丁酸钠在仔猪生产中的应用
2009-11- 信息来源：好猪网
丁酸钠在动物肠道中水解为丁酸。丁酸具有水脂两亲性, 偏重于亲脂, 且在pH 值4 ~ 6 时不易被分解, 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。作为一种微生物调节剂, 丁酸在改善胃肠道机能, 提高动物生产性能方面发挥着重要作用。
丁酸钠的作用功能
1.1 作为肠道细胞能量快速来源挥发性短链脂肪酸极易被肠细胞吸收。丁酸可为动物肠道细胞, 特别是盲肠和结肠细胞, 提供快速能量来源(Cumming 和Machfarlane, 1997) 。Roediger( 1995)报道, 体外培养的结肠上皮细胞, 70 %的耗氧量用于丁酸代谢, 即使在葡萄糖存在的情况下, 丁酸仍是主要的能量来源。Bergman 等( 1996) 在对绵羊的研究中发现, 肠壁吸收的短链脂肪酸中,90 %的丁酸在肠黏膜内即被分解代谢掉, 进入血中的部分几乎全在肝脏清除。
1.2 促进肠绒毛增殖和降低隐窝丁酸钠能促进肠绒毛增殖和降低隐窝。罗海祥( 2006) 报道, 在断奶仔猪日粮中添加0.1%丁酸钠可显著降低21日龄断奶仔猪的十二指肠的隐窝深度, 比对照组显著降低了42.12 %, 但对绒毛高度的影响不显著( P > 0.05) 。可显著降低28 日龄断奶仔猪的回肠的隐窝深度( P < 0.05) , 比对照组降低36.12 %, 对绒毛高度的影响不显著( P > 0.05) , 但显著影响绒毛高度与隐窝深度的比值( P < 0.05) ,比对照组提高73.16 %。
1.3 调节肠道菌群在畜禽日粮内添加丁酸钠可增加有益菌如乳酸杆菌的数量, 进而影响到胃肠道有益菌和有害菌( 如大肠杆菌) 之间的平衡。丁酸钠可以显著降低猪沙门氏杆菌的繁殖和经粪排放, 降低十二指肠和回肠( 特别是盲肠) 内大肠杆菌的数量。增加肠道有益菌如乳酸杆菌的数量,维护胃肠道内有益微生物菌丛(Galfl 和Bokori,1990) 。
1.4 维持小肠黏膜上皮细胞结构完整性, 促进小肠消化吸收功能小肠黏膜上皮细胞是执行消化吸收功能的最主要细胞。一方面, 肠上皮细胞的纹状缘含有许多酶。参与营养物质的消化; 另一方面, 食物在肠上皮细胞的肠腔面或肠腔内被消化分解, 营养成分被主动吸收或简单扩散。经肠上皮细胞的肠腔面进入细胞内, 除一部分供给该细胞自身使用外。大部分从细胞基侧面以主动转运或扩散的方式释放, 进入固有层的毛细血管。因此。黏膜上皮细胞结构的完整性是执行其消化吸收功能的基本保证。
1.5 维持肠道黏膜上皮细胞的正常形态, 维护肠黏膜的正常的屏障作用肠道黏膜免疫是机体防止感染的道防线, 在肠道内多种微生物形成菌丛, 而肠道允许这些微生物共存的同时, 可以识别侵入的有害微生物以及被黏膜上皮吸收的异己物质, 并加以排除。肠道黏膜屏障包括免疫学屏障和机械屏障等, 前者主要由肠黏膜吸收上皮细胞和肠道相关细胞构成。肠道相关黏膜免疫细胞包括肥大细胞、杯状细胞、淋巴细胞等, 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线细胞, 而且能通过所分泌的细胞因子参与获得性免疫。李芙燕等( 2006) 报道, 在AA 肉鸡饲料中添加500 mg/kg 的丁酸钠, 可显著增加十二指肠、空肠以及回肠的肥大细胞数量( P < 0.05) 。
1.6 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NFkB的活性, 减少TNF- α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。
2 丁酸钠在仔猪中的应用
Piva 等( 2002) 报道, 在仔猪日粮中添加丁酸钠0.8 g/kg, 分别提高了仔猪的平均日增重和采食量( P < 0.05) 。王继风等( 2005) 报道, 将12 头断奶仔猪分为3 个处理组( 丁酸钠组: 基础日粮+1g/kg丁酸钠; 抗生素组: 基础日粮+抗生素; 复合组: 基础日粮+抗生素+1 g/kg 丁酸钠) , 饲喂4 周后, 对比研究了仔猪小肠黏膜上皮和杯状细胞的显微和超微结构。丁酸钠组和复合组肠绒毛粗壮, 细胞衣更厚, 而抗生素组肠绒毛顶端偶见肠上皮脱落, 肠绒毛相对较细。罗海祥( 2006) 研究表明, 在断奶仔猪日粮中添加0.1 %丁酸钠可显著降低断奶后l周的腹泻发生率( P < 0.05) , 提高断奶仔猪7 ～21d 的平均日增重( P < 0.05) , 对采食量和料重比无显著性影响( P > 0.05) 。小肠组织形态观察结果表明, 0.1 %丁酸钠可显著提高断奶后第1 周十二指肠和回肠绒毛高度与隐窝深度的比值和降低隐窝深度( P < 0.05) 。安东亚等( 2007) 报道, 在断奶仔猪饲料中单独添加丁酸钠, 可显著提高仔猪后期( 15 ~ 28 d) 和全期( 0 ~ 28 d) 的日采食量、日增重并改善饲料转化效率( P < 0.05) , 显著降低腹泻发生率和升高血浆游离脂肪酸、甘油三酯浓度( P< 0.05) , 显著降低血清葡萄糖浓度( P < 0.05) , 但对血清总蛋白、白蛋白、球蛋白、胆固醇、尿素氮浓度均无显著影响( P > 0.05) 。
3 小结
综上所述, 丁酸钠作为断奶仔猪新一代饲料酸化剂, 具有以往酸化剂不同的特性, 在减轻断奶仔猪的断奶应激中发挥重要作用
丁酸钠在畜牧生产中的应用研究
唐明红：湖南农业大学动物科技学院。
丁酸作为短链脂肪酸最主要的代表，是结肠腔主要的阴离子和结肠细胞的营养物质，是大肠细胞的主要能量底物，能够快速地被结肠细胞吸收和氧化，为结肠细胞供能。在调节胃肠机能、肠道pH 值、胃肠道微生态平衡、电解质平衡以及诱食方面发挥重要的作用。
丁酸钠是丁酸的钠盐， 分子式为C4H7O2Na， 分子量为110.09，白色粉末，易吸潮，对光和热稳定。由于丁酸易挥发，具有流动性，所以制成钠盐具有更好的稳定性，为运输和使用方面提供很多便利。自2006 年农业部将丁酸钠列为新型饲料添加剂时，丁酸钠便在畜牧生产中快速而广泛地使用起来。
1
丁酸钠的生物学作用
1.1
提供肠道细胞能量营养，诱导细胞分化，促进细胞增殖和成熟丁酸钠的有效成分是丁酸，丁酸是短链脂肪酸典型代表。短链脂肪酸在肠腔极易被肠上皮细胞吸收， 并能迅速氧化供能，为动物提供高达30%的维持能。结肠上皮细胞屏障依靠短链脂肪酸，主要是丁酸来维护。诸多研究表明，短链脂肪酸与溃疡性结肠炎的病因联系紧密，尤其是丁酸的代谢。丁酸钠对肠道细胞的营养作用，包括调节钠离子的吸收，增加脏器的血流量和短链脂肪酸的有氧代谢，诱导表皮细胞增生和成熟，增加黏膜血流量，促进黏液分泌，改善肠黏膜的形态、DNA 和蛋白质，刺激未成熟的基底部肠上皮细胞的增殖，等等。
1.2
选择性抑制有害菌增殖， 调节胃肠道微生态平衡添加丁酸钠能对肠道内环境产生影响，能够选择性地抑制大肠杆菌等有害菌的增殖，增加乳酸菌等有益菌的数量。Galfi 等（1990）研究证明， 丁酸钠可以显著降低猪肠道内沙门氏杆菌的繁殖和经粪排放，降低十二指肠（特别是盲肠）内大肠杆菌的数量。
1.3
抑制肠道细胞肿瘤病变，诱导肠道癌细胞凋亡丁酸钠主要通过两个途径抑制人大肠癌细胞的生长，其一是通过组蛋白的超乙酰化，其二是通过表皮生长因子（EGF）反应途径。丁酸钠通过引起内质网功能失调，促使线粒体膜通透性增高，改变线粒体功能等方式促使癌细胞凋亡。刘薇等在用丁酸钠诱导3AO 细胞凋亡的过程中，线粒体膜电位（△Ψm）下降，促凋亡物质释放。张孝卫等（2007）通过对丁酸钠对结肠癌细胞（HT-29 、Lovo） 凋亡活性影响的研究得知，2.5mM 、5mM 和10mM 各浓度丁酸钠组在试验24h 、48h 、72h
显示出明显的促凋亡效果， 并显示出促凋亡效果对浓度和时间的依赖性，得出的结论与Collard 的研究结果相同。Young 等报道，丁酸钠在抑制结肠肿瘤细胞增生、诱导死亡的同时，未发现对正常结肠细胞有毒性。
1.4
促进肠黏膜修复，抑制肠道炎症反应丁酸钠能抑制NF-kB 的活性，减少TN-α 等炎症性细胞因子的产生和释放，抑制肠黏膜的炎症反应，抑制肠道受损细胞的凋亡，促进干扰素的产生， 提高肠道细胞的免疫功能。通过丁酸钠对醋酸诱导的大鼠结肠炎的治疗作用的研究发现，丁酸钠可明显改善结肠炎大鼠的临床表现和组织损伤。丁酸钠促进肠道细胞基底部的增殖，但当这种增殖达到一定程度时， 即损上皮得到修复时，丁酸钠又反过来抑制其进一步增殖，影响肠道功能。
1.5
影响细胞转运蛋白基因表达丁酸钠通过影响细胞膜上mRNA 的数量，从而影响mRNA 的有效翻译，达到对转运蛋白基因表达的控制。Takano 等（1988）研究表明，在猪肾脏细胞的培养液中添加丁酸钠，能显著增加肾脏细胞葡萄糖转运载体mRNA 的表达。
1.6
协同抗生素对肠道癌细胞增殖、分化和凋亡产生影响丁酸钠同抗生素搭配使用， 对肠道癌细胞的抑制与促凋亡效果明显增强，呈现叠加效应。罗和生等（2002）研究发现，丁酸钠（Bu）及阿司匹林（As）对大肠癌细胞系（SW480）都有明显的抑制作用， 且随剂量加大及作用时间延长效果更加明显。
2 丁酸钠在养猪生产中的应用
2.1
提高采食量和日增重，改善饲料报酬丁酸钠具有特殊的脂臭味，与母乳的气味相近，对断奶仔猪具有良好的诱食性。同时，丁酸钠能够促进仔猪胃肠道细胞的增殖和成熟，促进小肠黏膜的发育，促进消化液的分泌，提高饲料的消化率，提高仔猪的日增重。农业部饲料工业中心郭小华等（2005）在断奶仔猪日粮中添加0.1% 的丁酸钠，结果发现，日粮中添加丁酸钠可以提高营养物质的表观消化率。罗海洋（2006）试验发现，在断奶仔猪饲料中添加0.1% 的丁酸钠，在第2、3 周可显著提高断奶仔猪平均日增重（p ＜ 0.05）， 分别提高15.17% 、15.65%；在试验前2 周对仔猪采食量没显著影响，在第3 周显著高于对照组6.56%（p＜0.05）； 在降低料比方面，丁酸钠组在每个阶段均比对照组低13.11% 、9.34% 、8.53%，但差异不显著。Piva 等（2002）在断奶仔猪日粮中添加丁酸钠0.8g/kg，仔猪的平均日增重和采食量分别提高20%和16%（p＜0.05）； 随后的2 周内， 日采食量提高10%， 料肉比降低14%（p＜ 0.05）。Galfi P 等（1990）在断奶仔猪饲料中添加丁酸钠，结果表明，猪的体增重提高23.5%，日采食量增加了8.9%，饲料消耗降低11.8%（p＜0.05）。
2.2
维持小肠形态，促进仔猪健康小肠黏膜上皮是执行消化吸收功能的最主要细胞。小肠黏膜结构的完整性是实现消化吸收的基本保证和前提， 同时构筑肠道的免疫屏障， 提高机体的抗病能力。王继凤等（2005）通过对丁酸钠对断奶仔猪小肠黏膜形态结构影响的研究发现，饲喂1g/kg 丁酸钠能促进小肠杯状细胞的增殖，维持肠道黏膜上皮细胞的正常形态，维护肠黏膜的正常的机械屏障。同时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，结果显示，空肠和回肠黏膜结构完整，层次清晰，肠绒毛排列整齐， 杯状细胞结构清晰。罗海洋（2006）在断奶仔猪日
粮中添加0.1% 的丁酸钠， 断奶后7d 屠宰观察， 结果显示，丁酸钠可显著降低十二指肠的隐窝深度，比对照组降低42.12%（p＜0.05）； 对绒毛高度影响不显著（p＞0.05）， 显著降低十二指肠绒毛宽度，降低20.42%（p＜0.05）； 对空肠绒毛高度和隐窝深度的影响不显著，但显著降低其比值；显著降低回肠的隐窝深度和绒毛宽度（p＜0.05）， 分别比对照组降低了36.12% 和16.06% 。Kotunia 等（2004）在3 日龄仔猪人工乳中加入丁酸钠，饲喂1 周后发现， 十二指肠绒毛高度和黏膜厚度降低，空肠和回肠隐窝深度、绒毛长度和黏膜厚度增加。
2.3
调节断奶仔猪脂肪、葡萄糖和蛋白质代谢血清中甘油三酯、脂肪酸和胆固醇浓度变化可反映机体脂类代谢状况，血糖浓度变化反映机体糖代谢状况，血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白、尿素氮的浓度变化反映机体蛋白质的代谢状况。安东亚等（2007）在酵母β-1，3、1，6-葡萄糖与丁酸钠合用对断奶仔猪生长性能和生理代谢的影响的研究中发现， 丁酸钠能显著提高56 日龄仔猪血清甘油三酯和脂肪酸浓度（p＜0.05）， 说明丁酸钠可以促进短链脂肪酸的吸收，加快脂肪的合成，从而提高血清甘油三酯的含量；丁酸钠对血清葡萄糖浓度的影响是先升高后降低，仔猪生产性能得到显著提高（p＜0.05）； 丁酸钠有降低血清尿素氮的趋势，说明丁酸钠可影响机体蛋白质代谢，有利于蛋白质的合成与沉积。
2.4
降低仔猪腹泻率丁酸钠可以增加肠道有益菌的数量，调节肠道微生物区系的平衡，调节肠道pＨ 值，维持小肠黏膜的正常形态， 促进胃肠细胞的增殖和成熟， 增强胃肠消化功能，降低仔猪腹泻的发生。安东亚等（2007）的研究发现，丁酸钠可显著降低试验全期的仔猪腹泻率（p＜0.05）， 比对照组3.75％降低了49.4% 。罗海洋（2006）研究表明，添加0.1%的丁酸钠可以显著改善仔猪断奶后7d 内的腹泻率（p＜0.05）， 比对照组减少了40.99%，在14d 后也同样降低了仔猪的腹泻发生率， 但差异不显著。
2.5
对抗生素的替代性王继凤等（2005） 设置丁酸钠组（1g/kg ）、抗生素组和复合组（抗生素+丁酸钠1g/kg）研究对断奶仔猪小肠形态结构的影响，利用扫描电镜观察，丁酸钠组和复合组肠绒毛粗壮，而抗生素组肠绒毛顶端偶见肠上皮脱落， 肠绒毛相对较细； 杯状细胞数量复合组最多，丁酸钠组次之，抗生素组最少。丁酸钠组仔猪肠黏膜每100 个柱状细胞中含杯状细胞数为6.7±2.4 个（空肠）、9.2±4.1 个（回肠）， 明显高于抗生素组3.9±2.3 个（空肠）、6.5±2.6 个（回肠）， 比抗生素组增多1.4~1.7 倍， 而复合组为8.3±3.0 个（空肠）、10.5±2.7 个（回肠）； 复合组的细胞衣均匀， 丁酸组次之，抗生素最薄。结果表明，丁酸钠在促进杯状细胞增殖，改善小肠黏膜上皮细胞的形态结构，进而促进仔猪的消化吸收，提高生产性能等方面的作用均优于抗生素。
3
丁酸钠在养鸡生产中的应用
Nollect 等（2005）研究了不同浓度的丁酸钠（0、50、100 、250 和500mg/kg） 对蛋鸡生产性能的影响，结果发现，随着丁酸钠用量的增加，蛋鸡产蛋率不断提高，料蛋比逐渐降低，对蛋重无影响。巨大细胞是肉鸡肠道黏膜内的免疫细胞，是天然免疫的效应细胞之一，不仅在天然免疫中发挥重大作用， 也是机体抗感染免疫的第1 线细胞，而且能通过所分泌的细胞因子参与获得性免疫。在肉鸡饲料中添加丁酸钠能够增加肠道巨大细胞的数量，提高肠道、机体的免疫功能。李芙燕等（2006）在肉鸡日粮中添加500mg/kg 丁酸钠，结果发现，虽然巨大细胞的形态没有变化，但数量显著增加（p＜0.05）， 在十二指肠、空肠和回肠，巨大细胞分别比对照组增加了19.72% 、27.74% 和30.66% 。前已述及丁酸钠在控制猪肠道疾病方面具有抗生素同样甚至不可比拟的功效，有研究表明，丁酸钠在控制鸡肠道疾病方面也有类似作用。李芙燕等（2006）分别添加丁酸钠（500mg/kg ）、抗敌素（100mg/kg ）、幼畜康（500mg/kg）（ 主要成分黄芩提取物）在肉鸡中试验，观察对肉鸡小肠巨大细胞数量分布的影响。试验结果发现，丁酸钠组可显著增加十二指肠、空肠以及回肠的巨大细胞数量，分别比对照组增加了19.7% 、27.2% 和30.7%， 分别比抗敌素组增加了5.75% 、22.105 和8.32%，分别比幼畜康组增加了16.18% 、27.65%和27.39% 。
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展望
自2006
年农业部将丁酸钠列入饲料添加剂目录以来，丁酸钠在畜牧生产中广泛被人接受并运用。丁酸钠在畜牧生产中的应用虽有部分研究和报道，但不深入、全面。丁酸钠对防治动物腹泻和肠道疾病方面的作用优于抗生素，但丁酸钠替代抗生素的研究开展较少。寻找的替代方案，必将为丁酸钠在畜牧生产中的应用开辟更加广阔的前景。