中链脂肪酸对家禽营养和健康的调控作用(续1)

韩浩月 译自，Vol.76(2020)，№2：237～251

王晶晶 审

4 对微生物菌群的影响

脂肪酸抗菌效力的大小取决于几个因素，例如脂肪酸的结构和浓度、靶细菌、细胞膜特性和细菌对细胞内pH 的调节能力。上述论点已通过体外研究得到充分的证实。Bergsson等(2001) 报道，1.4 g/L 辛酸对金黄色葡萄球菌具有轻微抑制作用，2 g/L 月桂酸具有中度抑制作用，2.5 g/L 单癸酸和1.7 g/L 癸酸的抑制作用最强。Vasudevan 等(2005)证实，7.2 g/L～14.4 g/L 辛酸对肠炎沙门菌具有很强的杀灭作用。研究发现，0.3 g/L 一癸酸甘油酯在pH 4～5 的柠檬酸盐-乳酸缓冲液中可减少沙门菌和大肠杆菌的数量，并杀灭弯曲杆菌属菌株，而在pH ＞5.5 时，未发现1.2 g/L 的一癸酸甘油酯有这些抗菌作用。同样，在 pH ＞6.0 时，单月桂酸甘油酯无法抑制大肠杆菌。但在另一项体外研究中发现，月桂酸对产气荚膜梭菌的抑制作用不受pH 水平的影响。

中链脂肪酸(medium-chain fatty acids，MCFAs) 的单甘油酯鉴于其分子结构和假定的不可电离特性，被认为具有抗菌效力，与其对应的脂肪酸相比，其单甘油酯对pH 的依赖性较小。除了培养基的pH 外，细菌菌株对MCFAs 的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentrations，MIC) 也起着重要作用。例如，单月桂酸甘油酯对粪肠球菌、产气荚膜梭菌、肺炎链球菌、猪链球菌(革兰阳性菌)的MIC 分别为0.5 g/L、0.3 g/L、0.01 g/L、0.4 g/L。对大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌、空肠弯曲杆菌(革兰阴性菌) 的MIC 分别为 10 g/L、10 g/L 和 0.6 g/L。这表明革兰阴性菌的MIC 高于革兰阳性菌。这可能是由于细胞壁的特性不同。脂多糖中含有的O 侧链可以降低对单月桂酸甘油酯的敏感性。此外，强结合脂多糖、可用外膜和薄层肽聚糖使革兰阴性菌对单月桂酸甘油酯更具抵抗力。

一些体内试验也证实了MCFAs 的抗菌作用。研究人员报道，辛酸添加剂可减少空肠弯曲杆菌的数量，而对肉鸡的生产性能没有任何影响。在肉鸡日粮中添加3.5 g/kg 和7.0 g/kg 辛酸，可显著降低盲肠中空肠弯曲杆菌的数量。在15 日龄肉鸡的育雏料中添加辛酸(7.0 g/kg、14 g/kg)，可降低空肠弯曲杆菌的数量(1×103cfu/g～ 1×104cfu/g)，而未能改善生产性能。研究发现，在较长的攻毒期内，在饲料中添加甘油单酯形式的辛酸和癸酸脂肪酸，比其脂肪酸形式具有更强的抗菌作用，而在饮水中添加并无显著效果。然而，在饮水中添加己酸、辛酸、癸酸和月桂酸的混合物会减少空肠弯曲杆菌在水中的定植和存活，但不会影响其在盲肠中的定植和传播。这似乎说明在饮水中添加MCFAs 不如在饲料中添加有效。

研究发现，与其他饲料添加剂类似，MCFAs对产气荚膜梭菌和艾美耳球虫属引起的坏死性肠炎具有抑制作用。Timbermont 等(2010)发现月桂酸对产气荚膜梭菌的MIC(0.063 mg/mL)低于丁酸、百里酚、肉桂醛和聚糖微胶囊包被的桉树精油。研究发现，单独添加丁酸或月桂酸均可显著减少经口感染产气荚膜梭菌的鸡患坏死性肠炎发生肉眼可见的病变，共同使用时效果更佳。Tan 和Long(2012) 使用脂肪酶水解的椰子油减少了感染活球虫的鸡粪便和盲肠内容物中球虫卵囊的数量。此外，在日粮中添加0.2 g/kg 的月桂酸甘油酯能够减少肉鸡体内艾美耳球虫属卵囊和大肠杆菌的数量。这些结果表明，MCFAs 具有良好的抗球虫作用。与长链甘油三酯(源于大豆油)相比，椰子油中的MCFAs 能够促进感染堆型艾美耳球虫的鸡的脂肪消化和改善生产性能；这意味着MCFAs 可以修复球虫感染造成的黏膜损伤和消化分泌损伤。然而，研究发现，MCFAs(月桂酸) 对攻毒鸡发生的坏死性肠炎没有实质性的效果。

研究人员指出，MCFAs 可通过抑制微生物的侵袭力减少病原菌的定植。Van Immerseel等(2004) 报道，己酸可抑制hilA基因的表达，该基因是与沙门菌侵袭力相关的关键调节因子。这可减少沙门菌在攻毒罗曼雏鸡盲肠和肝脏中的定植。同样，在饲料中添加7.0 g/kg或10.0 g/kg 辛酸可抑制hilA和hilD基因的表达，减少沙门菌在攻毒肉鸡盲肠、泄殖腔、肝脏和脾脏中的定植。相比之下，由于肉鸡肠道黏液层的保护作用，MCFAs(己酸、辛酸、癸酸)不能减少盲肠弯曲杆菌的数量。

在饲料中添加2.9 g/kg 己酸和4.3 g/kg癸酸对感染肠炎沙门菌的罗曼白壳蛋鸡具有抑菌作用。根据Upadhyaya 等(2015) 的研究，在10 日龄和35 日龄给鸡攻毒沙门菌，当日粮中添加辛酸(10.0 g/kg) 时，66 日龄时沙门菌在盲肠(从70%降低到25%) 和肝脏(从70%降低到20%) 中的含量均降低了。Skrivanova 等(2015)发现，饲料中添加 2.5 g/kg～5.0 g/kg 辛酸可减少受感染肉鸡的嗉囊和盲肠中肠炎沙门菌的数量。Evans 等(2017)报道，饲料中添加2.7 g/kg MFCAs 复合物，可有效减少鼠伤寒沙门菌在攻毒火鸡肠道中的定植。除了上述发现外，极高含量的MCFAs(3 g/kg 癸酸和27 g/kg 月桂酸)会抑制乳酸杆菌和厚壁菌属，增加肠杆菌数量。

试验表明，某些MCFAs 和有机酸的组合具有协同杀菌作用。组合使用0.125 mM 的癸酸＋乳酸、癸酸＋苹果酸或癸酸＋柠檬酸均大幅降低了大肠杆菌数量。与单独添加一种酸相比，两种酸组合使用效果更好。另一项研究表明，与单独添加相比，癸酸、辛酸和月桂酸与酚类成分(香芹酚、丁香酚、β-间苯二酚、反式肉桂醛、百里酚和香兰素)组合使用会更大幅度地降低大肠杆菌的数量。

微囊包被型MCFAs 有助于脂肪酸到达肠道后端。MCFAs 可以用糊精、酪蛋白或油脂进行包被，以提高其效力。Molatova 等(2011)得出结论，与未包被型相比，植物包被型辛酸和癸酸混合物能够更有效地抑制弯曲杆菌属在肉鸡肠道中的定植。然而，Hermans 等(2010) 报道，包被和未包被型MCFAs 钠盐对感染盲肠弯曲杆菌属细菌的雏鸡无效。与此相反，Zentek 等(2012)发现，无论包被与否，MCFAs 的浓度在通过胃肠道后端过程中迅速下降。这些研究人员认为，含有卵磷脂的植物油脂不适合作为MCFAs 的包被材料。

5 对免疫功能和肠道形态的影响

关于MCFAs 对家禽免疫功能和肠道形态影响的文献有限，但是研究人员发现了MCFAs 对血细胞和其标志物的一些影响。对不同种类动物的少量研究表明，MCFAs 可通过减少白细胞数量、降低肿瘤坏死因子和白细胞介素-6水平、减少单核和多核循环细胞数量、降低c 反应蛋白和一氧化氮含量减轻炎症反应。Versleijen 等(2005) 报道，MCFAs 可通过影响相关基因的表达改变白细胞表型。相反，Tanaka 等(2001)表明，癸酸可通过增加白细胞介素-8 的生成诱导黏膜炎症。

一项以肉鸡为试验对象的研究表明，辛酸对10日龄肉鸡的肠道形态没有一致或显著的影响。另一项研究表明，在饲料中添加1 kg/t SCFAs和MCFAs 没有显著改善肉鸡的空肠形态，也没有显著影响免疫器官的重量，但增加了嗜异细胞与淋巴细胞的比例。同样，月桂酸单甘油酯可增加免疫反应的重要分子——球蛋白，但对球虫攻毒肉鸡后其体内的嗜异细胞和淋巴细胞的数量没有影响。肠道健康可能会受到病原体和其他因素(如热应激)的不利影响。了解MCFAs 能否在热应激条件下维持肠道健康可能是有益的。在这方面，研究发现MCFAs、有机酸和酚类植物提取物的混合物可减轻热应激对肉鸡肠道形态和肠道完整性的损伤。

6 对生长性能、胴体性状和养分利用率的影响

日粮中添加MCFAs 可改善家禽的生产性能，因为其对肠道的微生物菌群、免疫力和健康有一定的影响。病原菌会竞争营养物质，产生毒素，进而破坏肠道完整性，降低宿主的养分利用率和生产性能。添加MCFAs 可抑制这些病原菌及其对胃肠道的不利影响，使营养物质和能量更多地用于生产性能。此外，MCFAs 可能具有免疫调节作用，消炎作用可能是其中一项。

众所周知，家禽在生长早期容易感染病原菌。在饲料中添加MCFAs(20 g/kg)可提高肉鸡生长早期的增重，降低死亡率。此外，有报道指出，MCFAs 对肉鸡生长后期的生产性能也有提高作用。Isaac 等(2013)表明，在日粮中添加MCFAs 使肉鸡在育雏期(0～13 日龄)、生长期(14 日龄～26 日龄)和育肥期(27 日龄～ 39 日龄)的增重分别提高了15%、9%和4%。

饲喂MCFAs 的肉鸡腹脂沉积通常较少。在日粮中添加富含MCFAs 的椰子油来替代大豆油，可减少肉鸡腹脂34%。还有研究表明，与对照组鸡的腹脂率(2.33%) 相比，饲喂MCFAs(2.0 g/kg 或3.0 g/kg)的肉鸡腹脂率(1.75%和1.49%)更低。

这些结果可归因于肉鸡对MCFAs 具有更高的消化率、吸收率、运输率和代谢率，可能是将MCFAs 氧化来产生能量。此外，研究证实，MCFAs 较高的耗氧量和产热反应导致能耗增加。因此，摄入MCFAs 会导致能量负平衡，从而导致脂肪沉积减少。较高的葡萄糖耐量和脂质代谢率会降低血清葡萄糖、脂质、脂肪细胞和肝细胞的储存，进而诱发MCFAs 降低脂肪沉积的作用。这些机制可能是鸡腹脂减少的原因。

Shokrollahi、Yavari 和Kordestani(2014)报道，在日粮中添加3.0 g/kg MCFAs 可提高肉鸡的胸肌重。高胸肌率是由于MCFAs 可刺激胰岛素释放，随后大量摄取葡萄糖，促进能量氧化，然后用于蛋白质合成。Khosravinia(2015) 发现，给鸡饲喂商业化MCFAs 可降低足垫皮炎和腿关节灼伤的发生率和严重程度。

研究发现，辛酸可减少蛋黄和蛋壳的沙门菌污染，而不会对体重、产蛋量或蛋的感官性状产生不利影响。还有研究报道，日粮中添加 2.5 g/kg MCFAs(1.25 g/kg 己酸和1.25 g/kg 癸酸) 对宝万斯褐壳蛋鸡的产蛋率、日产蛋量和饲料转化率等生产性能没有显著影响，但在产蛋后期能够提高蛋壳强度和蛋壳密度。Turner、Applegate 和Lilburn(1999a,1999b)发现，在火鸡和肉鸡日粮中添加MCFAs具有类似的日龄依赖性。添加2.5 g/kg MCFAs(1.25 g/kg 己酸和1.25 g/kg 癸 酸)可以提高蛋鸡的胫骨强度。

MCFAs 不能持续改善家禽的生产性能。MCFAs 没有明显的毒性作用，即使试验日粮中50%的脂肪为MCFAs 也不会对家禽产生毒性作用，而家禽生长性能的下降与采食量减少有关。肉鸡感染弯曲杆菌后，在饲料中添加14 g/kg的辛酸，可抑制采食量，影响增重。据报道，当在鸡日粮中添加MCFAs 时，可能会因为其所含的膻味而抑制鸡食欲，还会因胆囊收缩素的释放而延迟嗉囊的排空。Cave(1982)解释道，日粮中添加高剂量辛酸引起的家禽采食量下降是由于其对饱腹感中枢的影响。Metcalf 等(2011)在饮水添加辛酸时发现了类似的结果，当添加量大于14 g/L 时，家禽的增重、采食量和饮水量下降。

包被型MCFAs 可以缓解因气味引起的家禽采食量和饮水量的下降。

当与含有高水平脂肪的营养均衡的日粮结合使用时，MCFAs通常不会对家禽产生毒性作用。在毒理学研究中发现，死亡主要源于拒绝采食高剂量的MCFAs。添加MCFAs 可能会影响饲料和饮水的味道和口感。根据家禽日粮中的实际添加量，研究认为MCFAs 是安全的。可以预测，MCFAs 的效果会因上述各种因素而有所不同。

7 结论

如体外研究所示，MCFAs 对病原体具有显著的抗菌作用。这些功效已通过体内试验得到了验证，添加MCFAs 后微生物在家禽肠道中的定植显著减少。然而，MCFAs 对生产性能指标的影响缺乏一致性。MCFAs 的剂量和形式、家禽日龄、微生物载量和菌种以及实际条件都会导致结果的差异。MCFAs 是一类天然的化合物，在饲料中添加MCFAs 可作为一种抑制病原体的实用策略，为家禽生产者所用。但MCFAs 的最佳添加剂量和形式还需更深入的研究。

(续完)