有机酸与仔猪肠道健康

当前,有机酸或酸化剂被普遍用于仔猪饲料无抗方案中,在改善肠道健康和生长性能方面发挥重要作用。酸化剂可在饲料或胃肠道中发挥作用,其作用方式包括改善饲料缓冲力、降低pH、抑菌杀菌、调节微生物区系和提供能量等,但其使用效果也受多种因素影响,在选择有机酸或酸化剂产品时要充分评估。

有机酸就其功能而言可分为短链脂肪酸(SCFA),中链脂肪酸(MCFA)和三羧酸(TCA) 三大类。MCFA常见的有月桂酸、癸酸、辛酸和己酸;SCFA常见的有甲酸、乙酸,丙酸、丁酸和戊酸;TCA主要包括柠檬酸、苹果酸和富马酸。除此之外,还有一些有机酸如苯甲酸,山梨酸和乳酸,也被广泛用于食品和饲料中。

饲料缓冲

有机酸可降低饲料的pH,抑制微生物和一些特定致病菌(如沙门氏杆菌)的生长,从而减少饲料中微生物污染的风险。仔猪日粮中添加有机酸很有必要,这是因为仔猪胃酸分泌(主要是HCL)不足,无法有效酸化进入胃中的饲料。因此,仔猪采食后,胃中的pH通常会升高到4-5,导致胃内蛋白预消化和病原菌杀灭不充分。仔猪除了胃酸分泌不足,来自乳糖发酵的乳酸也十分缺乏。酸化剂通过降低饲料的缓冲力或中和能力来改善蛋白消化。胃pH维持在在2-3.5比较理想,升高会影响酪蛋白酶激活及其功能,从而降低蛋白消化率。蛋白消化好意味着肠道更健康,未消化的蛋白会作为有害菌的营养底物进入后肠发酵,产生有毒有害物质,影响肠道健康。另外,pH升高会加速胃部食糜排空,消化时间缩短。一些有机酸(如柠檬酸,甲酸,富马酸和乳酸)也可改善矿物质(如钙,磷,镁和锌)的消化吸收,减少环境排放。例如,柠檬酸通过螯合作用,使植酸盐的结构不稳定,更容易被植酸酶作用,进而增加钙和磷的吸收。

抗菌作用

有机酸的益菌机制主要有两种,大多通过改变pH来抑制病原菌生长。pH敏感菌(大肠杆菌、沙门氏杆菌和产气荚膜梭菌)的增殖速率在pH低于5时最小,此时耐酸菌(乳酸杆菌、双歧杆菌等)可以存活。这意味着有机酸可以促进有益菌的增殖,改善肠道菌群组成和生态。此外,根据环境pH和pKa值差异,未解离的有机酸可扩散穿过细菌细胞膜,在细胞内解离释放出H+离子,降低细胞内pH,发挥直接杀菌作用。

有机酸对不同细菌的抑制能力不同。革兰氏阳性细菌(如产气荚膜梭菌,肠球菌属,链球菌属等)主要对MCFA敏感,而革兰氏阴性菌(例如大肠杆菌,弯曲杆菌,沙门氏菌属等)对SCFA更为敏感。MCFA的亲脂性使它们对革兰氏阳性菌具有更强的抗菌活性,而革兰氏阴性细胞壁中脂多糖的存在赋予了对这类细菌的抵抗性。

菌群调节

研究表明,有机酸可以调节肠道的发酵模式。这方面甲酸的研究最多,甲酸或其盐可增加回肠和结肠内容物中的乙酸含量,降低乳酸浓度。这表明肠道菌群组成和微生物发酵模式发生了变化,为宿主提供更多的营养素或发酵代谢产物(如乙酸盐)。

有机酸可以有效抑制对pH敏感的有害菌的生长,促进对pH耐受的有益细菌的繁殖。基于这种抑菌模式,有机酸可作为调节仔猪断奶时菌群失调(大肠菌群过度生长和乳酸菌被抑制为典型特征)的最佳工具。SCFA降低pH值并促进有益细菌的繁殖,在肠道中发挥菌群益生作用。研究还发现,补充有机酸单体、不同有机酸及其盐的混合物,可增加后肠微生物发酵产生更多的挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸),供仔猪吸收利用。总体而言,有机酸具有调节肠道微生物菌群数量及其代谢产物的潜力。

肠道屏障

SCFA会增加猪肠道发育相关基因,如IGF-1,IGF-1R,GLP-2和GLP-2R相对mRNA的表达,改善肠道形态和发育。比如丁酸有效改善肠道上皮完整性和屏障功能,经丁酸处理后,肠道紧密连接相关蛋白(Occludin、Claudin、ZO-1、ZO2和JAM)的表达显著增加,丁酸一直是治疗肠漏的理想选择。此外,SCFA可上调肠道中MUC1、MUC2、MUC3和MUC4和MUC5AC的基因表达,从而加强肠道的化学屏障功能。

提供能量

有机酸具有代谢调节作用,可改善肠粘膜营养和调节一般代谢,特别是对于SCFA。在仔猪的大肠中,SCFA被结肠上皮迅速吸收,在肠道和机体能量代谢中发挥关键作用。丁酸在肠道粘膜中几乎被完全被氧化,是结肠细胞首选的能量来源;丙酸被运送至在肝脏,被转化为葡萄糖;而乙酸则被周围组织利用。山梨酸可调节脂质代谢和增强胰岛素样生长因子系统(与GIT发育紧密相关),提高仔猪生长性能。此外,仔猪也可以利用富马酸作为能源,其效率接近葡萄糖。

影响因素

影响酸化剂使用效果的因素很多,包括产品本身的特性,诸如化学形式(酸,盐,酯)和物理形态(包被、包膜、吸附等)、气味和味道、溶解度、pKa值、最小抑菌浓度、作用部位(饲料、胃、小肠、大肠等),以及日粮组成和饲料缓冲能力等因素。 例如把丁酸进行酯化生产三丁酸甘油酯,有效解决过胃问题,确保丁酸在肠道中精准释放。

柏斯托动物营养(Perstorp Animal Nutrition)拥有超过50年的应用实践经验,是有机酸解决方案的全球权威专家。我们深知肠道健康在动物生产中的重要性,通过集中专业技能、知识和资源,不断探索和寻找肠道健康和饲料保鲜新的解决方案。正因如此,我们得以领先开发出超预期的下一代解决方案。