丁酸鈉及其在斷奶仔豬腹瀉中的應(yīng)用研究進展

(山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究院，山東 濱州 256600)

丁酸鈉及其在斷奶仔豬腹瀉中的應(yīng)用研究進展

莊金秋，梅建國，姚春陽，莫 玲，李 峰

(山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究院，山東 濱州 256600)

丁酸鈉作為有機酸制劑的一種，以其綠色環(huán)保、使用安全、可部分替代抗生素等特點引起了養(yǎng)殖者的極大關(guān)注。文內(nèi)概述了丁酸鈉在斷奶仔豬腹瀉中的應(yīng)用研究進展，以期為廣大養(yǎng)殖業(yè)主和獸醫(yī)臨床科技工作者更好地防治仔豬腹瀉疾病提供參考。

丁酸鈉；斷奶仔豬；腹瀉；研究進展

丁酸鈉（sodium butyrate）是正丁酸的鈉鹽，一般呈白色，為似絨毛狀的、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呈堿性。丁酸鈉在動物體內(nèi)分解為丁酸根離子（C4H7O2

-）和鈉離子（Na+）。丁酸根離子最終代謝產(chǎn)物為酮體和二氧化碳（CO2），為腸黏膜細胞提供約75%的能量。丁酸鈉流動性較好，易與其他飼料混合，而且不會改變飼料的pH，無污染、無有害殘留，已成為當(dāng)今倍受關(guān)注的抗生素替代品之一。筆者概述了丁酸鈉在斷奶仔豬腹瀉中的應(yīng)用研究進展，以期為廣大養(yǎng)殖業(yè)主和獸醫(yī)臨床科技工作者更好地防治仔豬腹瀉疾病提供參考。

1??調(diào)節(jié)胃腸道菌群平衡

丁酸是一種短鏈脂肪酸和有機酸，它的活性成分丁酸有水、脂兩親的特性，它在pH為4～6時，不易分解，而且可透過革蘭氏陽性菌和陰性菌細胞膜。因此，丁酸可以使動物攝食后避過胃液的酸性環(huán)境，在盲腸和結(jié)腸中發(fā)揮作用。丁酸進入細菌細胞內(nèi)可分解為丁酸根離子和氫離子（H+），隨著細胞內(nèi)H+濃度的提升，對H+耐受性差的有害菌（沙門氏菌、大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌等）大量消亡，而抗酸性的有益菌（乳酸桿菌等）則得以存活，并且大量繁殖，從而可有效調(diào)節(jié)胃腸道有益菌和有害菌之間的平衡，使整個腸道趨于健康狀態(tài)，減少動物腹瀉。Galfi等[1]（1990）研究顯示，在斷奶仔豬日糧中添加0.17%丁酸鈉，可高效抑制大腸桿菌滋生，促進乳酸桿菌生長，尤其對盲腸菌群作用更加明顯。郭小華等[2]（2005）的研究也表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.1%的丁酸鈉，可以在一定程度上改善胃腸道微生物菌群的環(huán)境，增加腸道乳酸桿菌的數(shù)量，降低腸道致病性大腸桿菌的數(shù)量。

2??改善消化道形態(tài)結(jié)構(gòu)

小腸的絨毛長度、隱窩深度、黏膜厚度及絨毛表面積是衡量小腸消化吸收功能的重要指標(biāo)。剛斷奶的仔豬消化道不完善，小腸上皮細胞絨毛較短，隱窩未成熟，并且面臨絨毛損傷的問題，從而導(dǎo)致消化酶的分泌顯著降低，用于吸收營養(yǎng)物質(zhì)的面積也損失巨大，吸收日糧營養(yǎng)的能力非常弱。如果營養(yǎng)物質(zhì)不能夠在小腸被吸收，它們將流入大腸，大腸內(nèi)的有害菌或病原菌卻可以有效地利用這些營養(yǎng)物質(zhì)，從而使它們得以迅速繁殖，破壞作用將更大。而受損絨毛膜的完整修復(fù)將需要額外消耗40%～50%的有效能，這樣將使仔豬的增重和飼料轉(zhuǎn)化效率降低。丁酸鈉是提高腸絨毛增殖和隱窩增深的激活劑，它可以通過更新中間細胞而刺激受損絨毛膜的修復(fù)。對于斷奶仔豬，丁酸鈉可促進其絨毛膜的生長，使其絨毛長度增長30%，從而提高其消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力，抑制病原菌的生長。它也可以促進胃腸道細胞的增殖和成熟，促進腸絨毛增殖，降低仔豬小腸隱窩深度，提高絨毛高度與隱窩深度的比值，從而提高其消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。Buddle等[3]（1992）認(rèn)為，腸道絨毛上皮細胞主要發(fā)揮吸收功能，隱窩上皮細胞主要發(fā)揮分泌功能，腸道凈吸收取決于絨毛高度與隱窩深度比值的高低（VH/CD）；對于斷奶仔豬，丁酸鈉有降低動物小腸隱窩深度，提高絨毛高度與隱窩深度的比值，降低絨毛寬度的作用，從而提高其消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。王繼鳳等[4]（2005）研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬日糧中添加1 g/kg丁酸鈉，空腸和回腸絨毛高度可提高10.2%～34.0%，絨毛高度與隱窩深度比值提高21.4%～28.6%，電鏡下觀察空腸和回腸黏膜結(jié)構(gòu)完整，層次清晰，腸絨毛排列整齊，柱狀細胞結(jié)構(gòu)清晰，絨毛粗壯。羅海祥[5]（2006）在斷奶仔豬日糧中添加0.1%丁酸鈉，斷奶后7 d屠宰觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，添加丁酸鈉組的十二指腸隱窩深度和絨毛寬度，分別顯著降低42.12%和20.42%（P＜0.05），回腸的隱窩深度和絨毛寬度分別顯著降低36.12%和16.06%（P＜0.05），而絨毛高度無顯著變化（P＞0.05）。鐘翔等[6]（2009）認(rèn)為，日糧中添加丁酸鈉能改善斷奶仔豬腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進消化器官的生長發(fā)育，從而提高生產(chǎn)性能。

3??促進動物消化能力，降低仔豬腹瀉發(fā)生率

丁酸是腸細胞偏愛的能量，丁酸鈉在腸腔內(nèi)吸收，通過氧化可快速為腸道上皮細胞提供能量來源。丁酸鈉作為一種酸化劑，可以降低胃腸道pH，激活胃蛋白酶原和提高消化酶活性，促進胃腸道杯狀細胞增殖和成熟，維持小腸黏膜上皮細胞結(jié)構(gòu)完整，促進小腸消化吸收，從而提高采食量、飼料報酬和日增重，降低仔豬腹瀉率。Martin等[7]（2004）報道，在斷奶仔豬日糧中添加0.1%丁酸鈉可以提高仔豬健康水平，提高斷奶仔豬日增重，減少腹瀉發(fā)生率，降低仔豬的藥物治療費用。Manzanilla等[8]（2006）給早期斷奶仔豬日糧添加0.3%丁酸鈉可降低腹瀉率。丁斌鷹等[9]（2007）等在斷奶仔豬日糧中添加1%和2%的丁酸鈉，均有改善仔豬生長性能的趨勢，降低斷奶仔豬的腹瀉發(fā)生率。試驗全程14 d，1%丁酸鈉組腹瀉率降低33.89%（P＞0.05）；2%丁酸鈉組腹瀉率降低76.25%（P＜0.05）。吳勝蓮等[10]（2010）在斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加0.05%和0.1%的丁酸鈉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，腹瀉率分別下降69.4%（P＜0.05）和75.0%（P＜0.05）；腹瀉指數(shù)分別下降68.9%（P＜0.05）和73.3%（P＜0.05）；每頭仔豬毛利收入分別提高15.39%和33.1%。由此表明，丁酸鈉對斷奶仔豬防止腹瀉及降低腹瀉指數(shù)有顯著效果。

4??提高機體免疫水平，增強仔豬對疾病的抵抗力

腸道黏膜屏障包括機械屏障、免疫學(xué)屏障、分子篩、化學(xué)屏障和生物屏障。腸道黏膜免疫是機體防止感染的第一道防線。丁酸鈉作為腸道上皮細胞快速有效的能源，能促進腸道黏膜的修復(fù)、生長、發(fā)育與成熟，構(gòu)建健康的腸道黏膜屏障，提高免疫力和抗病力，減少腹瀉的發(fā)生，為豬病防治提供新的思路。王繼鳳等（2005）在斷奶乳豬料中加入0.1%丁酸鈉，結(jié)果表明，丁酸鈉組腸上皮細胞內(nèi)淋巴細胞和肥大細胞的數(shù)量均明顯優(yōu)于對照組。丁酸鈉可使仔豬空腸和結(jié)腸的黏膜上皮結(jié)構(gòu)的完整性，杯狀細胞呈高腳杯狀，散在于柱狀細胞之間，細胞數(shù)量比抗生素組提高1.4～1.7倍，從而提高腸黏膜免疫水平，促進斷奶仔豬消化吸收能力，并優(yōu)于抗生素。章亮等[11]（2006）研究表明，添加丁酸鈉，可使空腸上皮內(nèi)淋巴細胞數(shù)量提高29.3%，杯狀細胞數(shù)量提高1.3～2.2倍。上皮內(nèi)淋巴細胞不僅在腸道黏膜中起重要的免疫屏障作用，對上皮細胞的更新、生長及分化也有很重要的作用；杯狀細胞分泌的黏蛋白和柱狀細胞分泌的復(fù)合糖蛋白是腸道黏膜上皮細胞表面的細胞衣，是潛在致病原的重要物理屏障，其數(shù)量的增加表明丁酸鈉提高了斷奶仔豬腸道細胞的免疫活性，增強了腸道黏膜的屏障功能。另外，盧玉發(fā)等[12]（2008）研究表明，日糧中添加丁酸鈉可以顯著提高斷奶仔豬血清中IgG的濃度。游金明等[13]（2010）報道，在斷奶仔豬日糧中添加不同劑量的丁酸鈉和甘露寡糖（MOS），結(jié)果表明，添加不同水平和組合的丁酸鈉和甘露寡糖后，注射卵清白蛋白（OVA）第7天，仔豬血清OVA抗體水平有不同程度的提高。李丹丹等[14]（2012）研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鈉可以促進斷奶仔豬免疫系統(tǒng)的發(fā)育，提高免疫球蛋白和補體含量，有效刺激機體分泌IgA+細胞，從而提高斷奶仔豬的免疫功能，提高仔豬的存活率。

5??作為新型的飼料添加劑，提高動物的生長性能

丁酸鈉的特殊氣味對仔豬具有很強的誘食性，可作為誘食劑，且已日益成為動物保健品和抗生素的替代品。丁酸鈉添加于各種飼料以提高斷奶仔豬日增重、采食量、飼料轉(zhuǎn)化率、從而獲得較好的整體生產(chǎn)性能、減少斷奶后所產(chǎn)生的一系列問題，并縮短達到屠宰體重的日齡，提高經(jīng)濟效益。丁酸鈉流動性較好，易與其他飼料混合，而且不改變飼料的pH，但必須注意，動物口腔黏膜細柔，感受能力強，若用低質(zhì)粗糙的化工級丁酸鈉作為誘食劑，會引起動物黏膜灼傷，從而導(dǎo)致采食量下降、甚至拒食，因此配制日糧時一定要嚴(yán)格控制丁酸鈉原料質(zhì)量。Galfi等（2001）、Piva等（2002）、安東亞（2007）、盧玉發(fā)等[12]（2008）的研究充分表明丁酸鈉可以增加仔豬采食量、提高日增重及改善飼料轉(zhuǎn)化率，具有明顯促進仔豬生長的作用。郭小華等（2005）在斷奶仔豬日糧中添加0.1%的丁酸鈉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日糧中添加丁酸鈉可以提高營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率，蛋白質(zhì)、能量、鈣和磷消化率分別提高3.15%、4.50%、8.78%和5.35%。消化率的提高能防止因消化不良而導(dǎo)致的腹瀉。

包膜技術(shù)的應(yīng)用使丁酸在胃腸道中得到稀釋，從而達到調(diào)節(jié)回盲腸微生物、營養(yǎng)腸道的目的?？紫闀龋?009）、陳國順等[15]（2011）、徐振飛等[16]（2011）研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬日糧中添加不同劑型的丁酸，能顯著降低仔豬的腹瀉率，改善料重比，提高生產(chǎn)性能。王志剛等[17]（2013）飼糧中添加微囊丁酸鈉不僅可以提高斷奶仔豬的平均日采食量和平均日增重，降低料重比及緩解腹瀉情況，而且還可以提高仔豬的凈利潤，提高養(yǎng)殖經(jīng)濟效益。田丹等[18]（2014）試驗中使用微囊丁酸鈉CM3000后，試驗組仔豬試驗期間未出現(xiàn)腹瀉情況，糞便成形度好，而對照組試驗期間陸續(xù)有仔豬發(fā)生腹瀉。羅海祥等（2006）也有類似的研究結(jié)果：在斷奶仔豬玉米-豆粕型基礎(chǔ)日糧中添加0.1%丁酸鈉，可提高豬的絨毛高度與隱窩深度的比值，從而改善豬的消化吸收功能，可顯著降低斷奶后1周的腹瀉發(fā)生率（P＜0.05），比對照組降低40.99%，同時可以提高仔豬日增長量。

6??小結(jié)

斷奶仔豬從產(chǎn)房轉(zhuǎn)入保育舍階段，常常會發(fā)生嚴(yán)重的腹瀉。除病原菌感染引起的腹瀉外，斷奶應(yīng)激也會引起仔豬腹瀉。斷奶時，仔豬消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完全，易受各種病原微生物的侵襲，同時仔豬日糧由母乳轉(zhuǎn)換為固體飼料，對仔豬有較大的應(yīng)激，使得小腸絨毛萎縮、隱窩深度增加，消化酶活性降低，嚴(yán)重影響了小腸吸收、分泌和滲出等功能，大大降低了飼料的消化利用率，這可能是引起仔豬生長受阻，產(chǎn)生腹瀉等現(xiàn)象的重要原因。大量研究表明，在飼料中添加丁酸鈉能在不同程度上提高仔豬的免疫力，提高飼料轉(zhuǎn)化率，改善生長性能，增強機體免疫力和調(diào)整腸道菌群平衡等作用。近年來，對于飼料的使用要求越來越嚴(yán)格，飼料既要對豬的生產(chǎn)有優(yōu)勢又要避免飼料對豬的抗藥性。丁酸鈉作為飼料添加劑，具有綠色無污染、可部分替代抗生素、在體內(nèi)吸收迅速及參與代謝等諸多優(yōu)點，在養(yǎng)豬生產(chǎn)中也已表現(xiàn)出其良好的應(yīng)用效果。然而丁酸鈉在豬體內(nèi)的作用機制、影響因素、不同階段豬的適宜添加量等問題仍需進一步研究，從而充分發(fā)揮丁酸鈉在飼料添加劑中的作用，促進養(yǎng)豬業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

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2015-04-10）

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系生豬產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊項目（SDAIT-06-022-15）

莊金秋（1978-），女，山東濰坊人，獸醫(yī)碩士，副研究員，主要從事細胞培養(yǎng)和動物用病毒疫苗研制