新型饲料添加剂佳保育（丁酸钠）研究进展

  1．简介
  丁酸钠广泛应用于食品、医药、化工、化妆品、饲料、养殖等行业。丁酸钠是我国允许使用的饲料添加剂品种之一。它可作为复合酸化剂、电解质平衡调节剂、胃肠道微生态平衡调节剂、香味剂、诱食剂等的组成部分而发挥其独特的作用。但有关丁酸钠作为饲料添加剂的应用研究报道却相对很少。原因在于人们对它还缺乏认识。为此，有必要对它进行推广介绍，以促进我国饲料添加剂工业、饲料工业和畜禽养殖业向有机、绿色、健康、安全、可持续发展方向发展。

  2．丁酸钠的物化性质
  丁酸钠（正丁酸钠盐），英文名为Sodium Butyrate，CAS号为156-54-7，分子式为C4H7O2Na，分子量为110.09，自燃温度425.0 °C，闪点69.0 °C，熔点250.0－253.0 °C，容重0.96 gms/cm3（20.0 °C）。本品呈白色至类白色、似绒毛状的、可吸湿性的粉末，具有特殊的奶酪酸败样气味，易溶于水，水溶液pH值呈碱性。本品在常规贮存和搬运条件下，处于室温和密封状态下稳定，但勿与性质相反的物质、粉尘、过热、强氧化剂混存。本品可能产生的有害分解产物有一氧化碳、二氧化碳、氧化钠、过敏性和有毒的烟尘与气体。本品有可能导致中枢神经系统抑制、眼和皮肤过敏、消化道和呼吸道应激。
  丁酸钠的有效成分是一种短链挥发性脂肪酸——丁酸。游离丁酸具有特殊脂臭气味，影响操作人员的舒适性。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，丁酸水脂两亲，偏重于亲脂，加之在pH值4—6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。丁酸作为一种生物调节剂对所有动物胃肠道绒毛起广泛的作用。

  3.丁酸钠的作用与用途

  3.1丁酸钠可为动物机体及其组织细胞提供快速且易于吸收的能量来源。它尤其是肠细胞（盲肠和结肠细胞）偏爱的能量，且极易从肠腔内吸收。短链挥发性脂肪酸（SCFA）为后消化道发达的动物提供高达30%的维持能。

  3.2丁酸钠可调整动物胃肠道微生态平衡，促进胃肠道内有益菌的生长，抑制有害菌的生长，从而使胃肠道微生态处于正平衡。
  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，详见表1。丁酸钠降低十二指肠、回肠，特别是盲肠内大肠杆菌的数量。下表说明，添加0.17%丁酸钠的猪，肠段越往后，有益菌和有害菌之间的比值就越大。

  细菌菌丛

  对照
  丁酸钠
  十二指肠
  大肠杆菌
  ●
  ●
 
  乳酸杆菌
  ▇
  ▇▇
 
  回肠
  大肠杆菌
  ●●●●
  ●
 
  乳酸杆菌
  ▇▇
  ▇▇▇▇
 
  盲肠
  大肠杆菌
  ●●●●
  ●
 
  乳酸杆菌
  ▇▇
  ▇▇▇▇▇▇▇▇▇
  ▇▇▇▇▇▇▇▇▇
 
  3.3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。丁酸钠激活了细胞内mRNA蛋白质合成，是提高肠绒毛增殖和隐窝增深的激活剂。

  3.4在日粮中添加丁酸钠可对断奶后产生的一系列问题提供一个积极、主动、经济、吸引人的解决方案。

  3.5丁酸钠的特殊气味（正丁酸钠盐）对幼猪具有很高的诱食性，可作为一种非常有效的诱食剂。它可提高断奶仔猪采食量5%—10%，从而获得较好的整体生产性能、减少断奶后所产生的一系列问题，并缩短达到屠宰体重的日龄。

  3.6它可应用于多种动物，如：仔猪、肉鸡、产蛋鸡等。对于生产性能和健康状况具有正面效应。在日粮中添加丁酸钠，可提高动物的生产性能，如可提高日增重、采食量、饲料转化效率，降低耗料增重比，提高经济效益。

  4.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，这正是丁酸钠功能的独特之点和与传统酸化剂的区别所在。

  5.丁酸钠的作用机理
  丁酸钠是一种短链脂肪酸和有机酸，它的活性成分在水和脂肪中均具有可弥散性（即水、脂两亲），可透过革兰氏阳性菌和阴性菌细胞膜，对于仔猪，可促进有益菌（如：Bifidus和Lactobacillus）的生长，而抑制有害菌（如大肠杆菌和沙门氏菌）的生长。
  丁酸钠的活性成分可转运到肠道，可在小肠水平上发挥抗菌功能。
  小肠内存在一个系统可使吸收面积最大化（对于4周龄的仔猪达200—300m2，是同样长度直管的750倍）。这一包含小肠皱褶、绒毛、微绒毛的系统同时也释放一些重要的酶类以利于碳水化合物和蛋白质的消化。刚断奶的仔猪面临一个绒毛损伤的问题，从而导致酶的分泌显著降低以及用于吸收营养物质的面积的巨大损失。如果营养物质不能够在小肠被吸收，它们将流入大肠，大肠内的有害菌或病原菌却可以有效地利用这些营养物质，从而使得它们繁殖更快，这样，它们所起的破坏作用将更大。而受损绒毛膜的完整修复将需要额外消耗40%—50%的有效能，这样将使仔猪的增重和饲料转化效率降低。
  丁酸钠是一种快速分化细胞的能量源，它可以通过更新中间细胞而刺激受损绒毛膜的修复。对于断奶仔猪，丁酸钠可促进其绒毛膜的生长，使其绒毛长度增长 30%，从而提高其消化吸收营养物质的能力，抑制病原菌（如大肠杆菌等）的生长。幼猪断奶后需要6—10天的时间用来修复损伤的、被用来吸收营养物质的小肠面积。丁酸钠则从一开始用饲料代替母乳这一阶段即提供一种保护，并确保快速修复。
  丁酸钠对细胞代谢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。
  丁酸钠对免疫系统的选择作用具有正面效应。它可促进非特异性免疫系统和特异性免疫系统功能。
  丁酸钠对微生物区系的选择作用具有正面效应。对于仔猪，它可促进有益菌（如：Bifidus和Lactobacillus）的生长，而抑制有害菌（如大肠杆菌和沙门氏菌）的生长。

  6．丁酸钠的应用效果

  6.1丁酸钠在医学上的应用
  丁酸钠用于溃疡性结肠炎的治疗由来已久。培养的游离结肠上皮细胞，75%的氧消耗来自丁酸盐的氧化。若丁酸是唯一可利用能源时，可完全被结肠粘膜利用，生成酮体和CO2。体外研究表明，在葡萄糖、酮体、谷氨酰胺等作为呼吸能源时，结肠粘膜上皮细胞首选丁酸。
  大鼠结肠灌注乙酸、丙酸、n—丁酸混合液，能增加空肠、近端结肠粘膜DNA含量，刺激肠上皮细胞增殖。其中，丁酸对结肠上皮细胞增殖与粘膜生长起主要作用，对隐窝上皮细胞增殖的剂量依赖性、刺激作用顺序是丁酸、丙酸、乙酸。结肠内灌注丁酸能促进粘膜生长，表现为粘膜总量、DNA含量和有丝分裂指数的增加。
  南京医科大学第一附属医院普外科许勤认为，丁酸作为结肠粘膜首选的能源底物，能增进钠吸收，促进人结肠上皮细胞增殖与粘膜生长，提供代谢能源，增加肠血流，刺激胃肠激素生长，是结肠粘膜重要的营养素。在肠道外科的实验和研究中，通过灌肠法、回肠末端置管灌注、提供可酵解底物及静脉输入等途径补充短链脂肪酸，可增加肠吻合强度，促进肠吻合，缓解和治疗旷置性结肠炎、短肠综合症、溃疡性结肠炎以及结、直肠切除术后的储袋炎等，可望有广泛的应用前景。
  解放军304医院姚咏明研究员通过动物性实验和临床前瞻性研究，发现创伤脓毒症严重感染后给予高迁移率族蛋白—1合成抑制剂、正丁酸钠治疗可有效降低肝、肺、肾及小肠等组织高迁移率族蛋白—1基因的表达，显著改善肝、肾、心功能及减轻肺组织炎症反应，降低脓毒症动物伤后1—6天的死亡率。
  南京军区南京总医院李可洲等研究短链脂肪酸（含丁酸）对大鼠移植小肠的作用，发现短链脂肪酸组移植肠绒毛高度、隐窝深度、粘膜厚度及绒毛面积均明显超过对照组。结论为：短链脂肪酸能维持大鼠移植小肠粘膜形态，减轻移植上皮细胞超微结构损伤，并能改善移植肠对氨基酸的吸收能力。
  丁酸钠诱导结肠癌细胞凋亡，抑制人卵巢KK细胞和子宫内膜癌HHUA细胞生长。

  6.2丁酸钠在畜禽养殖上的应用效果

  6.2.1国外应用效果
  早在上世纪八十年代初期，国外学者就观察到短链脂肪酸钠盐对瘤胃营养代谢及其消化能力的影响。
  1990年匈牙利学者Galfi P.等开展了猪饲喂正丁酸钠日粮，猪只断奶后的全程试验。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Piva A于2002年对每吨含酸化剂日粮添加0.8公斤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），提高日采食量达 16%（P<0.05）。在紧接其后的两周内，实验组日采食量提高达10%，但料肉比减14%，分别为差异显著水平（P<0.05）。
  比利时学者对一个患有水肿病史的商品猪场进行在常规酸化日粮基础上每吨添加1公斤丁酸钠的试验，丁酸钠组乳猪在断奶后两周日增重提高了14.8%，同期料肉比改善了13.2%。另一项在比利时农业部畜牧与动物营养局下属的一个动物试验场进行的丁酸钠影响断奶后两周仔猪生产性能的试验结果也表明，试验组日增重为224克，而对照组为205克，提高了14.6%。
  比利时另一商品猪场的试验表明添加0.1%丁酸钠的断奶猪与添加60mg/kg盐霉素的对照组比较，其生产性能表现基本一致。
  西班牙一组试验是针对25公斤体重至上市育肥猪添加0.05%丁酸钠，试验发现了料肉比改善了6个百分点，猪日增重提高10克，以及每公斤活猪成本减低17欧分的成绩。
  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：（1）对照组：仅喂基础日粮，与（2）添加组：基础日粮+1kg/t丁酸钠。断奶日龄为26-27天。6头仔猪（公、母各半）一栏，于刚断奶和断奶后14 天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%，提高采食量7.3%，耗料增重比降低8.3%。结果详见图1所示。
 

  图一、在断奶仔猪日粮中添加1kg/t喷雾干燥丁酸钠对其生产性能的影响

  2003年1月在英国一商业饲料厂所属的实验农场进行的一个饲养试验如下：108头仔猪分成2组，试验分别于试验起始（体重7.5kg）、每隔7天、直至试验结束时（分别为24.5kg和26.6kg）分别称重。试验分为二阶段饲养。第一阶段为7—14kg，

第二阶段为14kg—试验结束（对照组24.5kg，添加丁酸钠组为26.6kg）。

  试验处理如下：
  对照组：基础日粮
  添加组：第一阶段：基础日粮+1kg/t丁酸钠
  第二阶段：基础日粮+0.75kg/t丁酸钠
  试验结果：在日粮中添加丁酸钠可提高仔猪（7-27kg体重）健康和生产成绩，其中，提高日增重12.2%，料重比降低5.5%，药物消费降低55%。

经济效益分析：
  丁酸钠推荐添加量：1kg/t
  添加方法：刚断奶—断奶后2周。
  仔猪仅仅消耗6g丁酸钠，每头仔猪仅仅额外增加0.05美元，在断奶后的一个非常时期却可显著提高生产性能和健康状况。
  如果该产品持续应用至生长期（从断奶—25kg体重），每头仔猪仅仅消耗21g丁酸钠，在将近10周的时间里，对每头仔猪需额外投资0.18美元，这一投资很容易返还。因为它给仔猪提供了一个在生长阶段充分发挥其遗传潜力的开始。
  如果，例如：屠宰日龄缩短3天，它可节省6—9 kg肥育猪料，每头猪大约节省1.6美元；耗料增重比降低10个点（0.1），又可节省6—8 kg肥育猪料，每头猪大约节省1.5美元；再加上减少了药物成本，降低了死亡率，其投资回报为10倍以上，经济效益极为显著。

  6.2.2国内应用效果
  福建省沙县闽富种猪场于2003年底分别做了两个仔猪饲喂0.1%丁酸钠的试验： 
  国内国外的试验结果表明：在断奶仔猪日粮以及生长猪日粮中添加丁酸钠，可提

高猪的日增重、采食量，降低耗料增重比，提高饲料转化效率，提高猪的整齐度，降低仔猪腹泻发生率，缩短上市日龄，从而显著提高养殖场、户的经济效益和社会效益。