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TB在动物营养中的应用研究
2021-10-20 阅读 1957

近几年,抗生素在畜牧养殖业中得到了广泛的应用,提高了动物的生产性能,抗生素的使用是发展集约化、规模化的有效途径。但是,由于抗生素的过量使用,出现了严重的药物依赖,导致细菌耐药性和抗生素残留,严重威胁着人类和动物的健康。所以新型抗生素替代物的研究是近年来的研究热点,开发绿色、高效、安全的抗生素替代物是我国乃至世界畜牧业发展的当务之急。三丁酸甘油酯(tributyrin,TB)是丁酸和甘油的酯化产物,具有较长的半衰期,且安全无毒副作用,可在动物肠道内被胰脂酶分解产生3分子丁酸和1分子甘油,然后被血液运输到机体各组织器官发挥作用。在饲料中添加TB能改善动物的生长性能,促进动物肠道发育,提高免疫能力,保证动物身体健康[1-3]。综述了TB的物理化学性质、代谢途径、生理功能、作用机理及其在动物生产中的应用,旨在为TB作为一种新型饲料添加剂对动物肠道健康的调控和动物生产研究提供理论依据。

一、TB的物理和化学。

TB,又名甘油三丁酸酯,是3分子丁酸与1分子甘油酯化后的产物,属丁酸衍生物,属短链脂肪酸酯,分子式C15H26O6,相对分子质量302.36,分子结构式见图1。TB通常是无色油质液体,略带油脂香味,味微苦,极难溶于水,易溶于乙醇.氯仿、乙醚等有机溶剂,其熔点为-75℃,沸点在305~310℃之间。

二、TB的代谢途径。

TB作为脂类物质之一,其代谢途径与脂类代谢吸收机制密切相关。脂肪酶对体内脂质代谢的影响最大,其次为甘油酯,特别是2-单甘酯,其中脂肪酶活性最弱。其中以单甘酯途径为主,以2-单甘酯为主要吸收途径,胰脂酶特异水解甘油三酯为1.3位酯键,产生2-单甘酯和游离脂肪酸[4]。单甘酯和2-单甘酯可以完全被肠上皮细胞吸收进入淋巴,部分进入血液,起到相应的作用。在颗粒体中有一种酶,它能使单甘酯进一步酯进一步酯化到甘油三酯,这是一种更好的方法。

TB是一种典型的短链脂肪酸衍生物。由于TB在动物的口腔和胃内脂肪酶含量很低,而且TB不容易被胃酸分解,所以TB的消化吸收主要是在肠道内进行,通过肠道内胰脂酶和后肠微生物的作用,逐渐缓释分解成甘油.丁酸和少量单丁酸甘油酯。甘油通过细胞膜进入胞内,参与机体代谢,其吸收和转运主要有两条途径:一是向肠细胞提供能量。肠内优先选用丁酸供给能量,丁酸进入细胞后经β-氧化作用分解成乙酰辅酶A,进入三羧酸循环为机体供给能量,或者在肝脏产生酮体,以供肝外组织供能[7]。二是甘油三酯的合成进入人体内。在人体不再需要脂肪酸能量的情况下,丁酸、甘油、单丁酸甘油酯被重新合成的甘油三酯储存在脂肪细胞中。

三、TB应用于家畜生产。

TB是丁酸的前体,是一种优良的丁酸补充剂,其理化性质稳定,安全无毒副作用,不仅解决了丁酸气味难闻、易挥发的缺点,而且还解决了丁酸直接添加难过胃的问题,在动物营养领域有着广阔的应用前景。TB作为饲料添加剂,可以直接作用于动物的消化道,给动物肠道提供能量,促进肠道健康,调节动物的生长发育和健康。

(1)提高生长性能。

TB已被广泛应用于各种动物性饲料中,添加适量TB可以提高饲粮平均日增重,但饲粮中添加适量TB,可使饲料平均增重增加,改善其生长性能,添加量为0.075%~0.250%。

(2)促进肠道健康。

TB通过改善小肠形态结构,调节肠道菌群的平衡,增强肠道屏障功能和抗氧化能力,从而起到有益肠道健康的作用。结果表明,在饲粮中添加TB可以提高小肠内的紧密结合蛋白表达.促进小肠粘膜的发育,提高饲料营养消化率[36].加强抗氧化能力[28].降低肠道有害菌含量,增加有益菌含量,帮助动物肠道发育,改善肠道健康。候改凤等[36]研究表明,饲粮中加入TB能显著提高仔猪对粗蛋白.粗脂肪和能量的表观消化率,而饲料中营养素的消化率与小肠健康状况密切相关,可见TB能促进肠内营养物质的吸收和消化。

TB能显著提高断奶仔猪肠道绒毛高度及V/C值,减少空肠中MDA和过氧化氢的含量,增强线粒体功能,减轻其氧化应激,促进肠道发育。研究发现,添加微胶囊TB能显著提高肉鸡十二指肠和空肠的绒毛高度,增加盲肠乳酸菌含量,减少大肠菌群,优化肠道菌群结构,且微囊化TB效果优于液体TB。由于瘤胃的特殊作用,反刍动物反刍动物TB对其影响的研究尚不多见。

在山羊饲喂饲料中加入TB后,发现TB增强了其干物质.粗蛋白质.中性洗涤纤及酸性洗涤纤维的表观消化率,并加强产甲烷作用,促进瘤胃微生物氮素的合成,并对山羊瘤胃微生物蛋白及瘤胃发酵产生积极影响。研究发现,用0.3%的TB替代乳脂可增加小牛血浆中GLP-2的含量,可能对改善小牛的生长性能有一定作用。

在用TB代替乳脂进行代谢的研究中发现,0.3%的TB能调节小牛中葡萄糖和胰岛素的血液动力学,而血浆中β-羟基丁酸(β-hydroxybutyricacid,BHBA)和GLP-1含量变化不大,不会影响犊牛的生长性能。Hou等[44]研究发现,添加TB可以显著提高草鱼血清谷胱甘肽过氧化酶(glutathioneperoxidase,GSH-Px).胰蛋白酶和胃蛋白酶的活性,提高小肠的消化能力和抗氧化能力。TB作为肠内能量物质,能有效地改善和修复肠道的形态结构,提高肠道的消化、吸收能力,促进肠道有益菌的增殖,改善肠道菌群结构,减轻动物氧化应激反应,促进动物肠道发育,维护机体健康。

(3)使用替代性抗生素。

关于TB替代抗生素这方面国内外报道较少。对在仔猪饲喂饲料中添加杆菌肽锌及不同剂量TB的试验表明,添加量在1000~1500mg/kg/kg时,可以代替杆菌肽锌等抗生素,同时,在饲料中加入2000~2500mg/kg,保持仔猪的生长发育,既能代替抗生素,又能提高饲料利用率,并明显改善了小肠形态.生长性能和免疫功能,促进仔猪健康。

研究发现,将TB与牛至油或水杨酸甲酯复合使用能提高小肠V/C值,通过改善小肠形态,明显增加厚壁菌门多度,减少变形菌门菌。多个形变杆菌属,可改变小肠菌群结构和代谢产物,该方法有利于断奶仔猪肠道健康,可替代抗生素治疗仔猪。

研究发现,饲粮添加TB与添加抗生素对断奶仔猪有相似的生长性能,且TB与抗生素有协同作用。TB也可以通过调节炎症因子.回肠纤维母细胞生长因子19(fibroblastgrowthfactor19,FGE19)的表达,促进了LPS攻毒仔猪的食欲,缓解了仔猪肠道损伤及生长迟缓现象。抗菌素可改变动物肠道菌群结构,长期使用会影响肠内阴离子交换.丁酸转运者和紧连蛋白的表达。因此,对大鼠肠道健康造成损害,添加TB可减轻肠内抗生素引起的损伤,保证肠道健康。但目前对TB替代抗生素的研究较少,其应用范围尚需进一步研究。

四、总结。

大体上,TB能给身体提供能量.维持肠道健康.调节肠道菌群结构.参与许多生物功能,如免疫和机体代谢反应,可促进肠道发育,提高动物的生长能力。TB在肠道内能被胰脂酶分解,生成丁酸和甘油,为动物肠道中丁酸的有效来源,解决了丁酸因臭味难闻且易挥发在饲料中难以添加的问题,还解决了丁酸难以添加的问题,是一种高效.安全的抗生素代用品。但是,目前关于TB在动物营养中的应用研究还比较少,添加量大,添加时间.添加形式和与其它营养成分配合的研究相对不足,研究结果表明,将TB应用于动物生产,不仅可以为动物保健和疾病防治提供新的途径,而且对开发抗生素的替代品具有重要意义。应用前景十分广泛。

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