趙 瑜 譯自All About Feed Vol.24(2016)，№2：32～34

王晶晶 校 靳文廣 制圖表

充分利用功能性飼料添加劑

趙 瑜 譯自All About Feed Vol.24(2016)，№2：32～34

王晶晶 校 靳文廣 制圖表

研究發(fā)現(xiàn)，飼料添加劑對(duì)豬和家禽除了具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，還具有其他功效。它們?nèi)绾巫饔萌允窃S多研究的主題。本文聚焦于丁酸和植物性產(chǎn)品的作用方式。

在過(guò)去的二十年中，畜牧業(yè)生產(chǎn)中最重要的變化之一是已認(rèn)識(shí)到腸道健康是動(dòng)物生產(chǎn)性能的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。這種現(xiàn)象在人們提高了對(duì)良好畜牧管理盈利能力影響和疾病預(yù)防重要性的認(rèn)識(shí)，以及尋找減少抗生素使用方法后得到了提速。

因此，毫不奇怪，許多功能性飼料添加劑，如以低濃度加入飼料中以引發(fā)超出其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以外反應(yīng)的成分已經(jīng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，以便以積極的方式特異性地影響這些因素的結(jié)果。能夠特異性維持腸道健康的添加劑包括有機(jī)酸(及其鹽)、酵母和酵母細(xì)胞壁產(chǎn)品、植物性成分、益生素和益生菌等(圖1)。在有關(guān)腸道功能和健康的科學(xué)知識(shí)不斷涌現(xiàn)的同時(shí)，飼料添加劑研究人員正利用最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和方法，以便盡力優(yōu)化其產(chǎn)品的功效。本文將重點(diǎn)介紹兩類功能性飼料添加劑——丁酸和植物性產(chǎn)品。

1 丁酸：運(yùn)送到胃腸道的什么部位

丁酸鈉是短鏈脂肪酸丁酸的一種鹽，它是后腸中的厭氧菌對(duì)碳水化合物發(fā)酵后產(chǎn)生的終產(chǎn)物。眾所周知，它是一種能夠在多種組織中的細(xì)胞或微生物水平上產(chǎn)生許多效應(yīng)的分子。例如，其可以作為腸道上皮細(xì)胞的能量來(lái)源，并已知可以減少促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，誘導(dǎo)腸道激素的分泌，加強(qiáng)腸上皮細(xì)胞間的細(xì)胞連接，僅舉幾個(gè)反應(yīng)的例子。整個(gè)胃腸道上的多種不同的細(xì)胞類型和細(xì)菌對(duì)丁酸有應(yīng)答。關(guān)于

在這種范圍廣泛的丁酸依賴型效應(yīng)中哪個(gè)部分將被激發(fā)，很大程度上取決于丁酸口服后被運(yùn)送到達(dá)的腸道位置。

圖1 特定促進(jìn)豬禽腸道健康的添加劑包括有機(jī)酸(鹽)、酵母和酵母細(xì)胞壁產(chǎn)品、植物性成分以及益生素和益生菌等

例如，丁酸在未采用包被技術(shù)時(shí)將很容易在消化道的前段——胃中吸收和代謝。不容易被胃黏膜代謝的部分將通過(guò)門靜脈運(yùn)送到肝臟，之后到肝靜脈。由于動(dòng)物也能從更直接運(yùn)送到腸黏膜的丁酸中獲益(例如，結(jié)合腸內(nèi)分泌細(xì)胞的腔受體，從而刺激腸道激素的釋放)，飼料添加劑生產(chǎn)商已嘗試生產(chǎn)出丁酸受到保護(hù)不能被胃吸收的產(chǎn)品。

2 丁酸的包被

要做到這一點(diǎn)，它們通常利用兩種方法中的一種：丁酸的包被和丁酸衍生物(如三丁酸甘油酯)。包被產(chǎn)品通常由一些珠子組成，它們含有嵌入植物油保護(hù)性基質(zhì)內(nèi)的丁酸。僅含少量油(通常30%左右)的產(chǎn)品對(duì)丁酸沒(méi)有明顯的保護(hù)作用，不過(guò)它們的刺激性氣味比未包被的丁酸少得多。對(duì)油脂含量約70%的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，大部分的丁酸成分才可能在分泌脂肪酶的十二指腸中被釋放，通過(guò)分解保護(hù)性脂質(zhì)基質(zhì)，從而使丁酸在整個(gè)腸道較緩慢地釋放，這種釋放方式通常被稱為“靶向釋放”或“緩慢釋放”。另一方面，單、雙和三丁酸甘油酯是由1個(gè)甘油主鏈分別結(jié)合1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)丁酸分子組成。

可以假設(shè)，這些分子，如短鏈甘油三酯，將不會(huì)在胃中被吸收，但在甘油外端的鍵會(huì)被胰脂肪酶裂解，從而在小腸近端釋放出丁酸。關(guān)于丁酸釋放動(dòng)力學(xué)的這些假說(shuō)在體內(nèi)和體外進(jìn)行了驗(yàn)證。體外評(píng)估主要是通過(guò)將產(chǎn)品在模擬胃或腸道環(huán)境的溶液中進(jìn)行孵育。胃部模擬試驗(yàn)是在低pH和胃蛋白酶存在的情況下進(jìn)行的，而腸道模擬試驗(yàn)在較高pH和有胰酶或脂肪酶存在的情況下進(jìn)行。

然后，從產(chǎn)品中釋放出的丁酸量按投放后的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，是該產(chǎn)品在體內(nèi)釋放狀態(tài)的一種模擬?；谶@些體外分析，可以總結(jié)不同類型的丁酸產(chǎn)品釋放丁酸的胃腸道區(qū)域。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一些油脂(50%～70%)包被的丁酸(50%～30%)產(chǎn)品早在胃部階段就已經(jīng)釋放出其含有的丁酸，沒(méi)有提供任何靶向釋放保護(hù)(圖2)。這些釋放曲線隨后通過(guò)分析飼喂這些丁酸產(chǎn)品的動(dòng)物不同胃腸道區(qū)域中的丁酸濃度來(lái)進(jìn)行體內(nèi)驗(yàn)證。

3 植物性飼料添加劑

與丁酸相比，對(duì)植物性飼料添加劑的研究甚至更復(fù)雜，因?yàn)榇祟惍a(chǎn)品通常由幾種成分混合組成。大量作為干草藥、植物提取物或精油的植物化學(xué)物質(zhì)被認(rèn)為對(duì)許多參數(shù)有積極影響，如消化、血壓、抗炎和護(hù)肝。因此，合理開(kāi)發(fā)一種植物性飼料添加劑是一項(xiàng)挑戰(zhàn)：如何從大量的植物性成分中挑選原料？每種成分都能觸發(fā)幾個(gè)生理反應(yīng)，如何能盡可能多地促進(jìn)動(dòng)物健康與生產(chǎn)性能為目的？因此，一些旨在促進(jìn)家畜腸道健康與生產(chǎn)性能的植物性飼料添加劑嘗試以腸道微生物群的組成與活性為作用目標(biāo)。

這可以通過(guò)以下事實(shí)來(lái)說(shuō)明：近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明腸道微生物群在維護(hù)一些器官和組織(包括胃腸道)的健康狀況上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。在選擇影響腸道細(xì)菌的成分時(shí)，如植物性物質(zhì)，很多飼料添加劑生產(chǎn)商依靠體外試驗(yàn)證明其抑菌效果。但是，這些植物性藥物的活性成分將在生產(chǎn)動(dòng)物的消化道以遠(yuǎn)低于能夠抑制(致病性)細(xì)菌生長(zhǎng)最低濃度的濃度結(jié)束。更可靠的方法可能是通過(guò)關(guān)注植物性成分在較低濃度時(shí)可能具有的效果來(lái)選擇飼料添加劑成分，而且這可能對(duì)控制細(xì)菌活性與改善腸道健康相關(guān)。列在圖片中的植物性飼料添加劑的潛在機(jī)制之一是它們對(duì)群體感應(yīng)(Quorum Sensing，QS)的影響。細(xì)菌不斷分泌QS信號(hào)分子，這使它們的行為同步。更具體地說(shuō)，當(dāng)環(huán)境中某種細(xì)菌或菌群的數(shù)量(細(xì)菌密度)增加時(shí)，其分泌的QS信號(hào)分子濃度也將會(huì)升高(圖3)。

如果這些分子達(dá)到特定閾值，它將激活細(xì)

菌內(nèi)部QS相關(guān)的信號(hào)通路，導(dǎo)致通常與致病性相關(guān)的生化反應(yīng)，如毒素的產(chǎn)生。

因此，由于能夠破壞QS的化合物在低濃度時(shí)的功效，以及對(duì)這些非致命性分子產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性的低可能性，在人類醫(yī)學(xué)研究中其作為抗生素的潛在替代品的研究越來(lái)越多。但研究還表示，QS對(duì)獸醫(yī)和人畜共患病原體，包括產(chǎn)氣莢膜梭菌、假結(jié)核耶爾森菌、空腸彎曲菌和沙門氏菌腸炎亞種具有重要性。

鑒于植物性飼料添加劑作為增強(qiáng)腸道健康與動(dòng)物生產(chǎn)性能的一種方法，已被農(nóng)業(yè)部門接受，篩選能夠抑制QS的植物性化合物將很可能被添加至飼料添加劑生產(chǎn)商的工具箱，以開(kāi)發(fā)在低濃度下的高活性產(chǎn)品。

4 小結(jié)

腸道健康對(duì)生產(chǎn)動(dòng)物的健康與生產(chǎn)性能至關(guān)重要。因此，一些飼料添加劑，如丁酸與植物性產(chǎn)品，已被商品化以促進(jìn)腸道發(fā)育和功能。對(duì)消化系統(tǒng)生理學(xué)、微生物學(xué)和免疫學(xué)的最近研究表明，一些細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制可能會(huì)產(chǎn)生它們的一些有利影響。而且，這些研究提供了工具來(lái)評(píng)估這些產(chǎn)品在體外的生物活性。這些試驗(yàn)可以用來(lái)證明這些飼料添加劑的未來(lái)發(fā)展，從而提高其在體內(nèi)有效性的概率?！酢?/p>

原題名：Getting more out of feed additives(英文)

原作者：Tim Goossens博士

S816

C

1001-0769(2016)11-0009-04

趙瑜 (1983.12- )，男，碩士，現(xiàn)就職于信陽(yáng)農(nóng)林

學(xué)院牧醫(yī)工程學(xué)院，主要研究方向?yàn)樾笄菘茖W(xué)飼養(yǎng)與疾病防治。E-mail：zhaoyu1213@163.com。