丁酸鈉在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

◆作者：陳輝

◆單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)動(dòng)物遺傳育種與繁殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室農(nóng)業(yè)農(nóng)村部豬遺傳育種重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室

丁酸鈉（SB）是一種經(jīng)腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，具有綠色環(huán)保、無賴藥性以及無藥殘等優(yōu)良特性，于2003年被列入《飼料添加劑品種名錄》，被認(rèn)為是一種有效以及綠色的抗生素替代物，廣泛應(yīng)用于養(yǎng)豬生產(chǎn)。大量的研究發(fā)現(xiàn)，SB對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)具有多種作用，可有效改善豬群的生長(zhǎng)（生產(chǎn)）性能、免疫性能、腸道微生態(tài)以及抗氧化性，也有研究表明，使用SB具有改善豬對(duì)養(yǎng)分的消化利用率、豬的抗菌能力、血清生化指標(biāo)以及脂肪沉積等功效。SB的使用，對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)效益起到了積極作用。本文結(jié)合國內(nèi)外的相關(guān)研究，就SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用展開綜述，并分析了其理化特性以及代謝途徑，進(jìn)而闡明SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性和必要性，為SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)的理論依據(jù)和參考，進(jìn)而促進(jìn)我國養(yǎng)豬業(yè)朝著無抗、綠色以及高效的方向發(fā)展。

1 SB的理化特性及其代謝

1.1 SB的理化特性

丁酸鈉（SB）是一種經(jīng)腸道微生物發(fā)酵后產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，是由丁酸根 (C4H7O2-)和鈉離子（Na+）組成的一種穩(wěn)定形式，丁酸是SB發(fā)揮作用的主要成分（張衛(wèi)輝等,2008）。SB是一種鈉鹽，其分子式為CH3CH2CH2COONa，分子量為110.09，主要理化特性如下：①熔點(diǎn)：250.0～253.0℃；②溶解性：易溶于水和脂，與脂的親和力強(qiáng)于水；③白色可吸濕的粉末，呈絨毛狀；④酸堿度：其水溶液呈堿性；⑤穩(wěn)定性：對(duì)光和熱穩(wěn)定；⑥氣味：呈奶酪酸敗樣氣味（張建剛等,2012）。

1.2 SB的代謝

丁酸是由腸道微生物（擬桿菌門和厚壁菌門）發(fā)酵產(chǎn)生的，可在結(jié)腸部位被免疫細(xì)胞的特異性受體識(shí)別；在肝臟中，SB通過丁酰輔酶A合成酶等途徑生產(chǎn)乙酰-COA，從而進(jìn)入檸檬酸循環(huán)（Guilloteau等，2010）；進(jìn)而調(diào)節(jié)能量代謝和線粒體功能，減少糖酵解，增加β-氧化，并增強(qiáng)三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化（Xi ng等，2016）。研究發(fā)現(xiàn)，SB的最終代謝產(chǎn)物主要為酮體和二氧化碳（CO2），SB 經(jīng)此步驟后可為黏膜細(xì)胞提供75%的能量（雷奇等,2007）。

2 SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 改善生長(zhǎng)（生產(chǎn)）性能

研究表明，SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中可以有效改善仔豬和母豬的生產(chǎn)（生長(zhǎng)）性能。在仔豬方面的研究，寇莎莎等（2018）為探究日糧不同添加水平的SB對(duì)21日齡“杜×長(zhǎng)×大”斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的影響，分別在其基礎(chǔ)日糧中添加0.20%SB，飼喂28d后，SB組仔豬ADG和ADFI均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），而 F/G 在第一周時(shí)則顯著降低（P＜0.05），全期料重比低于對(duì)照組，但差異不顯著（P＞0.05）；類似的研究表明，“杜×長(zhǎng)×大”斷奶仔豬日糧中添加300 mg/kg包膜SB可使仔豬的料重比顯著降低7.30%（P＜0.05），同時(shí)可使仔豬的腹瀉率指數(shù)降低 40.19%（P＜0.05）（徐振飛等,2011）；也有研究報(bào)道（張小東等,2012），在哺乳期母豬日糧中添加500 g/t微囊丁酸鈉可顯著提高斷奶仔豬的ADG（P＜0.05）。表明通過在基礎(chǔ)日糧中添加SB有助于仔豬生長(zhǎng)性能的改善。SB也可改善母豬的生產(chǎn)性能，朱彥賓等（2017）報(bào)道，在妊娠期母豬日糧中添加500 mg/kg SB可以顯著提高母豬產(chǎn)后的采食量、仔豬斷奶體重以及仔豬成活率（P＜0.05）；柘麗等（2016）研究表明，在妊娠期母豬哺乳期日糧中添加500 g/t微囊丁酸鈉（含30%SB），從妊娠飼喂至斷奶，與基礎(chǔ)日糧組相比，母豬泌乳期的采食量增加了300g（P＞0.05）， 掉膘顯著降低了1.84mm（P＜0.05），斷奶發(fā)情間隔提前半天（P＞0.05），仔豬初生重和斷奶重分別提高了40g和200g；相似的研究表明，在母豬妊娠期日糧中添加飼800 g/t微囊丁酸鈉，在哺乳期日糧中添加500 g/t微囊丁酸鈉，飼喂至仔豬斷奶，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，SB組母豬在哺乳后期的采食量顯著提高了 4.56%（P＜ 0.05）、泌乳期體重?fù)p失顯著降低（P＜0.05）、仔豬斷奶日增重顯著增加（P＜0.05）（張小東等,2012）；表明母豬日糧添加SB有助于提高母豬采食量、維持體況以及仔豬增重，進(jìn)而改善其繁殖性能。綜上，SB作為一種新型的綠色飼料添加劑，可以有效提高仔豬和母豬的采食量、日增重，進(jìn)而有效改善生長(zhǎng)（生產(chǎn)）性能。

2.2 改善免疫性能

SB作為一種活性物質(zhì)，可以有效提高豬群血清中免疫因子的水平以及提高免疫器官指數(shù)，進(jìn)而改善豬群的免疫性能。研究發(fā)現(xiàn)，在母豬日糧中添加500mg/kg包膜丁酸鈉后，可顯著增加泌乳母豬乳汁中免疫球蛋白 A（IgA）的水平（P＜0.05），顯著降低腫瘤壞死因子α（TNF-α）的水平（P＜0.05），通過哺乳進(jìn)而有效改善初生仔豬的免疫性能（He等，2016）。Fang等（2014）研究了SB對(duì)斷奶仔豬免疫性能的影響，在28日齡斷奶仔豬日糧中添加1000mg/kgSB，飼喂21天后檢測(cè)血清免疫球蛋白A和G（IgA和IgG）的含量，與對(duì)照組相比，SB組空腸血清中IgA和IgG 細(xì)胞數(shù)顯著增加（P＜0.05），同時(shí)發(fā)現(xiàn)SB組仔豬腹瀉發(fā)生率顯著降低（P＜0.05）；表明 SB 通過提高仔豬血清免疫球蛋白水平進(jìn)而改善仔豬的免疫性能。SB還可通過提高免疫器官指數(shù)來改善仔豬的免疫性能，李丹丹等（2012）在28日齡斷奶仔豬日糧中分別添加0.10%SB、0.01%抗生素，飼喂21天后檢測(cè)免疫器官指數(shù)以及免疫球蛋白水平，結(jié)果表明，SB組脾臟指數(shù)、胰臟指數(shù)、淋巴結(jié)指數(shù)均顯著高于基礎(chǔ)日糧組（P＜0.05），而抗生素組與基礎(chǔ)日糧組相比則無顯著差異；同時(shí)發(fā)現(xiàn)SB組仔豬血清IgG水平增加了 68.05%（P＜0.05），仔豬腸道黏膜IgA陽性(IgA+)細(xì)胞含量也得到了增加（P＞0.05）；鈕海華（2010）的研究表明，21日齡斷奶仔豬日糧中添加0.1%SB可以顯著增加仔豬脾臟指數(shù)、胰臟指數(shù)和淋巴結(jié)指數(shù)，同時(shí)顯著增加了仔豬血清IgG水平，并使腸道黏膜IgA陽性（IgA+）細(xì)胞增加。這表明SB可以有效提高仔豬免疫器官指數(shù)而改善仔豬的免疫性能。也有研究表明，SB還可以通過增加仔豬血清抗體水平而改善仔豬的免疫性能，游金明等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬日糧中添加0.20%SB可以顯著增加仔豬血清卵清蛋白（OVA）抗體，進(jìn)而改善仔豬的免疫水平。以上研究說明，SB可以增加仔豬機(jī)體免疫因子水平、免疫器官指數(shù)以及抗體水平，進(jìn)而有效改善仔豬的免疫性能。

2.3 改善腸道微生態(tài)

研究發(fā)現(xiàn)，SB具有改善腸道形態(tài)、菌群平衡以及改善腸道消化酶活性等功能，進(jìn)而有助于豬群腸道微生態(tài)的改善。在腸道形態(tài)改善方面，Wang等（2018）發(fā)現(xiàn)在28日齡斷奶仔豬日糧中添加450 mg/kgSB可以有效提高小腸絨毛高度以及絨毛高度與隱窩深度（V/C）的比值，表明SB對(duì)仔豬腸道的形態(tài)具有改善作用。薛萍等（2018）探討了SB對(duì)早期斷奶仔豬腸道形態(tài)的影響，在21日齡仔豬日糧中添加0.1kg/tSB，在斷奶后10天進(jìn)行屠宰，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組與斷奶當(dāng)天仔豬空腸黏膜上皮絨毛高度顯著降低（P＜0.05），而 SB 組仔豬絨毛高度則無明顯下降；也研究報(bào)道，28日齡仔豬日糧中添加0.03%包膜SB可以使仔豬小腸絨毛結(jié)構(gòu)更為完整,絨毛更長(zhǎng)更粗壯,且絨毛呈圓指狀（李虹瑾等,2017）。在改善腸道菌群方面，陳芳等（陳芳等,2017）發(fā)現(xiàn)，在屠宰前4周時(shí)給育肥豬飼喂3 kg/tSB24-28天，可以顯著降低育肥豬盲腸沙門氏菌的檢出率（P＜0.05）； 同樣的，Lynch 等（2017）研究表明給仔豬飼喂SB后可以有效降低仔豬糞便中沙門氏菌數(shù)量（P=0.001）。李虹瑾等（2017）探討了包膜丁酸鈉對(duì)斷奶仔豬腸道菌群的影響，在其日糧中添加包膜丁酸鈉0.03%，飼喂28天后檢測(cè)仔豬小腸各段細(xì)菌的數(shù)量，結(jié)果表明，SB組仔豬回腸中的大腸桿菌（有害菌）數(shù)量顯著降低（P＜ 0.05），而盲腸和結(jié)腸中有益菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌）的數(shù)量則顯著增加（P＜0.05）。相似的研究發(fā)現(xiàn)，仔豬日糧中添加0.3g/kg包膜丁酸鈉可以使仔豬腸道大腸桿菌的數(shù)量降低 13.33%（P＜0.05）（劉東旭等,2017）。表明，SB可以降低腸道有害菌數(shù)量、增加有益菌的數(shù)量，進(jìn)而改善豬群的腸道微生態(tài)。研究表明，SB還可以通過改善腸道消化酶活性來改善腸道微生態(tài)，陳國順等（2011）發(fā)現(xiàn)，在21日齡斷奶仔豬日糧中添加500g/t包膜丁酸鈉，飼喂7天后進(jìn)行屠宰采樣，結(jié)果表明，SB組斷奶7天后仔豬空腸后段總蛋白酶活性提高了 9.2%（P＜0.05）、回腸淀粉酶活性提高了13.6%（P＜0.05）、空腸后段脂肪酶活性分別提高了 11.9%（P＜0.05）。類似的研究發(fā)現(xiàn)，21日齡斷奶仔豬日糧中添加2g/kg SB提高了仔豬斷奶1～14天后的腸道總蛋白酶活性、十二指腸、空腸前段以及回腸淀粉酶活性分別提高了6.4%、10.5%和22.10%，差異均不顯著，但腸道消化酶活性均高于基礎(chǔ)日糧組（鐘翔等,2009）。綜上表明，SB可以改善豬腸道形態(tài)、菌群平衡以及改善腸道消化酶活性，進(jìn)而有效改善豬群的腸道微生態(tài)。

2.4 改善抗氧化性能

SB有助于改善豬群機(jī)體抗氧化酶活性而改善機(jī)體的免疫性能。研究表明SB通過增加p-GSK-3β（Ser9）水平抑制糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）活性，并促進(jìn)核因子相關(guān)因子2（Nrf 2）的核轉(zhuǎn)位，從而增加下游抗氧化酶的表達(dá)，進(jìn)而改善機(jī)體的抗氧化性能（Xing等，2016）。張玲玲等（2018）探討了丁酸鈉制劑對(duì)仔豬血清抗氧化指標(biāo)的影響，在28日齡斷奶仔豬日糧中添加1000 mg/kg植物精油與丁酸鈉復(fù)合制劑，飼喂28天后，檢測(cè)仔豬血清總抗氧化能力（T-AOC）和丙二醛（M DA）含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與基礎(chǔ)日糧組相比，試驗(yàn)組（植物精油與丁酸鈉復(fù)合制劑）仔豬血清T-AOC顯著增加（P＜0.05），而血清MDA含量則顯著降低（P＜0.05）。Wang等(2019)研究表明，給斷奶仔豬飼喂SB可以有效地增加仔豬血清T-AOC、超氧化物歧化酶（SOD）活性（P＜0.05），同樣顯著降低仔豬血清MDA含量（P＜0.05）。Huang等（2015）發(fā)現(xiàn)在 28日齡仔豬的基礎(chǔ)日糧中添加1000 mg/kg（含20mg/kg硫酸粘桿菌素）膠囊化SB后，飼喂28天后，發(fā)現(xiàn)SB組仔豬血清中M DA含量降低了42%（P＜ 0.05）。SB也可有效改善母豬的抗氧化性能，岳敏等（2014）發(fā)現(xiàn)，在妊娠期母豬日糧添加500mg/kgSB，從配種飼喂到泌乳25天后結(jié)束，結(jié)果表明，SB組母豬血清中SOD含量顯著增加，而血清M DA水平則顯著降低（P＜0.05）。綜上表明，SB可以通過提高仔豬和母豬血清中抗氧化酶活性和含量，進(jìn)而改善抗氧化性能。

2.5 其他功能

除上述生物學(xué)功能外，SB還可有效改善豬對(duì)養(yǎng)分的消化利用率、抑菌活性、血清生化指標(biāo)、脂肪沉積等生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)，28日齡仔豬日糧中添加1000 g/t包被丁酸鈉可以顯著提高仔豬對(duì)粗蛋白（CP）和粗脂肪（EE）的表觀消化率（P＜0.05）（孟玲,2016）。在增加豬群抗菌方面，研究發(fā)現(xiàn)SB與植物精油聯(lián)合使用后對(duì)大腸桿菌以及沙門氏菌均有顯著的抑制作用（韓乾杰等,2017）。Wang等（2018）報(bào)道給28日齡斷奶仔豬飼喂基礎(chǔ)日糧+450mg/kgSB后，可以有效降低空腸粘膜中脫顆粒肥大細(xì)胞及其炎癥介質(zhì)含量（組胺，類胰蛋白酶，TNF-α和IL-6）的百分比，進(jìn)而降低炎癥反應(yīng)。在血清生化指標(biāo)方面，寇莎莎等（2018）研究表明斷奶仔豬日糧中添加0.2%SB后，可以顯著提高仔豬血清磷含量、甘油三酯含量（P＜0.05），但血清中總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇等指標(biāo)與基礎(chǔ)日糧組相比則無顯著差異。SB可以有效的促進(jìn)脂肪細(xì)胞的分化進(jìn)而增加豬肉脂肪的沉積，Tugnoli等（2019）研究結(jié)果表明，在豬間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)基中加入2.5mmol/L丁酸可以促進(jìn)脂滴的積累，定量PCR結(jié)果表明，丁酸處理的細(xì)胞中脂肪分化標(biāo)志基因過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）基因的表達(dá)量顯著上調(diào)，研究結(jié)果為SB改善豬肉品質(zhì)提供了分子基礎(chǔ)。綜上表明，SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，SB作為一種短鏈脂肪酸鹽，憑借其優(yōu)良的特性(無抗藥性以及耐藥性等)被作為新型的綠色飼料添加劑用于現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中，通過SB的使用，可以有效改善豬群的生長(zhǎng)（生產(chǎn)）性能、免疫性能、腸道微生態(tài)以及抗氧化性能，同時(shí)可以改善豬對(duì)養(yǎng)分的利用率、抑菌能力以及肉品質(zhì)，總而言之，SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中發(fā)揮了積極作用，有效改善了養(yǎng)豬生產(chǎn)的效益。但從目前的研究來看，SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用仍需進(jìn)一步深入系統(tǒng)的研究，如SB存在異味導(dǎo)致豬采食SB的量降低，SB和其他添加劑的互作配伍問題，SB的添加量也無明確的標(biāo)準(zhǔn)；鑒于SB對(duì)豬脂肪沉積具有促進(jìn)作用，但有關(guān)于其在改善豬肉品質(zhì)方面的研究卻鮮有報(bào)道，今后可開展有關(guān)SB在改善豬肉品質(zhì)方面的研究，以豐富其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用。相信隨著動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)以及分子生物技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，上述問題將能得到有效解決，相信不久將會(huì)制定出SB的適用標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出更好的SB包埋技術(shù)，從而為SB在養(yǎng)豬生產(chǎn)中應(yīng)用開辟更廣泛的應(yīng)用前景，提高養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展水平以及生產(chǎn)效益，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國養(yǎng)豬業(yè)朝著無抗、綠色高效的方向邁進(jìn)！

參考文獻(xiàn)：（略）