中鏈脂肪酸對家禽營養(yǎng)和健康的調(diào)控作用(續(xù)1)

韓浩月 譯自，Vol.76(2020)，№2：237～251

王晶晶 審

4 對微生物菌群的影響

脂肪酸抗菌效力的大小取決于幾個因素，例如脂肪酸的結(jié)構(gòu)和濃度、靶細(xì)菌、細(xì)胞膜特性和細(xì)菌對細(xì)胞內(nèi)pH 的調(diào)節(jié)能力。上述論點已通過體外研究得到充分的證實。Bergsson等(2001) 報道，1.4 g/L 辛酸對金黃色葡萄球菌具有輕微抑制作用，2 g/L 月桂酸具有中度抑制作用，2.5 g/L 單癸酸和1.7 g/L 癸酸的抑制作用最強(qiáng)。Vasudevan 等(2005)證實，7.2 g/L～14.4 g/L 辛酸對腸炎沙門菌具有很強(qiáng)的殺滅作用。研究發(fā)現(xiàn)，0.3 g/L 一癸酸甘油酯在pH 4～5 的檸檬酸鹽-乳酸緩沖液中可減少沙門菌和大腸桿菌的數(shù)量，并殺滅彎曲桿菌屬菌株，而在pH ＞5.5 時，未發(fā)現(xiàn)1.2 g/L 的一癸酸甘油酯有這些抗菌作用。同樣，在 pH ＞6.0 時，單月桂酸甘油酯無法抑制大腸桿菌。但在另一項體外研究中發(fā)現(xiàn)，月桂酸對產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制作用不受pH 水平的影響。

中鏈脂肪酸(medium-chain fatty acids，MCFAs) 的單甘油酯鑒于其分子結(jié)構(gòu)和假定的不可電離特性，被認(rèn)為具有抗菌效力，與其對應(yīng)的脂肪酸相比，其單甘油酯對pH 的依賴性較小。除了培養(yǎng)基的pH 外，細(xì)菌菌株對MCFAs 的最低抑菌濃度(minimum inhibitory concentrations，MIC) 也起著重要作用。例如，單月桂酸甘油酯對糞腸球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、肺炎鏈球菌、豬鏈球菌(革蘭陽性菌)的MIC 分別為0.5 g/L、0.3 g/L、0.01 g/L、0.4 g/L。對大腸桿菌、鼠傷寒沙門菌、空腸彎曲桿菌(革蘭陰性菌) 的MIC 分別為 10 g/L、10 g/L 和 0.6 g/L。這表明革蘭陰性菌的MIC 高于革蘭陽性菌。這可能是由于細(xì)胞壁的特性不同。脂多糖中含有的O 側(cè)鏈可以降低對單月桂酸甘油酯的敏感性。此外，強(qiáng)結(jié)合脂多糖、可用外膜和薄層肽聚糖使革蘭陰性菌對單月桂酸甘油酯更具抵抗力。

一些體內(nèi)試驗也證實了MCFAs 的抗菌作用。研究人員報道，辛酸添加劑可減少空腸彎曲桿菌的數(shù)量，而對肉雞的生產(chǎn)性能沒有任何影響。在肉雞日糧中添加3.5 g/kg 和7.0 g/kg 辛酸，可顯著降低盲腸中空腸彎曲桿菌的數(shù)量。在15 日齡肉雞的育雛料中添加辛酸(7.0 g/kg、14 g/kg)，可降低空腸彎曲桿菌的數(shù)量(1×103cfu/g～ 1×104cfu/g)，而未能改善生產(chǎn)性能。研究發(fā)現(xiàn)，在較長的攻毒期內(nèi)，在飼料中添加甘油單酯形式的辛酸和癸酸脂肪酸，比其脂肪酸形式具有更強(qiáng)的抗菌作用，而在飲水中添加并無顯著效果。然而，在飲水中添加己酸、辛酸、癸酸和月桂酸的混合物會減少空腸彎曲桿菌在水中的定植和存活，但不會影響其在盲腸中的定植和傳播。這似乎說明在飲水中添加MCFAs 不如在飼料中添加有效。

研究發(fā)現(xiàn)，與其他飼料添加劑類似，MCFAs對產(chǎn)氣莢膜梭菌和艾美耳球蟲屬引起的壞死性腸炎具有抑制作用。Timbermont 等(2010)發(fā)現(xiàn)月桂酸對產(chǎn)氣莢膜梭菌的MIC(0.063 mg/mL)低于丁酸、百里酚、肉桂醛和聚糖微膠囊包被的桉樹精油。研究發(fā)現(xiàn)，單獨添加丁酸或月桂酸均可顯著減少經(jīng)口感染產(chǎn)氣莢膜梭菌的雞患壞死性腸炎發(fā)生肉眼可見的病變，共同使用時效果更佳。Tan 和Long(2012) 使用脂肪酶水解的椰子油減少了感染活球蟲的雞糞便和盲腸內(nèi)容物中球蟲卵囊的數(shù)量。此外，在日糧中添加0.2 g/kg 的月桂酸甘油酯能夠減少肉雞體內(nèi)艾美耳球蟲屬卵囊和大腸桿菌的數(shù)量。這些結(jié)果表明，MCFAs 具有良好的抗球蟲作用。與長鏈甘油三酯(源于大豆油)相比，椰子油中的MCFAs 能夠促進(jìn)感染堆型艾美耳球蟲的雞的脂肪消化和改善生產(chǎn)性能；這意味著MCFAs 可以修復(fù)球蟲感染造成的黏膜損傷和消化分泌損傷。然而，研究發(fā)現(xiàn)，MCFAs(月桂酸) 對攻毒雞發(fā)生的壞死性腸炎沒有實質(zhì)性的效果。

研究人員指出，MCFAs 可通過抑制微生物的侵襲力減少病原菌的定植。Van Immerseel等(2004) 報道，己酸可抑制hilA基因的表達(dá)，該基因是與沙門菌侵襲力相關(guān)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。這可減少沙門菌在攻毒羅曼雛雞盲腸和肝臟中的定植。同樣，在飼料中添加7.0 g/kg或10.0 g/kg 辛酸可抑制hilA和hilD基因的表達(dá)，減少沙門菌在攻毒肉雞盲腸、泄殖腔、肝臟和脾臟中的定植。相比之下，由于肉雞腸道黏液層的保護(hù)作用，MCFAs(己酸、辛酸、癸酸)不能減少盲腸彎曲桿菌的數(shù)量。

在飼料中添加2.9 g/kg 己酸和4.3 g/kg癸酸對感染腸炎沙門菌的羅曼白殼蛋雞具有抑菌作用。根據(jù)Upadhyaya 等(2015) 的研究，在10 日齡和35 日齡給雞攻毒沙門菌，當(dāng)日糧中添加辛酸(10.0 g/kg) 時，66 日齡時沙門菌在盲腸(從70%降低到25%) 和肝臟(從70%降低到20%) 中的含量均降低了。Skrivanova 等(2015)發(fā)現(xiàn)，飼料中添加 2.5 g/kg～5.0 g/kg 辛酸可減少受感染肉雞的嗉囊和盲腸中腸炎沙門菌的數(shù)量。Evans 等(2017)報道，飼料中添加2.7 g/kg MFCAs 復(fù)合物，可有效減少鼠傷寒沙門菌在攻毒火雞腸道中的定植。除了上述發(fā)現(xiàn)外，極高含量的MCFAs(3 g/kg 癸酸和27 g/kg 月桂酸)會抑制乳酸桿菌和厚壁菌屬，增加腸桿菌數(shù)量。

試驗表明，某些MCFAs 和有機(jī)酸的組合具有協(xié)同殺菌作用。組合使用0.125 mM 的癸酸＋乳酸、癸酸＋蘋果酸或癸酸＋檸檬酸均大幅降低了大腸桿菌數(shù)量。與單獨添加一種酸相比，兩種酸組合使用效果更好。另一項研究表明，與單獨添加相比，癸酸、辛酸和月桂酸與酚類成分(香芹酚、丁香酚、β-間苯二酚、反式肉桂醛、百里酚和香蘭素)組合使用會更大幅度地降低大腸桿菌的數(shù)量。

微囊包被型MCFAs 有助于脂肪酸到達(dá)腸道后端。MCFAs 可以用糊精、酪蛋白或油脂進(jìn)行包被，以提高其效力。Molatova 等(2011)得出結(jié)論，與未包被型相比，植物包被型辛酸和癸酸混合物能夠更有效地抑制彎曲桿菌屬在肉雞腸道中的定植。然而，Hermans 等(2010) 報道，包被和未包被型MCFAs 鈉鹽對感染盲腸彎曲桿菌屬細(xì)菌的雛雞無效。與此相反，Zentek 等(2012)發(fā)現(xiàn)，無論包被與否，MCFAs 的濃度在通過胃腸道后端過程中迅速下降。這些研究人員認(rèn)為，含有卵磷脂的植物油脂不適合作為MCFAs 的包被材料。

5 對免疫功能和腸道形態(tài)的影響

關(guān)于MCFAs 對家禽免疫功能和腸道形態(tài)影響的文獻(xiàn)有限，但是研究人員發(fā)現(xiàn)了MCFAs 對血細(xì)胞和其標(biāo)志物的一些影響。對不同種類動物的少量研究表明，MCFAs 可通過減少白細(xì)胞數(shù)量、降低腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素-6水平、減少單核和多核循環(huán)細(xì)胞數(shù)量、降低c 反應(yīng)蛋白和一氧化氮含量減輕炎癥反應(yīng)。Versleijen 等(2005) 報道，MCFAs 可通過影響相關(guān)基因的表達(dá)改變白細(xì)胞表型。相反，Tanaka 等(2001)表明，癸酸可通過增加白細(xì)胞介素-8 的生成誘導(dǎo)黏膜炎癥。

一項以肉雞為試驗對象的研究表明，辛酸對10日齡肉雞的腸道形態(tài)沒有一致或顯著的影響。另一項研究表明，在飼料中添加1 kg/t SCFAs和MCFAs 沒有顯著改善肉雞的空腸形態(tài)，也沒有顯著影響免疫器官的重量，但增加了嗜異細(xì)胞與淋巴細(xì)胞的比例。同樣，月桂酸單甘油酯可增加免疫反應(yīng)的重要分子——球蛋白，但對球蟲攻毒肉雞后其體內(nèi)的嗜異細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的數(shù)量沒有影響。腸道健康可能會受到病原體和其他因素(如熱應(yīng)激)的不利影響。了解MCFAs 能否在熱應(yīng)激條件下維持腸道健康可能是有益的。在這方面，研究發(fā)現(xiàn)MCFAs、有機(jī)酸和酚類植物提取物的混合物可減輕熱應(yīng)激對肉雞腸道形態(tài)和腸道完整性的損傷。

6 對生長性能、胴體性狀和養(yǎng)分利用率的影響

日糧中添加MCFAs 可改善家禽的生產(chǎn)性能，因為其對腸道的微生物菌群、免疫力和健康有一定的影響。病原菌會競爭營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生毒素，進(jìn)而破壞腸道完整性，降低宿主的養(yǎng)分利用率和生產(chǎn)性能。添加MCFAs 可抑制這些病原菌及其對胃腸道的不利影響，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和能量更多地用于生產(chǎn)性能。此外，MCFAs 可能具有免疫調(diào)節(jié)作用，消炎作用可能是其中一項。

眾所周知，家禽在生長早期容易感染病原菌。在飼料中添加MCFAs(20 g/kg)可提高肉雞生長早期的增重，降低死亡率。此外，有報道指出，MCFAs 對肉雞生長后期的生產(chǎn)性能也有提高作用。Isaac 等(2013)表明，在日糧中添加MCFAs 使肉雞在育雛期(0～13 日齡)、生長期(14 日齡～26 日齡)和育肥期(27 日齡～ 39 日齡)的增重分別提高了15%、9%和4%。

飼喂MCFAs 的肉雞腹脂沉積通常較少。在日糧中添加富含MCFAs 的椰子油來替代大豆油，可減少肉雞腹脂34%。還有研究表明，與對照組雞的腹脂率(2.33%) 相比，飼喂MCFAs(2.0 g/kg 或3.0 g/kg)的肉雞腹脂率(1.75%和1.49%)更低。

這些結(jié)果可歸因于肉雞對MCFAs 具有更高的消化率、吸收率、運輸率和代謝率，可能是將MCFAs 氧化來產(chǎn)生能量。此外，研究證實，MCFAs 較高的耗氧量和產(chǎn)熱反應(yīng)導(dǎo)致能耗增加。因此，攝入MCFAs 會導(dǎo)致能量負(fù)平衡，從而導(dǎo)致脂肪沉積減少。較高的葡萄糖耐量和脂質(zhì)代謝率會降低血清葡萄糖、脂質(zhì)、脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞的儲存，進(jìn)而誘發(fā)MCFAs 降低脂肪沉積的作用。這些機(jī)制可能是雞腹脂減少的原因。

Shokrollahi、Yavari 和Kordestani(2014)報道，在日糧中添加3.0 g/kg MCFAs 可提高肉雞的胸肌重。高胸肌率是由于MCFAs 可刺激胰島素釋放，隨后大量攝取葡萄糖，促進(jìn)能量氧化，然后用于蛋白質(zhì)合成。Khosravinia(2015) 發(fā)現(xiàn)，給雞飼喂商業(yè)化MCFAs 可降低足墊皮炎和腿關(guān)節(jié)灼傷的發(fā)生率和嚴(yán)重程度。

研究發(fā)現(xiàn)，辛酸可減少蛋黃和蛋殼的沙門菌污染，而不會對體重、產(chǎn)蛋量或蛋的感官性狀產(chǎn)生不利影響。還有研究報道，日糧中添加 2.5 g/kg MCFAs(1.25 g/kg 己酸和1.25 g/kg 癸酸) 對寶萬斯褐殼蛋雞的產(chǎn)蛋率、日產(chǎn)蛋量和飼料轉(zhuǎn)化率等生產(chǎn)性能沒有顯著影響，但在產(chǎn)蛋后期能夠提高蛋殼強(qiáng)度和蛋殼密度。Turner、Applegate 和Lilburn(1999a,1999b)發(fā)現(xiàn)，在火雞和肉雞日糧中添加MCFAs具有類似的日齡依賴性。添加2.5 g/kg MCFAs(1.25 g/kg 己酸和1.25 g/kg 癸 酸)可以提高蛋雞的脛骨強(qiáng)度。

MCFAs 不能持續(xù)改善家禽的生產(chǎn)性能。MCFAs 沒有明顯的毒性作用，即使試驗日糧中50%的脂肪為MCFAs 也不會對家禽產(chǎn)生毒性作用，而家禽生長性能的下降與采食量減少有關(guān)。肉雞感染彎曲桿菌后，在飼料中添加14 g/kg的辛酸，可抑制采食量，影響增重。據(jù)報道，當(dāng)在雞日糧中添加MCFAs 時，可能會因為其所含的膻味而抑制雞食欲，還會因膽囊收縮素的釋放而延遲嗉囊的排空。Cave(1982)解釋道，日糧中添加高劑量辛酸引起的家禽采食量下降是由于其對飽腹感中樞的影響。Metcalf 等(2011)在飲水添加辛酸時發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，當(dāng)添加量大于14 g/L 時，家禽的增重、采食量和飲水量下降。

包被型MCFAs 可以緩解因氣味引起的家禽采食量和飲水量的下降。

當(dāng)與含有高水平脂肪的營養(yǎng)均衡的日糧結(jié)合使用時，MCFAs通常不會對家禽產(chǎn)生毒性作用。在毒理學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，死亡主要源于拒絕采食高劑量的MCFAs。添加MCFAs 可能會影響飼料和飲水的味道和口感。根據(jù)家禽日糧中的實際添加量，研究認(rèn)為MCFAs 是安全的?？梢灶A(yù)測，MCFAs 的效果會因上述各種因素而有所不同。

7 結(jié)論

如體外研究所示，MCFAs 對病原體具有顯著的抗菌作用。這些功效已通過體內(nèi)試驗得到了驗證，添加MCFAs 后微生物在家禽腸道中的定植顯著減少。然而，MCFAs 對生產(chǎn)性能指標(biāo)的影響缺乏一致性。MCFAs 的劑量和形式、家禽日齡、微生物載量和菌種以及實際條件都會導(dǎo)致結(jié)果的差異。MCFAs 是一類天然的化合物，在飼料中添加MCFAs 可作為一種抑制病原體的實用策略，為家禽生產(chǎn)者所用。但MCFAs 的最佳添加劑量和形式還需更深入的研究。

(續(xù)完)