丁酸鹽在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李娟+吳永勝+雷春龍+孫越鴻

摘要 丁酸鹽是飼用酸化劑的一種，有抑菌、抗腫瘤等作用。動物的日糧中添加一定量的丁酸鹽有利于其飼料轉(zhuǎn)化效率和生產(chǎn)性能的提高，有利于胃腸道的發(fā)育。本文綜述了丁酸鹽的作用機(jī)理及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展，以期為丁酸鹽替代抗生素促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 丁酸鹽；作用機(jī)理；畜禽生產(chǎn)；應(yīng)用

中圖分類號 S816.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0234-02

Abstract Butyrate is a kind of acidifier in the diet which has activities of inhibiting bacterium and antineoplastic.Feeding butyrate can improve the feed conversion rate，the production performance and the gastrointestinal tracts of animal.The research progress of mechanism of action and application in production of butyrate were briefly reviewed in this study.It provided a reference for improving the sustainable development of animal husbandry by replacing the antibiotics with butyrate.

Key words butyrate；mechanism of action；livestock and poultry production；application

短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）也稱揮發(fā)性脂肪酸（Volatile fatty acids，VFA）。根據(jù)碳鏈中碳原子的多少，把碳原子數(shù)為1～6的有機(jī)脂肪酸稱為短鏈脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸。丁酸易溶于水，在動物脂肪和植物油中以丁酸酯形式存在?，F(xiàn)階段眾多生產(chǎn)研究者將丁酸鹽作為一種無抗藥性、無毒害的飼料酸化劑應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中。飼料酸化劑是繼抗生素之后，與益生素、酶制劑、香味劑等并列的重要添加劑，是一種無殘留、無抗藥性、無毒害作用的新型環(huán)保型添加劑。飼料酸化劑分為有機(jī)酸和無機(jī)酸，丁酸鹽是其中一種。眾多研究表明，動物的日糧中添加一定量的丁酸鹽有利于其飼料轉(zhuǎn)化效率和生產(chǎn)性能的提高[1-3]。現(xiàn)階段丁酸鹽在國內(nèi)外研究比較火熱，常用的丁酸鹽有丁酸鈉、丁酸鉀和丁酸鈣等。丁酸鈉作為新型飼料添加劑于2003年被農(nóng)業(yè)部列入《飼料添加劑品種目錄》中，可部分替代抗生素，丁酸鈉以其綠色環(huán)保、使用安全等特點逐漸引起國際飼料和養(yǎng)殖界廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是抗生素的潛在替代品之一。本文對丁酸鹽的作用機(jī)理及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行簡要綜述。

1 丁酸鹽的作用機(jī)理

1.1 參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控

研究不同給藥方式對丁酸鹽誘導(dǎo)的K562細(xì)胞向紅系分化的影響。結(jié)果顯示，不同濃度的丁酸鹽誘導(dǎo)后聯(lián)苯胺染色陽性細(xì)胞率增加4～6倍，細(xì)胞平均血紅蛋白較用藥前增加9～14倍[4]。張潔研究證實，丁酸鹽可通過鈣離子途徑磷酸化激活CaMKK途徑，繼而活化AMPK途徑促進(jìn)緊密連接的重組[5]。丁酸鈉能抑制亨廷頓蛋白N-末端片段突變引起的SH-SY5Y細(xì)胞活力降低，保護(hù)機(jī)體不受亨廷頓蛋白的毒害[6]。

1.2 抗腫瘤

丁酸鹽可抑制血管內(nèi)皮因子的表達(dá)，參與腫瘤血管生成的調(diào)節(jié)[7]。丁酸鹽可以通過多種途徑對體外培養(yǎng)的多種腫瘤細(xì)胞發(fā)揮作用[8]。丁酸鹽刺激隱窩（潛在的腫瘤發(fā)育位點）細(xì)胞生理模式下的增殖，并抑制結(jié)腸腫瘤細(xì)胞的增殖[9]。

1.3 參與基因調(diào)控

丁酸鈉能夠上調(diào)IGFBP-3基因的表達(dá)，另外可以上調(diào)細(xì)胞周期抑制劑p21基因表達(dá)，下調(diào)神經(jīng)纖毛-1凋亡抑制基因 Bcl-xL、細(xì)胞周期蛋白D1基因表達(dá)[10]。丁酸鹽能誘導(dǎo)人結(jié)腸、胃和肝臟細(xì)胞中抗菌肽基因的表達(dá)[11]。丁酸鈉能增加肉雞IGF-1基因的表達(dá)水平，能增加肉雞空腸中GHR基因表達(dá)量。

1.4 參與腸道維護(hù)

結(jié)腸上皮細(xì)胞優(yōu)先吸收利用丁酸，它被認(rèn)為是結(jié)腸黏膜的生長誘導(dǎo)劑和炎癥抑制劑。丁酸能為腸道細(xì)胞提供能源物質(zhì)，具有改善腸黏膜形態(tài)和機(jī)能的作用[12]。丁酸鹽對腸道上皮通透性的作用與抗菌肽活化蛋白激酶AMPK誘導(dǎo)的緊密連接的裝配有關(guān)，它通過對腸道通透性的影響來調(diào)控結(jié)腸防御屏障功能[13]。外源性的丁酸能抑制腸道革蘭氏陰性細(xì)菌驅(qū)動的固有層T細(xì)胞活化和體外HIV-1感染水平，從而促進(jìn)艾滋病毒相關(guān)的黏膜發(fā)病機(jī)制[14]。

1.5 參與抗炎抑菌

丁酸可直接擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，通過降低細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)pH值，抑制細(xì)菌中的物質(zhì)（如DNA、RNA等）的代謝活動，破壞病原菌細(xì)胞膜的完整性，達(dá)到殺菌的作用[15]。NF-κB是能夠與B細(xì)胞免疫球蛋白κ輕鏈基因的增強(qiáng)子κB序列相結(jié)合的一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，丁酸鹽抑菌機(jī)制是對NF-κB的抑制，通過阻止泛素-IκB的蛋白酶的降解來完成[16]。

2 丁酸鹽在畜禽生產(chǎn)中的作用

2.1 對生產(chǎn)性能的影響

添加0.15%丁酸鉀和0.15%微囊包膜丁酸鈉，可提高哺乳仔豬日增重、斷奶重和存活率[17]。日糧中添加丁酸鹽可以提高蛋雞的產(chǎn)蛋率、降低料蛋比[1]，降低肉雞死亡率[18]。添加0.07%丁酸鈉組可提高櫻桃谷肉鴨的蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣磷的消化能力和飼料報酬[19]，還可提高櫻桃谷肉鴨的平均日增重、絕對增重和相對增重，改善飼料轉(zhuǎn)化率，其中以0.07%的添加量效果最好[20]。添加丁酸鉀可顯著提高斷奶仔豬后期的平均日釆食量，降低斷奶仔豬后期的腹瀉率[21]，可提高仔豬日采食量和日增重量，降低腹瀉率[22]，提高泌乳母豬的采食量、母乳乳脂含量，提高斷奶窩重[23]。

2.2 對血清生化指標(biāo)和免疫性能的影響

丁酸鈉顯著提高了肉雞胸腺指數(shù)、新城疫抗體效價，降低了肉雞血清中白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子а、皮質(zhì)酮含量，提高了血清中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性[24]。添加丁酸鈉可提高斷奶仔豬的脾臟指數(shù)、胰臟指數(shù)、淋巴結(jié)指數(shù)[25]，降低斷奶仔豬前期血清球蛋白和胰島素水平，提高生長激素含量[21]，促進(jìn)斷奶仔豬免疫器官發(fā)育、提高血清免疫球蛋白含量，刺激機(jī)體腸道黏膜分泌免疫球蛋白A陽性細(xì)胞[26]。日糧中添加丁酸鉀提高血糖和甘油三酯水平[23]。飼料中添加丁酸鈉和丁酸鈣后，高峰后期蛋雞產(chǎn)蛋率均提高，料蛋比均降低[3]。黃羽肉雞添加丁酸鈉后，胸腺指數(shù)升高，血清中超氧化物歧化酶活性升高[18]。添加丁酸鹽能降低雞的胰島素敏感性，丁酸鹽參與了胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的誘導(dǎo)，可以提高機(jī)體的生長和代謝功能[27]。丁酸鹽可改善健康狀況，提高肉雞腸道發(fā)育和抗氧化能力[28]。丁酸鈉可顯著提高肉雞的體重，降低死亡率[29]。

2.3 對腸道的影響

日糧中添加1 g/kg的丁酸鈉能提高斷奶仔豬生長性能和腸道消化酶活性[30]。日糧中添加877 mg/kg包膜丁酸鈉能降低脂多糖刺激對肉仔雞腸道黏膜的損害，促進(jìn)細(xì)胞增殖，緩解小腸各段黏膜異麥芽糖酶和空腸黏膜蔗糖酶活性的降低[31]。添加丁酸鉀可提高斷奶仔豬小腸的絨毛長度，降低隱窩深度[21]。添加丁酸鈉可以顯著增加肉雞肥大細(xì)胞、上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞和杯狀細(xì)胞的數(shù)量[32]。丁酸鈉能增加肉鴨空腸的絨毛高度，減少盲腸大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量，增加盲腸乳酸桿菌數(shù)量，增強(qiáng)黏膜的屏障功能[33]。添加丁酸鈣能增加肉雞回腸蘇氨酸、絲氨酸的消化率，單獨(dú)或結(jié)合使用阿維拉霉素，能改善肉雞腸道的消化和吸收能力[34]。

3 結(jié)語

隨著歐盟全面禁止在飼料中添加抗生素類飼料添加劑，尋找抗生素類促生長添加劑的替代品迫在眉睫。從提高飼料資源化利用和對養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展來看，丁酸鹽具有廣闊的應(yīng)用前景。丁酸鹽對斷奶犢牛、斷奶仔豬、肉雞、肉鴨等畜禽生產(chǎn)性能、血清生化指標(biāo)和胃腸道發(fā)育都有著不同程度的影響，后期可以進(jìn)一步探討丁酸鹽對畜禽的生化代謝和胃腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，并繼續(xù)探討其分子作用機(jī)理研究，從而為其替代抗生素促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

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