丁酸鈉的生理功能及其在養殖業中的應用研究進展

摘 要：丁酸鈉是一種新型綠色飼料添加劑，具有調節動物胃腸道微生態平衡、增強機體免疫機能和提高動物生產性能等功能，目前在飼料中應用廣泛，且效果卓著。本文就丁酸鈉理化性質、生理功能及其在養殖業中的應用進展作一綜述，為丁酸鈉的功能開發及進一步的推廣應用提供參考。

關鍵詞：丁酸鈉；理化性質；生理功能；養殖業

中圖分類號：S816.79 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0769（2017）06-0094-03

近年來，隨著抗生素在養殖業中的廣泛使用，在帶來巨大經濟效益的同時，其帶來的諸多問題（如細菌耐藥性性、機體腸道菌群失衡、藥物殘留等）也日益受到人們的重視，使得越來越多的抗生素被禁止或限制用于動物生產。因此，開發新型綠色的抗生素替代品已成為目前飼料研究及生產應用的熱點。我國在2003年將丁酸鈉列為《飼料添加劑品種目錄》中的新型飼料添加劑[1]。

1 丁酸鈉的結構及理化性質

丁酸鈉（Sodium Butyrate），是丁酸的鈉鹽形式，分子式為C4H7O2Na（圖1），分子量為110.09，白色或類白色可吸濕性粉末，似絨毛狀，具有特殊的奶酪酸敗樣氣味，易溶于水，水溶液呈堿性[2]。丁酸鈉的主要成分為揮發性丁酸，丁酸具有游離性和揮發性，因此畜牧和飼料生產中將其制成相對穩定的鈉鹽[3]。

2 丁酸鈉的生理功能

2.1 丁酸鈉是動物腸道細胞能量的快速來源

丁酸在腸道中的吸收以非離子彌散性為主，可被腸上皮細胞直接進行能量代謝，快速為腸道供能，無需經過肝膽吸收和三羧酸循環[4]。體外和體內實驗結果均顯示丁酸鈉主要在腸黏膜被分解代謝 [5，6]。

2.2 丁酸鈉可促進胃腸道細胞的增殖和成熟，改善小腸形態

幼畜（雛）腸道發育不完善，分泌消化酶和吸收營養物質的能力較弱。丁酸可通過快速供能來更新中間細胞，促進腸道的發育[7]；丁酸鹽可增加腸黏膜上皮細胞數量，并使柱狀細胞更加粗壯[8]。目前，已有大量實驗數據證明，在斷奶仔豬日糧中添加丁酸鈉，可以提高小腸絨毛高度，降低隱窩深度[9-12]。

2.3 調節胃腸道pH和腸道微生物菌群平衡

丁酸鈉能降低胃液pH，激活胃蛋白酶原，促進營養物質消化[13]。另外，丁酸鈉可以透過細胞膜進入細菌體內，進入細菌細胞內的丁酸分解為丁酸根離子和氫離子。不同的細菌對胞內氫離子濃度的耐受程度不同，隨著胞內氫離子濃度的提升，對氫離子耐受性差的細菌大量消亡，如沙門氏菌、大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌等，而乳酸桿菌、糞球菌等有益菌得以存活，有效調節了胃腸道菌群平衡，減少腹瀉，有益于動物腸道健康[14]。有數據證實，在肉雞日糧中添加丁酸鈉，可以顯著提高腸道中有益菌的數量，降低有害菌的數量[15]。

2.4 增強機體免疫功能

腸道兼具消化吸收和免疫屏障等功能。腸道發揮屏障功能主要分為兩個方面，即機械屏障和免疫學屏障，其中機械屏障主要與腸黏膜上皮細胞數量及黏膜上皮完整性有關，而參與免疫學屏障的主要是免疫細胞，如肥大細胞、淋巴細胞、杯狀細胞等，丁酸鈉則主要通過促進相關免疫細胞的增殖來加強免疫學屏障，進而提高機體的免疫功能[16]。

2005年，王繼鳳通過在仔豬日糧中添加丁酸鈉的實驗，證實丁酸鈉可以改善小腸黏膜上皮的結構及完整性，并顯著增加免疫細胞的數量，提高機體的免疫功能及生產性能[17]。之后，劉麗華等通過實驗證實丁酸鈉可以促進肉仔雞免疫系統的發育，有助于提高其免疫力[18]。隨后，又有多位研究人員從血清學切入研究丁酸鈉提高機體免疫功能的機制。2009年，盧玉發等通過檢測斷奶仔豬的血液生化指標發現，與未添加丁酸鈉的對照組仔豬相比，添加丁酸鈉的仔豬血液中的IgG濃度提高 [19]。2010年，游金明等給注射卵清白蛋白OVA，于第7日發現，日糧添加0.1%的丁酸鈉再飼喂斷奶仔豬，結果仔豬血清OVA抗體水平顯著高于未添加組的仔豬[20]。

2.5 影響細胞轉運蛋白基因表達

丁酸鈉可以通過控制細胞膜上mRNA數量，最終調控轉運蛋白質的表達。Takano等研究發現，丁酸鈉能增加豬腎臟細胞葡萄糖運載體mRNA的表達量[21]。鄒仕庚等報道指出，丁酸鈉可以增加腸上皮細胞小肽轉運載體（TepT1）mRNA的表達豐度，且呈現劑量依賴效應[22]。

3 丁酸鈉在養殖業中的應用效果

3.1 丁酸鈉在畜（豬）養殖業中的應用效果

3.1.1 仔豬

丁酸鈉可以提高斷奶仔豬的生長性能。Galfi等給斷奶仔豬飼喂含丁酸鈉的日糧，結果仔豬日增重提高23.5%、日采食量增加8.9%[9]。Piva等給斷奶仔豬飼喂添加0.08%丁酸鈉的基礎日糧，使其日增重提高20%，日采食量提高16%[23]。徐光霞等報道，給21日齡斷奶仔豬飼喂添加0.1%丁酸鈉的日糧，其日采食量比未添加組仔豬提高6.58%[24]。

丁酸可以通過增加促胃液素的分泌，來減慢胃的排空速度，以促進營養物質的消化吸收[13]。Mazzoni等報道，丁酸鈉可以提高斷奶仔豬促胃液素mRNA的表達量[25]。Le Gall M.和Gall 等均通過實驗得知，丁酸鈉可以降低斷奶仔豬胃的排空速度率，提高消化吸收速率[26，27]。

3.1.2 肥育豬

丁酸鈉可以提高肥育豬的采食量，提高其免疫功能及生產性能。唐明紅等給“杜大長”三元雜交豬飼喂含丁酸鈉的日糧，豬的日增重、膚色及毛況均優于未添加組豬[11]；另外，唐明紅等還發現，丁酸鈉可提高肥育豬的胴體品質 [28]。

3.1.3 母豬

丁酸鈉可以增強母豬免疫力，提高其生產性能和產仔質量。丁酸鈉在腸道中可以促進短鏈脂肪酸的吸收，進而增加泌乳量及乳脂率，仔豬通過吮乳獲得丁酸鈉，可以促進其腸道發育，降低黃白痢的發生率。劉志杰等通過研究發現，丁酸鹽可以增加胎兒血紅蛋白的合成量，使得臍帶攜氧能力提高，使新生仔豬更健康[29]。毛石明在健康母豬妊娠后期日糧中添加包膜丁酸鈉，與對照組相比，處理組仔豬初生個體質量及窩質量分別得到顯著提高[30]；張小東等給母豬飼喂丁酸鈉日糧，使得母豬生產后期采食量提高，哺乳期的體增重降低，斷奶仔豬的日增重及體重均得到提高[31]。

3.2 丁酸鈉在家禽養殖業中的應用效果

3.2.1 雞

丁酸鈉對肉雞的采食量及日增重有顯著促進作用。Hu等研究結果顯示，0～21日齡肉仔雞的日增重隨著日糧中丁酸鈉添加量的增加呈線性關系[32]；劉麗華等給肉仔雞飼喂丁酸鈉日糧，發現其采食量及日增重等均高于未添加組肉仔雞[18]；王桂瑛等給云南武定肉雞飼喂不同劑量的丁酸鈉日糧，發現肉雞平均日增重及平均日采食量均呈上升的趨勢，死淘率比與料重比呈下降趨勢[33]。

丁酸鈉對提高蛋雞的產蛋率及蛋品質有促進作用。趙民等給青腳麻種雞飼喂含500 mg/kg包膜丁酸鈉的日糧，結果可以顯著降低其死淘率，提升種雞產蛋率及合格率[34]；周磊等給羅曼蛋種雞飼喂添加500 g/t微囊丁酸鈉日糧，可以增加其產蛋率及正品蛋率，并使產蛋高峰期延長[35]。

3.2.2 鴨

分別以添加不同劑量丁酸鈉的日糧飼喂櫻桃谷肉鴨。結果顯示，丁酸鈉能夠顯著提高櫻桃谷肉鴨的日增重，并降低其采食量[36]。

3.2.3 鵝

丁酸鈉可以提高鵝的生長性能。蔡鳳仙等給揚州鵝仔鵝飼喂包囊丁酸鈉日糧，能夠顯著增加仔鵝的平均日增重，降低料重比[37]。

3.3 丁酸鈉在反芻動物養殖業的應用效果

幼齡動物在斷奶期易出現斷奶應激，而導致其出現采食量降低，增重減慢及腹瀉等情況，丁酸鈉可以有效緩解斷奶應激，使其平穩度過斷奶期。有研究報道，日糧中添加0.3%丁酸鈉，可以顯著提高犢牛的生長速度[38]。趙會利等給斷奶荷斯坦犢牛飼喂含1%丁酸鈉的日糧，結果有助于其胃腸道發育，緩解其斷奶應激[39]。趙健康等給羔羊飼喂0.5%丁酸鈉，極顯著地提高了羔羊的平均日增重 [40]。

3.4 丁酸鈉在水產養殖業中的應用效果

孫浪等給鯽魚以2.5 g/kg丁酸鈉日糧，可提高其腸道細胞增殖因子的表達及腸道絨毛高度，提高其生長性能[41]。張淞琳等研究結果顯示，美洲鰻鱺日糧中添加1.0%丁酸鈉，對其生長有明顯的促進作用[42]。

4 展望

目前抗生素的負面作用已逐日顯現，一方面造成動物腸道損傷，生長受阻；另一方面其殘留可直接或間接地影響到畜禽及人類健康。因此，抗生素替代產品的出現勢不可擋，且會逐漸占領大部分市場。丁酸鈉作為一種綠色新型有效飼料添加劑，具有促進胃腸道發育、調節腸道菌群平衡及增強機體免疫力等諸多功效，且兼有無污染、無殘留等優點，且已在畜禽及水產養殖中得到了廣泛應用并取得了顯著效果。但是，丁酸鈉的添加效果受到添加形式、劑量、物種及日齡等多種因素的影響，因此更加深入地研究丁酸鈉在機體內的作用機制、選擇最適宜添加劑量及添加形式等，會是未來研究工作的重點。□□

參考文獻：（42篇，略）