丁酸鈉提高動物生產(chǎn)性能

1 丁酸鈉的結構與理化性質
    丁酸鈉(Sodium Butyrate) 又稱正丁酸鈉鹽，其產(chǎn)品呈白色或類白色，可吸濕性的粉末，似絨毛狀，具有特殊的奶酪酸敗樣氣味，易溶于水，水溶液pH 值呈堿性。在常規(guī)貯存和搬運條件下，處于室溫和密封狀態(tài)下穩(wěn)定，但勿與性質相反的物質、粉塵、過熱物品、強氧化劑混存。丁酸鈉在2003 年被農(nóng)業(yè)部列入《飼料添加劑品種目錄》中作為一種新型的飼料添加劑，其有效成分是一種短鏈揮發(fā)性脂肪酸-丁酸。丁酸具有飼料酸化劑的生理作用，但由于其游離性和揮發(fā)性的特點， 畜牧和飼料生產(chǎn)中將其制成相對穩(wěn)定的鈉鹽。與醋酸或丙酸等短鏈揮發(fā)性脂肪酸不同，丁酸水、脂兩親，偏重于親脂。加之在pH 值4~6 時比較不易被分解，飼喂后部分避過水性環(huán)境的小腸，直接進入盲腸和結腸。作為一種生物調節(jié)劑，丁酸在改善胃腸道機能，提高動物生產(chǎn)性能和醫(yī)學研究上發(fā)揮重要作用。
2 丁酸鈉的作用機理
2.1 作為腸細胞能源物質
    短鏈揮發(fā)性脂肪酸主要是丁酸、乙酸和丙酸，為動物提供高達30%的維持能。短鏈揮發(fā)性脂肪酸是腸細胞偏愛的能量且極易從腸腔內吸收。丁酸鈉的有效成分是短鏈揮發(fā)性脂肪酸-丁酸。動物結腸離體試驗表明，結腸上皮細胞超過70%的能量源可由丁酸提供。在腸上皮細胞的丁酸是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 合成酶把丁酸轉化成丁酸輔酶A(butyrate-CoA)，然后通過一系列反應快速生成乙酰輔酶A 進行能量代謝( Schrǒder 等，1997)，結合丁酸以非離子彌散性吸收為主的特點，丁酸無需經(jīng)過肝膽吸收和復雜的三羥循環(huán)系統(tǒng)，可直接為腸上皮細胞提供能量，是腸上皮細胞的快速能量源。
2.2 維護胃腸道內有益微生物菌群
    正常胃腸道的一個非常重要特征是內部細菌的協(xié)調平衡，尤其是幼畜。豬、家禽和兔子日糧中添加丁酸鈉能增加有益菌(如乳酸桿菌)的數(shù)量，進而影響胃腸道有益菌(如乳酸桿菌) 和有害菌(如大腸桿菌)間的平衡。丁酸鹽可抑制病源微生物(如沙門桿菌、大腸桿菌及梭狀芽孢桿菌等)的生長，增加有益菌群數(shù)量(如乳酸桿菌及糞鏈球菌等)，改善腸道微生物菌群。Galfi 等報道，丁酸鈉能維護胃腸道內有益微生物菌群，起到部分替代抗生素的作用。眾所周知，丁酸是有機酸(C1- C7)的一種。有機酸具有抗菌作用，但由于有機酸具有不同的化學結構，所以其抗菌機制是相當復雜的。研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性有機酸和非揮發(fā)性有機酸及無機酸的抗菌效果存在明顯差異，揮發(fā)性有機酸(甲酸、丙酸、丁酸)具有較好的殺菌作用， 直接擴散進入細胞內，通過降低胞內pH 值，抑制某些大分子的代謝，破壞病原菌細胞膜的完整性，從而達到殺菌作用。揮發(fā)性有機酸鹽(如丁酸鹽)盡管不能降低病原菌細胞間質的pH 值，不能以酸的形式滲透進入病原菌細胞內發(fā)揮殺菌作用，但也具有抗菌作用，其作用強弱依賴于有機酸鹽的溶解性。如揮發(fā)性有機酸的鈉鹽全溶于水，而鈣鹽只有部分可溶，因而體外抑菌試驗中， 丁酸鈉的抑菌效果要比甲酸鈣和丙酸鈣的強，此外有機酸的二價鹽體外抑菌效果優(yōu)于飽和度高的有機酸鹽。
2.3 促進胃腸道細胞的增殖和成熟
幼年動物小腸上皮細胞絨毛較短，并有未成熟的隱窩，分泌消化酶和吸收日糧營養(yǎng)素的能力也弱。日糧改變、母源抗體缺失、轉群和斷奶等應激因子抑制了腸上皮細胞絨毛膜的生長。損傷的腸絨毛完全恢復可能需要高達40%～50%的可利用能，因此，這些能量不能供增質量所需， 從而降低了飼料利用率。而丁酸鈉為快速分化細胞的一種能源，它通過直接促進細胞更新而刺激損傷的腸絨毛得到恢復。丁酸鈉可使斷奶仔豬腸絨毛長度提高30%，從而改善了養(yǎng)分消化和吸收能力。
2.4 改善小腸形態(tài)，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)物質的消化；另一方面，食物在腸上皮細胞的腸腔內或腸腔面被消化分解，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，除一部分供給該細胞自身使用外，大部分從細胞基側面以主動轉運或擴散的方式釋放，進入固有層的毛細血管。因此，粘膜上皮細胞結構的完整性是執(zhí)行消化吸收功能的基本保證。
2.5 維持腸粘膜上皮細胞的正常形態(tài)， 增強免疫功能腸粘膜機械屏障由腸粘膜上皮細胞、上皮細胞側面的細胞連接、上皮基膜和上皮表面的細胞衣組成。它們構成了機體免疫系統(tǒng)的第一道防線。因此，腸粘膜上皮細胞結構的完整性與腸粘膜機械屏障功能， 乃至機體的免疫功能有密切關系(Reynolds等， 1996；殷彥君等， 2002) 。丁酸鈉能抑制結腸上皮細胞的凋亡， 誘導結腸癌細胞的凋亡， 抑制NF-KB 的活性，減少TNF-a 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。這些作用有利于結腸炎的愈合，減少細菌或食物抗原跨黏膜遷移，減輕腹瀉。
3 丁酸鈉對動物生產(chǎn)性能的影響
3.1 提高采食量、飼料報酬和日增重
    幼齡動物由于印記效應對含有母源性物質的日糧有明顯的依戀作用，而丁酸鈉的典型氣味正符合幼齡動物特別是仔豬的嗜好，因此丁酸鈉可作為一種有效的天然誘食劑， 廣泛應用于養(yǎng)殖業(yè)當中。動物飼料中添加酸可使胃內pH 下降，從而激活胃蛋白酶原為胃蛋白酶， 促進蛋白質分解。胃內pH降低可增進胃內其它多種消化酶活性，而蛋白質的分解又可刺激十二指腸分泌較多的胰蛋白酶，使蛋白質完全分解吸收， 促進了營養(yǎng)物質的吸收和消化。丁酸鈉具有緩釋效果，在消化道各段都起作用。丁酸水脂兩親，偏重于親脂，在pH 值4～6 時比較不易被分解。因此，部分丁酸可以避過水性環(huán)境的小腸，在大腸段繼續(xù)發(fā)揮作用，加速腸絨毛細胞的生長，增強腸道的吸收功能，提高飼料的消化吸收利用率，促進動物的生長。
3.2 提高動物的健康水平
    丁酸鈉在體內分解后產(chǎn)生的丁酸根陰離子成分是體內離子平衡的重要補充，從而減輕由于天氣等因素對動物造成的應激作用。比利時CLO 研究中心于2001 年試驗表明， 日糧添加丁酸鈉減少了仔豬、兔子和犢牛非特異腹瀉的發(fā)生率，對小、中雞群整齊度提高、弱雛減少以及死亡率降低。同時，添加丁酸鈉對壞死性腸炎、肥育豬的痢疾以及兔小腸結腸炎也非常有效。最新的研究結果表明，丁酸鈉還可以抑制大鼠結腸粘膜細胞增生，增加了細胞凋亡，誘導了與增殖細胞凋亡抑制有關的基因蛋白表達，顯示了丁酸鈉還具有預防和抗腫瘤疾病等作用。

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