利用中链脂肪酸提高家禽遗传潜力

发布时间:2019-1-28   浏览量:384

由于世界范围内不断减少抗生素生长促进剂 (Antibacterial Growth Promoters,AGP) 的使用,欧盟甚至禁止 AGP 的使用,家禽的肠道健康正成为一个非常重要的问题。

由于肉鸡的育种持续地追求较快的生长速度和较高的饲料转化率,鸡肠道健康面临的压力变得不可测。一些非抗生素类的植物源性抗菌物质已经被提出,并有望替代 AGP 的使用,但其中很多缺乏科学证据。

由 于 在 家 禽 的 胃 肠 道 (Gastro-intestinal Tracts,GIT) 中,游离的中链脂肪酸 (Medium-chain Fatty Acids,MCFA) ( 也就是无包被、微囊包被或是脂化的单甘脂、双甘脂、甘油三脂等脂肪酸 ) 无论是在病原体水平上还是在宿主水平上都呈现出很多有益的作用,所以将 MCFA 作为家禽功能性饲料添加剂(Functional Feed Ingredient,FFI) 使用,是应对目
前家禽业面临的多种应激因素的一个有效方案。

MCFA 是一类由有 6~12 个碳原子的脂肪族尾和一个极性头部构成的饱和脂肪酸。其功能如下:

1 平衡肠道微生物菌群

MCFA 具有与细菌性病原体细胞膜极其相似的亲水亲油平衡性 (Hydrophilic-lipophilic  Balance,HLB) 特性,因此当二者在 pH 值较低的胃部亲密接触时,未分解的 MCFA 能够穿透病原体的磷脂双分子层,从而破坏其细胞膜。

膜稳定性的破坏是通过在细菌细胞膜上形成气孔实现的,一方面可导致细胞内容物的泄漏,另一方面也使得 MCFA 得以进入细菌细胞内。

在菌体细胞内,MCFA 的存在会有利于形成一个接近中性的环境,导致离解的 MCFA 分子及质子在菌体细胞浆中大量积聚。

细胞内的酸化最终会导致细菌的死亡,而分解的 MCFA 插入细菌的 DNA 分子中,因此细菌 DNA 复制被抑制,进而细菌生长也被抑制。

因此,游离 MCFA 可在家禽胃部建立起早期的抗病原体屏障,相比之下,MCFA 脂类须经肠道脂肪酶的作用分解成游离 MCFA 后才能在肠道发挥作用。由于细胞膜结构的差异,与菌体细胞相比,真核细胞有不同的胞内 pH 调节系统 ( 对 MCFA 的作用机制反应不敏感 ) 和细胞核的存在 ( 用于保护 DNA),因此,将 MCFA 作为一种功能性饲料添加剂在家禽 ( 和其他动物 ) 上使用是安全的。

和 MCFA 不 同, 短 链 (Short-chain Fatty Acids,SCFA) 和 长 链 脂 肪 酸 (Long-chain FattyAcids LCFA) 的亲水亲油平衡性分别高于或低于菌体细胞膜的,因此与菌体的磷脂双分子层的亲和性较低,使它们的抗病原体活性更差。

上面的结果已被多个独立的体外试验证明,在这些试验中,与 SCFA 相比,MCFA 对包括沙门氏菌在内的多种细菌具有更低的最小抑菌浓度(MIC)。

即使在非杀菌浓度下,MCFA 依然对家禽体内的病原体有显著的影响。

MCFA 通过降低细菌性病原体的毒力,疾病的最终表现结果可能会被改变,病原菌在肠道内和全身中定居数量会减少。

MCFA 的这些抗菌效应联合在一起最终会导致:
①胃内病原菌的生长被抑制并被杀死。
②肠道内存活的病原体毒力下降。
③形成一个基本上未受影响的由有益微生物( 如耐酸型乳杆菌 ) 组成的生态系统。

2提高畜禽生产性能

LCFA 相比,MCFA 能为体细胞更快速地提供更高效的能量。

在肠道,这种能量被隐窝用来产生新的肠道上皮细胞 (Intestinal Epithelial Cell,IEC),而这些肠道上皮细胞会向绒毛顶端迁移,进而增加肠道绒毛高度。

除了直接增加 IEC 的数量外,MCFA 还可以通过降低肠腔内的感染压从而减少病原体对肠上皮细胞的破坏 ( 因其抗菌效应在 GIT 内会逆流而上 )。

因此,上皮绒毛细胞的少量更新是必要的,这也意味着必须有能量供给动物生长。

感染压的降低也导致隐窝深度的减小,与之相应的是,绒毛高度的增加会降低肠上皮细胞的迁移和减少肠绒毛上皮细胞的损失,最终产生更多完全成熟的肠细胞。

因此,由饲喂 MCFA 而带来的绒毛 / 隐窝比率的增加 ( 表 1),将提高小肠的消化和吸取能力,如营养吸取、钙的摄入和胃肠道酶功能的发挥,从而确保肠道更健康。

MCFA 被 IEC 吸取之后会积累在炎症细胞内,从而可减少炎症的发生,而炎症的发生是一个耗能的过程。因此,MCFA 通过提高免疫力可以降低能量的损失。

MCFA 对肠道形态学和宿主免疫力的有利影响结合起来,最终可提高鸡的生产性能 ( 更高的采食量和饲料转化率等 )。

3 功能性饲料成份

由于 MCFA 具有的不饱性和抗菌性,饲料中的 MCFA 在其化学特性上和微生物特性上均是稳定的。

作为热稳定的化合物,MCFA 能够确保贮存的饲料有较长的保质期,这在长途运输和温热的储存条件下是至关重要的。

使用由四种 MCFA 组成的充分平衡的混合物可产生高度的协同效果和更加广泛的作用方式,从而确保 FFI 在所有家禽中能更高效的广泛应用。

3.1 肉仔鸡和火鸡雏鸡

MCFA 可减少条件致病性细菌的数量,提高鸡群的健康状况,降低死亡率和改善垫料质量。这最终会加快鸡的生长速度,提高饲料转化率和胸肌量 ( 表 2)。使用游离 MCFA 还能减少空肠和回肠中产气荚膜梭菌的数量,从而可减少家禽的死亡率和小肠黏膜坏死病变。MCFA 能对原有的菌群和肠道健康产生有益的影响,并通过为上皮细胞直接提供能源使其更快速地恢复。

3.2 蛋鸡

MCFA 对沙门氏菌具有非常好的抗菌效果,并通过几乎完全阻断其侵袭力而降低它的毒力,而侵袭力是病原菌充分、持续地定植于宿主体内所必需的。除了抗菌效果外,添加 MCFA 可提高家禽的营养吸取能力。因此,MCFA 可促使更多的营养物质为蛋和蛋壳的生产所利用。
  
MCFA 对肠道健康和产蛋的这些有益作用可以利用乳酸的积极作用得到进一步加强。乳酸充当了 MCFA 有益作用的一个增效剂角色,因此能进一步提高家禽肠道微生物菌群中有益菌与病原菌的比例。随着蛋鸡年龄的增长,MCFA 能使其有一个更长的产蛋持续期 ( 图 1)、较高的蛋白质量 ( 图 2) 和较低的鸡蛋破损率,最终可确保生产出更多的优质鸡蛋。此外,蛋鸡的饲料转化率也显著提高。

 

3.3 肉用和蛋用种鸡

真如在蛋鸡上所产生的效果一样,MCFA 通过使蛋鸡保持一个更好的产蛋持续性而产生一个长期的有益效应,确保随着蛋鸡年龄的增长而可获得更多鸡蛋 ( 表 3),同时通过提高蛋白和蛋壳质量而产生短期效应。

MCFA 的短期效应能够提高种蛋的受精率和孵化率,并且可提高 1 日龄雏鸡的质量,包括出壳体重、较好的相对生长速度和较高的存活率。 MCFA 也能提高肉鸡种鸡和 1 日龄雏鸡的饲料转化率。

4 结论

随着基因选择越来越得到重视,当今的家禽拥有了无法仅依靠标准的营养需求来维持的巨大遗传潜力,这使得在实际的家禽生产中 FFI 的使用成为不可或缺的手段。

业已证明,无论在病原体水平上还是在宿主水平上,MCFA 对所有家禽都表现出广泛的益处,这有利于家禽充分发挥其遗传潜力。


原题名:Reaching genetic potential with medium chain fatty acids(MCFAs)
原编辑:David Hermans 和 Manu De Laet

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