丁酸鈉在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用
2009-11- 信息來源：好豬網(wǎng)
丁酸鈉在動物腸道中水解為丁酸。丁酸具有水脂兩親性, 偏重于親脂, 且在pH 值4 ~ 6 時不易被分解, 飼喂后能大部分避過水性環(huán)境的小腸,直接進入盲腸和結(jié)腸。作為一種微生物調(diào)節(jié)劑, 丁酸在改善胃腸道機能, 提高動物生產(chǎn)性能方面發(fā)揮著重要作用。
丁酸鈉的作用功能
1.1 作為腸道細胞能量快速來源揮發(fā)性短鏈脂肪酸極易被腸細胞吸收。丁酸可為動物腸道細胞, 特別是盲腸和結(jié)腸細胞, 提供快速能量來源(Cumming 和Machfarlane, 1997) 。Roediger( 1995)報道, 體外培養(yǎng)的結(jié)腸上皮細胞, 70 %的耗氧量用于丁酸代謝, 即使在葡萄糖存在的情況下, 丁酸仍是主要的能量來源。Bergman 等( 1996) 在對綿羊的研究中發(fā)現(xiàn), 腸壁吸收的短鏈脂肪酸中,90 %的丁酸在腸黏膜內(nèi)即被分解代謝掉, 進入血中的部分幾乎全在肝臟清除。
1.2 促進腸絨毛增殖和降低隱窩丁酸鈉能促進腸絨毛增殖和降低隱窩。羅海祥( 2006) 報道, 在斷奶仔豬日糧中添加0.1%丁酸鈉可顯著降低21日齡斷奶仔豬的十二指腸的隱窩深度, 比對照組顯著降低了42.12 %, 但對絨毛高度的影響不顯著( P > 0.05) 。可顯著降低28 日齡斷奶仔豬的回腸的隱窩深度( P < 0.05) , 比對照組降低36.12 %, 對絨毛高度的影響不顯著( P > 0.05) , 但顯著影響絨毛高度與隱窩深度的比值( P < 0.05) ,比對照組提高73.16 %。
1.3 調(diào)節(jié)腸道菌群在畜禽日糧內(nèi)添加丁酸鈉可增加有益菌如乳酸桿菌的數(shù)量, 進而影響到胃腸道有益菌和有害菌( 如大腸桿菌) 之間的平衡。丁酸鈉可以顯著降低豬沙門氏桿菌的繁殖和經(jīng)糞排放, 降低十二指腸和回腸( 特別是盲腸) 內(nèi)大腸桿菌的數(shù)量。增加腸道有益菌如乳酸桿菌的數(shù)量,維護胃腸道內(nèi)有益微生物菌叢(Galfl 和Bokori,1990) 。
1.4 維持小腸黏膜上皮細胞結(jié)構(gòu)完整性, 促進小腸消化吸收功能小腸黏膜上皮細胞是執(zhí)行消化吸收功能的最主要細胞。一方面, 腸上皮細胞的紋狀緣含有許多酶。參與營養(yǎng)物質(zhì)的消化; 另一方面, 食物在腸上皮細胞的腸腔面或腸腔內(nèi)被消化分解, 營養(yǎng)成分被主動吸收或簡單擴散。經(jīng)腸上皮細胞的腸腔面進入細胞內(nèi), 除一部分供給該細胞自身使用外。大部分從細胞基側(cè)面以主動轉(zhuǎn)運或擴散的方式釋放, 進入固有層的毛細血管。因此。黏膜上皮細胞結(jié)構(gòu)的完整性是執(zhí)行其消化吸收功能的基本保證。
1.5 維持腸道黏膜上皮細胞的正常形態(tài), 維護腸黏膜的正常的屏障作用腸道黏膜免疫是機體防止感染的道防線, 在腸道內(nèi)多種微生物形成菌叢, 而腸道允許這些微生物共存的同時, 可以識別侵入的有害微生物以及被黏膜上皮吸收的異己物質(zhì), 并加以排除。腸道黏膜屏障包括免疫學(xué)屏障和機械屏障等, 前者主要由腸黏膜吸收上皮細胞和腸道相關(guān)細胞構(gòu)成。腸道相關(guān)黏膜免疫細胞包括肥大細胞、杯狀細胞、淋巴細胞等, 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線細胞, 而且能通過所分泌的細胞因子參與獲得性免疫。李芙燕等( 2006) 報道, 在AA 肉雞飼料中添加500 mg/kg 的丁酸鈉, 可顯著增加十二指腸、空腸以及回腸的肥大細胞數(shù)量( P < 0.05) 。
1.6 抑制腸道炎癥反應(yīng)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NFkB的活性, 減少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。
2 丁酸鈉在仔豬中的應(yīng)用
Piva 等( 2002) 報道, 在仔豬日糧中添加丁酸鈉0.8 g/kg, 分別提高了仔豬的平均日增重和采食量( P < 0.05) 。王繼風(fēng)等( 2005) 報道, 將12 頭斷奶仔豬分為3 個處理組( 丁酸鈉組: 基礎(chǔ)日糧+1g/kg丁酸鈉; 抗生素組: 基礎(chǔ)日糧+抗生素; 復(fù)合組: 基礎(chǔ)日糧+抗生素+1 g/kg 丁酸鈉) , 飼喂4 周后, 對比研究了仔豬小腸黏膜上皮和杯狀細胞的顯微和超微結(jié)構(gòu)。丁酸鈉組和復(fù)合組腸絨毛粗壯, 細胞衣更厚, 而抗生素組腸絨毛頂端偶見腸上皮脫落, 腸絨毛相對較細。羅海祥( 2006) 研究表明, 在斷奶仔豬日糧中添加0.1 %丁酸鈉可顯著降低斷奶后l周的腹瀉發(fā)生率( P < 0.05) , 提高斷奶仔豬7 ～21d 的平均日增重( P < 0.05) , 對采食量和料重比無顯著性影響( P > 0.05) 。小腸組織形態(tài)觀察結(jié)果表明, 0.1 %丁酸鈉可顯著提高斷奶后第1 周十二指腸和回腸絨毛高度與隱窩深度的比值和降低隱窩深度( P < 0.05) 。安東亞等( 2007) 報道, 在斷奶仔豬飼料中單獨添加丁酸鈉, 可顯著提高仔豬后期( 15 ~ 28 d) 和全期( 0 ~ 28 d) 的日采食量、日增重并改善飼料轉(zhuǎn)化效率( P < 0.05) , 顯著降低腹瀉發(fā)生率和升高血漿游離脂肪酸、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) 。
3 小結(jié)
綜上所述, 丁酸鈉作為斷奶仔豬新一代飼料酸化劑, 具有以往酸化劑不同的特性, 在減輕斷奶仔豬的斷奶應(yīng)激中發(fā)揮重要作用
丁酸鈉在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用研究
唐明紅：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院。
丁酸作為短鏈脂肪酸最主要的代表，是結(jié)腸腔主要的陰離子和結(jié)腸細胞的營養(yǎng)物質(zhì)，是大腸細胞的主要能量底物，能夠快速地被結(jié)腸細胞吸收和氧化，為結(jié)腸細胞供能。在調(diào)節(jié)胃腸機能、腸道pH 值、胃腸道微生態(tài)平衡、電解質(zhì)平衡以及誘食方面發(fā)揮重要的作用。
丁酸鈉是丁酸的鈉鹽， 分子式為C4H7O2Na， 分子量為110.09，白色粉末，易吸潮，對光和熱穩(wěn)定。由于丁酸易揮發(fā)，具有流動性，所以制成鈉鹽具有更好的穩(wěn)定性，為運輸和使用方面提供很多便利。自2006 年農(nóng)業(yè)部將丁酸鈉列為新型飼料添加劑時，丁酸鈉便在畜牧生產(chǎn)中快速而廣泛地使用起來。
1
丁酸鈉的生物學(xué)作用
1.1
提供腸道細胞能量營養(yǎng)，誘導(dǎo)細胞分化，促進細胞增殖和成熟丁酸鈉的有效成分是丁酸，丁酸是短鏈脂肪酸典型代表。短鏈脂肪酸在腸腔極易被腸上皮細胞吸收， 并能迅速氧化供能，為動物提供高達30%的維持能。結(jié)腸上皮細胞屏障依靠短鏈脂肪酸，主要是丁酸來維護。諸多研究表明，短鏈脂肪酸與潰瘍性結(jié)腸炎的病因聯(lián)系緊密，尤其是丁酸的代謝。丁酸鈉對腸道細胞的營養(yǎng)作用，包括調(diào)節(jié)鈉離子的吸收，增加臟器的血流量和短鏈脂肪酸的有氧代謝，誘導(dǎo)表皮細胞增生和成熟，增加黏膜血流量，促進黏液分泌，改善腸黏膜的形態(tài)、DNA 和蛋白質(zhì)，刺激未成熟的基底部腸上皮細胞的增殖，等等。
1.2
選擇性抑制有害菌增殖， 調(diào)節(jié)胃腸道微生態(tài)平衡添加丁酸鈉能對腸道內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生影響，能夠選擇性地抑制大腸桿菌等有害菌的增殖，增加乳酸菌等有益菌的數(shù)量。Galfi 等（1990）研究證明， 丁酸鈉可以顯著降低豬腸道內(nèi)沙門氏桿菌的繁殖和經(jīng)糞排放，降低十二指腸（特別是盲腸）內(nèi)大腸桿菌的數(shù)量。
1.3
抑制腸道細胞腫瘤病變，誘導(dǎo)腸道癌細胞凋亡丁酸鈉主要通過兩個途徑抑制人大腸癌細胞的生長，其一是通過組蛋白的超乙?；?，其二是通過表皮生長因子（EGF）反應(yīng)途徑。丁酸鈉通過引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能失調(diào)，促使線粒體膜通透性增高，改變線粒體功能等方式促使癌細胞凋亡。劉薇等在用丁酸鈉誘導(dǎo)3AO 細胞凋亡的過程中，線粒體膜電位（△Ψm）下降，促凋亡物質(zhì)釋放。張孝衛(wèi)等（2007）通過對丁酸鈉對結(jié)腸癌細胞（HT-29 、Lovo） 凋亡活性影響的研究得知，2.5mM 、5mM 和10mM 各濃度丁酸鈉組在試驗24h 、48h 、72h
顯示出明顯的促凋亡效果， 并顯示出促凋亡效果對濃度和時間的依賴性，得出的結(jié)論與Collard 的研究結(jié)果相同。Young 等報道，丁酸鈉在抑制結(jié)腸腫瘤細胞增生、誘導(dǎo)死亡的同時，未發(fā)現(xiàn)對正常結(jié)腸細胞有毒性。
1.4
促進腸黏膜修復(fù)，抑制腸道炎癥反應(yīng)丁酸鈉能抑制NF-kB 的活性，減少TN-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)，抑制腸道受損細胞的凋亡，促進干擾素的產(chǎn)生， 提高腸道細胞的免疫功能。通過丁酸鈉對醋酸誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎的治療作用的研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉可明顯改善結(jié)腸炎大鼠的臨床表現(xiàn)和組織損傷。丁酸鈉促進腸道細胞基底部的增殖，但當這種增殖達到一定程度時， 即損上皮得到修復(fù)時，丁酸鈉又反過來抑制其進一步增殖，影響腸道功能。
1.5
影響細胞轉(zhuǎn)運蛋白基因表達丁酸鈉通過影響細胞膜上mRNA 的數(shù)量，從而影響mRNA 的有效翻譯，達到對轉(zhuǎn)運蛋白基因表達的控制。Takano 等（1988）研究表明，在豬腎臟細胞的培養(yǎng)液中添加丁酸鈉，能顯著增加腎臟細胞葡萄糖轉(zhuǎn)運載體mRNA 的表達。
1.6
協(xié)同抗生素對腸道癌細胞增殖、分化和凋亡產(chǎn)生影響丁酸鈉同抗生素搭配使用， 對腸道癌細胞的抑制與促凋亡效果明顯增強，呈現(xiàn)疊加效應(yīng)。羅和生等（2002）研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉（Bu）及阿司匹林（As）對大腸癌細胞系（SW480）都有明顯的抑制作用， 且隨劑量加大及作用時間延長效果更加明顯。
2 丁酸鈉在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用
2.1
提高采食量和日增重，改善飼料報酬丁酸鈉具有特殊的脂臭味，與母乳的氣味相近，對斷奶仔豬具有良好的誘食性。同時，丁酸鈉能夠促進仔豬胃腸道細胞的增殖和成熟，促進小腸黏膜的發(fā)育，促進消化液的分泌，提高飼料的消化率，提高仔豬的日增重。農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心郭小華等（2005）在斷奶仔豬日糧中添加0.1% 的丁酸鈉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日糧中添加丁酸鈉可以提高營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。羅海洋（2006）試驗發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼料中添加0.1% 的丁酸鈉，在第2、3 周可顯著提高斷奶仔豬平均日增重（p ＜ 0.05）， 分別提高15.17% 、15.65%；在試驗前2 周對仔豬采食量沒顯著影響，在第3 周顯著高于對照組6.56%（p＜0.05）； 在降低料比方面，丁酸鈉組在每個階段均比對照組低13.11% 、9.34% 、8.53%，但差異不顯著。Piva 等（2002）在斷奶仔豬日糧中添加丁酸鈉0.8g/kg，仔豬的平均日增重和采食量分別提高20%和16%（p＜0.05）； 隨后的2 周內(nèi)， 日采食量提高10%， 料肉比降低14%（p＜ 0.05）。Galfi P 等（1990）在斷奶仔豬飼料中添加丁酸鈉，結(jié)果表明，豬的體增重提高23.5%，日采食量增加了8.9%，飼料消耗降低11.8%（p＜0.05）。
2.2
維持小腸形態(tài)，促進仔豬健康小腸黏膜上皮是執(zhí)行消化吸收功能的最主要細胞。小腸黏膜結(jié)構(gòu)的完整性是實現(xiàn)消化吸收的基本保證和前提， 同時構(gòu)筑腸道的免疫屏障， 提高機體的抗病能力。王繼鳳等（2005）通過對丁酸鈉對斷奶仔豬小腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的研究發(fā)現(xiàn)，飼喂1g/kg 丁酸鈉能促進小腸杯狀細胞的增殖，維持腸道黏膜上皮細胞的正常形態(tài)，維護腸黏膜的正常的機械屏障。同時采用組織學(xué)和掃描電鏡技術(shù)對仔豬小腸黏膜上皮和杯狀細胞的顯微和超微結(jié)構(gòu)進行了觀察，結(jié)果顯示，空腸和回腸黏膜結(jié)構(gòu)完整，層次清晰，腸絨毛排列整齊， 杯狀細胞結(jié)構(gòu)清晰。羅海洋（2006）在斷奶仔豬日
糧中添加0.1% 的丁酸鈉， 斷奶后7d 屠宰觀察， 結(jié)果顯示，丁酸鈉可顯著降低十二指腸的隱窩深度，比對照組降低42.12%（p＜0.05）； 對絨毛高度影響不顯著（p＞0.05）， 顯著降低十二指腸絨毛寬度，降低20.42%（p＜0.05）； 對空腸絨毛高度和隱窩深度的影響不顯著，但顯著降低其比值；顯著降低回腸的隱窩深度和絨毛寬度（p＜0.05）， 分別比對照組降低了36.12% 和16.06% 。Kotunia 等（2004）在3 日齡仔豬人工乳中加入丁酸鈉，飼喂1 周后發(fā)現(xiàn)， 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。
2.3
調(diào)節(jié)斷奶仔豬脂肪、葡萄糖和蛋白質(zhì)代謝血清中甘油三酯、脂肪酸和膽固醇濃度變化可反映機體脂類代謝狀況，血糖濃度變化反映機體糖代謝狀況，血清中總蛋白、白蛋白、球蛋白、尿素氮的濃度變化反映機體蛋白質(zhì)的代謝狀況。安東亞等（2007）在酵母β-1，3、1，6-葡萄糖與丁酸鈉合用對斷奶仔豬生長性能和生理代謝的影響的研究中發(fā)現(xiàn)， 丁酸鈉能顯著提高56 日齡仔豬血清甘油三酯和脂肪酸濃度（p＜0.05）， 說明丁酸鈉可以促進短鏈脂肪酸的吸收，加快脂肪的合成，從而提高血清甘油三酯的含量；丁酸鈉對血清葡萄糖濃度的影響是先升高后降低，仔豬生產(chǎn)性能得到顯著提高（p＜0.05）； 丁酸鈉有降低血清尿素氮的趨勢，說明丁酸鈉可影響機體蛋白質(zhì)代謝，有利于蛋白質(zhì)的合成與沉積。
2.4
降低仔豬腹瀉率丁酸鈉可以增加腸道有益菌的數(shù)量，調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系的平衡，調(diào)節(jié)腸道pＨ 值，維持小腸黏膜的正常形態(tài)， 促進胃腸細胞的增殖和成熟， 增強胃腸消化功能，降低仔豬腹瀉的發(fā)生。安東亞等（2007）的研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉可顯著降低試驗全期的仔豬腹瀉率（p＜0.05）， 比對照組3.75％降低了49.4% 。羅海洋（2006）研究表明，添加0.1%的丁酸鈉可以顯著改善仔豬斷奶后7d 內(nèi)的腹瀉率（p＜0.05）， 比對照組減少了40.99%，在14d 后也同樣降低了仔豬的腹瀉發(fā)生率， 但差異不顯著。
2.5
對抗生素的替代性王繼鳳等（2005） 設(shè)置丁酸鈉組（1g/kg ）、抗生素組和復(fù)合組（抗生素+丁酸鈉1g/kg）研究對斷奶仔豬小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，利用掃描電鏡觀察，丁酸鈉組和復(fù)合組腸絨毛粗壯，而抗生素組腸絨毛頂端偶見腸上皮脫落， 腸絨毛相對較細； 杯狀細胞數(shù)量復(fù)合組最多，丁酸鈉組次之，抗生素組最少。丁酸鈉組仔豬腸黏膜每100 個柱狀細胞中含杯狀細胞數(shù)為6.7±2.4 個（空腸）、9.2±4.1 個（回腸）， 明顯高于抗生素組3.9±2.3 個（空腸）、6.5±2.6 個（回腸）， 比抗生素組增多1.4~1.7 倍， 而復(fù)合組為8.3±3.0 個（空腸）、10.5±2.7 個（回腸）； 復(fù)合組的細胞衣均勻， 丁酸組次之，抗生素最薄。結(jié)果表明，丁酸鈉在促進杯狀細胞增殖，改善小腸黏膜上皮細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)，進而促進仔豬的消化吸收，提高生產(chǎn)性能等方面的作用均優(yōu)于抗生素。
3
丁酸鈉在養(yǎng)雞生產(chǎn)中的應(yīng)用
Nollect 等（2005）研究了不同濃度的丁酸鈉（0、50、100 、250 和500mg/kg） 對蛋雞生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著丁酸鈉用量的增加，蛋雞產(chǎn)蛋率不斷提高，料蛋比逐漸降低，對蛋重?zé)o影響。巨大細胞是肉雞腸道黏膜內(nèi)的免疫細胞，是天然免疫的效應(yīng)細胞之一，不僅在天然免疫中發(fā)揮重大作用， 也是機體抗感染免疫的第1 線細胞，而且能通過所分泌的細胞因子參與獲得性免疫。在肉雞飼料中添加丁酸鈉能夠增加腸道巨大細胞的數(shù)量，提高腸道、機體的免疫功能。李芙燕等（2006）在肉雞日糧中添加500mg/kg 丁酸鈉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然巨大細胞的形態(tài)沒有變化，但數(shù)量顯著增加（p＜0.05）， 在十二指腸、空腸和回腸，巨大細胞分別比對照組增加了19.72% 、27.74% 和30.66% 。前已述及丁酸鈉在控制豬腸道疾病方面具有抗生素同樣甚至不可比擬的功效，有研究表明，丁酸鈉在控制雞腸道疾病方面也有類似作用。李芙燕等（2006）分別添加丁酸鈉（500mg/kg ）、抗敵素（100mg/kg ）、幼畜康（500mg/kg）（ 主要成分黃芩提取物）在肉雞中試驗，觀察對肉雞小腸巨大細胞數(shù)量分布的影響。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉組可顯著增加十二指腸、空腸以及回腸的巨大細胞數(shù)量，分別比對照組增加了19.7% 、27.2% 和30.7%， 分別比抗敵素組增加了5.75% 、22.105 和8.32%，分別比幼畜康組增加了16.18% 、27.65%和27.39% 。
4
展望
自2006
年農(nóng)業(yè)部將丁酸鈉列入飼料添加劑目錄以來，丁酸鈉在畜牧生產(chǎn)中廣泛被人接受并運用。丁酸鈉在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用雖有部分研究和報道，但不深入、全面。丁酸鈉對防治動物腹瀉和腸道疾病方面的作用優(yōu)于抗生素，但丁酸鈉替代抗生素的研究開展較少。尋找的替代方案，必將為丁酸鈉在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用開辟更加廣闊的前景。