙酸等短鏈揮發(fā)性脂肪酸，丁酸在水和脂肪中均有可彌散性（水、脂兩親），比較親脂，而且在pH4～6環(huán)境下不易被分解，因此，部分丁酸可以避過水性環(huán)境的小腸到大腸段繼續(xù)發(fā)揮作用。

　　短鏈脂肪酸為大腸細(xì)菌酵解的產(chǎn)物，為結(jié)腸腸腔的主要陰離子及結(jié)腸上皮細(xì)胞的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，他們?cè)谠S多方面影響結(jié)腸黏膜功能，如調(diào)節(jié)鈉離子吸收，誘導(dǎo)表皮細(xì)胞增生，增強(qiáng)黏膜血流，促進(jìn)黏液分泌。短鏈脂肪酸包括乙酸、內(nèi)酸和丁酸，其中起主要作用的是丁酸，他們主要來自大腸中厭氧桿菌對(duì)碳水化合物和蛋白質(zhì)的酵解作用，是結(jié)腸上皮能量的主要來源，對(duì)于維持細(xì)胞的分化和結(jié)腸上皮的完整性有重要作用。而且丁酸鹽還可以起到有效的殺菌作用。
　　2. 丁酸鈉的功能
　　2.1 作為能源物質(zhì)
　　短鏈脂肪酸主要在結(jié)腸黏膜和肝內(nèi)代謝，其中丁酸鹽是結(jié)腸上皮最好的氧化底物，占結(jié)腸細(xì)胞氧耗量的80%，丁酸鹽和其他初級(jí)短鏈脂肪是結(jié)腸上皮的主要呼吸燃料，其生成對(duì)維持健全的局部黏膜是必要的，它們對(duì)腸黏膜具有營(yíng)養(yǎng)作用，可以刺激結(jié)腸內(nèi)水鈉的吸收，產(chǎn)生促使黏膜修復(fù)的酶。動(dòng)物結(jié)腸離體試驗(yàn)表明:結(jié)腸上皮細(xì)胞70%以上的能量源可以由丁酸提供。結(jié)合丁酸非離了彌散性吸收為主的特點(diǎn)，丁酸無需經(jīng)過肝膽吸收和復(fù)雜的三羥循環(huán)系統(tǒng)，可以直接為腸上皮細(xì)胞提供能量，是腸上皮細(xì)胞的快速能量源。
　　2.2 改善小腸形態(tài)
　　很多研究表明，腸絨毛形態(tài)學(xué)除受仔豬日齡與斷奶等因素的影響外，仔豬日糧的組成和特性對(duì)仔豬腸道形態(tài)有明顯的影響，有關(guān)報(bào)道很多。而丁酸鈉為快速分化細(xì)胞的一種能源，它通過直接促進(jìn)細(xì)胞更新而刺激損傷的腸絨毛得到恢復(fù)。
羅海祥(2006)研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.1%丁酸鈉可顯著降低21d斷奶仔豬的十二指腸的隱窩深度，比對(duì)照組降低了42.12%，對(duì)絨毛高度的影響不顯著，但絨毛高度與隱窩深度的比值（VH/CD)比對(duì)照組提高了57.79%。丁酸鈉顯著降低了絨毛寬度，比對(duì)照組低了20.42％。
在斷奶仔豬日糧中添加0.1%的丁酸鈉對(duì)空腸絨毛高度和隱窩深度的影響不顯著,但有提高絨毛高度與隱窩深度的比值（VH/CD)的趨勢(shì),比對(duì)照組提高了21. 56%。在斷奶仔豬日糧中添加0. 1%丁酸鈉可顯著降低28日齡斷奶仔豬回腸的隱窩深度，比對(duì)照組降低36. 12%，顯著影響絨毛高度與隱窩深度的比值（VH/CD)，比對(duì)照組提高73.16%。丁酸鈉顯著降低了絨毛寬度。
　　2.3 維持小腸黏膜完整性
　　小腸黏膜上皮是執(zhí)行消化吸收功能的最主要細(xì)胞。一方面，腸上皮細(xì)胞的紋狀緣含有許多酶，參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化；另一方面，食物在腸上皮細(xì)胞的腸腔內(nèi)被消化分解，營(yíng)養(yǎng)成分被主動(dòng)吸收或簡(jiǎn)單擴(kuò)散，經(jīng)腸上皮細(xì)胞的腸腔面進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，除一小部分供給細(xì)胞自身使用外，大部分從細(xì)胞基側(cè)面以主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)或擴(kuò)散的方式釋放，進(jìn)入固有層的毛細(xì)而管。因此，黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性是執(zhí)行其消化吸收功能的保證。
王繼風(fēng)等（2005）在仔豬日糧中添加1g/kg丁酸鈉，采用組織學(xué)和掃描電鏡技術(shù)，對(duì)仔豬小腸黏膜上皮和杯狀細(xì)胞的顯微和超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察研究。結(jié)果標(biāo)明，飼料添加丁酸鈉后仔豬空腸和結(jié)腸的黏膜上皮完整，腸絨毛更為粗壯；黏膜吸收細(xì)胞呈高柱狀，排列整齊，游離面有明顯的紋狀緣；杯狀細(xì)胞呈高腳杯狀，散在于柱狀細(xì)胞之間，細(xì)胞數(shù)量比抗生素組增多1. 4～1. 7倍。表明丁酸鈉具有維持小腸黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性，進(jìn)而促進(jìn)斷奶仔豬小腸消化吸收的作用，并優(yōu)于抗生素。
　　2.4 增強(qiáng)免疫功能
　　腸道的屏障功能主要由腸黏膜屏障來實(shí)現(xiàn)，后者包括機(jī)械屏障、生化屏障、化學(xué)屏障、免疫學(xué)屏障和腸黏膜固有層分子篩等部分。其中腸黏膜機(jī)械屏障有腸黏膜上皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞側(cè)面的細(xì)胞連接、上皮基膜和上皮表面的細(xì)胞衣組成，它們構(gòu)成了機(jī)體免疫系統(tǒng)的第一道防線。因此，腸黏膜上皮結(jié)構(gòu)的完整性與腸黏膜機(jī)械屏障功能，乃至機(jī)體的免疫功能有密切關(guān)系。王繼風(fēng)等(2005)試驗(yàn)表明，斷奶仔豬飼喂1g/kg丁酸鈉能促進(jìn)小腸杯狀細(xì)胞的增植，維持腸道黏膜上皮細(xì)胞的正常形態(tài)，維護(hù)腸黏膜的正常機(jī)械屏障作用，同時(shí)在這些方面丁酸鈉的作用均優(yōu)于抗生素。
另外，腸道相關(guān)腸黏膜免疫細(xì)胞包括淋巴細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞等，其中肥大細(xì)胞是天然免疫的效應(yīng)細(xì)胞之一，小僅在天然免疫中發(fā)揮重要作用，是機(jī)體抗感染免疫的第一線細(xì)胞，而且能通過所分泌的細(xì)胞因了參與獲得性免疫，所以肥大細(xì)胞是重要的免疫活性細(xì)胞。李芙燕等（2006）在飼料中加入丁酸鈉，可顯著增加十二指腸、空腸以及回腸的肥大細(xì)胞數(shù)量，分別比對(duì)照組增加了19. 7%、27. 2%和30. 7％。章亮等((2006)指出添加丁酸鈉組空腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞數(shù)量比對(duì)照組提升2 9. 3%，表明腸道局部免疫水平得到提升，增強(qiáng)了動(dòng)物的抗病能力。
　　2.5 調(diào)節(jié)腸道菌群
　　研究表明，在暴露于短鏈脂肪酸的腸炎沙門氏菌鼠傷寒而清變種存活試驗(yàn)中，丁酸鹽和戊酸鹽可以起到最有效的殺菌作用。雖然在幼齡雞遠(yuǎn)端小腸和盲腸中短鏈脂肪酸的水平迅速降低，但是，到15日齡左右時(shí)，短鏈脂肪酸水平增加并達(dá)到平高線。
丁酸鈉作為酸化劑不同于傳統(tǒng)酸化劑的區(qū)別在于，丁酸鈉的活性成分丁酸可轉(zhuǎn)運(yùn)到腸道，而傳統(tǒng)的酸化劑在功能僅限于動(dòng)物胃，嗉囊水平，從而顯示了丁酸在小腸水平上強(qiáng)的抗菌功能，抑制病原菌，如大腸桿菌、控制小腸微生物區(qū)系，使其出于正平衡。
　　2.6 抑制腸道炎癥反應(yīng)
　　丁酸鈉能抑制結(jié)腸上皮細(xì)胞的凋亡，誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡，抑制轉(zhuǎn)錄因子NF－kB，是一種廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)，能將信息從胞漿傳至胞核引起相應(yīng)基因表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子的活性，減少腫瘤壞死因子等炎癥性細(xì)胞因子的產(chǎn)生核釋放，抑制腸黏膜的炎癥反應(yīng)。這些作用有利于結(jié)腸炎的愈合，減少細(xì)菌或食物抗原跨黏膜遷移，減輕腹瀉。
　　2.7 增加細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)
葡萄糖的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是細(xì)胞利用葡萄糖的主要限速步驟。目前研究標(biāo)明，這一過程是依靠細(xì)胞膜上的特殊轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來完成的，這種特殊轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白稱為葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體。Takano等（1988）研究標(biāo)明，在培養(yǎng)液中加如丁酸鈉，能顯著增加豬腎臟LLC-PKI細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體mRNA的表達(dá)。
　　3 丁酸鈉在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究
　　3.1 丁酸鈉在豬飼料中應(yīng)用研究
　　仔豬飼料中添加丁酸鈉，可顯著提高仔豬日采食量、日增重、改善飼料轉(zhuǎn)化效率，降低腹瀉發(fā)生率。1990年匈牙利學(xué)者Galfi
P等開展了豬飼喂正丁酸鈉日糧，豬仔斷奶后的全程試驗(yàn)。結(jié)果表明，試驗(yàn)組日糧提高豬日增重達(dá)23.5%，日采食增加了8.9%。由于提高了飼料報(bào)酬，實(shí)際飼料消耗減少了11.8%。意大利學(xué)者Piva A于2002年用每噸日糧添加0.8kg丁酸鈉作為試驗(yàn)組飼喂斷奶仔豬兩周，丁酸鈉提高日增重達(dá)20%，提高日采食量達(dá)16% 。在緊接其后的2周內(nèi)，試驗(yàn)組日采食量提高達(dá)10%，但料肉比減少14%，都達(dá)到差異顯著水平。比利時(shí)農(nóng)業(yè)部動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼養(yǎng)部門于2002年7月用144頭剛斷奶的仔豬進(jìn)行飼養(yǎng)試驗(yàn)以觀察丁酸鈉對(duì)斷奶后一周齡仔豬生產(chǎn)性能的影響。結(jié)果標(biāo)明：日糧添加丁酸鈉可提高日增重17％，提高采食量7.3％，耗料增重比降低8.3％。
　　3.2 丁酸鈉在家禽飼料中的應(yīng)用研究
李凱年((2006)報(bào)道，飼喂添加維吉尼亞霉素和丁酸鹽日糧肉雞的采食量顯著低于對(duì)照肉雞，在飼喂0. 20％丁酸鈉的肉雞記錄到最高的胴體重。在整個(gè)42d肉雞生長(zhǎng)期中，飼喂0. 4％丁酸鹽甘油脂對(duì)肉雞的性能沒有副作用。
Nollet等（2005）研究了不同劑量的丁酸鈉（0、50、100、250和500mg/kg）對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著丁酸鈉的增加，產(chǎn)蛋率不斷提高，料蛋比逐漸降低，對(duì)蛋重沒有影響。
　　3.3 丁酸鈉在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用研究
李祥(2000)等研究揮發(fā)性脂肪酸灌注對(duì)山羊而漿胃動(dòng)素水平的影響表明，灌注揮發(fā)性脂肪酸可以提高山血漿胃動(dòng)素水平，瘤胃內(nèi)輸注乙酸、丙酸、丁酸后的血漿胃動(dòng)素水平極顯著高于對(duì)照組，皺胃輸注丙酸或丁酸后的血漿胃動(dòng)素水平顯一著高于對(duì)照組。
　　4 結(jié)語(yǔ)
　在抗生素促生長(zhǎng)劑使用弊端凸顯的今天，伴隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，綠色、高效、安全的飼料添加劑正成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。丁酸鈉作為新一代的飼料添加劑具有無污染、在體內(nèi)吸收迅速、參與代謝等優(yōu)點(diǎn)，符合當(dāng)今及未來采用非藥物添加劑作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑的主流，目前已得到了廣泛的應(yīng)用。