不同丁酸鈉制劑在腸道的釋放和作用

文│姜飛（徐州新奧生物科技有限公司）

黃懷萱（Manuka Biotech Sdn Bhd）

黃藝珠 賴州文 章亮（龍巖新奧生物科技有限公司）

不同的丁酸鈉制劑在腸道中釋放的時(shí)間不同，根據(jù)其釋放時(shí)間和位置可產(chǎn)生不同的反應(yīng)。較早釋放的丁酸鈉制劑可促進(jìn)小腸絨毛的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收；較晚釋放的丁酸鈉制劑可能對(duì)抑制盲腸病原菌的繁殖更有效。不完全包被的丁酸鈉從前腸至后腸均可釋放出丁酸鈉，對(duì)不同生長(zhǎng)階段的動(dòng)物均是較好的選擇。

一、丁酸鈉在雞日糧中的應(yīng)用

相較于豬、奶牛、肉牛、綿羊、山羊等其他經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，雞的腸道要短得多。食糜在雞不同腸段的相對(duì)pH及停留時(shí)間如圖1所示。丁酸類產(chǎn)品在家禽養(yǎng)殖業(yè)中已得到廣泛使用，其表現(xiàn)出的積極效應(yīng)也被驗(yàn)證。本文重點(diǎn)討論包被和不包被丁酸鈉產(chǎn)品釋放部位對(duì)其效果的影響。

二、產(chǎn)品釋放位點(diǎn)的重要性

丁酸鈉、丁酸鈣及三丁酸甘油酯的利用率取決于丁酸的pKa值及消化系統(tǒng)中各部位的pH值。pH值為4.82時(shí)，丁酸處于丁酸、丁酸根、氫離子的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)pH值低于丁酸的pKa值時(shí)，絕大多數(shù)的丁酸分子處于未解離的分子狀態(tài)。因此，理解丁酸pKa值的含義具有重要意義，這是由于丁酸和丁酸鹽在腸道中的生理功能不同，有助于理解丁酸鹽或丁酸甘油酯如何在機(jī)體中發(fā)揮其生物學(xué)作用。

pKa值指的是某種酸的分子有一半解離為對(duì)應(yīng)的陰離子和氫離子時(shí)所處的pH值。

三、丁酸鈉的吸收路徑

丁酸鈉的吸收路徑如圖2所示，分為四個(gè)階段。第一階段：攝入后，丁酸鈉水解形成丁酸。第二階段：由于嗉囊、腺胃、肌胃為酸性環(huán)境，丁酸以未解離的丁酸分子形式存在。丁酸可調(diào)控杯狀細(xì)胞中MUC基因的表達(dá)，后者可改善胃黏液層的功能，對(duì)肌胃起到良好的保護(hù)作用。第三階段：丁酸進(jìn)入近端小腸后，部分水解為丁酸根和氫離子。丁酸分子以被動(dòng)吸收的方式迅速被腸上皮細(xì)胞吸收，促進(jìn)小腸絨毛的生長(zhǎng)和腸上皮細(xì)胞的更新。第四階段：由于小腸環(huán)境中較高的pH值，丁酸部分水解為丁酸根。丁酸根可以作為腸上皮細(xì)胞的能源物質(zhì)被吸收，只是在吸收方式上有所不同。

◎圖1 雞的消化道示意圖

◎圖2 丁酸鈉的吸收路徑

表1 包被和未包被丁酸鈉對(duì)小腸不同部位絨毛高度的影響

丁酸吸收的三種方式：彌散性擴(kuò)散、與HCO3

-交換、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（MCT1、SMCT1）。無(wú)論是何種吸收方式，腸上皮細(xì)胞更傾向于利用丁酸作為供能物質(zhì)。

四、不同丁酸鈉的作用

丁酸以分子形式存在時(shí)，才能表現(xiàn)出其抑菌效果。使用保護(hù)工藝或包被工藝的丁酸鈉可使未解離的丁酸在后腸中釋放，但由于小腸的pH高于丁酸的pKa，丁酸會(huì)迅速水解為丁酸根和氫離子。

1.完全包被產(chǎn)品。由于技術(shù)限制導(dǎo)致這類產(chǎn)品中丁酸鈉的含量不高，因此需要在飼料中添加足夠的量才能實(shí)現(xiàn)提高動(dòng)物生產(chǎn)性能的目標(biāo)。

2.未包被的產(chǎn)品。在前腸段表現(xiàn)出抑菌作用，降低進(jìn)入遠(yuǎn)端腸道的細(xì)菌載量，從而降低遠(yuǎn)端腸道中細(xì)菌的危害。

五、丁酸鈉與腸道的內(nèi)在關(guān)系

1.生產(chǎn)性能。腸上皮細(xì)胞的能量源：提高絨毛高度和密度、提高總吸收表面積、提高料肉比。促進(jìn)胰腺分泌：提高消化酶的分泌（淀粉酶、脂肪酶）、提高消化功能。調(diào)控杯狀細(xì)胞MUC基因表達(dá)：改善黏液層的組成和功能，進(jìn)而提高黏液層的保護(hù)效應(yīng)。

2.腸道形態(tài)。促進(jìn)腸絨毛的生長(zhǎng)和分化，提高腸道完整性，防止上皮細(xì)胞的損傷，加強(qiáng)水鈉的吸收。提高絨毛高度與隱窩深度比值：更長(zhǎng)的絨毛，增加吸收細(xì)胞數(shù)量。淺隱窩，減緩分泌細(xì)胞的更新（新組織的需求較少）促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效吸收。深隱窩，快速的組織更新（新組織的大量需求）向腸道中釋放分泌物，導(dǎo)致動(dòng)物腹瀉，降低動(dòng)物對(duì)疾病的抵抗力，降低生產(chǎn)性能。

未包被的丁酸鈉水解成離子狀態(tài)（小腸環(huán)境pH高于丁酸pKa），而不能通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散快速被吸收。丁酸鈉改善腸道形態(tài)的功能主要體現(xiàn)在小腸的偏前端部分。因此，丁酸鈉更易在21日齡的肉雞看到差異，而42日齡的肉雞較難看到差異，這是由于42日齡的肉雞小腸已完全發(fā)育。

包被丁酸鈉可使雛雞小腸絨毛高度降低、隱窩深度增加，日增重降低和料肉比提高，并對(duì)整個(gè)生長(zhǎng)周期的生產(chǎn)性能存在遺留效應(yīng)，這是由于消化包被的脂肪包衣需要消耗脂肪酶，而幼齡階段的雛雞正是缺少脂肪酶的時(shí)期。

3.腸道微生態(tài)—細(xì)菌效應(yīng)。丁酸能滲透入細(xì)菌的脂質(zhì)膜，從而引起細(xì)菌的細(xì)胞毒性，抑制沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的繁殖，減少沙門氏菌對(duì)不同器官（嗉囊、盲腸、肝臟）的感染。同時(shí)，可下調(diào)某些細(xì)菌的基因表達(dá)和感染能力。此外，丁酸還可通過(guò)降低腸道環(huán)境pH，促進(jìn)乳酸桿菌、雙歧桿菌等嗜酸細(xì)菌和產(chǎn)乳酸細(xì)菌的繁殖，增強(qiáng)其與致病菌對(duì)空間和營(yíng)養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，乳酸桿菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸，也可抑制沙門氏菌和大腸桿菌的生長(zhǎng)。

◎圖3 體外模擬丁壯素90溶出率與食糜停留時(shí)間相關(guān)性（紅色字體表示在平衡狀態(tài)下主要以該物質(zhì)形態(tài)存在）

六、丁酸鈉產(chǎn)品的選擇

選擇包被丁酸鈉還是未包被取決于農(nóng)場(chǎng)的個(gè)性化需求。在雛禽中使用時(shí)，建議使用未包被的丁酸鈉，包被工藝會(huì)加重雛禽未發(fā)育成熟的消化系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。此外，雛禽將受益于腸道形態(tài)和完整性改善，這對(duì)后期的生長(zhǎng)有利。丁酸鈉的早期釋放，可保護(hù)腺胃和沙囊免受酸分泌的影響，并促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞的發(fā)育。對(duì)于生長(zhǎng)育肥期的肉雞、蛋雞、種雞，可以選擇包被丁酸鈉，對(duì)動(dòng)物的生產(chǎn)性能不會(huì)有負(fù)面影響。對(duì)于生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，更多人愿意在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)只選用一種形式的丁酸鈉。因此，生產(chǎn)者可以在整個(gè)生產(chǎn)周期使用丁壯素90（90%含量，部分包被丁酸鈉），實(shí)現(xiàn)全腸道釋放（從腺胃開(kāi)始至小腸遠(yuǎn)端），確保丁酸在胃腸道發(fā)揮最大作用。

如圖3所示，在嗉囊丁壯素90（不完全包被丁酸鈉）部分開(kāi)始水解形成丁酸根和鈉離子（嗉囊的pH高于丁酸的pKa）。在腺胃和肌胃較低的pH環(huán)境中，丁酸保持未解離狀態(tài)，從而在腺胃和肌胃中發(fā)揮抑菌作用，降低了動(dòng)物體的病原載量。在十二指腸近端，丁酸以被動(dòng)擴(kuò)散的方式迅速被小腸上皮細(xì)胞吸收，起到提高絨毛長(zhǎng)度和細(xì)胞更新的作用，改善小腸的完整性，這也有助于增強(qiáng)乳酸桿菌、雙歧桿菌等嗜酸性有益菌與有害菌的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)生更多的乳酸，抑制大腸桿菌和沙門氏菌的生成。隨著丁酸的釋放，腸道越往后越多的丁酸由于pH增加而更易水解為丁酸根和氫離子。

空腸和回腸中pH值高于4.82，丁酸根逐漸增多，通過(guò)HCO3-交換被動(dòng)吸收或通過(guò)MCT1、SMCT1主動(dòng)吸收，其體內(nèi)的抑菌活性逐漸減弱。包被丁酸鈉或不完全包被丁酸鈉可在小腸中持續(xù)釋放丁酸。盡管如此，丁酸與丁酸根的化學(xué)平衡仍有助于丁酸根的形成，這種情況下丁酸仍能發(fā)揮短時(shí)間的抑菌作用，丁酸根則被腸上皮細(xì)胞吸收后發(fā)揮供能的作用。

◎圖4 丁壯素90與30%包被丁酸鈉對(duì)本地土雞料肉比和平均日增重的影響

以土雞為試驗(yàn)動(dòng)物，對(duì)比包被丁酸鈉（30%含量，添加量900克/噸）與不完全包被丁酸鈉（90%含量，添加量300克/噸）對(duì)肉雞8～67日齡生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果表明90%不完全包被丁酸鈉效果更佳，并且添加量更少（如圖4）。試驗(yàn)說(shuō)明，相較于丁酸鈉的定點(diǎn)釋放，丁酸鈉實(shí)現(xiàn)在全腸道中持續(xù)釋放更為有利。眾多的研究把重心都放在了后腸，而忽略了丁酸鈉對(duì)于前端消化道的作用，本研究證明，丁酸鈉在消化道前端釋放十分重要，而且對(duì)家禽養(yǎng)殖更有利。

七、新一代丁酸鈉

不完全包被丁酸鈉產(chǎn)品-丁壯素90是新奧公司潛心研發(fā)出的新一代的丁酸鈉產(chǎn)品，具有如下優(yōu)勢(shì)：

1.含量高（丁酸鈉≥90%）、無(wú)味。

2.添加量少（禽300克/噸）。

3.芯材為晶體交織結(jié)構(gòu)，最新技術(shù)，提升包被性能，形成緩釋產(chǎn)品，具有全消化道釋放和作用的特點(diǎn)。