關(guān)于丁酸鈉方面的知識(shí)

steven1984 · 發(fā)表于 2007-9-4 20:27:53

新型飼料添加劑－丁酸鈉
摘要：丁酸鈉（Sodium Butyrate）是丁酸的鈉鹽形式，研究發(fā)現(xiàn)其水解成丁酸后具有廣泛的生理功能，如作為腸細(xì)胞能量源、促進(jìn)腸細(xì)胞分化增殖，改進(jìn)小腸形態(tài)，促進(jìn)消化吸收等，近年來發(fā)現(xiàn)其在提高動(dòng)物生產(chǎn)性能方面也發(fā)揮著作用。本文綜述了丁酸鈉的物化性質(zhì)、營養(yǎng)生理功能和其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：丁酸鈉；營養(yǎng)生理功能；作用機(jī)理；添加劑
長(zhǎng)期以來，飼用抗生素在保障動(dòng)物健康、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料利用率等方面效果明顯，給畜禽生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但隨著人民生活水平的提高和健康意識(shí)的加強(qiáng)，飼用抗生素所帶來的抗藥性和有害殘留等問題也日益受到人們的重視，于是各國政府紛紛出臺(tái)措施嚴(yán)格控制抗生素作為飼料添加劑應(yīng)用。因此，開發(fā)抗生素替代品成為飼料添加劑研究的熱點(diǎn)。基于此，作為某些種子天然組成成分的有機(jī)酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、)及其相應(yīng)的鹽能夠存在于體內(nèi)和胃腸道中發(fā)揮類似于抗生素添加劑的疾病預(yù)防和生長(zhǎng)促進(jìn)作用，逐漸受到人們的密切關(guān)注(Roth等, 1998)。
有機(jī)酸中的短鏈脂肪酸(SCFA)包括乙酸、丙酸和丁酸，其中起主要作用的是丁酸，主要來自大腸中厭氧桿菌對(duì)碳水化合物和蛋白質(zhì)的酵解作用，是結(jié)腸上皮細(xì)胞能量的主要來源（Pryde等,2002）。作為一種生物調(diào)節(jié)劑，丁酸在維持細(xì)胞的分化和結(jié)腸上皮的完整性，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能方面發(fā)揮著重要作用。因其具有游離性和揮發(fā)性的特點(diǎn)，飼料生產(chǎn)中將其制成相對(duì)穩(wěn)定的鈉鹽—丁酸鈉。丁酸鈉具有無污染、無有害殘留和獨(dú)特的營養(yǎng)生理功能等特點(diǎn)而逐漸成為熱門的抗生素替代品。
1 丁酸鈉的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)
丁酸鈉，英文名為Sodium Butyrate，別名Butyric acid sodium salt。CAS號(hào)為156-54-7，分子式為C4H7NaO2，分子量為110.09，自燃溫度425.0 °C，閃點(diǎn)69.0 °C，熔點(diǎn)250.0－253.0 °C。本品呈白色至類白色、似絨毛狀的、可吸濕性的粉末，具有特殊的奶酪酸敗樣氣味，易溶于水，水溶液pH值呈堿性。本品在常規(guī)貯存和搬運(yùn)條件下，處于室溫和密封狀態(tài)下穩(wěn)定，但勿與性質(zhì)相反的物質(zhì)、粉塵、過熱、強(qiáng)氧化劑混存。本品可能產(chǎn)生的有害分解產(chǎn)物有一氧化碳、二氧化碳、氧化鈉、過敏性和有毒的煙塵與氣體。本品有可能導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制、眼和皮膚過敏、消化道和呼吸道應(yīng)激。

圖1. 丁酸鈉的化學(xué)結(jié)構(gòu)
飼料級(jí)丁酸鈉與化工級(jí)丁酸鈉具有明顯的區(qū)別(如表1.)，動(dòng)物口腔黏膜細(xì)柔，感受能力強(qiáng)。給動(dòng)物飼喂化工級(jí)的丁酸鈉以達(dá)到誘食從而提高采食量，但由于購入低價(jià)低質(zhì)的化工級(jí)丁酸鈉而引起動(dòng)物黏膜灼傷導(dǎo)致采食量下降，甚至拒食。因此，日糧配制一定要嚴(yán)把原料品質(zhì)關(guān)。
表1.飼料級(jí)丁酸鈉產(chǎn)品與化工級(jí)丁酸鈉產(chǎn)品的區(qū)別
項(xiàng)目丁壯素（丁酸鈉）化工級(jí)丁酸鈉
含量標(biāo)準(zhǔn)≥98% 含量差異大，甚至低于98%
PH 堿性，pH值穩(wěn)定不穩(wěn)定，pH值偏高
外觀均勻白色類白色，甚至有些偏黃，說明雜質(zhì)多
顯微鏡觀察均為微球囊顆粒不規(guī)則
流散性流散性好.與飼料原料可混合均勻流散性差，有些可能小結(jié)團(tuán)，造成在飼料中分布不均勻
水溶性易溶.溶液清澈透明不確定.溶液偶見殘留物
重金屬均控制在<0.001%以下不確定
口感微甜不確定.偶爾刺激口腔黏膜
水分均控制在1%以下不確定，偶爾達(dá)到2%
資料來源：章亮等（2006）
2 丁酸鈉的營養(yǎng)生理功能
丁酸水、脂兩親，偏重于親脂，pH在4-6時(shí)比較不易被分解，飼喂后能大部分避過水性環(huán)境的小腸，直接進(jìn)入盲腸和結(jié)腸繼續(xù)發(fā)揮作用。
2.1作為腸道細(xì)胞的能量來源
研究發(fā)現(xiàn)SCFA能夠?yàn)榻Y(jié)腸提供能量，是腸細(xì)胞偏愛的能量源，且極易從腸腔內(nèi)吸收。其中丁酸是結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞的主要能量來源，約占SCFA耗氧所產(chǎn)能量的70%，為動(dòng)物提供了高達(dá)30%的維持能(Basson等,1996)。在腸中丁酸，丙酸、醋酸、的比例約為90:30:50，且丁酸先于丙酸和醋酸被消耗。結(jié)腸產(chǎn)生的丁酸約70%-90%被結(jié)腸細(xì)胞代謝消耗掉(cook等,1998)。
在腸上皮細(xì)胞丁酸通過羥甲基戊二酰輔酶A循環(huán)中的β-氧化作用進(jìn)行能量代謝，首先是通過丁酸輔酶A合成酶把丁酸轉(zhuǎn)化成丁酸輔酶A(butyrate-CoA)然后通過一系列反應(yīng)快速生成乙酰輔酶A進(jìn)行能量代謝（Schrǒder等,1997）。
當(dāng)乙酸、丙酸、丁酸為結(jié)腸粘膜上皮細(xì)胞吸收，可被轉(zhuǎn)運(yùn)至肝進(jìn)一步代謝或被結(jié)腸粘膜上皮細(xì)胞用作能源消耗。研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)的游離結(jié)腸上皮細(xì)胞，75%的氧消耗來自丁酸鹽的氧化(Scheppach等,1994)。若丁酸是唯一可利用能源時(shí)，可完全被結(jié)腸粘膜利用，生成酮體和CO2。體外研究表明：當(dāng)葡萄糖、酮體、谷氨酰胺等作為呼吸能源時(shí)，結(jié)腸上皮細(xì)胞首先利用丁酸(Roediger,1982)。幾乎所有的丁酸都能被腸上皮細(xì)胞吸收，同位素示蹤法發(fā)現(xiàn)，丁酸能進(jìn)入總血液循環(huán)。幾乎所有的體組織都能代謝丁酸，在外周組織丁酸能被迅速氧化用于脂肪合成，也可以進(jìn)入乳腺合成乳脂（Bergmann等,1990）。
因此，丁酸鹽和其它初級(jí)短鏈脂肪是結(jié)腸上皮的主要呼吸燃料，結(jié)合丁酸非離子彌散性吸收為主的特點(diǎn)，丁酸無需經(jīng)過肝膽吸收和復(fù)雜的三羥循環(huán)系統(tǒng)，可以直接為腸上皮細(xì)胞提供能量，是腸上皮細(xì)胞的快速能量源。
2.2 改善小腸形態(tài)，促進(jìn)小腸消化吸收功能
小腸黏膜上皮細(xì)胞是執(zhí)行消化吸收功能的最主要細(xì)胞。一方面，腸上皮細(xì)胞的紋狀緣含有許多酶，參與營養(yǎng)物質(zhì)的消化；另一方面，食物在腸上皮細(xì)胞的腸腔面或腸腔內(nèi)被消化分解，營養(yǎng)成分被主動(dòng)吸收或簡(jiǎn)單擴(kuò)散。經(jīng)腸上皮細(xì)胞的腸腔面進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，除一部分供給該細(xì)胞自身使用外。大部分從細(xì)胞基側(cè)面以主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)或擴(kuò)散的方式釋放，進(jìn)入固有層的毛細(xì)血管。因此，黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性是執(zhí)行消化吸收功能的基本保證(王子旭等,2003)。
Galfi等(1990)給生長(zhǎng)豬飼喂含1700mg/kg丁酸鈉的日糧發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉增加了回腸微絨毛長(zhǎng)度和盲腸隱窩深度。羅海祥[10]研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.1%丁酸鈉可顯著降低21d斷奶仔豬的十二指腸的隱窩深度(P<0.05)，比對(duì)照組降低了42.12% ，對(duì)絨毛高度的影響不顯著(P>0.05)，但絨毛高度與隱窩深度的比值(VH/CD)比對(duì)照組提高了57.79%(P<0.05)。它也顯著降低了絨毛寬度(P<0.05)，比對(duì)照組低了20.42%。丁酸鈉組的黏膜厚度比對(duì)照組高出了15.31微米(P>0.05)。
Hu等（2007）給雞飼糧中添加不同水平（500, 1000, 2000 mg/kg）的丁酸鈉發(fā)現(xiàn)，500和1000mg/kg的丁酸鈉能顯著增加十二指腸粘膜的DNA，RNA和蛋白質(zhì)濃度(P<0.05)，但對(duì)結(jié)腸DNA，RNA和蛋白質(zhì)無顯著影響。他還發(fā)現(xiàn)絨毛高度與隱窩深度的比率隨著丁酸鈉的增加而成線性增加(P<0.05)。他認(rèn)為絨毛高度與隱窩深度的比率對(duì)消化道作用更為有效，因?yàn)闇\的隱窩深度和長(zhǎng)的絨毛高度是維持消化道功能的最佳比率。
但也有不一致的報(bào)道，Biagi等（2007）給斷奶仔豬分別飼喂1000，2000，4000mg/kg的丁酸鈉產(chǎn)品（有效含量為85%），結(jié)果表明：丁酸鈉對(duì)小腸粘膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)影響不大,但能增加盲腸的酸度。他認(rèn)為造成這種不一致的結(jié)論可能在于取樣時(shí)間太晚，因?yàn)樾∧c粘膜樣品是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后（斷奶后6周）采集的，該時(shí)期的小豬消化道已經(jīng)發(fā)育完全,所以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響。
2.3 維持腸黏膜上皮細(xì)胞的正常形態(tài),增強(qiáng)免疫功能
腸黏膜機(jī)械屏障由腸黏膜上皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞側(cè)面的細(xì)胞連接、上皮基膜和上皮表面的細(xì)胞衣（細(xì)胞衣：又稱糖衣，為一薄層絨毛狀的復(fù)合糖，包括糖蛋白、糖脂及蛋白多糖。上皮細(xì)胞的游離面細(xì)胞衣尤為顯著，細(xì)胞基底面及側(cè)面也有類似細(xì)胞衣結(jié)構(gòu)，但不甚明顯。細(xì)胞衣具有粘著、支持、保護(hù)、物質(zhì)交換及識(shí)別等功能）組成。它們構(gòu)成了機(jī)體免疫系統(tǒng)的第一道防線。因此，腸黏膜上皮結(jié)構(gòu)的完整性與腸黏膜機(jī)械屏障功能，乃至機(jī)體的免疫功能有密切關(guān)系(Reynolds等,1996；殷彥君等，2002))。
有研究報(bào)道認(rèn)為，丁酸鈉能抑制結(jié)腸上皮細(xì)胞的凋亡，誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡抑制核轉(zhuǎn)錄因子k B（NF－kB）的活性，減少腫瘤壞死因子α（TNF-α）等炎癥性細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放。抑制腸粘膜的炎癥反應(yīng)。這些作用有利于結(jié)腸炎的愈合，減少細(xì)菌或食物抗原跨粘膜遷移，減輕腹瀉。
Sauer等（2007）發(fā)現(xiàn)丁酸的抗腸炎功能與其調(diào)節(jié)結(jié)腸細(xì)胞氧化和代謝性應(yīng)激的基因表達(dá)有關(guān)。有實(shí)驗(yàn)報(bào)道，丁酸灌腸劑能促進(jìn)細(xì)胞增殖，降低腸道粘膜的損害并能療由腸炎引起的腹瀉(Scheppach等,1996;Claus等,2006)。Kanauchi等（1999）給大鼠口服和心臟注射丁酸后，用光學(xué)顯微鏡觀察其對(duì)腸屏障功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，心臟注射組顯著降低了腸粘膜的損害和滲透性（P<0.05）。
另外，腸道相關(guān)黏膜免疫細(xì)胞包括淋巴細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞等，其中肥大細(xì)胞是天然免疫的效應(yīng)細(xì)胞之一。不僅在天然免疫中發(fā)揮重要作用，是機(jī)體抗感染免疫的第一線細(xì)胞，而且能通過所分泌的細(xì)胞因子參與獲得性免疫，所以肥大細(xì)胞是重要的免疫活性細(xì)胞。李芙燕等（2006）將20只1日齡健康肉雞隨機(jī)分為4個(gè)處理組：對(duì)照組(基礎(chǔ)日糧)，硫酸抗敵素組(基礎(chǔ)日糧+硫酸抗敵素100 mg/kg)，幼康寶組(基礎(chǔ)日糧+幼康寶500 mg/kg)和丁酸鈉組(基礎(chǔ)日糧+丁酸鈉500 mg/kg)。研究其對(duì)肉雞小腸肥大細(xì)胞的形態(tài)及數(shù)量分布的影響。結(jié)果顯示：①比較各試驗(yàn)組和對(duì)照組，小腸肥大細(xì)胞的形態(tài)沒有明顯的變化，多存在于腸腺周圍和腸絨毛固有層。②各試驗(yàn)組的小腸肥大細(xì)胞數(shù)量均高于對(duì)照組(0.1%～30%)，而且在各試驗(yàn)組中又以丁酸鈉組的肥大細(xì)胞數(shù)最多，硫酸抗敵素組次之,幼康寶組最少。③各試驗(yàn)組和對(duì)照組小腸肥大細(xì)胞數(shù)均從前向后逐漸減少，十二指腸的肥大細(xì)胞最多，空腸的次之,回腸的較少。3種添加劑均可不同程度地促進(jìn)肉雞小腸肥大細(xì)胞的增殖，提高小腸黏膜免疫水平，并且丁酸鈉的效果明顯優(yōu)于硫酸抗敵素和幼康寶，可顯著增加十二指腸、空腸以及回腸的肥大細(xì)胞數(shù)量，分別比對(duì)照組增加了19.7％、27.2％和30.7％。
王繼風(fēng)等(2005)在仔豬日糧中添加lg/kg丁酸鈉后發(fā)現(xiàn)，飼料添加丁酸鈉后仔豬空腸和結(jié)腸的黏膜上皮完整，腸絨毛更為粗壯；黏膜吸收細(xì)胞呈高柱狀，排列整齊，游離面有明顯的紋狀緣；杯狀細(xì)胞呈高腳杯狀，散在于柱狀細(xì)胞之間，細(xì)胞數(shù)量比抗生素組增多1.4～1.7倍。表明丁酸鈉具有維持腸黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性，進(jìn)而促進(jìn)斷奶仔豬小腸消化吸收的作用，并優(yōu)于抗生素。李芙燕等(2006)在飼料中加入丁酸鈉，可顯著增加十二指腸、空腸以及回腸的肥大細(xì)胞數(shù)量，分別比對(duì)照組增加了19.7%、27.2%和30.7%。章亮等(2006)指出添加丁壯素(丁酸鈉)組空腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞數(shù)量比對(duì)照組提升29.3%，表明腸道局部免疫水平得到提升，增強(qiáng)了動(dòng)物的抗病能力。Manzanilla等（2006）等在斷奶仔豬上研究發(fā)現(xiàn),0.3%的丁酸鈉能增加結(jié)腸表面的杯狀細(xì)胞數(shù)量。
有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飼喂丁酸鹽的肉雞可以有效抵抗21日齡由于球蟲攻擊引起的應(yīng)激反應(yīng)，且在幼雞的盲腸中存在未離解丁酸鹽（乙酸鹽及丙酸鹽）與病原體控制有關(guān)。
2.4 維護(hù)胃腸道內(nèi)有益微生物菌叢
動(dòng)物胃腸道存在著大量的微生物，當(dāng)其中的雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌占優(yōu)勢(shì)時(shí)能夠抑制大腸桿菌等有害菌在腸道內(nèi)的附著和增殖，從而減少消化道疾病的發(fā)生（Meng等,1998）。可見腸道微生態(tài)的平衡對(duì)于宿主的健康有著極為重要的意義（Floch等,2001）。
丁酸鹽可以抑制病源微生物(沙門氏桿菌、大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌等)的生長(zhǎng)，增加有益菌群數(shù)量(乳酸桿菌、糞鏈球菌等)，改善腸道微生物菌群。起到部分替代抗生素的作用(張軍等,2006)。其作用機(jī)理如下：
眾所周知，丁酸是有機(jī)酸（C1-C7）的一種。由于有機(jī)酸具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，有機(jī)酸的抗菌機(jī)制是相當(dāng)復(fù)雜的，但他們具有相似的作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性有機(jī)酸和非揮發(fā)性有機(jī)酸及無機(jī)酸的抗菌效果存在明顯差異，揮發(fā)性有機(jī)酸(甲酸、丙酸、丁酸)具有較好的殺菌作用，直接擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，通過降低胞內(nèi)pH，抑制某些大分子如DNA、RNA、蛋白質(zhì)或脂類等細(xì)胞膜的組成成分的代謝，破壞病原菌細(xì)胞膜的完整性，從而達(dá)到殺菌作用。揮發(fā)性有機(jī)酸鹽（如：丁酸鹽）盡管不能降低病原菌細(xì)胞間質(zhì)的pH，不能以酸的形式滲透進(jìn)入病原菌細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮殺菌作用，但也具有抗菌作用，其作用強(qiáng)弱依賴于有機(jī)酸鹽的溶解性。如揮發(fā)性有機(jī)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(yàn)中，丁酸鈉的抑菌效果要比甲酸鈣和丙酸鈣的強(qiáng)，此外有機(jī)酸的二價(jià)鹽體外抑菌效果優(yōu)于飽和度高的有機(jī)酸鹽。
Brul等（1999）總結(jié)了有機(jī)酸的作用模式：破壞細(xì)菌細(xì)胞膜；抑制細(xì)菌的基礎(chǔ)代謝功能；調(diào)節(jié)細(xì)菌內(nèi)的pH和有毒陰離子在細(xì)菌內(nèi)的聚集。研究認(rèn)為，僅非解離的有機(jī)酸（非離子化）才能產(chǎn)生明顯的抗菌效果，解離形式的有機(jī)酸即使是很大的濃度也沒有理想的抗菌效果（Presser等1997）非解離的有機(jī)酸能經(jīng)過被動(dòng)擴(kuò)散通過細(xì)菌的細(xì)胞壁，進(jìn)入細(xì)胞后，由于胞內(nèi)的pH接近于7，高于有機(jī)酸的解離度（pKa），有機(jī)酸解離，胞內(nèi)pH下降。有些細(xì)菌就是不能夠耐受這種跨膜的pH梯度而受到抑制，因?yàn)榘麅?nèi)的H+的增加，H+就要依賴于ATP酶將H+泵出細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，而這一過程是耗能的，所以細(xì)菌會(huì)衰竭而死。但是， Canib等（2002）報(bào)道，一些研究已經(jīng)表明在沒有明顯降低胃腸道pH值的情況下有機(jī)酸有較強(qiáng)的殺菌作用。有機(jī)酸除可通過降低腸道pH值而影響微生物外，陰離子還具有獨(dú)特的殺菌功能。大量陰離子在胞內(nèi)積聚，從而改變胞內(nèi)的滲透壓而造成細(xì)菌中毒，例如糖酵解和核酸合成的停止、酶解反應(yīng)受阻（脫羧酶和過氧化氫酶等）、膜轉(zhuǎn)導(dǎo)紊亂等（Canibe等,2001）?？紤]到腸道內(nèi)的pH條件，Russell等（1992）認(rèn)為，有機(jī)酸對(duì)微生物的作用主要是通過其陰離子而實(shí)現(xiàn)的。且有機(jī)酸的抗菌效果隨著有機(jī)酸碳鏈的增長(zhǎng)和不飽和度的增加而增強(qiáng)（Foegeding等,1991）。

圖1：腸道pH對(duì)家禽腸道共生微生物和病原微生物的影響(Neofarma,2004)

圖2：有機(jī)酸抗菌作用模式圖（Brul等，1999）
研究表明，在暴露于短鏈脂肪酸的腸炎沙門氏菌鼠傷寒血清變種存活試驗(yàn)中，丁酸鹽和戊酸鹽可以起到最有效的殺菌作用。雖然在幼齡雞遠(yuǎn)端小腸和盲腸中短鏈脂肪酸的水平迅速降低。但是，到15日齡左右時(shí)，短鏈脂肪酸水平增加并達(dá)到平高線。除了殺菌活性外。Galfi等（1990）報(bào)道丁酸鈉能維護(hù)胃腸道內(nèi)有益微生物菌叢。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果如下表。
表2 日糧添加 0.17%丁酸鈉對(duì)豬消化道內(nèi)細(xì)菌的選擇性抗菌效果
細(xì)菌菌從對(duì)照丁酸鈉
十二指腸大腸桿菌 ● ●
乳酸桿菌 ■ ■■
回腸大腸桿菌 ●●●● ●
乳酸桿菌 ■■ ■■■■
盲腸大腸桿菌 ●●●● ●
乳酸桿菌 ■■ ■■■■■■■■■
■■■■■■■■■
（資料來源：Galfi 等，1990）
由上表可知，丁酸鈉普遍表現(xiàn)出提高乳酸桿菌抑制大腸桿菌。Castillo等（2006）給早期斷奶仔豬日糧添加三種（0.04％的阿維霉素,0.3％丁酸鈉和0.03％植物提取物）添加劑觀察它們對(duì)胃腸道微生物的定植，代謝活動(dòng)以及微生物結(jié)構(gòu)群落的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：所有添加劑組均增加了微生物和乳酸桿菌數(shù)量，與對(duì)照組相比中藥提取物組和丁酸鈉組顯著增加了乳酸桿菌：腸道細(xì)菌的比率(lactobacilli:enterobacteria ratio)。采用PCR-RELP（限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性）法測(cè)定空腸內(nèi)菌群生態(tài)學(xué)變化發(fā)現(xiàn)，0.3％的丁酸鈉組菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化最大，并顯著高于其他兩種添加劑組。
Biagi等(2007)在體外發(fā)酵試驗(yàn)中使用不同劑量（60，120，和240毫摩/L）丁酸鈉發(fā)現(xiàn)它能影響盲腸微生物系統(tǒng)，極顯著降低了總的產(chǎn)氣量（p<0.001）同時(shí)它也降低了產(chǎn)氣頻率。但在體內(nèi)試驗(yàn)中，丁酸鈉對(duì)盲腸和空腸的乳酸桿菌, 梭菌屬，大腸桿菌無顯著影響但極顯著增加了盲腸pH和異丁酸濃度(P <0.01)。pH的增加能抑制病源微生物(沙門氏桿菌、大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌等)的生長(zhǎng)，減少動(dòng)物腹瀉。
2.5其他作用
除了上述明顯的作用特點(diǎn)以外，丁酸鈉還有其他作用： (1)丁酸鈉具有特征性氣味，能誘使動(dòng)物采食。豬奶干物質(zhì)中含有超過3.8%的丁酸鹽。幼年動(dòng)物都有戀母情結(jié)，斷奶后幼畜對(duì)日糧中母源性物質(zhì)仍然保留依賴性。因此，丁酸鈉在仔豬教槽料和反芻動(dòng)物代乳料中的作用尤為明顯(章亮等,2006)。 (2)改善結(jié)腸血液循環(huán)，有利于腸道術(shù)后創(chuàng)口愈合（Cook等,1998；李雄彪等,2006）。(3) 丁酸鈉能增加葡萄糖甙(脂)酰鞘氨醇的合成防治結(jié)腸細(xì)胞編程性死亡，抑制腸粘膜的炎癥反應(yīng)。調(diào)節(jié)結(jié)腸上皮細(xì)胞抗菌肽(cathelicidin)mRNA的表達(dá)有利于降低腸道疾病發(fā)生率。有利于結(jié)腸炎的愈合和降低腹瀉率(張孝衛(wèi)等,2005;Mototeru等,2007; Markus Schwab等2007)。(4)刺激胰腺分泌，增加胰高血糖素和胰島素水平，進(jìn)一步刺激結(jié)腸上皮細(xì)胞的生成。胰消化酶水平也得到提高，腸腔內(nèi)乳糖、麥芽糖和蔗糖濃度大幅提升(H.Sano等,1995)。(5)葡萄糖的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是細(xì)胞利用葡萄糖的主要限速步驟。目前研究表明，這一過程依靠細(xì)胞膜上葡萄糖運(yùn)載體(GT) 來完成。研究表明，在培養(yǎng)液中加入丁酸鈉，能顯著增加豬腎臟細(xì)胞葡萄糖運(yùn)載體mRNA的表達(dá)(Takano等1988)。(6)有研究者認(rèn)為，丁酸根離子應(yīng)成為抗熱應(yīng)激的陰離子首先（章亮等，2006）。
3.丁酸鈉在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用
3.1應(yīng)用效果
4.1.1在豬上的應(yīng)用效果
Galfi等(1990)給斷奶仔豬飼喂含丁酸鈉（17000mg/kg）的日糧，結(jié)果表明，試驗(yàn)組日糧提高豬日增重達(dá)23.5% ，日采食增加了8.9% ，飼料消耗減少了l1.8%。Piva等(2002)選取20頭8周齡仔豬(9.2+1.4 kg)研究丁酸鈉對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能影響的試驗(yàn)表明，在仔豬日糧中添加丁酸鈉0.8 g/kg，分別提高了仔豬的平均日增重20%和采食量16% (P<0.05)。Kotunia等(2004)在3日齡仔豬人工乳中加入丁酸鈉，飼喂一周后發(fā)現(xiàn)。丁酸鈉使十二指腸絨毛高度和黏膜厚度降低，空腸和回腸隱窩深度、絨毛長(zhǎng)度和黏膜厚度增加。
郭小華等(2005)選取28日齡健康、體重一致的斷奶仔豬108頭，分為三組處理：1、丁酸鈉組(基礎(chǔ)日糧+0.1%丁酸鈉)；2、抗生素組(基礎(chǔ)日糧+60mg/kg鹽霉索)；3、復(fù)合組(基礎(chǔ)日糧+0.1%丁酸鈉+60m/kg鹽霉素)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)仔豬日糧中添加丁酸鈉可以提高營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。
羅海祥(2006)在斷奶仔豬日糧中添加0.1%丁酸鈉可顯著提高斷奶仔豬的平均日增重(P<0.05)，具有降低料重比的作用：在斷奶仔豬的日糧中添加0.1%丁酸鈉可以降低腹瀉率，尤其是斷奶后7d(P<0.05)。Manzanilla等（2006）給早期斷奶仔豬日糧添加0.3%丁酸鈉得到了類似的結(jié)果。
安東亞等（2007）研究了丁酸鈉與/β-1,3/1,6-葡聚糖合用對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能和生理代謝的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：飼料中單獨(dú)添加丁酸鈉,可顯著(P<0.05)提高仔豬后期(15-28d)和全期(0-28 d)的日采食量、日增重并改善飼料轉(zhuǎn)化效率，顯著(P<0.05)降低腹瀉發(fā)生率和升高血漿游離脂肪酸、甘油三酯濃度,顯著(P<0.05)降低血清葡萄糖濃度，但對(duì)血清總蛋白、白蛋白、球蛋白、膽固醇、尿素氮濃度均無顯著影響(P>0.05)。丁酸鈉與葡聚糖合用，顯著(P<0.05)降低了血漿游離脂肪酸含量。
G. Biagi等（2007）給初始體重一致的斷奶仔豬飼喂不同水平的丁酸鈉發(fā)現(xiàn)，4000mg/kg的丁酸鈉不能顯著改善仔豬生長(zhǎng)性能，但4000mg/kg劑量組的終體重（28.8vs26.8kg）和ADFI（835vs773g）明顯高于對(duì)照組（分別為：28.8vs26.8kg和835vs773g）。西班牙學(xué)者在25kg體重至上市育肥豬日糧中添加0.05%丁酸鈉，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)料肉比降低了6% 。豬日增重提高了10g，活豬成本降低了17歐分/kg。
4.1.2在雞上的應(yīng)用效果
Nollet等(2005)研究了不同劑量的丁酸鈉(0、50、100、250和500mg/kg)對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著丁酸鈉的增加。產(chǎn)蛋率不斷提高，料蛋比逐漸降低，但對(duì)蛋重沒有影響。
Pinchasov等（1989）發(fā)現(xiàn)，與丙酸鹽等其他有機(jī)酸不同，丁酸納對(duì)采食量無副作用。李凱年(2006)報(bào)道，飼喂0.2%丁酸鹽對(duì)肉雞采食量無不良影響，且0.2％丁酸鈉組肉雞體重最高。在整個(gè)42d肉雞生長(zhǎng)期中。飼喂0.4%丁酸鹽甘油酯對(duì)肉雞的生產(chǎn)性能沒有副作用。
Hu等（2007）給雞飼糧中添加不同水平（500, 1000, 2000 mg/kg）的丁酸鈉發(fā)現(xiàn)，500和2000 mg/kg的丁酸鈉能顯著增加0-21d的雞體重（p<0.05）。日糧添加丁酸鈉對(duì)0-42d肉仔雞飼料報(bào)酬的影響呈正二次回歸方程反應(yīng)（p<0.05），與對(duì)照組相比,2000 mg/kg丁酸鈉能顯著增加飼料轉(zhuǎn)化率。
4.1.3 在反芻動(dòng)物上應(yīng)用效果
王星所等(1996)用三種SCFA酸鈉鹽溶液灌注皺胃，觀察其對(duì)山羊血清胃泌素水平的影響，結(jié)果表明：向皺胃內(nèi)灌注乙酸鈉、丙酸鈉和丁酸鈉)鹽溶液后，血清胃泌素水平顯著升高。李祥(2000)等研究揮發(fā)性脂肪酸灌注對(duì)山羊血漿胃動(dòng)素水平的影響，表明灌注揮發(fā)性脂肪酸可以提高山羊血漿胃動(dòng)素水平。瘤胃內(nèi)輸注乙酸、丙酸、丁酸后的血漿胃動(dòng)素水平極顯著高于對(duì)照組(p< 0.01)，皺胃輸注丙酸或丁酸后的血漿胃動(dòng)素水平顯著高于對(duì)照組(p<0.05)，劉記強(qiáng)等(2006)得到類似的結(jié)論。
Dirksen等（1995）指出，瘤胃發(fā)酵終產(chǎn)物會(huì)影響瘤胃乳頭的生長(zhǎng)。研究表明，丁酸能刺激瘤胃上皮發(fā)育，幼齡反芻動(dòng)物瘤胃上皮的發(fā)育主要依賴碳水化合物發(fā)酵所產(chǎn)生的SCFA，相比之下大體積纖維性飼料的刺激并不重要。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果學(xué)者們推測(cè)，隨采食量增加，瘤胃上皮組織的代謝強(qiáng)度增加，而其中乙酸、丙酸代謝量無顯著變化，僅有丁酸代謝量增加接近顯著水平，認(rèn)為采食量增加引起的丁酸產(chǎn)量增加可能刺激了瘤胃上皮代謝，使瘤胃乳頭增生和瘤胃組織重量增加。
Iriki等(2007)給哺乳小牛瘤胃內(nèi)注射不同劑量(0,22,44g)的丁酸觀察其對(duì)血漿中血管加壓素和酮體濃度的影響，發(fā)現(xiàn)丁酸組增加了血漿中酮體濃度并成劑量依賴性，且其持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4h。同時(shí)丁酸組的血管加壓素濃度也顯著增加，且在15min－2h內(nèi)44g劑量組血漿中血管加壓素的濃度顯著高于22g劑量組（p<0.05）。這說明丁酸可能有助于提高肝的生酮作用。
3.2應(yīng)用的注意事項(xiàng)
目前，丁酸鈉在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用方式主要是在動(dòng)物飼料中添加丁酸鈉產(chǎn)品（丁壯素，佳寶育，腸益?。ollet等（2005）注意到，動(dòng)物飼糧中添加500mg/kg丁酸鈉就可顯著提高雞生產(chǎn)性能可見丁酸鈉具有極高的效率。但對(duì)于其添加劑量應(yīng)視動(dòng)物種類、年齡、生理狀況、飼養(yǎng)環(huán)境和飼養(yǎng)管理方式等不同而有所差異。如果添加量不足則無法體現(xiàn)其效果達(dá)不到生產(chǎn)要求。不同的研究中丁酸鈉的添加劑量差異較大，丁酸鈉在肉雞和蛋雞飼糧中的添加劑量500－2000mg/kg（Nollet等2005; Hu等2007），而在豬飼糧中的添加劑量500－4000mg/kg（郭小華等,2005；Galfi等,1990）。丁酸鈉在動(dòng)物飼糧中的添加劑量不同可能與丁酸鈉產(chǎn)品性狀、腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生的SCFA尤其是丁酸的含量、畜禽品種有關(guān)，但其適宜添加劑量還有待于大量的實(shí)驗(yàn)研究來確定。
4結(jié)語
2006年1月1日，歐盟全面禁止了抗生素在飼料中的使用。因此尋找抗生素類促生長(zhǎng)添加劑的替代品迫在眉睫。我國已有一些飼料公司開始研究丁酸鈉的工業(yè)化生產(chǎn)，已經(jīng)生產(chǎn)飼用丁酸鈉并投入到生產(chǎn)中去。目前，丁酸鈉飼料添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究尚不多，實(shí)踐資料的積累也較少，因此其在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用推廣還需要大量的工作。
因此丁酸鈉未來在動(dòng)物營養(yǎng)上的研究發(fā)展方向應(yīng)是：①，針對(duì)丁酸鈉在豬雞和反芻動(dòng)物等畜禽上的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)研究，了解其對(duì)動(dòng)物營養(yǎng)生理、腸道微生態(tài)、免疫機(jī)能等的影響；②對(duì)丁酸鈉影響動(dòng)物腸道菌群、營養(yǎng)物質(zhì)代謝和免疫機(jī)能的確切機(jī)制作進(jìn)一步研究，為丁酸鈉的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)；③進(jìn)一步進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)，以確定不同純度丁酸鈉產(chǎn)品在不同動(dòng)物飼料中的適宜添加劑量，為在飼料工業(yè)中合理使用丁酸鈉提供依據(jù)。

文章來源：飼料工業(yè)，2007.16期