丁酸钠在断奶仔猪上的应用.pdf

繇搏C E R E 铷A L&F 饲E E D 研I N D 工U S T O R Y2 0 0 7,N o 12丁酸钠在断奶仔猪上的应用岳双明，周安国(四川农业大学动物营养研究所，四川雅安6 2 5 0 1 4)摘要：丁酸钠(S o d i u mB u t y r a t e)是丁酸的钠盐形式，研究发现其水解成丁酸后具有广泛的生理功能，如作为断奶仔猪肠细胞能量源，促进肠细胞分化增殖，改进小肠形态促进消化吸收等。近年来发现其在提高动物生产性能方面也发挥着作用。综述了丁酸钠的物化性质、营养生理功能和其在动物生产中的应用。关键词：丁酸钠；营养生理功能；作用机理；添加剂中图分类号：$8 1 6 7文献标识码：A文章编号：1 0 0 3 6 2 0 2(2 0 0 7)1 2 0 0 2 9 0 3早期断奶仔猪由于消化系统发育不成熟，消化酶系统不健全，胃酸分泌不足，断奶时母体提供的抗体停止而自身的主要免疫系统未完善，对疾病和应激抵抗能力下降加上受生理环境营养应激等因素影响导致仔猪食欲差、消化不良、生长抑制、饲料利用率低、腹泻甚至死亡。因此，在早期断奶仔猪饲料中急需添加一些可促进仔猪肠道发育、增强免疫力、提高生产性能、防治下痢等功能性饲料添加剂。研究发现有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等)及其相应的盐能够存在于体内和胃肠道中发挥类似于抗生素添加剂的疾病预防和生长促进作用。丁酸主要由大肠中厌氧杆菌对碳水化合物和蛋白质酵解作用产生。它是结肠上皮细胞能量的主要来源。作为一种生物调节剂，丁酸在维持细胞的分化和结肠上皮的完整性，提高动物生产性能方面发挥着重要作用。因其具有游离性和挥发性的特点，饲料生产中将其制成相对稳定的钠盐丁酸钠。1 丁酸钠的理化性质丁酸钠，呈白色至类白色、似绒毛状的、可吸湿性的粉末，具有特殊的奶酪酸败样气味，易溶于水，水溶液p H 值呈碱性。本品在常规贮存和搬运条件下，处于室温和密封状态下稳定，但勿号性质相反的物质、粉尘、过热、强氧化剂混存。2 丁酸钠对仔猪肠道发育的作用丁酸水、脂两亲，偏重于亲脂。p H 值在4 6 时比较不易被分解，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。2 1作为肠道细胞的能量来源研究发现短链脂肪酸(S C F A)能够为结肠提供能量，是肠细胞偏爱的能量源，且极易从肠腔内吸收。其中丁酸是结肠黏膜上皮细胞的主要能量来源，约占S C F A 耗氧所产能量的7 0。为动物提供了高达3 0 左右的维持能。在肠道中丁酸、丙酸、醋酸的比例约为9 0：3 0：5 0，且丁酸先于丙酸和醋酸被消耗。结肠产生的丁酸约7 0 9 0 被结肠细胞代谢消耗掉2 1。在肠上皮细胞丁酸通过羟甲基戊二酰辅酶A 循环中的p 一氧化作用进行能量代谢，首先是通过丁酸辅酶A 合成酶把收稿日期：2 0 0 7 0 6 2 1；修回日期：2 0 0 7 1 1 2 l作者简介：岳双明(1 9 8 4 一)，男，在读硕士研究生，猪的营养专业。2 9丁酸转化成丁酸辅酶A，然后通过一系列反应快速生成乙酰辅酶A 进行能量代谢3 1。丁酸被结肠黏膜上皮细胞吸收后，可被转运至肝进一步代谢或被结肠黏膜上皮细胞用作能源消耗。研究发现，培养的游离结肠上皮细胞，7 5 的氧消耗来自丁酸盐的氧化。若丁酸是唯一可利用能源时，可完全被结肠黏膜利用，生成酮体和C O：。体外研究表明：用葡萄糖、酮体、谷氨酰胺等作为呼吸能源时，结肠上皮细胞首先利用丁酸【4 I。几乎所有的丁酸都能被肠上皮细胞吸收利用，同位素示踪发现，丁酸能进入总血液循环。几乎所有的体组织都能代谢丁酸，在外周组织中，丁酸能被迅速氧化用于脂肪合成，也可进入乳腺合成乳脂忙。2 2改善小肠形态，促进小肠消化吸收功能罗海祥研究表明，在断奶仔猪日粮中添加0 I 丁酸钠可显著降低2 1d 断奶仔猪的十二指肠的隐窝深度(P 0 0 5)，但绒毛高度与隐窝深度的比值比对照组提高了5 7 7 9(P 0 0 5)。它也显著降低了绒毛宽度(P O 0 5)。但也有不一致的报道，B i a g i 等给断奶仔猪分别饲喂10 0 0、20 0 0、40 0 0m g k g 的丁酸钠产品(有效含量为8 5)，结果表明，丁酸钠x；p J-,肠黏膜的形态结构影响不大。但能增加盲肠的酸度。他认为造成这种不一致的结论可能在于取样时间太晚，因为小肠黏膜样品是在试验结束后(断奶后6 周)采集的，该时期的小猪消化道已经发育完全所以对试验结果有一定影响6J。2 3维持肠黏膜上皮细胞的正常形态，增强免疫功能有研究报道认为，丁酸钠能抑制结肠上皮细胞的凋亡，诱导结肠癌细胞凋亡，抑制核转录因子k B(N F k B)的活性，减少肿瘤坏死因子0【(T N F d)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。J u l i a 等发现丁酸的抗肠炎功能与其调节结肠细胞氧化和代谢性应激的基因表达有关HJ。据报道，丁酸灌肠剂能促进肠细胞增殖和分化，降低肠道黏膜的损害并能治疗由肠炎引起的腹泻l。O s a m u 等给 万方数据万方数据大鼠口服和心脏注射丁酸后，用光学显微镜观察其对肠屏障功能的影响，结果发现，心脏注射组显著降低了肠黏膜的损害和渗透性(P 0 0 5)H。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。王继风等在仔猪日粮中添加1g k g 丁酸钠后发现，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 4 1 7 倍。表明丁酸钠具有维持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。章亮等指出，添加丁酸钠组空肠上皮内淋巴细胞数量比对照组提升2 9 3，表明肠道局部免疫水平得到提升，增强了动物的抗病能力“。M a n z a n i l l a 等在断奶仔猪上研究发现，0 3 的丁酸钠能增加结肠表面的杯状细胞数量。2 4 具有杀菌抗菌功能，维护胃肠道内有益微生物菌丛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。减少动物腹泻，起到部分替代抗生素的作用。C a s t i l l o 等给早期断奶仔猪日粮添加三种(0 0 4 的阿维霉素、0 3 丁酸钠和0 0 3 植物提取物)添加剂后发现：所有添加剂组增加了微生物和乳酸杆菌数量，与对照组相比中草药提取物组和丁酸钠组显著增加了乳酸杆菌与肠道细菌的比率。同时通过测定空肠内菌群生态学变化发现，0 3 的丁酸钠使菌群结构发生了最大的变化并显著高于其他两种添加剂组(P 0 0 5)”“。2 5 其他作用除上述明显的作用特点外，丁酸钠还具有：(1)特征性气味，诱食作用。猪奶干物质中含有超过3 8 的丁酸盐，幼年动物都有恋母情结，断奶后幼畜对日粮中母源性物质仍然保留依赖性。因此，丁酸钠在仔猪教槽料中的作用尤为明显。1“。(2)改善结肠血液循环，有利于肠道术后创口愈合。(3)丁酸钠能增加葡萄糖甙(脂)酰鞘氨醇的合成，防治结肠细胞编程性死亡，抑制肠黏膜的炎症反应。调节结肠上皮细胞抗菌肽m R N A 的表达，有利于降低肠道疾病发生率，有利于结肠炎的愈合和降低腹泻率。(4)刺激胰腺分泌，增加胰高血糖素和胰岛素水平，进一步刺激结肠上皮细胞的生成。胰消化酶水平也得到提高，肠腔内乳糖、麦芽糖和蔗糖浓度大幅提升。(5)葡萄糖的跨膜转运是细胞利用葡萄糖的主要限速步骤。该过程依靠细胞膜上葡萄糖运载体(G T)来完成。T a k a n o 等研究表明，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m R N A 的表达1“。(6)有研究者认为丁酸根离子应成为抗热应激的阴离子首选“。3 在断奶仔猪上的应用G a l f i 等给断奶仔猪饲喂17 0 0m g k g 的丁酸钠日粮后，结果表明，试验组日粮猪平均1 3 增重提高2 3 5，平均1 3 采食量增加了8 9，饲料消耗减少了1 1 8 1 6 1。P i v a 等选取2 0 头8 周龄仔猪研究丁酸钠对断奶仔猪生产性能影响的岳双明等：丁酸钠在断奶仔猪上的应用2 0 0 7 年第1 2 期试验表明，在仔猪日粮中添加丁酸钠0 8g k g，分别提高了仔猪的平均日增重2 0 和平均采食量1 6(P 0 0 5)“。K o t u n i a 等在3 日龄仔猪人工乳中加入丁酸钠，饲喂一周后发现：丁酸钠使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一。罗海祥在断奶仔猪日粮中添加0 1 丁酸钠可显著提高断奶仔猪的平均日增重(P 0 0 5)；在降低料重比方面，丁酸钠也有一定的作用。在断奶仔猪日粮中添加0 1 丁酸钠可降低腹泻率，尤其是断奶后7d(P 0 0 5)。M a n z a n i l l a 等给早期断奶仔猪日粮添加0 3 丁酸钠有类似的结果“。安东亚等研究发现：饲料中单独添加丁酸钠，可显著提高仔猪后期(1 5 2 8d)和全期(0 2 8d)的平均日采食量、平均日增重(P 0 0 5)，并改善饲料转化效率；显著降低腹泻发生率和提高血浆游离脂肪酸、甘油三酯浓度(P 0 0 5)；显著降低血清葡萄糖浓度(P 0 0 5)。同时，显著降低了血浆游离脂肪酸含量(P 0 0 5)0 1 8 j。B i a g i 等给初始体重一致的断奶仔猪饲喂不同水平的丁酸钠发现，40 0 0m g k g 的丁酸钠不能显著改善断奶仔猪生长性能；但40 0 0m r,k g 组的终体重和平均日采食量明显高于对照组6 I。P i v a 等注意到，动物饲粮中添加8 0 0m s k g 丁酸钠就可显著提高仔猪生产性能“，可见其具有极高的作用效率。但其添加量应视动物生理状况、饲养环境和饲养管理方式等不同而有所差异。其适宜添加量还有待于大量的试验研究来确定。4 结语丁酸钠作为一种新型的饲料添加剂因其独特的营养生理特性而1 3 益成为最具潜力的断奶仔猪保健品。然而丁酸钠在断奶仔猪上应用报道还较少，尚有许多问题没有被认知。因此以后的研究方向应是：针对丁酸钠在断奶仔猪上的应用进行系统研究，了解其对断奶仔猪营养生理、肠道微生态、免疫机能等的影响；对丁酸钠影响动物肠道菌群、营养物质代谢和免疫机能的确切机制作进一步研究，为丁酸钠的合理应用提供理论依据；进一步进行大规模试验，以确定不同纯度丁酸钠产品在断奶仔猪上的适宜添加量，为在饲料工业中合理使用丁酸钠提供依据。3 0 参考文献 1 P r y d eS E，D u n c a nS H，H o l dG L，e ta 1 7 I l a eM i c r o b i o l o g yo fB u t y r a t eF o r m a t i o ni nt h eH u m a nC o l o n J F E M SM i c r o b i o l o g yL e t t e r s，2 0 0 2，2 1 7(2)：1 3 3 1 3 9 2 C o o kS I，S e l l i nJ H R e v i e wa r t i c l e：S h o aC h a i nF a t t yA c i d si nH e M t ha n dD i s e a s e J A l i m e n tP h a r m a e o lT h e r，1 9 9 8，1 2(6)：4 9 9 5 0 7 3 S c h n S d e rO，S t e i nJ K u r z k e t t i g eF e t t s f i u r e n P h y s i o l o g i ea n dP a t h o p h y s i o l o g i s e h eI m p l i k a t i o n e n J A k tE m a h rM e d，1 9 9 7，2 2：8 6 9 6 4 S c h p p e a c hW E f f e c e t so fS h o u tC h a i nF a t t yA c i d so nG u tM o r p h o l o g ya n dF u n c t i o n J G u t，1 9 9 4，3 5(1s u p p l)：3 5 3 8 5 B e r g m a n nEN E n e r g yC o n t r i b u t i o n so fV o l a t i l eF a t t yA c i d sf r o mt h eG a s t r o i n t e s t i n a lT r a c ti nV a r i o u sS p e c i e s J P h y s i o lR e v，1 9 9 0，7 0(2)：5 6 7 5 9 0(下转第3 3 页)万方数据万方数据王聪等：复合肉质改进剂对肉鸭屠宰性能、脏器系数和肌肉成分的影1 1 向2 0 0 7 年粥1 2 期改进剂可显著降低肉鸭的腹脂率(P 0 0 5)；腿肌率分别提高了2 3 5 和7 0 4，添力H s 0 0m g k g 复合肉质改进剂可显著提高肉鸭的腿肌率(P 0 0 5)4 1。丁斌鹰等添加复合肉质改进剂对猪肉中蛋白质和脂肪含量均无显著影响(P 0 0 5)。添加酵母硒对猪肉中蛋白质和脂肪含量均无显著影响(P 0 0 5)“。本试验发现添加5 0 0m e,k g 复合肉质改进剂使肌肉中水分的含量显著高于对照组(P 0 0 5)，这与文献 6 结果一致。但是本试验中添加2 5 0m g k g 复合肉质改进剂后，肉鸭肌肉中的肌内总脂肪的含量与对照组相比增加了6 3 6(P 0 0 5)。综上所述，这可能暗示了添加复合肉质改进剂对肉鸭肌肉中的常规成分有一定的改善作用。3 3 复合肉质改进剂对肉鸭脏器系数的影响刘晓华等添加茶多酚对4 6 周龄内的肉仔鸡胸腺的生长和法氏囊的生长发育都没有明显作用(P 0 0 5)1。郜卫华研究发现，添加茶多酚对4 6 周龄内的肉公鸡胸腺指数、肝脏指数、法氏囊指数和脾脏指数没有显著影响(P 0 0 5)8 I。本试验结果表明：添加复合肉质改进剂对试验鸭的脾脏系数、胸腺系数、法氏囊系数和肾脏系数均无显著影响(P 0 0 5)，但可改善肉鸭的肝脏系数，试验I 组和试验组肉鸭的肝脏系数与对照组比较，分别提高了1 0 1 4 和6 5 9，添加2 5 0m g k g 复合肉质改进剂可显著提高肉鸭的肝脏系数(P 0 0 5)。这与文献 7 报道的结果一致，但是与文献 8 的试验结果不尽相同，尤其是在肝脏的脏器系数方面，这可能是因为与其选用的试验动物及品种、饲养时间、屠宰时间等不同，更重要的是他们饲喂的是单一的添加剂。可能也暗示着酵母硒和茶多酚在改善肉鸭肝脏脏器系数上有较好的配伍性，但其机理也还待进一步研究。4 小结在本试验条件下，用2 5 0 和5 0 0m g k g 复合肉质改进剂饲喂育成鸭1 5d，结果显示在日粮中添加复合肉质改进剂可改善肉鸭的屠宰性能和肌肉常规成分。参考文献 1 M a r i a n aS i l v ad eL y o n s 有机硒对大西洋鲑肉质的影响 J 国际渔业，1 9 9 9(1)：3 2 2 齐广海，郑君杰，尹靖东，等类黄酮物质对蛋鸡抗氧化和脂质代谢的影响 J 营养学报，2 0 0 2，2 4(2)：1 5 3 1 5 6 3 邹晓庭，郑根华，尹兆正。等不同硒源对肉鸡生长性能、胴体特性和肉质的影响 J 浙江大学学报，2 0 0 5，3 1(6)：7 7 3 7 7 6 4 刘晓华，郜卫华，夏瑜，等茶多酚对肉仔鸡生产性能、屠宰性能和肉品质的影响 J 试验研究，2 0 0 4(1 2)：9 1 1 5 闻爱友，柳卫国，方琳，等日粮中添加茶多酚对肉仔鸡脂肪沉积的影响 J 安徽科技学院学报，2 0 0 6，2 0(6)：1 0 1 3 6 丁斌鹰，侯永清，刘玉兰，等不同硒源对猪肉品质的影响 J ，湖北畜牧兽医，2 0 0 6(1 2)：9 1 0 7 刘晓华，郜卫华，陈喜斌，等茶多酚对肉仔鸡(公鸡)脂类代谢和免疫机能的影响 J 粮食与饲料工业，2 0 0 3(1 1)：3 1 3 3 8 郜卫华茶多酚对肉鸡脂类代谢和免疫机能的影响 D 武汉：华中农业大学，2 0 0 3(责任编辑：苏幔)(上接第3 0 页)6 B i a g iG，P i v aAM，O s c h i n i M，e ta 1 P e r f o r m a n c e，I n t e s t i n a lM i c r oF l o r a，a n dW a l lM o r p h o l o g yo fW e a n l i n gP i g sF e dS o d i u mB u t y r a t e J A n i t aS c i，2 0 0 7，8 5：11 8 4 l1 9 1 7 J u l i aS a n e r，K o n r a dK l a u sR i c h t e r，B e a t r i c eL o u i s eP o o l Z o b e l P h y s i o l o g i c a lC o n c e n t r a t i o n so fB u t y r a t eF a v o r a b l yM o d u l a t eG e n e so fO x i d a t i v ea n dM e t a b o l i cS t r e s si nP r i m a r yH u m a nC o l o nC e l l s j N u t rB i o c h e m，2 0 0 7，1 8(1 1)：7 3 6 7 4 5 8 C l a u sR，G t i n t h n e rD，L e t z g uH E f f e c t so fF e e d i n gF a t c o a t e dB u t y r a t eo nM u e o s a lM o r p h o l o g ya n dF u n c t i o ni nt h eS m a l lI n t e s t i n eo ft h eP i g j 2 0 0 7，9 1(7)：3 1 2 3 1 8 9】O s a m uK a n a u e h i，T o s h i h i k ol w a n a g a，K e i i c h iM i t s u y a n m，e ta 1 B u t y r a t ef r o mB a c t e r i a lF e r m e n t a t i o no fG e r m i n a t e dB a r l e yF o o d s t u f fP r e s e r v e sI n t e s t i n a lB a r r i e rF u n c t i o ni nE x p e r i m e n t a lC o l i t i si nt h eR a tM o d e l J J o u r n a lo fG a s t r o e n t e r o l o g ya n dH e p a t o l o g y，1 9 9 9，1 4(9)：8 8 0 8 8 8 1 0 王继风，陈耀星，王子旭，等丁酸钠对断奶仔猪小肠黏膜形态结构的影响 J 中国兽医科技，2 0 0 5，3 5(4)：2 9 8 3 0 1 1 1 章亮，罗云，周斌华丁壮素的特点及其作用 J 饲料广角，2 0 0 6(1 0)：4 7 4 8 1 2 M a n z a n i l l aEG，N o f r a r i a sM，A n g u i t aM，e ta 1 E f f e c t so fB u t y-r a t e，A v i l a m y c i n，a n daP l a n tE x t r a c tC o m b i n a t i o no nt h eI n t e s t i 3 3n a tE q u i l i b r i u mo fE a r l y w e a n e dP i g s J A n i mS c i，2 0 0 6，8 4：27 4 3 27 5 1 1 3 C a s t i l l oM，M a r t n n O n h eSM，R o c aM，e ta 1 T h eR e s p o n s eo fG a s t r o i n t e s t i n a lM i c r o b i o t at oA v i l a m y c i n，B u t y r a t e，a n dP l a n tE x t r a c t si nE a r l y w e a n e dP i g s J A n i t aS c i，2 0 0 6，8 4：27 2 5 27 3 4 1 4 李雄彪，马庆英，崔云龙丁酸和叶酸预防与治疗肠道疾病及其分子基础 J 世界华人消化杂志，2 0 0 6，1 4(3 2)：30 7 1 30 8 0 1 5 P i v aA，M o r l a c c h i n iM S o d i u mB u t y r a t eI m p r o v e sG r o w t hP e r-f o r m a n c eo fW e a n e dP i g l e t sD u r i n gt h eF i r s tP e r i o dA f t e rW e a n i n g J I t a lJA n i t aS c i，2 0 0 2，1(1)：3 5 4 1 1 6 G a l f iP，B o k o r iJ F e e d i n gT r i a li nP i g sw i t haD i e tC o n t a i n i n gS o d i u mN b u t y r a e J A c t aV e tH u n g，1 9 9 0，3 8(2)：3 1 7 1 7 K o t u n i aA，W o l i n s k iJ，L a u b i t zD，e ta 1 E f f e c t o fS o d i u mB u t y r a t eo nt h eS m a l lI n t e s t i n eD e v e l o p m e n ti nN e o n a t a lP i g l e t sF e e db yA r t i f i c i a lS o w J J o u r n a lo fP h y s i o l o g ya n dP h a r m a c o l o g y，2 0 0 4，5 5(2)5 9 6 8 1 8 安东亚，王忠，呙于明，等酵母B 一1，3 1，6-葡聚糖与丁酸钠合用对断奶仔猪生长性能和生理代谢的影响 J 中国畜牧杂志，2 0 0 7，4 3(5)：2 2 2 5(责任编辑：苏幔)万方数据万方数据丁酸钠在断奶仔猪上的应用丁酸钠在断奶仔猪上的应用作者：岳双明，周安国作者单位：四川农业大学动物营养研究所,四川,雅安,625014刊名：粮食与饲料工业英文刊名：CEREAL&FEED INDUSTRY年，卷(期)：2007(12)被引用次数：1次 参考文献(18条)参考文献(18条)1.Pryde SE;Duncan SH;Hold GL The Microbiology of Butyrate Formation in the Human Colon外文期刊2002(02)2.Cook SI;Sellin JH Review article:Short Chain Fatty Acids in Health and Disease外文期刊 1998(06)3.Schrder O;Stein J Kurzkettige Fettsure-Physiologie and Pathophysiologisehe Implikationen 19974.Schppeach W Effecets of Shout Chain Fatty Acids on Gut Morphology and Function 1994(zk)5.Bergmann E N Energy Contributions of Volatile Fatty Acids from the Gastrointestinal Tract inVarious Species 1990(02)6.Biagi G;Piva A M;Oschini M Performance,Intestinal Micro Flora,and Wall Morphology of Weanling PigsFed Sodium Butyrate外文期刊 2007(5)7.Julia Saner;Konrad Klaus Richter;Beatrice Louise Pool-Zobel Physiological Concentrations ofButyrate Favorably Modulate Genes of Oxidative and Metabolic Stress in Primary Human Colon Cells2007(11)8.Claus R;Gnthner 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