丁酸钠的研究进展

1、丁酸钠的研究进展近年来，饲用抗生素所引发的诸多食品安全问题日益引起人们的关注，因此开发应用新型绿色添加剂成为目前饲料研究及生产应用中的热门问题。丁酸钠作为被农业部在2003年列入饲料添加剂品种目录中的新型饲料添加剂，可部分替代抗生素，起到酸化、电解质平衡调节、胃肠道微生态平衡调节、诱食等作用，具有良好的应用前景。本文就丁酸钠的生物学特性、作用特点及其在畜禽养殖上的应用效果作了综合性的阐述。丁酸钠（SodiumButyrate）分子式C4H7O2Na,分子量110.09,广泛应用于食品、医药、化工、饲料、养殖等行业。工业上生产的丁酸钠为白色粉末，有吸潮性，对光、热稳定。丁酸钠的有效成分是一种短链

2、挥发性脂肪酸丁酸。游离的丁酸具有特殊的气味,不同于醋酸或丙酸等其它短链挥发性脂肪酸,丁酸既可溶于脂类,又可溶于水。1 丁酸钠的生物学效应丁酸钠可抑制沙门氏杆菌、大肠杆菌和梭状芽孢杆菌等病原微生物,增加乳酸杆菌和粪链球菌等有益微生物数量,具有一定的抑菌作用。丁酸进入细菌细胞内后分解为丁酸根离子（阴离子）和氢离子（阳离子）,随着胞内氢离子浓度提升,对氢离子耐受性差的细菌如沙门氏菌、大肠杆菌和梭状芽孢杆菌等大量消亡,而对氢离子耐受性强的细菌如乳酸杆菌和粪链球菌则存活下来,并且大量繁殖,从而使整个肠道趋于健康状态。1.1 维护胃肠道内有益微生物菌群正常胃肠道的一个非常重要特征是内部细菌的协调平衡,尤其

3、是幼畜。猪、家禽和兔子日粮内添加丁酸钠增加了有益菌如乳酸杆菌的数量,进而影响到胃肠道有益菌（如乳酸杆菌）和有害菌（如大肠杆菌）之间的平衡。丁酸钠可以显著降低猪沙门氏杆菌的繁殖和经粪排放。同理,丁酸钠可降低十二指肠、回肠,特别是盲肠内大肠杆菌的数量。1.2 促进胃肠道细胞的增殖和成熟幼年动物小肠上皮细胞绒毛较短,并有未成熟的隐窝,分泌消化酶和吸收日粮营养素的能力也弱。日粮改变、母源抗体缺失、转群和断奶等应激因子抑制了肠上皮细胞绒毛膜的生长。损伤的肠绒毛完全恢复可能需要高达40%50%的可利用能。因此，这些能量不能供增重所需，从而降低了饲料利用率。而丁酸钠为快速分化细胞的一种能源,它通过直接促进细

4、胞更新而刺激损伤的肠绒毛得到恢复。丁酸钠可使断奶仔猪肠绒毛长度提高30%，从而改善了养分消化和吸收能力。1.3 为肠道细胞提供快速能量来源短链挥发性脂肪酸（SCFA）,主要是丁酸、醋酸和丙酸，为动物提供了高达30%的维持能。短链挥发性脂肪酸是肠细胞偏爱的能量，且极易从肠腔内吸收。试验表明，在肠腔内灌注短链挥发性脂肪酸后，结肠血流可快速增加，揭示了短链脂肪酸有扩张结肠血管的作用，而丁酸在扩张结肠血管的能力是最强的。丁酸钠的有效成分是短链挥发性脂肪酸丁酸。游离的丁酸具有特殊的气味。考虑到丁酸具有游离性和挥发性的特点，畜牧和饲料生产中将其制成相对稳定的钠盐。不同于醋酸或丙酸等短链挥发性脂肪酸，丁酸水

5、脂两亲，偏重于亲脂，加之在pH值46时比较不易被分解，饲喂后部分避过水性环境的小肠，直接进入盲肠和结肠。吸收钠是大肠杆菌的一个重要功能，对体内电解质和水分的保存非常关键。2 丁酸钠的作用特点及其与传统酸化剂的区别丁酸钠的一个重要特点是它的活性成分丁酸可转运到肠道，而传统的酸化剂的功能仅限于动物胃、嗉囊水平，从而显示了丁酸在小肠水平上强的抗菌功能，抑制病原菌，如大肠杆菌，控制小肠微生物区系，使其处于正平衡。丁酸钠对细胞代谢、免疫系统及微生物区系的选择作用具有正面效应。如：扩大在小肠中的接触面积，促进钙的吸收，刺激胰脏和肠道内酶的分泌，这正是丁酸钠区别于传统酸化剂的独特之处。3 丁酸钠在畜禽养殖上

6、的应用效果3.1提高采食量、饲料报酬和日增重幼龄动物由于印记效应对含有母源性物质的日粮有明显的依恋作用，而丁酸钠的典型气味正符合幼龄动物特别是仔猪的嗜好，因此丁酸钠可作为1种有效的天然诱食剂，广泛应用于养殖业当中。1990年匈牙利学者GalfiP等开展了猪饲喂正丁酸钠日粮，猪仔断奶后的全程试验。结果表明，试验组日粮提高猪日增重达23.5%，日采食增加了8.9%。由于提高了饲料报酬，实际饲料消耗减少了11.8%。意大利学者PivaA于2002年用每吨含酸化剂日粮添加0.8kg丁酸钠作为试验组饲喂断奶仔猪两周，丁酸钠提高日增重达20%（P<0.05），提高日米食量达16%（Pv0.05）。在

7、紧接其后的2周内，试验组日米食量提高达10%，但料肉比减少14%，都达到差异显著水平（PV0.05）。比利时农业部动物营养与饲养部门于2002年7月用144头刚断奶的仔猪进行饲养试验以观察丁酸钠对断奶后一周龄仔猪生产性能的影响。试验分2个处理:对照组:仅饲喂基础日粮。添加组:基础日粮+1kg/t丁酸钠。断奶日龄为2627d。6头仔猪（公、母各半）一栏，于刚断奶和断奶后14d分别称重并记录饲料消耗。结果表明：日粮添加丁酸钠可提高日增重17%，提高米食量7.3%，耗料增重比降低8.3%。因此，可以看出，在饲料中添加丁酸钠可以明显改善日增重和饲料报酬，并改善了一些性能参数，提高了仔猪均匀度，缩短了出

8、栏时间。3.2提高动物的健康水平丁酸钠在体内分解后产生的丁酸根阴离子成分是体内离子平衡的重要补充，从而减轻由于天气等因素对动物造成的应激作用。比利时CLO研究中心于2001试验表明，日粮添加丁酸钠减少了仔猪、兔子和犊牛非特异腹泻的发生率，对小、中鸡群整齐度提高、弱雏减少以及死亡率降低。同时，添加丁酸钠对坏死性肠炎、肥育猪的痢疾以及兔小肠结肠炎也非常有效。最新的研究结果表明，丁酸钠还可以抑制大鼠结肠粘膜细胞增生，增加了细胞凋亡，诱导了与增殖细胞凋亡抑制有关的基因蛋白表达，显示了丁酸钠还具有预防和抗肿瘤疾病等作用。4结束语在现代畜牧生产中，利用各种添加剂提高畜禽生产力和饲养效益已经非常普遍。从提高

9、饲料资源利用率、养殖业的经济效益及环保等方面带来的经济效益来看，丁酸钠具有广阔的应用前景。丁酸钠作为新一代的饲料添加剂具有无污染、在体内吸收迅速、参与代谢、无环境污染等特点，符合当今及未来米用非药物添加剂作为生长促进剂的主流，目前已经得到广泛的应用。饲料添加剂丁酸钠用于母猪效果好丁酸钠自2006年被农业部列入饲料添加剂品种目录以来，其在国内畜牧生产中的应用试验、研究工作大面积开展起来。人们发现丁酸钠可部分替代抗生素，起到酸化、调节电解质平衡和胃肠道微生态平衡、诱食等作用。丁酸钠作为一种新型绿色添加剂日益引起人们的关注，在畜牧生产中具有广阔的应用前景。1.1 提高对钙吸收率，延长母猪种用时间丁酸

10、钠可以提高动物对钙的吸收。郭小华等（2004）研究发现，丁酸钠组比抗生素组仔猪对钙的吸收提高了2%，丁酸钠+抗生组比抗生素组提高了8.8%。还有试验证明，丁酸钠能使繁殖母猪肠道对钙的吸收率提高到53%。丁酸钠对钙的吸收有几个方面的原因：一方面，丁酸钠提高绒毛的高度和隐窝的深度，增加了小肠对营养物质的吸收面积，从而加强对营养物质包括钙的吸收。Salminen等（1998）报道，丁酸钠明显增加干细胞的增殖，在肠通过增加隐窝的增生和小肠绒毛的长度扩大吸收表面积，特别是在回肠近端与远端。Galfi等（1990）研究发现，添加丁酸钠能增加生长猪（241d）空肠微绒毛长度和盲肠隐窝深度。罗海祥等（2006

11、）研究表明，0.1丁酸钠可显著提高仔猪断奶后第1周十二指肠和回肠绒毛高度与隐窝深度的比值和降低隐窝深度（P&lt;0.05）。另一方面，丁酸钠能选择性地抑制沙门氏菌和大肠杆菌的增殖，促进乳酸杆菌等有益菌的生长。Galfi等（1990）研究发现，在断奶仔猪饲粮中加入0.17%丁酸钠后降低了回肠中大肠杆菌的数量，乳酸杆菌数量增加。Castillo等（2006）研究发现，在早期断奶仔猪饲粮中加入丁酸钠后没有改变胃肠道的微生物总数，增加了乳酸杆菌在肠道细菌中的比例。乳酸杆菌等有益菌数量的增加可以产生更多的乳酸和丁酸产物。Galfi等（1991）发现，在饲料中添加丁酸钠，丁酸含量比对照组分别提高

12、：胃0.94mmol/L，空肠0.49mmol/L，盲肠0.47mmol/L；乳酸提高为：胃4.08mmol/L,空肠15.29mmol/L,回肠86.15mmol/L，盲肠11.49mmol/L。乳酸和丁酸降低肠道后段pH值，起酸化作用，使钙盐充分溶解，提升钙的吸收利用率。乳酸也能与钙形成络合物，进一步提高钙的吸收。还有，丁酸钠可能通过影响细胞膜上mRNA的数量，从而影响mRNA的有效翻译，达到对钙转运蛋白基因表达的调控，来影响钙的吸收。钙的充分吸收，提高了子宫平滑肌收缩力，可以使母猪顺产，减少难产发生；同时，防止母猪骨骼中钙的过度流失，减少母猪腿病发生，种用期得以延长。1.2 促进血红蛋白

13、合成，提高血液携氧能力丁酸钠能促进母猪血液血红蛋白的合成，使红细胞数量增多。刘志杰等（2001）研究表明，丁酸盐可诱导珠蛋白基因表达，促进血红蛋白的合成，尤其能够选择性地刺激胎儿血红蛋白的合成增加。李津婴等（2002）指出，丁酸盐诱导Y基因远端启动因子，明显抑制血红蛋白的转换过程，提高非a链a链比值，刺激HbF合成。红细胞数量增多，血液携氧能力增强，使母猪皮肤红亮，妊娠后期胚胎呼吸困难减少，白仔率降低。同时，脐血携氧能力增强，提高胚胎着床能力。新生仔猪皮毛红亮，生命力旺盛。1.3 提高泌乳量，提升乳脂率哺乳母猪必须提高采食量才能在营养上最大限度地满足和维持泌乳等能量需要。丁酸钠具有特定的脂臭味

14、，对母猪具有嗅觉刺激和诱食效果，可提高母猪采食量，尤其是泌乳早期的采食量，从而提高泌乳量。Tokach等（1992）、Koketsn等（1996）试验认为，泌乳早期营养缺乏会对母猪产奶量造成影响，同时还会对母猪断奶后的繁殖性能产生持久影响。丁酸钠刺激胆囊收缩素CCK激素）的分泌，激活消化酶（如胰淀粉酶和胰脂肪酶）的活性，提高饲料消化率。丁酸钠能促进胰岛素的生成，刺激胰腺激素的分泌，增加胰高血糖素和胰岛素水平，进一步刺激结肠上皮细胞的生成。胰消化酶水平也得到提高，肠腔内乳糖、麦芽糖和蔗糖浓度大幅提升（Sano等，1995）。丁酸钠为上皮细胞的消化吸收等生理活动提供能量，全面提高肠道对饲料中营养物

15、质的消化吸收能力。Salminen等（1998）、Salminen等（1998）、Galfi等（1990）、罗海祥等（2006）研究表明，丁酸钠通过提高肠绒毛的高度和隐窝的深度增加小肠的消化吸收面积，从而提高了对营养物质的吸收。郭小华等（2004）在比较抗生素与丁酸钠作用效果的试验中发现，丁酸钠组比抗生素组能量的吸收率提高2.34%，抗生素与丁酸钠配合使用组比抗生素组提高3.65%。安东亚等（2007）在酵母0-1,3、1,6-葡萄糖与丁酸钠合用对断奶仔猪生长性能和生理代谢的影响的研究中发现，丁酸钠能显著提高56日龄仔猪血清甘油三酯和脂肪酸浓度（pV0.05）,说明丁酸钠可以促进短链脂肪酸的吸

16、收，加快脂肪的合成，从而提高血清甘油三酯的含量。由于肠上皮细胞对脂肪吸收率的提高，从而提高乳汁中的乳脂率。同时，短链脂肪酸进入乳腺组织后能刺激乳腺细胞增殖和发育，促进乳汁的形成与分泌。1.4 促进免疫细胞增殖，提高母猪健康水平肠道黏膜免疫细胞包括淋巴细胞、杯状细胞和肥大细胞，同时还有浆细胞和吞噬细胞。丁酸钠能促进肠上皮细胞中杯状细胞、上皮内淋巴细胞、肥大细胞等的分裂增殖。王继凤等（2005）研究表明，丁酸钠组肠上皮细胞内淋巴细胞和肥大细胞的数量均明显优于对照组，空肠上皮细胞内淋巴细胞和肥大细胞分别增至40.2±7个/100个柱状上皮细胞和1797个/肠断面，回肠对应的变化情况为32.

17、1±5.7个/100个柱状细胞和636个/肠断面。同时，丁酸钠组杯状细胞的数量为6.7±2.4个/100个柱状上皮细胞（空肠）或9.2±4.1个/100个柱状上皮细胞（回肠），明显高于抗生素组3.9±2.3个/100个柱状上皮细胞（空肠）或6.5±2.6个/100个柱状上皮细胞（回肠）。李芙燕等（2006）在肉仔鸡中试验发现，丁酸钠可显著增加十二指肠、空肠以及回肠的肥大细胞数量，分别比对照组增加了19.7%、27.2%和30.7%。肠道黏膜内淋巴细胞、杯状细胞和肥大细胞增多，浆细胞和吞噬细胞活性增强，从而增强胃肠道免疫系统的免疫应答的灵敏性，提高机体的免疫力，协同健康完整的肠上皮和肠壁结构，构建坚固的胃肠道免疫屏障。1.5 维护内环境平衡，增强抗热应激能力丁酸钠在动物体内离解为丁酸根和钠离子。丁酸根最终代谢产物为酮体和二氧化碳（C02）。当肠黏膜代谢产生大量能量时，细胞内ATP合成数量增多，引起CO2浓度也随之升高，刺激了体内碳酸酐酶活力，使产生的CO2转化成HCO3-，导致体内H+浓度升高，加强了与Na+的交换。于是Na+吸收增加，水的吸收增加，维持稳定的内环境，增强母猪抗热应激的能力。