丁酸钠替代抗生素在水产上的应用

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1、丁酸钠替代抗生素在水产动物上的应用丁酸钠在陆生动物上的研究进展已经广为普及，也因为全球抗生素滥用所造成的抗药 性，欧盟决定于 2006年禁止用抗生素作为所谓的“生长促进剂”添加到饲料中。在寻找抗 生素替代品的过程中丁酸钠由于具有广泛的生物调节作用而逐渐引起人们的关注。许多科学 研究报告已证实丁酸钠在陆生动物具有以下的作用, 例如抑制人类结肠粘膜发炎及癌症生 成； 改善禽类的蛋壳品质及减少肉鸡下痢；增长增生猪肠道绒毛、使肠壁变丰厚；及刺激 犊牛瘤胃肌层及突触的生长。 至于丁酸钠在鱼类上的应用，可从以下的试验得到验证。(1) 丁酸钠对罗非鱼生长、血液参数及免疫反应的影响(Ahmed H.A., 2

2、015)1 )试验设计选择健康状况良好的罗非鱼 200条，随机分成两个处理组，每个处理组各 100 条。对照组饲喂基础日粮，丁酸钠组饲喂基础日粮添加 0.03%丁酸钠，基础日粮含有蛋白 质 24.7%，总能 3896 千卡/公斤。罗非鱼的喂食量以每日 3%鱼体重量喂食；每日分两餐。2) 试验结果表 1丁酸钠对罗非鱼的生长表现表 2丁酸钠对罗非鱼肉品质的影响表 3 丁酸钠对罗非鱼血清蛋白、血葡萄糖及肝指数的影响注：肩字母不同表示差异显著(P 0.05)(2) 丁酸钠对美洲鳗鲡采食、生长性能及抗氧化能力的影响(ZhangS,2011)1) 试验设计选择健康状况良好的美洲鳗鲡 600条，随机分成三个

3、处理组，每个处理组设 2 个重复，每个重复各 100 条。对照组饲喂基础日粮，丁酸钠 1 组饲喂基础 日粮添加 0.05%丁酸钠，丁酸钠 2组饲喂基础日粮添加 0.1%丁酸钠。试验预饲期 20天，正式期 6 周。2) 试验结果表 4丁酸钠对美洲鳗鲡生长情况的影响表 5丁酸钠对美洲鳗鲡肝脏健康情况的影响(3) 丁酸钠对淡水鱼生长表现及肠道粘膜结构的影响(Wang et.Al., 2008)1 )试验设计选择健康状况良好的鲤鱼 360条，随机分成四个处理组，每个处理组设 3 个 重复，每个重复各 30 条。对照组饲喂基础日粮，另外三个试验组分别在基础日粮中添加 0.05%、0.1%、0.15%的丁

4、酸钠。饲料期 60天，每日投饵 2次，喂食量为鱼体重的 3-4%。 2)试验结果表 6丁酸钠对鲤鱼生长情况的影响 图 1丁酸钠增长鲤鱼肠绒毛长度 Nuez-0r tin 2011也指出包被丁酸钠对鲶鱼(P. hypoh thalmus)生长有非常优异的表现，如 下表。注：肩字母不同表示差异显著(P 0.05)在维护肠道健康方面, 丁酸盐能抑制陆生动物肠道发炎。当细菌入侵时，单核球/巨噬细 胞产生大量促进发炎的细胞激素(cy tokine )如ILT2 (白细胞介素；int erleukin12)及少 量IL-10。IL-12刺激T细胞生成Y干扰素(inteferon-丫)，肿瘤坏死因子(TNF

5、, tumornecrosisfactor)及IL-2(白细胞介素IL-2)。全都会促使肠道发炎反应。见图2。图 2而丁酸会刺激单核球/巨噬细胞产生IL-10, IL-10反抑制IL-12生成，因此肠 道发炎反 应被抑制。见图 3。图 3水产饲料配方中普遍使用鱼粉及鱼油来促进鱼虾生长，但因这几十年来全球，鱼粉鱼油 的短缺，迫使科学家寻找植物性蛋白原料以取代鱼粉，如大豆等原料。但大豆有抗营养因 子的缺点 (如皂苷、过敏性蛋白等)，会造成鲑鱼、乌颊海鲷、海鲈、鲤鱼及养分消化率下 降及肠炎。(Francis et. al. 2001; Baeverfjord and Krogdahl, 1996;

6、Bonnyaratpalinet.al. 1998;Uran et. al. 2008; Bonaldo et. al. 2008)。鱼类肠道发炎的症状包括黏膜组 织高度营养化、发炎细胞渗透性的改变、 充血、肠道绒毛变短而影响吸收、营养消化率下降及对其他细菌性疾病抵抗减弱等。所幸丁酸盐也具有抑制水产动物肠道发炎的功效！ Koppe于2009年指出鮭鱼日粮中 含25%萃取大豆会导致肠炎，而添加0.1% 丁酸钠可以有效抑制肠道发炎(soy ent eri tis)。 2006年Owen等人以大豆浓缩在鲶鱼进行过敏性试验，日粮 以鱼粉为主或日粮以大豆浓缩 + 2 公斤丁酸钠为主，其结果表明两组生长速

7、度无统计学上的差异，表示丁酸钠可弥补大 豆浓缩的缺点。JaumePerez-Sanchez 及其团队与西班牙 Instituto deAcuicultura deTorre la Sal(IATS-CSIC)学院和挪威University ofLife Science用包被丁酸钠在乌颊海鲷作 对比实验(设 3个重复， 90 公升水槽，15幼鱼/槽，试验期 9周) 。乌颊海鲷幼鱼(25克 初重) 。实验主要探讨是在以植物性蛋白为主的日粮中(内含20%鱼粉及35%鱼油被混合植物 油所取代)，添加丁酸钠是否可减轻生长负面的影响及植物性引起的肠炎。生长结果表明， 丁酸钠明显改善肠道健康及肠道指数 (鱼

8、重/肠道长度)。 当我们探讨丁酸盐抑制肠道发炎 的机理，可分为 3 个方式：(A) 基因控制方式1)丁酸盐有助某种基因的修饰/改变/表达，使肠道更健康。2) 丁酸 盐促进肠 道细胞分化基因的表现，而不是干状细胞增生基因的表现。3)丁酸盐经由降低 mRNA及蛋白质转译(t ranscrip t),来降低增生细胞核内抗原(prolifera ti ng cell nuclear antigen; PCNA)的表达。4) 丁酸钠可在后肠道，经由修饰DNA转译因子(transcription factors)来提供抗发炎因子。如此反馈控制发炎基因的表现，达到减轻肠道发炎。(B) 促进某种蛋白质的功能丁

9、酸盐改善肠道屏障细菌入侵的功能(intestine barrier func tion),促进紧密 结合(t ight junc tion)的几种成分基因的表达，如封闭蛋白(claudin) 及紧密连结蛋白ZO-1( tight junc tion pro tein ZO-1)基因表达。(C) 丁酸盐改变物质的表达来控制基因 丁酸盐也改变IL-7 (interleukin 7)，N0D1 (nucleotide-binding protein oligomerization domain-containing protein 1)，VIM (vimentin), MRC1(macrophage

10、 mannose receptor 1)，CCL20 (C-C motif chemokine 20) 的表达，进而促进抗发炎基因的表达。另外，丁酸钠在虾类上也有很广泛的应用。丁酸可用以保护盐水明虾免受病原性弧菌 感染(T.Defoirdt等人2006)。在实验室中丁酸可完全抑制明虾弧菌LMG21363生长(in vitro)。图 4在明虾体内，丁酸可增加经过弧菌感染两天后的存活率(invivo),见表8：表 8丁酸对明虾经过弧菌感染两天后的存活率的影响 总体而言,丁酸盐在鱼类及虾类上应用的效果可归纳如下：1) 诱食，促进采食量，降低饲料系数；2) 提高鱼肉品质；3) 促进肠道绒毛增长及修复；4) 抑制肠道发炎，减少过敏反应；5) 提高机体免疫力；6) 促进肝脏健康；7) 抑制弧菌；8）提高饲料适口性。丁酸盐添加于水产饲料配方中身兼诱食剂和保护肠道提高抵抗力的作用，最早应用于医 学，在欧洲是公认的饲料原料，在国内逐渐向畜牧、家禽、水产延伸，是无抗替代，预防水 产病害，实施预防养殖饲料的调节因子。