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脂类在无抗养殖中的作用

返回列表 来源: 发布日期: 2019.10.17

1、中短链脂肪酸

2006年欧盟逐步取消使用抗生素以来,在寻找非反刍动物抗生素替代品的背景下,由于短链脂肪酸(Short-chainfatty acid, SCFA)和中链脂肪酸(Medium-chainfatty acid,MCFA)的一些特殊的特性如抗菌抗病毒、提供能量等,重新引起了人们的重视,已在欧盟得到广泛的应用,两者都是非常有潜力的替代品之一。

1.1、中链脂肪酸

中链脂肪酸(MCFA)是饱和的6-12碳脂肪酸,主要包括辛酸(C8)、癸酸(C10)和月桂酸(C12),以中链甘油三酯(MCT)的形式存在于乳脂和各种饲料原料中的,特别是椰子油、棕榈油中(表1)。MCFA和MCT都具有特定的营养和代谢作用,包括快速消化、被动吸收和强氧化,对幼小动物的营养有着重大的意义。在代谢方面,中链脂肪酸的最大特点是可以直接进入线粒体内氧化,不需要依赖肉碱载体的转运,起到快速供能的特点,直接被肠道上皮细胞吸收,从而有助于支持幼仔肠道的完整性。此外,中链脂肪酸也不会在体内积累,还可以通过促进人体对长链脂肪酸的分解而用于减肥。中链甘油三酯(MCT)是以C8和C10脂肪酸为原料的一种人工合成的中链脂肪酸油脂,是应用时间最久、应用领域最广的中链脂肪酸产品,主要被用于为弱小动物的快速地补充能量和天然抗菌性产品。Furuse等研究发现,在日粮中添加MCTs对肉鸡具有一定的增重作用,并且改善肉品质;马允莉研究表明,在35~47周龄的蛋鸡饲料中添加0.4%~10.0%的MCFAs,提高蛋鸡的产蛋量和蛋重,并降低破壳率。但是由于C8:0和C10:0资源的限制,MCT价格快速上涨,未来必然限制其在饲料中的应用。

月桂酸(C12:0)是中链脂肪酸中来源最丰富一种,椰子油和棕榈油中都含有40%以上的C12:0,也被广泛用于饲料行业。中链甘油三酯和甘油二酯不具有抗菌抗病毒活性,但中链脂肪酸单甘酯,尤其是月桂酸单甘酯,具有较强的抗菌和抗病毒的功能。自然界中的抗菌性物质很多,但抗病毒的物质却非常少,因此,月桂酸单甘酯的这种抗菌抗病毒的特性具有很好的应用前景。据统计,60%的疾病都和病毒相关,很多细菌性感染也是病毒感染后的继发性感染。Lieberman等综述了月桂酸单甘酯具有抗多种病毒如艾滋病病毒、疱症病毒、流感病毒等的功能,以及对革兰氏阳性菌如葡萄球菌、链球菌等有很强的抑制作用。2009年,《Nature》报道了通过阴道凝胶给药的试验,证明了月桂酸单甘酯能有效防止恒河猕猴感染艾滋病毒(SIV),为人类防止艾滋病提供了新思路,更促进了人们对月桂酸衍生物的研发。月桂酸单甘酯的抗病毒的机理在于月桂酸可以修饰病毒的膜蛋白,单月桂酸甘油酯可以插入病毒的囊膜,导致病毒的复制能力减弱或丧失,没有复制能力的病毒就充当了抗原的角色,会激发动物产生相应的抗体,从而达到抗病毒的作用。

月桂酸单甘酯是一种优良的食品乳化剂和安全、高效、广谱的抑菌剂,同时是一种安全环保、多用途的添加剂,具有乳化和防腐双重功能,己被大量用于医药、化妆品、食品防腐等领域。在饲料行业,月桂酸单甘酯可以提高油脂的消化利用率,从而可以显著提高饲料报酬。刘梦芸研究发现在肉鸡饲料中添加月桂酸单甘酯对肉鸡的生产性能、消化能力及肉品质有显著的提升作用,并对蛋鸡的生产性能、蛋品质及腹脂形态等具有显著的提升作用。Fortuoso等研究表明,在饲料中添加100-300mg/kg月桂酸单甘酯可以显著降低肉鸡感染球虫和细菌的几率,同时显著改善饲料转化效率和肉品质。由此可见其在抗生素减量或替代中的潜在应用价值,优化制造工艺、开发方便使用的剂型将会成为未来的研究方向。

 

1.2、短链脂肪酸

短链脂肪酸(SCFA)是碳原子6个以下的脂肪酸,又称挥发性脂肪酸(VFA),主要是乙酸、丙酸、丁酸和戊酸。对反刍动物来说,短链脂肪酸是重要的能量来源,在瘤胃内的含量达90~150mmol/L,牛瘤胃一昼夜所产生的短链脂肪酸可占机体所需能量的60~70%;对非反刍动物来说,短链脂肪酸主要是膳食纤维通过微生物在结肠(猪)或盲肠(禽)发酵合成,是肠道上皮细胞的主要能量物质,为其提供60%~ 70%的能量需求,是维持动物肠道健康的重要物质。

短链脂肪酸被肠道吸收后,乙酸和丙酸被运输至肝脏,主要是参与动物体的能量代谢,而丁酸则主要为肠黏膜供能。肠上皮细胞的健康主要依赖于丁酸,是肠黏膜的主要供能物质,其次是乙酸和丙酸。肠黏膜系统具有重要的屏障功能,包括机械屏障、化学屏障、生物屏障和免疫屏障,其中免疫屏障最重要。但肠黏膜的主要能量物质不是葡萄糖,而是以谷氨酸、谷氨酰胺为代表的氨基酸,或是以丁酸为代表的短链脂肪酸,当能量不足时,会造成肠黏膜萎缩甚至肠绒毛的坏死脱落,会严重影响到动物的健康。所以,短链脂肪酸对维持肠道健康和肠黏膜完整性具有重要的作用,为动物补充短链脂肪酸,可以缓解由于谷氨酰胺供应不足造成的肠黏膜能量不足问题,且具有良好的经济性。

此外,丁酸作为有机酸的一种,可直接扩散进入细胞内,通过降低胞内pH值,抑制某些大分子的代谢,破坏病原菌细胞膜的完整性,从而达到杀菌作用。丁酸还具有选择性抑菌的特点,对乳酸菌等有益菌的抑制作用小,而对大肠杆菌等有害菌的抑制作用强,通过对肠道菌群的调节达到控制肠道感染的目的。

由于丁酸易挥发且本身刺激性气味,不易直接给动物补充,所以通常是补充丁酸类衍生物,主要有丁酸钠和丁酸甘油酯。但丁酸钠难过胃、臭味大等缺点,所以开发了包被丁酸钠,然而包被丁酸钠的含量低且成本高。丁酸甘油酯是一种脂类分子,其可以过胃,并在胰脂肪酶的作用下全肠道缓释丁酸,且解决了丁酸钠臭味问题,是一种更有发展前景的肠道丁酸补充剂。有研究发现,将丁酸甘油酯和月桂酸单甘酯复合使用,具有协调效应。可见,将中短链脂肪酸合理的搭配复合使用,通过两者的协同作用,共同达到抗菌、抗病毒的特点。

2、中短链脂肪酸的应用思考

寻找有效抗生素替代品是全球畜牧业健康发展的必然趋势,在众多的抗生素替代品中,仍有许多待解决的问题。如酶制剂的热稳定性和酸碱稳定性有待提高;益生菌的菌种在饲料加工等生产过程中活力部分丧失,达不到预期的替抗效果,且抗逆能力不强,同种益生菌对不同的宿主动物作用效果也存在差异;抗菌肽的生产与提取工艺需要改进,并且抗菌肽易被内源蛋白酶水解,抗菌肽的稳定性仍需要进一步研究;中草药添加剂配方及有效成分的具体功能和应用效果缺乏明确的认识,使用剂量和安全性评估还有待进一步研究;植物精油的挥发性强,因此饲料的加工会导致其存留量低,且在不同养殖环境下的效果差异较大等。因此,在寻找抗生素替代品的路上,我们需要建立规范有效的评估方法,探索营养成分与替抗产品之间的交互作用,合理有效的开发抗生素替代品。

在众多的替抗方案中,中短链脂肪酸(C1-C12)及其衍生物(脂肪酸盐、脂肪酸甘油酯)因其具有广泛的抗菌、抗病毒及营养作用,是抗生素强有力的替代品,由于脂肪酸及衍生物独特的特性,可抑制丝状真菌以及酵母菌的生长,也可抑制一些细菌的生长繁殖,对常见致病细菌(鼠伤寒沙门菌、单核增生李斯特菌、副溶血性弧菌等)的强抑制作用,是最具有发展前景的抗生素替代品之一。由上面的介绍我们也了解到,短链脂肪酸(以丁酸为代表)的抑菌作用、营养作用及其他功能性作用(如免疫、肠道屏障等)对动物的肠道健康具有重要的作用,尤其是丁酸,是肠道能量的主要来源,但是由于受到气味、加工等方面的影响,限制了其在饲料中的应用,更多的是应用丁酸盐和丁酸甘油酯,而丁酸甘油酯可以通过内源酶的作用缓慢释放丁酸为动物提供丁酸用来补充能量,解决了丁酸盐的气味问题,及包被丁酸盐的价格和释放问题,是一种更具有前景的丁酸补充剂。中链脂肪酸具有特定的营养和代谢作用,如快速消化、被动吸收等,且可快速的为动物供能,中链脂肪酸甘油酯是一种非离子表面活性剂,可以直接穿过细菌细胞膜,改变细胞膜的穿透性,同时抑制细菌中脂肪酶的活性,具有很强的抑菌活性。此外,中链脂肪酸单甘酯,尤其是月桂酸单甘酯,具有抗病毒的功能,对病毒活性具有很强的抑制作用,是自然界中难得的抗病毒物质。因此,将中短链脂肪酸搭配使用,两者的协调作用,是强有力的抗生素替代品之一。此外,中短链脂肪酸的来源广泛,不存在供应不足的现象,价格也相对低廉,具有很高的性价比。因此,中短链脂肪酸由于其在抑制细菌和病毒时具有独特优势,在抑菌效果、抑菌机理、实际使用效果上都具有明显的独特优势,可以作为无抗饲料解决方案的首要方案。

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