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(shí)母體提供的抗體停止而自身的主要免疫系統(tǒng)未完善，對(duì)疾病和應(yīng)激抵抗能力下降加上受生理環(huán)境營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激等因素影響導(dǎo)致仔豬食欲差、消化不良、生長(zhǎng)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(jìn)仔豬腸道發(fā)育、增強(qiáng)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(jī)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(zhǎng)促進(jìn)作用。丁酸主要由大腸中厭氧桿菌對(duì)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(xì)胞能的主要來(lái)源。作為一種生物調(diào)節(jié)劑，丁酸在維持細(xì)胞的分化和結(jié)腸上皮的完整性，提高動(dòng)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(diǎn)，飼料生產(chǎn)中將其制成相對(duì)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(yùn)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(guò)熱、慢氧化劑混存。  v  h2 R3 P+ i! Y8 ]* e1 x+ ~% L
　　2丁酸鈉對(duì)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(shí)比較不易被分解，飼喂后能大部分避過(guò)水件環(huán)境的小腸，直接進(jìn)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(xì)胞的能量來(lái)源
　　研究發(fā)現(xiàn)短鏈脂肪酸(SCFA)能夠?yàn)榻Y(jié)腸提供能量，是腸細(xì)胞偏愛(ài)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(xì)胞的主要能量來(lái)源，約占SCFA耗氧所產(chǎn)能量的70％。為動(dòng)物提供了高達(dá)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(xì)胞代謝消耗掉。& i# `- a- n* S6 }; m4 l2 P
　　在腸上皮細(xì)胞丁酸通過(guò)羥甲基戊二酰輔酶A循環(huán)中的β-氧化作用進(jìn)行能量代謝，首先是通過(guò)丁酸輔酶A合成酶把丁酸轉(zhuǎn)化成丁酸輔酶A，然后通過(guò)一系列反應(yīng)快速生成乙酰輔酶A進(jìn)行能量代謝。$ |& U% J* A0 j' h8 H& p
　　丁酸被結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞吸收后，可被轉(zhuǎn)運(yùn)至肝進(jìn)一步代謝或被結(jié)腸黏膜上皮細(xì)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(xì)胞，75％的氧消耗來(lái)自丁酸鹽的氧化。若丁酸是唯一可利用能源時(shí)，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(shí)，結(jié)腸上皮細(xì)胞首先利用丁酸。幾乎所有的丁酸都能被腸上皮細(xì)胞吸收利用，同位素示蹤發(fā)現(xiàn)，丁酸能進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(duì)照組降低了42.12％；對(duì)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(duì)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(duì)照組低了20.42％。丁酸鈉組的黏膜厚度比對(duì)照組高出了15.3lμm(P>0．05)。. Q! o& ^  ]6 D
　　但也有不一致的報(bào)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(duì)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(rèn)為造成這種不一致的結(jié)論可能在于取樣時(shí)問(wèn)太晚，因?yàn)樾∧c黏膜樣品是在試驗(yàn)結(jié)束后(斷奶后6周)采集的，該時(shí)期的小豬消化道已經(jīng)發(fā)育完全所以對(duì)試驗(yàn)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(xì)胞的正常形態(tài)，增強(qiáng)免疫功能
　　有研究報(bào)道認(rèn)為，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(xì)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(xì)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(xì)胞氧化和代謝性應(yīng)激的基因表達(dá)有關(guān) 。! l) p7 T5 ?+ d. K
　　據(jù)報(bào)道，丁酸灌腸劑能促進(jìn)腸細(xì)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(duì)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(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。不僅在天然免疫中發(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(guò)所分泌的細(xì)胞因子參與獲得性免疫，所以肥大細(xì)胞是重要的免疫活性細(xì)胞。
　　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(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。; 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(xì)胞數(shù)量比對(duì)照組提升29.3％，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。; 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(xì)胞數(shù)量。2 d& s0 g5 e" x6 d$ k4 |
　　2.4具有殺菌抗茵功能，維護(hù)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(zhǎng)，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(dòng)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(duì)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(xì)菌的比率。同時(shí)通過(guò)測(cè)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(diǎn)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(guò)3.8％的丁酸鹽，幼年動(dòng)物都有戀母情結(jié)，斷奶后幼畜對(duì)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(xì)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(xì)胞抗菌肽mRNA的表達(dá)，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(jìn)一步刺激結(jié)腸上皮細(xì)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(yùn)是細(xì)胞利用葡萄糖的主要限速步驟。該過(guò)程依靠細(xì)胞膜上葡萄糖運(yùn)載體(GT)來(lái)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(xì)胞葡萄糖運(yùn)載體mRNA的表達(dá) 。(6)有研究者認(rèn)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(yàn)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(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能影響的試驗(yàn)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(zhǎng)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(dú)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(duì)血清總蛋白、白蛋白、球蛋白、膽固醇、尿素氮濃度均無(wú)顯著影響(P>0.05)。同時(shí)，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(zhǎng)性能；但4000 mg／kg組的終體重和平均日采食量明顯高于對(duì)照組。1 a! U$ u* O( p, u
　　Piva等注意到，動(dòng)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(jiàn)其具有極高的作用效率。但其添加量應(yīng)視動(dòng)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(yàn)研究來(lái)確定。# W3 e' I+ I2 ]0 J- b% F
　　4結(jié)語(yǔ)
　　丁酸鈉作為一種新型的飼料添加劑因其獨(dú)特的營(yíng)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(bào)道還較少，尚有許多問(wèn)題沒(méi)有被認(rèn)知。因此以后的研究方向應(yīng)是：①針對(duì)丁酸鈉在斷奶仔豬上的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)研究，了解其對(duì)斷奶仔豬營(yíng)養(yǎng)生理、腸道微生態(tài)、免疫機(jī)能等的影響；②對(duì)丁酸鈉影響動(dòng)物腸道菌群、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝和免疫機(jī)能的確切機(jī)制作進(jìn)一步研究，為丁酸鈉的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)；③進(jìn)一步進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)，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)。