三丁酸甘油酯的作用及其在畜禽生产中应用研究进展

近年来安全无害的绿色食品已是国民的首要选择，如何生产绿色产品，降低成本损耗，获取更高的收益，是近年来养殖业的研究热点。三丁酸甘油酯是丁酸的衍生物，被脂肪酶分解后产生3 分子的丁酸和1分子的甘油，具有与丁酸相似的功能，分解后可被血液运送至身体的各个器官组织发挥其生理功能。在畜禽饲料中添加TB 可为肠道黏膜提供能量，改善肠道菌群结构、提高生产性能、降低死亡率。文章对三丁酸甘油酯的代谢途径、来源、生理功能，及其在畜禽生产上的应用进行综述，为TB 作为新型绿色饲料添加剂在畜禽生产上的应用提供参考依据。

TB 是一种具有调节肠道平衡特性的短链脂肪酸酯，天然品存在于牛脂中，市场上的TB 来源主要是人工合成。TB 化学式为C15H26O6，有较淡的酯香味、易溶于氯仿、乙醚和乙醇，极难溶于水。因其熔点较低和沸点较高的物理特性，在常温下理化性质相对稳定，呈白色油状。在光照和制粒等条件下，其理化性质基本无变化，适合各类饲料的加工生产[1]。

TB 是丁酸的衍生物，所以TB 的生物学功能跟丁酸盐相似，而丁酸盐是通过微生物发酵产生的。有研究表明，在畜禽饲料中添加TB 可以调节肠道细胞，维持肠内环境平衡，同时TB 还拥有多种其他功能，包括基因表达、促进细胞分化、免疫调节和抗炎[2]。还有研究表明，丁酸盐及其衍生物（丁酸、丁酸钠以及丁酸甘油酯）在动物体内或体外模型中可以发挥抗氧化作用[3-4]。

TB 作为脂类，机体可以用脂肪酶分解脂类的方式对TB 进行分解，将TB 分解成丁酸和甘油，由于丁酸同时具有亲水性和亲酯性，在pH 为4～6 时不易被分解。由于胃中不具备脂肪酶，因此其可以透过pH环境较低的小肠和胃，直接进入盲肠和结肠中继续发挥作用。综上，TB 作为绿色饲料添加剂在畜禽生产中具有很大的发展潜力。

1.1 TB的来源

目前市场上销售的三丁酸甘油酯主要是通过人工合成的。方法一：以丁酸和甘油做原料，运用有机溶剂将其酯化，酯化反应结束后去除未能反应的物料，此时的纯合度约为60%，成分包括单羧酸和双羧酸甘油酯，可以通过分子蒸馏的途径分离单羧酸甘油酯和双羧酸甘油酯进一步提纯，获得三丁酸甘油酯。方法二：由丁酸和甘油按照一定的比例混合，加入酸性催化剂后经酯化反应2～8 h，即可得到纯度为70%～90%的三丁酸甘油酯产品。

1.2 TB的代谢途径

TB 是一种具有特殊生理功能的脂类，其代谢途径和脂类的代谢机制息息相关，而畜禽肠道中脂肪酶的含量较高，口腔和胃脂肪酶的含量很少，且TB作为脂类很难在口腔和胃中被分解，故TB 的消化吸收主要在肠道中进行，在经过肠道时被胰脂肪酶和后肠微生缓慢分解为丁酸、甘油和其他少量的物质[5]。TB 被分解后产生丁酸和甘油，其中甘油能够通过细胞膜进入细胞内参与机体代谢，而丁酸进入细胞后会经过β 氧化途径转化为乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，为机体供能；也能在肝脏中生成酮体，将合成的酮体经氧化作用转化为琥珀酸辅酶A 等，为肝外组织供能[6]。当日粮中的能量满足机体维持需要时，可以不需要脂肪酸供能。鉴于脂肪是由三酸甘油酯构成的，可被储存在脂肪细胞内的小叶状体中。这些叶状体可以防止三酸甘油酯脱水和氧化，所以能量供给充足时，TB 分解产生的丁酸、甘油和单丁酸甘油酯经过糖异生的途径可重新组合成三酰甘油在脂肪细胞中储存。

2.1 提供能量

丁酸不仅是结肠细胞的能源物质，还是肠道细胞重要的营养素。而TB 作为高性价比的肠道丁酸补充剂，能够通过肠道胰脂肪酶的分解作用产生丁酸，为肠道黏膜细胞提供75%的能量[6]。肠黏膜细胞的主要能量来源是以丁酸为主的短链脂肪酸或者谷氨酰胺，当机体能量不足时，补充TB 可被机体中的肠道胰脂肪酶分解产生丁酸，以供结肠使用；多余的丁酸又可以通过糖异生途径转化为葡萄糖经血液运输至肠道，为前肠供能，从而减少因机体中肠道能量不足带来的损伤[7-9]。Ren 等[10]研究表明，在山羊饲粮中添加TB，能够提高部分营养物质的表观消化率，并且提高了瘤胃微生物氮的合成，对山羊瘤胃内的微生物蛋白和瘤胃内的微生物发酵具有积极的作用。综上，TB 可以从多个途径为机体提供能量，从而提高饲料的转化率。

2.2 改善肠道屏障功能

畜禽的肠道是消化吸收和代谢的主要场所，同时畜禽的肠道具有丰富的微生物及抗病能力。Hu 等[11]研究表明，在肉鸡日粮中添加TB 可以提高21 日龄和42 日龄十二指肠和空肠绒毛长度（VH）、隐窝深度（CD）、改善肠道内环境。Dong 等[12]研究表明，在仔猪饲粮中补充TB 有利于小肠的正常发育，提高肠道消化酶的活性，改善肠道屏障功能。小鼠饲料中添加TB 可有效缓解肠毒素大肠杆菌K88 引起的小鼠肠道损伤，使肠绒毛边缘清晰、完整、排列整齐，隐窝细胞排列紧密，保护肠道组织结构的完整[13]。Leonel 等[14]研究发现，患有结肠炎的小鼠肠道杯状细胞急剧减少，隐窝存在脓肿，补充TB 后黏膜结构得到改善，超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性升高，并且减少黏膜溃疡。

艰难梭菌是一种革兰氏阳性厌氧杆菌，可形成孢子，对环境因素产生抵抗力。畜禽使用抗生素后会破坏肠道微生物群落并增加对肠道病原体的易感性，这是艰难梭菌易感染肠道的关键原因。有研究表明，肠道微生物群通过防止艰难梭菌在肠道定植，赋予动物机体对艰难梭菌感染的抵抗力[15]。Fachi 等[16]研究表明，给患有肠道炎症的小鼠丁酸盐后降低促炎细胞因子白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素1β（IL-1β）和趋化因子配体1 的水平，并增加结肠中抗炎细胞因子白细胞介素10（IL-10）的表达，降低肠道细胞通透性和细菌易位，增加肠上皮细胞紧密连接成分的表达，进而减轻艰难梭菌诱导的结肠炎。

综上所述，TB 通过提高肠道绒毛长度、改善肠道内环境、调节肠道黏膜的完整性、降低促炎细胞因子的表达来加强动物的肠道屏障功能，从而提高肠道对营养物质的消化和吸收。

2.3 提高免疫力

肠道是免疫系统中最大的部分，具有大量的淋巴组织和大量分散的先天性和适应性效应细胞，对动物机体起着至关重要的作用。TB 可以在动物机体中分解产生丁酸发挥其免疫调节作用。日粮中TB 分解产生丁酸通过抑制活化核转录因子-κB（NF-κB）的途径来起到抗炎作用，降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-1β、白细胞介素2（IL-2）、IL-6、白细胞介素8（IL-8）和白细胞介素12（IL-12）等促炎细胞因子的基因表达[17]。除了抑制NF-κB 活化外，TB 还可以通过抑制干扰素γ 的产生或信号传导来发挥抗炎活性[18]。Chen 等[19]研究发现，日粮中添加TB 使断奶仔猪肠道中乳酸杆菌的比例升高、肠道菌群平衡改善、免疫力提高。宿主防御肽（host defense peptides，HDP）是皮肤和黏膜表面重要的宿主防线，可以调节内源性HDP的合成，对提高免疫力有着深远的影响。Sunkara 等[20]研究表明，在鸡饲料中补充0.1%丁酸钠可显著增强肠道中HDP 水平表达，并且发现丁酸钠作为抗生素替代品有着进一步发展潜力。Dong 等[12]研究表明，日粮中添加TB 能够提高宫内生长受限（Intrauterine growth retardation，IUGR）仔猪回肠分泌免疫球蛋白A（lgA）和免疫球蛋白G（IgG）的含量，上调回肠G 蛋白偶联受体（G-proteinrcoupled receptor, GPR）41 的基因表达水平。由此可见，TB 可通过激活GPR41 的表达和提高肠道黏膜免疫球蛋白的含量，改善IURG 仔猪的肠道发育和免疫功能。Hu 等[21]研究表明，小鼠补充丁酸钠改善了调节性T 细胞（regulatory T cells，Treg）水平，显著增加肠道中紧密连接蛋白并减少大肠杆菌蛋白。可见丁酸钠能够通过调节免疫细胞和肠道屏障功能，减缓自身免疫性肝炎的发生。综上所述，TB 通过调节肠道菌群平衡，降低促炎因子的表达，提高Treg 的增殖，增强畜禽机体的免疫力。

2.4 调节肠道菌群结构

动物的肠道菌群结构对机体健康有重要影响，其中以双歧杆菌、乳酸菌等为主要益生菌，对肠道内有害细菌的黏附和增殖起到了很好的抑制作用。Castillo等[22]研究表明，比起断奶前，断奶仔猪肠道中大肠杆菌与乳酸杆菌的比例有所提高，增加了对大肠杆菌感染的敏感性。乳酸菌和大肠杆菌是对肠道健康具有特殊意义的主要微生物类群，乳酸菌与大肠杆菌的比例被用作肠道健康的指标，其增加被认为对肠道健康有益[23-24]。Yang 等[25]研究表明，小鼠使用抗生素后会破坏肠道菌群结构，TB 干预后乳酸菌和双歧杆菌的相对丰度显著上调。当肠道菌群紊乱时，短链脂肪酸（SCFAs）（尤其是丁酸）会减少。畜禽的肠道是机体的第一大免疫器官，肠道菌群失衡会导致肠道功能紊乱，造成腹泻、便秘、营养物质吸收不全，降低畜禽的生产性能。Hou 等[26]研究表明，在黄羽肉鸡饲料中添加TB（纯度≥64%），不仅增强了抗氧化能力。改善了肠道形态，同时增加了肉鸡盲肠微生物群落的丰富性和多样性。

新生仔猪器官发育不完全、抵抗力弱，断奶加大了对仔猪肠道微生物的损害，增加了致病菌的繁殖，引发肠道紊乱，破坏肠道菌群，导致大肠杆菌感染引起仔猪腹泻[27]。屈周庆阳等[28]报道，在仔猪每千克饲料中添加2 g 的TB 会显著提高仔猪肠道乳酸菌数量，降低大肠杆菌、沙门氏菌数量，缓解断奶应激造成的仔猪腹泻。Hu 等[11]研究表明，在肉鸡饲粮中添加TB 分别增加了回肠乳酸菌含量和盲肠杆菌含量。有益菌群在肠道中占优势时会促进机体代谢、帮助食物消化、合成机体所需的多种维生素，抑制有害菌的增殖。

综上，TB 在畜禽机体中能够通过多种路径发挥其生理功能（见图1），对生长性能、调节机体代谢、维持肠道内环境的稳定都发挥着重要作用。

图1 TB在家禽生产中发挥生理功能的机制促进畜禽生长，改善畜禽生产性能和健康

3.1 TB在家禽生产中的应用

家禽的肠道是一个特殊的组织，主要功能包括有吸收功能、免疫功能和屏障功能等，其中肠道黏膜屏障功能可以维持肠道免疫系统的完整性。肠黏膜屏障是抵抗病原菌的入侵主要关卡，因此对家禽具有重要的意义。TB 能够提高肠道绒毛，调节肠道屏障，提高肠道成熟细胞，维持肠道黏膜的完整性。李晓存等[29]发现，植物性饲料中含有很多不溶性的纤维素，难以被畜禽消化吸收，这种饲粮添加TB 后饲喂肉鸭，可以改善肉鸭的生长性能、提高饲料利用率。Antongiovanni 等[30]报道在肉鸡日粮中添加低剂量的TB，可以改善肠道形态、提高生产性能。Hou 等[26]试验发现，黄羽肉鸡饲粮中添加TB 显著增强盲肠菌群的丰富度和多样性，改善肠道形态和盲肠菌群组成，提高生长性能。Hu 等[11]研究也表明，爱拔益佳肉鸡日粮中添加1.84 g/kg 的TB 可以提高其生长性能，改善肠道形态，有益菌种群和SCFAs 的水平也得到了改善。多数研究报道，肉鸡日粮中添加0.2%的TB，可以提高肉鸡的生产性能、改善肠道菌群和肠道形态[31-33]。同时Leeson 等[34]测试了丁酸对肉鸡生产性能和胴体品质，发现在肉鸡日粮中添加0.2%的丁酸可以提高肉鸡的生长性能和胴体质量。Hou 等[26]还发现，黄羽肉鸡饲粮中添加TB 显著增强盲肠菌群的丰富度和多样性、改善肠道形态和盲肠菌群组成、提高生长性能。

综上，TB 可以通过改善家禽肠道的绒毛长度，调节肠道菌群，维持肠道屏障稳定，从而促进营养物质在肠道中的吸收减少饲料成本，在肉鸡饲料中TB 的适宜添加量为0.2%。未来TB作为新型绿色的饲料添加剂在家禽生产上的应用有着巨大的发展潜力。

3.2 TB在猪生产中的应用

在养猪业中，为了缩短母猪的生产周期，会对出生2～3 周的仔猪进行断奶，而此时的仔猪器官尚未发育完全，断奶所产生的应激会给仔猪带来一系列的不良反应，如仔猪腹泻、食欲下降、死亡率上升。猪腹泻所带来的生长缓慢和死亡率增高会使养猪业的生产成本增高。因此如何减少仔猪腹泻所带来的负面影响，成为近年来研究的热点之一。有研究表明，在断奶仔猪日粮中添加TB，可以维持仔猪肠壁的完整性，改善肠道屏障，调节仔猪的生长性能、肠道形态，降低腹泻发生率[35]。还有研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加0.1%的TB 可以显著降低腹泻率，降低断奶仔猪的死亡率[36]。Sotira 等[37]报道，日粮中添加TB 可以提高断奶仔猪28～40 日龄的平均日增重（ADG）。之前的一项研究还发现，在饲料中补充TB 可以改善宫内生长受限的仔猪[12]。Chen 等[19]试验发现，TB 可以改善早期断奶仔猪的生长性能，而不会影响仔猪后期的发育。宫内生长受限可能是由于早期断奶仔猪肠道发育不完善、小肠绒毛萎缩，通过添加TB 产生丁酸盐，可促进肠道绒毛发育，调节肠道物理性屏障，维持肠道内环境的稳定，从而降低仔猪腹泻的发生，减少死亡率。

肠道屏障是抵御腔内恶劣环境的第一道屏障，同时肠黏膜屏障在营养物质运输中起重要作用[38-39]。肠绒毛高度（VH）与隐窝深度（CD）的比例增加，有利于断奶仔猪肠道对营养的吸收[40]。有研究表明，肠道黏膜屏障完好无损，可以提高小肠的吸收能力和营养消化率[41-42]。肠道通透性也被认为是肠上皮屏障功能的重要指标[43]。陈星[44]在研究如何减少乙酸对仔猪肠黏膜刺激中发现，断奶仔猪饲粮中添加0.1%TB，提高了VH/CD 值并增加绒毛表面积。刘统等[45]试验发现，在断奶仔猪基础饲粮中添加0.1% TB 的试验组比对照组日增重提高了4.5%，料重比降低了5.46%，养分表观消化率提高。Marchiori 等[46]研究也得到类似的结果，在保育仔猪饲粮中添加三丁酸和游离丁酸有益于改善肠道形态、饲料转化率、肠道抗氧化能力和平均日增重，并且发现TB 可以替代抗生素而不影响生产性能。

综上这些试验证明，TB 通过改善回肠微生物群落、增加绒毛长度、调节肠腔环境来维持肠内微生态环境的平衡，减少仔猪腹泻，提高仔猪的生长性能；TB在断奶仔猪饲粮中适宜的添加剂量为0.1%。

3.3 TB在反刍动物生产中的应用

犊牛的生长发育受内在、外在多种因素影响，提高犊牛的成活率和生长性能是养牛业近年来的研究热点。Inabu等[47]研究发现，日粮中以0.3%的TB代替乳脂能够提高犊牛血浆中高血糖因子（GLP-2）的含量，同时还可以产生葡萄糖以改善犊牛的生长性能。吴凯[48]研究发现，在0～10 d 的哺乳犊牛日粮中添加TB 可以提高其平均日增重。在日粮中添加TB 具有预防肠道炎症、保护肠道黏膜减少氧化应激的功效。还有研究表明，TB 通过抑制有害菌的生长极显著降低了犊牛空肠和结肠的微生物多样性[49]。Liu 等[50]研究表明，在巴氏杀菌废弃奶中添加TB 对奶牛犊牛氧化应激和炎症状态有积极作用，在巴氏杀菌废弃奶中添加2 g/L 的TB 饲喂奶牛犊牛还可以改善其生长性能。荣继业[51]试验发现，日粮中添加TB 与精油可以提高母犊牛的成活率。

目前TB 在养羊生产上的应用较少。Ren 等[10]研究发现，山羊饲粮中添加TB，提高了干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的表观消化率，还能增强瘤胃微生物氮的合成。张昕乐等[52]试验发现，在围产期母羊日粮中添加TB，可以使肠道中乙酸的含量显著提高，因此可以提高脂质的合成，使丙酸的含量上升，产生更多的葡萄糖用来供能。说明在母羊围产期添加TB 可在一定程度上改善羔羊对营养物质的消化吸收利用率。将TB 作为饲料添加剂在反刍动物日粮中应用还有待研究。

TB 能够提高畜禽的出栏率，降低料重比，调节肠道菌群结构，为肠道提供能量，改善机体免疫功能，提高养殖业的经济效益。

TB 与其他添加剂联合使用时效果可能更佳，但需要考虑配伍比例及禁忌，同时也要考虑畜禽的品种、生长阶段、生理差异、TB 含量的差异，这些都会影响TB 在生产上的应用，未来TB 作为新型绿色饲料添加剂在生产上的应用还需要进一步探索研究。

参考文献及更多内容详见：

饲料工业，2024，45（13）：16-22

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