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绿色饲料添加剂-丁酸钠

发布者:财富坊国际娱乐城  发布日期 :[2015-04-10 10:19:54]
 

随着生活水平的提高和健康意识的加强,饲用抗生素所带来的抗药性和残留等问题越来越受到人民的重视。开发抗生素替代品已经成为饲料添加剂研究的热点。丁酸钠是目前研究较多的一种抗生素替代品之一,具有促进动物生长、增加机体免疫力、调节肠道微生物等功能,正逐渐被广泛应用于动物生产中。

1 丁酸钠的生物学特性

丁酸钠的有效成分是一种短链挥发性脂肪酸-丁酸,具有游离性和挥发性的特点,因此在畜牧和饲料生产中将其制成相对稳定的盐。丁酸钠在进入动物体后分解为丁酸根离子和钠离子,丁酸不同于醋酸或丙酸等短链挥发性脂肪酸,丁酸在水和脂肪中均有可弥散性(水、脂两亲),偏重于亲脂,pH4-6环境下不易被分解,饲喂后能大部分避过水性环境的小肠,直接进入盲肠和结肠继续发挥作用。

短链脂肪酸包括乙酸、丙酸和丁酸,其中起主要作用的是丁酸,他们主要来自大肠中厌氧杆菌对碳水化合物和蛋白质的酵解作用,是结肠肠腔主要阴离子及结肠上皮细胞的主要营养物质和能量来源,在许多方面影响结肠黏膜功能:调节钠离子吸收,诱导表皮细胞增生,增强黏膜血流,促进黏液分泌等,对维持细胞的分化和结肠上皮的完整性有重要作用。此外丁酸盐还可以起到有效的杀菌作用。

2 丁酸钠的营养生理功能

2.1能量来源

SCFA作为肠细胞偏爱的能量源,极易从肠腔内吸收,其中丁酸是结肠黏膜上皮细胞的主要能量来源,且先于丙酸和醋酸被消耗,几乎所有的丁酸都能被肠上皮细胞吸收。因此,丁酸盐是结肠上皮的主要呼吸燃料,结合丁酸非离子弥散性吸收为主的特点,丁酸无需经过肝胆吸收和复杂的三羟循环系统,可以直接为肠上皮细胞提供能量,是肠上皮细胞的快速能量源。且同位素示踪法发现,丁酸能进入总血液循环,几乎所有的体组织都能代谢丁酸。

2.2 维持小肠黏膜完整性

黏膜上皮细胞结构的完整性是执行其消化吸收功能的保证。王继风等(2005)在仔猪日粮中添加1g/kg丁酸钠,采用组织学和扫描电镜技术,对仔猪小肠黏膜上皮和杯状细胞的显微和超微结构进行了观察研究。结果表明,饲料添加丁酸钠后仔猪空肠和结肠的黏膜上皮完整,肠绒毛更为粗壮;黏膜吸收细胞呈高柱状,排列整齐,游离面有明显的纹状缘;杯状细胞呈高脚杯状,散在于柱状细胞之间,细胞数量比抗生素组增多1.41.7倍。表明丁酸钠具有维持小肠黏膜上皮细胞结构完整性,进而促进断奶仔猪小肠消化吸收的作用,并优于抗生素。

2.3 促进消化吸收

很多研究表明,肠绒毛形态学除受家畜生长日龄与环境等因素影响外,其日粮的组成和特性也对肠道形态有明显的影响,大量研究数据便显示了丁酸钠能有效增加肠绒毛高度和降低隐窝深度,而浅的隐窝深度和长的绒毛高度是维持消化道功能的最佳比率。

罗海祥(2006)研究表明,在断奶仔猪日粮中添加0.1%丁酸钠可显著降低21d断奶仔猪的十二指肠的隐窝深度(P<0.05),比对照组降低了42.12%,对绒毛高度的影响不显著(P>0.05),但绒毛高度与隐窝深度的比值(VH/CD)比对照组提高了57.79%P<0.05)。它也显著降低了绒毛宽度(P<0.05),比对照组低了20.42%。丁酸钠组的黏膜厚度比对照组高出了15.31微米(P>0.05)。

Hu等(2007)给鸡饲粮中添加不同水平(500, 1000, 2000mg/kg)的丁酸钠时也发现,5001000mg/kg的丁酸钠能显著增加十二指肠粘膜的DNARNA和蛋白质浓度(P<0.05),且绒毛高度与隐窝深度的比率随着丁酸钠的增加而成线性增加(P<0.05)。

2.4 增强免疫功能

正常肠道黏膜屏障由机械屏障、化学屏障、免疫屏障与生物屏障共同构成。肠黏膜屏障中以机械屏障最为重要,机械屏障是指完整的彼此紧密连接的肠粘膜上皮结构,由肠黏膜上皮细胞、上皮细胞侧面的细胞连接、上皮基膜和上皮表面的细胞衣组成。它们构成了机体免疫系统的第一道防线。因此,肠黏膜上皮结构的完整性与肠黏膜机械屏障功能,乃至机体的免疫功能有密切关系。王继风等(2005)试验表明,断奶仔猪饲喂1g/kg丁酸钠能促进小肠杯状细胞的增植,维持肠道黏膜上皮细胞的正常形态,维护肠黏膜的正常机械屏障作用,同时在这些方面丁酸钠的作用均优于抗生素。

另外,肠道相关黏膜免疫细胞包括淋巴细胞、杯状细胞、肥大细胞等,其中肥大细胞是天然免疫的效应细胞之一。不仅在天然免疫中发挥重要作用,是机体抗感染免疫的第一线细胞,而且能通过所分泌的细胞因子参与获得性免疫,所以肥大细胞是重要的免疫活性细胞。李芙燕等(2006)将201日龄健康肉鸡随机分为4个处理组研究不同添加剂对肉鸡小肠肥大细胞的形态及数量分布的影响。结果显示添加丁酸钠的效果明显优于其他试验组,可显著增加十二指肠、空肠以及回肠的肥大细胞数量,分别比对照组增加了19.7%、27.2%和30.7%,促进肉鸡小肠肥大细胞的增殖,提高小肠黏膜免疫水平。相关试验还发现,饲喂丁酸盐的肉鸡可以有效抵抗21日龄由于球虫攻击引起的应激反应,且在幼鸡的盲肠中存在未离解丁酸盐(乙酸盐及丙酸盐)与病原体控制有关。

2.5 抑制肠道炎症反应

丁酸钠能抑制结肠上皮细胞的凋亡,诱导结肠癌细胞凋亡,抑制转录因子NFkB,是一种广泛存在于真核细胞内,能将信息从胞浆传至胞核引起相应基因表达的重要转录因子的活性,减少肿瘤坏死因子等炎症性细胞因子的产生和释放,抑制肠黏膜的炎症反应。这些作用有利于结肠炎的愈合,减少细菌或食物抗原跨黏膜迁移,减轻腹泻。Scheppach1996)、Claus2006)研究表明丁酸灌肠剂能促进细胞增殖,降低肠道粘膜的损害并能治疗由肠炎引起的腹泻。

2.6 调节肠道菌群

丁酸盐可以抑制病源微生物(沙门氏杆菌、大肠杆菌、梭状芽孢杆菌等)的生长,增加有益菌群数量(乳酸杆菌、粪链球菌等),改善肠道微生物菌群。从而使胃肠道微生态处于正平衡,起到部分替代抗生素的作用(张军等, 2006)。

研究表明,在暴露于短链脂肪酸的肠炎沙门氏菌鼠伤寒血清变种存活试验中,丁酸盐和戊酸盐可以起到最有效的杀菌作用。虽然在幼龄鸡远端小肠和盲肠中短链脂肪酸的水平迅速降低。但是,到15日龄左右时,短链脂肪酸水平增加并达到平高线。除了杀菌活性外。Galfi等(1990)报道丁酸钠能维护胃肠道内有益微生物菌丛。相关试验结果如下表。

日粮添加0.17%丁酸钠对猪消化道内细菌的选择性抗菌效果

 由上表可知,丁酸钠普遍表现出提高乳酸杆菌抑制大肠杆菌。

2.7 其他作用

除了上述明显的作用特点以外,丁酸钠还有其他作用:(1)具有的特征性气味,能诱使动物采食,提高采食量。(2)葡萄糖的跨膜转运是细胞利用葡萄糖的主要限速步骤。目前研究表明,这一过程依靠细胞膜上葡萄糖运载体(GT)来完成。Takano1988)研究表明,在培养液中加入丁酸钠,能显著增加猪肾脏细胞葡萄糖运载体mRNA的表达。

3 结语

伴随着畜牧业的快速发展,绿色、高效、安全的饲料添加剂正成为国内外关注和研究的热点。丁酸钠作为新一代的饲料添加剂,具有绿色无污染、在体内吸收迅速及参与代谢等特点,符合当今及未来采用非药物添加剂作为生长促进剂的主流,目前已得到了广泛的应用。