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中链脂肪酸及其衍生物有利于动物肠道健康
张 弦 译 王晶晶 校
摘 要：畜牧业正在研究不同种类的抗生素替代品，其中包括中链脂肪酸及其衍生物。研究表明，在动物日粮中添加中链脂肪酸可以改善动物肠道的微生物组成。
关键词：中链脂肪酸及其衍生物；抑菌活性；肠道健康抗生素生长促进剂(antibiotic growth promoters，AGP)通过成功靶向特定细菌谱，显著提高了现代畜牧的生产效率和生产力水平。然而，畜牧生产高度依赖AGP会给牲畜和人类健康带来巨大的疾病控制难度。自2006年欧盟颁布AGP禁令以来，禁止在常规的动物生产中使用AGP并寻找替代品已成为全球畜牧业可持续发展的目标。禁止在日粮中添加AGP会显著增加动物对某些疾病的敏感性，严重影响它们的生长性能和生产效率。目前，研究最优替抗方案已经成为畜牧业发展的优先事项。益生菌、益生元、植物提取物、酵母和有机酸等饲料添加剂已经作为替抗方案的一部分得到了广泛的研究。在有机酸中，中链脂肪酸(medium-chain fatty acids，MCFA)及其衍生物以其强大的抗菌特性而闻名，尤其是对革兰阳性菌。MCFA是一种饱和羧酸，从C6到C12，以甘油三酯的形式存在于椰子油和棕榈仁油中。市场上有许多含有MCFA及其衍生物的产品，一些研究人员对此展开了深入的研究，以评估其对动物的益处。一项研究表明，在母猪日粮中添加有机酸和MCFA的混合物，可以改善母猪粪便中的微生物区系组成，从而提高仔猪的生产性能。另一项研究表明，添加这类有机酸和MCFA的混合物对肉鸡粪便中的微生物区系组成、免疫反应和生长性能都有积极的作用。
1 脂肪酸与单甘油酯
研究人员自首次在人类母乳中发现MCFA的抗菌性以来，就对其进行了广泛的研究。虽然母乳中的甘油三酯不具备直接的抗菌特性，但其在婴儿胃肠道中消化后会释放出脂肪酸和单甘油酯，从而产生抗菌特性。因此MCFA体外抗菌特性研究主要集中在游离脂肪酸和单甘油酯两种形态。月桂酸(laurie acid，LA)被认为是一种具有多种抗微生物(包括抗细菌、抗真菌和抗病毒)特性的MCFA。MCFA及其衍生物最主要的抗微生物作用机制是破坏细胞膜，从而抑制细菌生长。单甘油酯月桂酸(monoglyceride lauric acid，GML)中的甘油结构似乎比其脂肪酸形式具有更强的亲水性，在体外对一些革兰阳性菌(如链球菌)的最低抑菌浓度(minimum inhibition concentration，MIC)更低，但并非对所有的革兰阳性菌都如此。研究表明，LA和GML对白喉棒杆菌的最低抑菌浓度相当，而LA对单核增生李斯特菌的抑菌活性更强(以上两种菌都是导致人类疾病的革兰阳性菌)。另一项研究发现，GML和LA对金黄色葡萄球菌具有相同的抑菌活性，有观点认为LA是GML对金黄色葡萄球菌具有抑菌活性的原因之一。研究还发现，相似浓度的LA和GML可抑制金黄色葡萄球菌的β-内酰胺酶的活性，并阻断金黄色葡萄球菌中毒性休克综合征毒素1的表达。此外，在不同的配比下，LA和GML对化脓性链球菌可能会产生协同作用：组合作用表现出比单一成分更强的抑菌活性(当LA∶GML=2∶1时，MIC为20 μg/mL；LA的MIC为120 μg/mL；GML的MIC为30 μg/mL)。LA和GML对不同的包膜病毒均有抗病毒特性。
2 减少饲料中的病原体
体外抗菌试验表明，有机酸可以用作饲料防腐剂，也可以作为病原体经口感染的第一道屏障。
近年来，人们对饲料的生物安全越来越重视。研究表明，虽然配制饲料时所用的动物副产品是病毒传播的主要途径，但植物性饲料，特别是豆粕也有一定的风险。如今畜牧业非常依赖全球原材料贸易，这增加了病毒在各大洲之间传播的机会。2013年美国暴发了猪流行性腹泻，后期的调查显示，受污染的饲料和饲料原料是这次疫情的潜在来源。一项由Pipestone应用研究中心的Scott Dee博士、堪萨斯州立大学的Megan C Niederwerder博士、南达科他州立大学的Aaron Singrey博士和Eric Nelson博士以及Pancosma公司参与的合作研究表明，MCFA是减弱猪繁殖与呼吸综合征病毒、猪流行性腹泻病毒和传染性支气管炎病毒A通过污染的饲料向仔猪传播的潜在饲料添加剂。MCFA还能显著提高试验仔猪的平均日增重。
3 肠道形态和免疫调节
MCFA及其衍生物不仅可以通过减少病原菌调节动物肠道微生物区系，而且对肠道形态有一定的影响。一项研究表明，在日粮中添加MCFA可增加仔猪小肠绒毛长度，降低隐窝深度。MCFA还在免疫调节中发挥一定的作用，特别是在炎症期间。
另一项研究表明，在大鼠饲料中添加MCFA甘油三酯，可通过增加IgA的分泌量和调节内毒素引起的炎症免疫反应保护肠道健康。研究发现，向饲喂环磷酰胺（免疫抑制剂）的小型猪补充MCFA有助于减少肠道炎症和氧化应激，同时增强肠道屏障功能。
4 隐性损失
动物遭遇致病性挑战会增加蛋白质和能量的损失。据估计，先天性和获得性免疫反应造成的赖氨酸损失相当于每千克体重每天平均损失0.231 g。亚临床感染如果被低估或忽视，也会影响动物的整体生长性能。研究表明，在日粮中禁用AGP后，动物的生产性能会下降，因为疾病的发生率会提高，动物需要更多的蛋白质和能量来应对病原体。在减少抗生素使用的同时提高动物的生产性能将是一个系统性的工程，需要从生物安全到饲料卫生等多方面全面考虑。肠道健康对促进动物生长、增强对疾病的抵抗力和集中能量来促进发育至关重要。MCFA及其衍生物在AGP替代解决方案中起着关键作用，其不仅是一种抗菌成分，而且还具有其他促进动物健康的潜在特性，如改善肠道形态、增强免疫反应和抑制饲料中病原体等。
基金项目
江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ180918)；江西省卫生计生委科技计划(20193011)译者简介
张弦(1989— )，男，博士研究生，就读于江西农业大学，研究方向为反刍动物营养与饲料科学
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