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間不同，根據其釋放時間和位置可產生不同的反應。較早釋放的丁酸鈉制劑可促進小腸絨毛的生長及營養物質的消化和吸收；較晚釋放的丁酸鈉制劑可能對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，對不同生長階段的動物均是較好的選擇。

一、丁酸鈉在雞日糧中的應用

相較于豬、奶牛、肉牛、綿羊、山羊等其他經濟動物，雞的腸道要短得多。食糜在雞不同腸段的相對pH及停留時間如圖1所示。丁酸類產品在家禽養殖業中已得到廣泛使用，其表現出的積極效應也被驗證。本文重點討論包被和不包被丁酸鈉產品釋放部位對其效果的影響。

二、產品釋放位點的重要性

丁酸鈉、丁酸鈣及三丁酸甘油酯的利用率取決于丁酸的pKa值及消化系統中各部位的pH值。pH值為4.82時，丁酸處于丁酸、丁酸根、氫離子的動態平衡。當pH值低于丁酸的pKa值時，絕大多數的丁酸分子處于未解離的分子狀態。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體中發揮其生物學作用。

pKa值指的是某種酸的分子有一半解離為對應的陰離子和氫離子時所處的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、肌胃為酸性環境，丁酸以未解離的丁酸分子形式存在。丁酸可調控杯狀細胞中MUC基因的表達，后者可改善胃黏液層的功能，對肌胃起到良好的保護作用。第三階段：丁酸進入近端小腸后，部分水解為丁酸根和氫離子。丁酸分子以被動吸收的方式迅速被腸上皮細胞吸收，促進小腸絨毛的生長和腸上皮細胞的更新。第四階段：由于小腸環境中較高的pH值，丁酸部分水解為丁酸根。丁酸根可以作為腸上皮細胞的能源物質被吸收，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：彌散性擴散、與HCO3

-交換、主動轉運（MCT1、SMCT1）。無論是何種吸收方式，腸上皮細胞更傾向于利用丁酸作為供能物質。

四、不同丁酸鈉的作用

丁酸以分子形式存在時，才能表現出其抑菌效果。使用保護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，丁酸會迅速水解為丁酸根和氫離子。

1.完全包被產品。由于技術限制導致這類產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現提高動物生產性能的目標。

2.未包被的產品。在前腸段表現出抑菌作用，降低進入遠端腸道的細菌載量，從而降低遠端腸道中細菌的危害。

五、丁酸鈉與腸道的內在關系

1.生產性能。腸上皮細胞的能量源：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。調控杯狀細胞MUC基因表達：改善黏液層的組成和功能，進而提高黏液層的保護效應。

2.腸道形態。促進腸絨毛的生長和分化，提高腸道完整性，防止上皮細胞的損傷，加強水鈉的吸收。提高絨毛高度與隱窩深度比值：更長的絨毛，增加吸收細胞數量。淺隱窩，減緩分泌細胞的更新（新組織的需求較少）促進營養物質有效吸收。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，導致動物腹瀉，降低動物對疾病的抵抗力，降低生產性能。

未包被的丁酸鈉水解成離子狀態（小腸環境pH高于丁酸pKa），而不能通過被動擴散快速被吸收。丁酸鈉改善腸道形態的功能主要體現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，并對整個生長周期的生產性能存在遺留效應，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期。

3.腸道微生態—細菌效應。丁酸能滲透入細菌的脂質膜，從而引起細菌的細胞毒性，抑制沙門氏菌、產氣莢膜梭菌的繁殖，減少沙門氏菌對不同器官（嗉囊、盲腸、肝臟）的感染。同時，可下調某些細菌的基因表達和感染能力。此外，丁酸還可通過降低腸道環境pH，促進乳酸桿菌、雙歧桿菌等嗜酸細菌和產乳酸細菌的繁殖，增強其與致病菌對空間和營養的競爭，乳酸桿菌將葡萄糖轉化為乳酸，也可抑制沙門氏菌和大腸桿菌的生長。

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

六、丁酸鈉產品的選擇

選擇包被丁酸鈉還是未包被取決于農場的個性化需求。在雛禽中使用時，建議使用未包被的丁酸鈉，包被工藝會加重雛禽未發育成熟的消化系統的負擔。此外，雛禽將受益于腸道形態和完整性改善，這對后期的生長有利。丁酸鈉的早期釋放，可保護腺胃和沙囊免受酸分泌的影響，并促進腸道上皮細胞的發育。對于生長育肥期的肉雞、蛋雞、種雞，可以選擇包被丁酸鈉，對動物的生產性能不會有負面影響。對于生產者來說，更多人愿意在整個生長周期內只選用一種形式的丁酸鈉。因此，生產者可以在整個生產周期使用丁壯素90（90%含量，部分包被丁酸鈉），實現全腸道釋放（從腺胃開始至小腸遠端），確保丁酸在胃腸道發揮最大作用。

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環境中，丁酸保持未解離狀態，從而在腺胃和肌胃中發揮抑菌作用，降低了動物體的病原載量。在十二指腸近端，丁酸以被動擴散的方式迅速被小腸上皮細胞吸收，起到提高絨毛長度和細胞更新的作用，改善小腸的完整性，這也有助于增強乳酸桿菌、雙歧桿菌等嗜酸性有益菌與有害菌的競爭，產生更多的乳酸，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HCO3-交換被動吸收或通過MCT1、SMCT1主動吸收，其體內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釋放丁酸。盡管如此，丁酸與丁酸根的化學平衡仍有助于丁酸根的形成，這種情況下丁酸仍能發揮短時間的抑菌作用，丁酸根則被腸上皮細胞吸收后發揮供能的作用。

◎圖4 丁壯素90與30%包被丁酸鈉對本地土雞料肉比和平均日增重的影響

以土雞為試驗動物，對比包被丁酸鈉（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）對肉雞8～67日齡生長性能的影響，結果表明90%不完全包被丁酸鈉效果更佳，并且添加量更少（如圖4）。試驗說明，相較于丁酸鈉的定點釋放，丁酸鈉實現在全腸道中持續釋放更為有利。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，而且對家禽養殖更有利。

七、新一代丁酸鈉

不完全包被丁酸鈉產品-丁壯素90是新奧公司潛心研發出的新一代的丁酸鈉產品，具有如下優勢：

1.含量高（丁酸鈉≥90%）、無味。

2.添加量少（禽300克/噸）。

3.芯材為晶體交織結構，最新技術，提升包被性能，形成緩釋產品，具有全消化道釋放和作用的特點。