丁酸钠替代抗生素在水产上的应用

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., 2015）
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-Ortin 2011 也指出包被丁酸钠对鲶鱼(P. hypohthalmus)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(cytokine)如 IL-12 (白细胞介素； interleukin12)及少量 IL-10。

IL-12 刺激 T 细胞生成γ干扰素(interferon-γ)，肿瘤坏死因子(TNF，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; Bonnyaratpalin et. 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 年指出鲑鱼日粮中含 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 enteritis)。

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(transcript)，来降低增生细胞核内抗原(proliferating 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酸盐改善肠道屏障细菌入侵的功能(intestine barrier function)，促进紧密结合(tight junction)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 junction protein 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)，NOD1 (nucleotide-binding protein oligomerization domain-containing protein 1)，VIM (vimentin), MRC1(macrophage 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。