轉(zhuǎn)：丁酸鈉的應(yīng)用

劉小菲 · 發(fā)表于 2010-12-25 20:44:46

前期斷奶仔豬由于消化系統(tǒng)發(fā)育不成熟，消化酶系統(tǒng)不健全，胃酸分泌不足，斷奶時母體提供的抗體停止而自身的主要免疫系統(tǒng)未完善，對疾病和應(yīng)激抵抗能力下降加上受生理環(huán)境營養(yǎng)應(yīng)激等因素影響導(dǎo)致仔豬食欲差、消化不良、生長抑制、飼料利用率低、腹瀉甚至死亡。因此，在早期斷奶仔豬飼料中急需添加一些可促進仔豬腸道發(fā)育、增強免疫力、提高生產(chǎn)性能、防治下痢等功能性飼料添加劑。研究發(fā)現(xiàn)有機酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等)及其相應(yīng)的鹽能夠存在于體內(nèi)和胃腸道中發(fā)揮類似于抗生素添加劑的疾病預(yù)防和生長促進作用。丁酸主要由大腸中厭氧桿菌對碳水化合物和蛋白質(zhì)酵解作用產(chǎn)生。它是結(jié)腸上皮細胞能的主要來源。作為一種生物調(diào)節(jié)劑，丁酸在維持細胞的分化和結(jié)腸上皮的完整性，提高動物生產(chǎn)性能方面發(fā)揮著重要作用。因其具有游離性和揮發(fā)性的特點，飼料生產(chǎn)中將其制成相對穩(wěn)定的鈉鹽——丁酸鈉。2 E: X: w8 }. f; U3 ^, s6 h& o
　　1丁酸鈉的理化性質(zhì)
　　丁酸鈉，呈白色至類白色、似絨毛狀的、可吸濕性的粉末，具有特殊的奶酪酸敗樣氣味，易溶于水，水溶液pH值呈堿性。本品在常規(guī)貯存和搬運條件下，處于率溫和密封狀態(tài)下穩(wěn)定，但勿與性質(zhì)相反的物質(zhì)、粉塵、過熱、慢氧化劑混存。  v  h2 R3 P+ i! Y8 ]* e1 x+ ~% L
　　2丁酸鈉對仔豬腸道發(fā)育的作用% w* m, J; r1 z$ n
　　丁酸水、脂兩親，偏重于親脂。pH值在4～6時比較不易被分解，飼喂后能大部分避過水件環(huán)境的小腸，直接進入盲腸和結(jié)腸繼續(xù)發(fā)揮作用。6 k$ F6 j2 `6 I- m7 t$ p; z
　　2.1作為腸道細胞的能量來源
　　研究發(fā)現(xiàn)短鏈脂肪酸(SCFA)能夠為結(jié)腸提供能量，是腸細胞偏愛的能量源，且極易從腸腔內(nèi)吸收。其中丁酸是結(jié)腸黏膜上皮細胞的主要能量來源，約占SCFA耗氧所產(chǎn)能量的70％。為動物提供了高達30％左右的維持能。在腸道中丁酸、丙酸、醋酸的比例約為90：30：50，且丁酸先于丙酸和醋酸被消耗。結(jié)腸產(chǎn)生的丁酸約70％～90％被結(jié)腸細胞代謝消耗掉。& i# `- a- n* S6 }; m4 l2 P
　　在腸上皮細胞丁酸通過羥甲基戊二酰輔酶A循環(huán)中的β-氧化作用進行能量代謝，首先是通過丁酸輔酶A合成酶把丁酸轉(zhuǎn)化成丁酸輔酶A，然后通過一系列反應(yīng)快速生成乙酰輔酶A進行能量代謝。$ |& U% J* A0 j' h8 H& p
　　丁酸被結(jié)腸黏膜上皮細胞吸收后，可被轉(zhuǎn)運至肝進一步代謝或被結(jié)腸黏膜上皮細胞用作能源消耗。研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)的游離結(jié)腸上皮細胞，75％的氧消耗來自丁酸鹽的氧化。若丁酸是唯一可利用能源時，可完全被結(jié)腸黏膜利用，生成酮體和CO#-[2]。體外研究表明：用葡萄糖、酮體、谷氨酰胺等作為呼吸能源時，結(jié)腸上皮細胞首先利用丁酸。幾乎所有的丁酸都能被腸上皮細胞吸收利用，同位素示蹤發(fā)現(xiàn)，丁酸能進人總血液循環(huán) 幾乎所有的體組織都能代謝丁酸，在外周組織中，丁酸能被迅速氧化用于脂肪合成，也可進入乳腺合成乳脂。- K. j; X, c' \9 q" D( \
　　2.2改善小腸形態(tài)，促進小腸消化吸收功能
　　羅海祥研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.1％丁酸鈉可顯著降低2ld斷奶仔豬的十二指腸的隱窩深度(P<0.05)，比對照組降低了42.12％；對絨毛高度的影響不顯著(P>0.05)，但絨毛高度與隱窩深度的比值比對照組提高了57.79％(P<0.05)。它也顯著降低了絨毛寬度(P<0.05)，比對照組低了20.42％。丁酸鈉組的黏膜厚度比對照組高出了15.3lμm(P>0．05)。. Q! o& ^  ]6 D
　　但也有不一致的報道，Biagi等給斷奶仔豬分別飼喂1000、2000、4000mg／kg的丁酸鈉產(chǎn)品(有效含量為85％)，結(jié)果表明，丁酸鈉對小腸黏膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)影響不大。但能增加盲腸的酸度。他認為造成這種不一致的結(jié)論可能在于取樣時問太晚，因為小腸黏膜樣品是在試驗結(jié)束后(斷奶后6周)采集的，該時期的小豬消化道已經(jīng)發(fā)育完全所以對試驗結(jié)果有一定影響。 ) a) X/ _3 G3 U7 c; ?- d( y+ y
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　　2.3維持腸黏膜上皮細胞的正常形態(tài)，增強免疫功能
　　有研究報道認為，丁酸鈉能抑制結(jié)腸上皮細胞的凋亡，誘導(dǎo)結(jié)腸癌細胞凋亡，抑制核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)的活性，減少腫瘤壞死因子α (TNF-α)等炎癥性細胞因子的產(chǎn)生和釋放。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。減少細菌或食物抗原跨黏膜遷移，減輕腹瀉。Julia等發(fā)現(xiàn) 酸的抗腸炎功能與其調(diào)節(jié)結(jié)腸細胞氧化和代謝性應(yīng)激的基因表達有關(guān) 。! l) p7 T5 ?+ d. K
　　據(jù)報道，丁酸灌腸劑能促進腸細胞增殖和分化，降低腸道黏膜的損害并能治療由腸炎引起的腹瀉。Osamu等給大鼠口服和心臟注射丁酸后，用光學(xué)顯微鏡觀察其對腸屏障功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，心臟注射組顯著降低了腸黏膜的損害和滲透性(P<0.05)。  g! r* f6 D" o
　　另外，腸道相關(guān)黏膜免疫細胞包括淋巴細胞、杯狀細胞、肥大細胞等，其中肥大細胞是天然免疫的效應(yīng)細胞之一。不僅在天然免疫中發(fā)揮重要作用，是機體抗感染免疫的第一線細胞，而且能通過所分泌的細胞因子參與獲得性免疫，所以肥大細胞是重要的免疫活性細胞。
　　王繼風(fēng)等在仔豬日糧中添加1 g／kg丁酸鈉后發(fā)現(xiàn)，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；黏膜吸收細胞呈高柱狀，排列整齊，游離面有明顯的紋狀緣；杯狀細胞呈高腳杯狀，散在于柱狀細胞之間，細胞數(shù)量比抗生素組增多1.4～1.7倍。表明丁酸鈉具有維持腸黏膜上皮細胞結(jié)構(gòu)完整性，進而促進斷奶仔豬小腸消化吸收的作用，并優(yōu)于抗生素。; f$ V6 ~$ n* S7 D& U+ h
　　章亮等指出，添加丁酸鈉組空腸上皮內(nèi)淋巴細胞數(shù)量比對照組提升29.3％，表明腸道局部免疫水平得到提升，增強了動物的抗病能力。; u2 ]2 p! y# I% G+ `
　　Manzanilla等在斷奶仔豬上研究發(fā)現(xiàn)，0.3％的丁酸鈉能增加結(jié)腸表面的杯狀細胞數(shù)量。2 d& s0 g5 e" x6 d$ k4 |
　　2.4具有殺菌抗茵功能，維護胃腸道內(nèi)有益微生物茵叢1 \, }5 J9 e0 g/ k# i! a) |
　　丁酸鹽可以抑制病源微生物(沙門氏桿菌、大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌等)的生長，增加有益菌群數(shù)量(乳酸桿菌、糞鏈球菌等)，改善腸道微生物菌群。減少動物腹瀉，起到部分替代抗生素的作用。
　　Castillo等給早期斷奶仔豬日糧添加三種(0．04％的阿維霉素、0.3％丁酸鈉和0.03％植物提取物)添加劑后發(fā)現(xiàn)：所有添加劑組增加了微生物和乳酸桿菌數(shù)量，與對照組相比中草藥提取物組和丁酸鈉組顯著增加了乳酸桿菌與腸道細菌的比率。同時通過測定空腸內(nèi)菌群生態(tài)學(xué)變化發(fā)現(xiàn)，0.3％的丁酸鈉使菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生了最大的變化并顯著高于其他兩種添加劑組(P<0.05) 。# ^8 K7 m2 h3 e0 I
　　2.5其他作用' P& i% s' q3 M
　　除上述明顯的作用特點外，丁酸鈉還具有：(1)特征性氣味，誘食作用。豬奶干物質(zhì)中含有超過3.8％的丁酸鹽，幼年動物都有戀母情結(jié)，斷奶后幼畜對日糧中母源性物質(zhì)仍然保留依賴性。因此，丁酸鈉在仔豬教槽料中的作用尤為明顯。(2)改善結(jié)腸血液循環(huán)，有利于腸道術(shù)后創(chuàng)口愈合。(3)丁酸鈉能增加葡萄糖甙(脂)酰鞘氨醇的合成，防治結(jié)腸細胞編程性死亡，抑制腸黏膜的炎癥反應(yīng)。調(diào)節(jié)結(jié)腸上皮細胞抗菌肽mRNA的表達，有利于降低腸道疾病發(fā)生率，有利于結(jié)腸炎的愈合和降低腹瀉率。(4)刺激胰腺分泌，增加胰高血糖素和胰島素水平，進一步刺激結(jié)腸上皮細胞的生成。胰消化酶水平也得到提高，腸腔內(nèi)乳糖、麥芽糖和蔗糖濃度大幅提升。(5)葡萄糖的跨膜轉(zhuǎn)運是細胞利用葡萄糖的主要限速步驟。該過程依靠細胞膜上葡萄糖運載體(GT)來完成。Takano等研究表明，在培養(yǎng)液中加入丁酸鈉，能顯著增加豬腎臟細胞葡萄糖運載體mRNA的表達。(6)有研究者認為丁酸根離子應(yīng)成為抗熱應(yīng)激的陰離子首選。
　　3在斷奶仔豬上的應(yīng)用
　　Galfi等給斷奶仔豬飼喂1700mg／kg的丁酸鈉日糧后，結(jié)果表明，試驗組日糧豬平均日增重提高23.5％，平均日采食量增加了8.9％，飼料消耗減少了11.8％。Piva等選取2O頭8周齡仔豬研究丁酸鈉對斷奶仔豬生產(chǎn)性能影響的試驗表明，在仔豬日糧中添加丁酸鈉0.8g／kg，分別提高了仔豬的平均日增重20％和平均采食量16％(P<0．05)。Kotunia等在3日齡仔豬人工乳中加入丁酸鈉，飼喂_周后發(fā)現(xiàn)：丁酸鈉使十二指腸絨毛高度和黏膜厚度降低，空腸和回腸隱窩深度、絨毛長度和黏膜厚度增加。
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　　羅海祥在斷奶仔豬日糧中添加0.1％丁酸鈉可顯著提高斷奶仔豬的平均日增重(P<0.05)；在降低料重比方面，丁酸鈉也有一定的作用。在斷奶仔豬日糧中添加0.1％丁酸鈉可降低腹瀉率，尤其是斷奶后7d(P<0.05)。Manzanilla等給早期斷奶仔豬日糧添加0.3％丁酸鈉有類似的結(jié)果。
　　安東亞等研究發(fā)現(xiàn)：飼料中單獨添加丁酸鈉，可顯著提高仔豬后期(15～28d)和全期(0～28d)的平均日采食量、平均日增重(P<0.05)，并改善飼料轉(zhuǎn)化效率；顯著降低腹瀉發(fā)生率和提高血漿游離脂肪酸、甘油三酯濃度(P<0.05)，顯著降低血清葡萄糖濃度(P<0.05)但對血清總蛋白、白蛋白、球蛋白、膽固醇、尿素氮濃度均無顯著影響(P>0.05)。同時，顯著降低了血漿游離脂肪酸含量(P<0.05)。) s) i$ v. _, H- d' x1 z  d; C
　　Biagi等給初始體重一致的斷奶仔豬飼喂不同水平的丁酸鈉發(fā)現(xiàn)，4000 mg／kg的丁酸鈉不能顯著改善斷奶仔豬生長性能；但4000 mg／kg組的終體重和平均日采食量明顯高于對照組。1 a! U$ u* O( p, u
　　Piva等注意到，動物飼糧中添加800mg／kg丁酸鈉就可顯著提高仔豬生產(chǎn)性能，可見其具有極高的作用效率。但其添加量應(yīng)視動物生理狀況、飼養(yǎng)環(huán)境和飼養(yǎng)管理方式等不同而有所差異。其適宜添加量還有待于大量的試驗研究來確定。# W3 e' I+ I2 ]0 J- b% F
　　4結(jié)語
　　丁酸鈉作為一種新型的飼料添加劑因其獨特的營養(yǎng)生理特性而日益成為最具潛力的斷奶仔豬保健品。然而丁酸鈉在斷奶仔豬上應(yīng)用報道還較少，尚有許多問題沒有被認知。因此以后的研究方向應(yīng)是：①針對丁酸鈉在斷奶仔豬上的應(yīng)用進行系統(tǒng)研究，了解其對斷奶仔豬營養(yǎng)生理、腸道微生態(tài)、免疫機能等的影響；②對丁酸鈉影響動物腸道菌群、營養(yǎng)物質(zhì)代謝和免疫機能的確切機制作進一步研究，為丁酸鈉的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)；③進一步進行大規(guī)模試驗，以確定不同純度丁酸鈉產(chǎn)品在斷奶仔豬上的適宜添加量，為在飼料工業(yè)中合理使用丁酸鈉提供依據(jù)。