胃腸道吸收有機(jī)酸的具體例子

篇一：胃腸道吸收有機(jī)酸的具體例子】有機(jī)酸除了具有抗生素作用外，還具有其它幾種作用，包括降低消化物ph和增加胰腺分泌。有幾個(gè)國(guó)家已撤消了在動(dòng)物飼料中使用非治療性抗生素的主張，飼喂低劑量促生長(zhǎng)劑的行為在世界范圍內(nèi)也在迅速消失。那些想在無(wú)藥市場(chǎng)進(jìn)行銷售活動(dòng)的生產(chǎn)者正在尋求飼料抗生素的非藥物性替代物。為了弄清什么是合適的替代物，有必要了解抗生素的作用方式。多數(shù)數(shù)據(jù)表明，抗生素的促生長(zhǎng)作用可以完全歸于它們的抗菌活性和由此帶來(lái)的生理反應(yīng)。因此，尋找替代物著重注意具有抗菌活性的天然分子物質(zhì)。最有效的候選替代物是有機(jī)酸，可以是單項(xiàng)酸，也可以是多項(xiàng)酸的混合物。這些有機(jī)酸長(zhǎng)期用于斷奶仔豬日糧中，對(duì)仔豬的健康和生長(zhǎng)都有積極作用。本報(bào)告將比較抗生素和有機(jī)酸的作用，并描述一種新的有機(jī)酸，即2-羥基-4-（甲硫基）丁酸（hmb）的活性。hmb是一種蛋氨酸補(bǔ)充源，hmb是一種蛋氨酸補(bǔ)充源，般用于豬、禽及反芻動(dòng)物飼料中。hmb實(shí)際是一種天然的I—蛋氨酸前體，飼喂時(shí)，從化學(xué)上是一種一元羧酸，即有機(jī)酸，直至到動(dòng)物組織后被酶轉(zhuǎn)化為I—蛋氨酸。與其它具抗菌活性的有機(jī)酸一樣，hmp在低ph環(huán)境下是親脂的，且可以以擴(kuò)散的方式被吸收到脊椎動(dòng)物和細(xì)菌或真菌細(xì)胞中。一旦進(jìn)入細(xì)胞，ph的變化就會(huì)引起這些弱酸的溶解。有機(jī)酸的多重作用就是由于這種細(xì)胞內(nèi)的溶解和由此引起的細(xì)胞反應(yīng)?？咕钚允窃谀c道腸上皮細(xì)胞中，自由質(zhì)子或許還有陰離子對(duì)細(xì)菌或真菌細(xì)胞的損害作用的結(jié)果，溶解被認(rèn)為是腸促胰液素分泌的結(jié)果，該激素可刺激胰腺的分泌。因此，有機(jī)酸具有抗菌活性以外的效果。本綜述將著重描述有機(jī)酸對(duì)豬的作用以及hmb作為一種抗菌型飼料添加劑的特定作用?？股氐闹饕饔檬强咕凰袑?duì)于消化率和生產(chǎn)性能的作用，可以解釋為對(duì)胃腸道微生物區(qū)系的影響及隨之免疫刺激的減少。有機(jī)酸具有抗菌活性，但同時(shí)還顯示出抗菌活性以外的效果。某些細(xì)菌門(mén)氏菌和彎曲桿菌尤為有效。品種的減少與飼喂有機(jī)酸有關(guān)，對(duì)于些耐酸品種如大腸桿菌、沙品種的減少與飼喂有機(jī)酸有關(guān)，對(duì)于些耐酸品種如大腸桿菌、沙抗生素和有機(jī)酸二者都能提高蛋白質(zhì)和能量的消化率，其作用方式是降低基礎(chǔ)免疫刺激的發(fā)生，結(jié)果是以降低氨及其它生長(zhǎng)抑制性細(xì)菌代謝物或許還有總微生物的產(chǎn)量的方式，促進(jìn)免疫介質(zhì)的合成與分泌。與抗生素不同，有機(jī)酸的抗菌活性依賴于ph值。有機(jī)酸對(duì)斷奶仔豬的效果明確且顯著，而且已觀察到對(duì)家禽性能也有效果。有機(jī)酸具有抗生素以外的幾種附加作用，包括使消化物ph降低和胰腺分泌增加。有機(jī)酸應(yīng)用于仔豬已有多年歷史，是因?yàn)槠鋵?duì)促進(jìn)健康和生長(zhǎng)有積極作用，主要用于斷奶后仔豬。豬對(duì)斷奶應(yīng)激（與母豬分隔開(kāi)、環(huán)境變化和固體飼料的影響）和一些病原微生物如大腸桿菌和輪狀病毒敏感。這些病原微生物隨著成年動(dòng)物胃中ph值的降低而減少，但青年豬胃中鹽酸的分泌較少。此外，胃內(nèi)容物的酸化異常連同低水平的胰酶分泌，會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)素消化不良，同時(shí)斷奶仔豬對(duì)腸道疾病的敏感性增加。根據(jù)目前可獲得的有機(jī)酸的資料來(lái)看，它們作為仔豬促生長(zhǎng)劑的作用是肯定的。作為一組化學(xué)物質(zhì)，有機(jī)酸被看作是由一般結(jié)構(gòu)r-cooh組成的有機(jī)羧酸，包括脂肪酸和氨基酸。并非所有這些有機(jī)酸都對(duì)腸道微生物區(qū)系有作用。多數(shù)具有抗菌活性的有機(jī)酸都具有一個(gè)pka值一即某種酸一半發(fā)生離解時(shí)的ph值，它們?cè)??5之間。常用作豬和家禽日糧酸化劑的有機(jī)酸的常用名稱、化學(xué)名稱、分子式、分子量和一級(jí)pka值。在這篇綜述里，有機(jī)酸這個(gè)術(shù)語(yǔ)將代表那些已被證實(shí)有益于動(dòng)物性能和具有抗菌活性的一組酸及其鹽類。值得注意的是，包括hmb,并例證了其與其它用作抗微生物飼料添加劑的有機(jī)酸的相似性。蛋氨酸添加作用以外的性能作用證實(shí)hmb作為一種有機(jī)酸在飼料和仔豬腸道中的活性，這種活性存在于hmb被吸收和轉(zhuǎn)化為蛋氨酸之前（buttin,1990）。同時(shí)已知很多對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能具有有益作用的有機(jī)酸對(duì)食品和飼料的保存也是有效的。不同的酸，抗菌效果有所不同，取決于酸的濃度和ph值（chaveerach等，2002）。hmb、乳酸和甲酸在不同ph值下，與非有機(jī)酸（無(wú)機(jī)酸）即鹽酸的抗菌活性的比較結(jié)果［大腸桿菌獲自americantypeculture集團(tuán)，編#25922。讓大腸桿菌在含1%的鹽酸、hmb、乳酸或甲酸的無(wú)菌胰胨■豆胨培養(yǎng)液（tsb）中生長(zhǎng)。tsb的酸度用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)整到4?7.3。用已在tsb中生長(zhǎng)好的大腸桿菌貯備液，在0.1%蛋白胨水中培養(yǎng)、離心和再中止培養(yǎng)，至大腸桿菌濃度達(dá)到107cfu/毫升。將細(xì)菌（100微升）接種到試驗(yàn)培養(yǎng)基中，并在35°C帶攪拌的條件下進(jìn)行

培養(yǎng)。培養(yǎng)5小時(shí)和24小時(shí)后從每個(gè)處理取樣。將樣品逐級(jí)稀釋，并點(diǎn)樣于盛有胰胨豆胨瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中以便計(jì)數(shù)。所有培養(yǎng)皿在35°C培養(yǎng)24小時(shí)。l=J大腸桿菌數(shù)量報(bào)告為cfu/毫升］。在ph為7.3時(shí)，幾乎沒(méi)有抗菌活性，但當(dāng)ph為4時(shí)，所有酸對(duì)大腸桿菌都有一定活性，鹽酸活性最弱，乳酸次之。本試驗(yàn)中甲酸和hmb的活性最強(qiáng)，5小時(shí)就有完全的抑菌作用。此外，每種酸都有各自的抗菌譜，例如正如所知，山梨酸具有抗霉菌活性，而乳酸對(duì)細(xì)菌更有效。某些酸如甲酸、丙酸和hmb具有較廣的抗菌活性，可以有效抵抗細(xì)菌和真菌，包括酵母l=J(patanen和mroz,1999;doerr等1995;enthoven等，2002)。這種抗菌活性譜已指導(dǎo)動(dòng)物飼料中有機(jī)酸混合物的評(píng)估和使用(mroz,2000)。據(jù)報(bào)道，某些酸的混合物在體外具有協(xié)同抗菌活性(huyghebaert,1999)。一系列研究證實(shí)了有機(jī)酸對(duì)青年豬生產(chǎn)性能的影響，尤其是早期斷奶仔豬。最近partanen(2001)發(fā)表的文章綜述了該領(lǐng)域的文獻(xiàn)，并提供了現(xiàn)有數(shù)據(jù)的后分析結(jié)果。只考慮了不存在抗生素和銅的情況下單個(gè)酸的研究結(jié)果。在對(duì)46頭斷奶仔豬和23頭育肥豬試驗(yàn)的分析中，發(fā)現(xiàn)甲酸、延胡索酸、檸檬酸和二甲酸鉀使飼料報(bào)酬顯著改善。partanen概括說(shuō)日糧中加酸具有有益效果，尤其對(duì)于斷奶仔豬，這主要與胃腸道微生物區(qū)系有關(guān)。與抗菌活性有關(guān)的作用。有機(jī)酸在畜牧業(yè)中的首項(xiàng)作用是有關(guān)飼料的保存。有機(jī)酸如山梨酸和丙酸長(zhǎng)期以來(lái)被用于控制飼料的酸敗。有機(jī)酸對(duì)腸道微生物的活性很相似。兩種情形下，酸改變與抗菌譜相符的微生物種群數(shù)。對(duì)于飼料，控制真菌生長(zhǎng)的活性占主要，而在腸道里，受影響的主要是細(xì)菌，細(xì)菌的生長(zhǎng)受酸性條件嚴(yán)重影響。然而應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，有機(jī)酸的作用機(jī)制大不相同，另外還有無(wú)機(jī)酸如鹽酸的作用機(jī)制也有別于有機(jī)酸(eidelsburger等，1992a)。hmb對(duì)蛋白粉樣品中沙門(mén)氏菌生長(zhǎng)的影響。結(jié)果顯示，0.2%hmb阻止了細(xì)菌的生長(zhǎng)，0.7%hmb實(shí)際顯示出殺菌作用。低ph對(duì)有機(jī)酸抗菌活性的重要性可以解釋為其對(duì)酸的離解的影響。在低ph條件下，大多數(shù)有機(jī)酸以非離解形式存在。非離解有機(jī)酸是親脂的，并能擴(kuò)散到細(xì)胞膜中，包括細(xì)菌和霉菌的細(xì)胞膜(huyghebaert,1999；eidelsburger等,1992a)。一旦在細(xì)菌胞質(zhì)中ph較高，就會(huì)引起酸的離解，造成細(xì)胞內(nèi)容物ph降低，從而對(duì)酶學(xué)反應(yīng)和營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)體系產(chǎn)生破壞性作用（cherrington等，1991）。另外，將自由質(zhì)子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外需要能量，這將降低用于擴(kuò)散的能量的有效性，結(jié)果是只達(dá)到一定程度的殺菌作用。這種直接抗菌活性對(duì)飼料和食品衛(wèi)生的效果是可靠的，因而促成了有機(jī)酸作為防腐劑的使用。這同時(shí)也解釋了為何無(wú)機(jī)酸如鹽酸與有機(jī)酸之間存在一種協(xié)同作用。鹽酸的存在降低消化物的ph值，使更多的有機(jī)酸處于非離解狀態(tài)。直接抗霉菌作用是有機(jī)酸減少潮濕墊草中霉菌數(shù)的作用機(jī)制（basf，1990）?？诜股鼐哂锌咕饔冒鼓c道微生物。微生物群落的減少及其后續(xù)影響可能是抗生素有益效果的主要機(jī)制（bedford,2O00）。探討作用機(jī)制必定要關(guān)注腸道，因?yàn)橐恍┛股厥遣荒鼙晃盏?。anderson等（1999）最近綜述了促生長(zhǎng)抗生素主要通過(guò)改變腸道微生物區(qū)系起作用的證據(jù)，也就是說(shuō)，未發(fā)現(xiàn)飼喂抗生素對(duì)無(wú)菌動(dòng)物有促生長(zhǎng)作用。進(jìn)一步而言，給無(wú)菌動(dòng)物胃腸道微生物區(qū)系給藥，會(huì)造成生長(zhǎng)抑制。對(duì)于家禽，在衛(wèi)生條件較差的情況下，抗生素的促生長(zhǎng)作用更為明顯，并且無(wú)菌肉仔雞的生長(zhǎng)抑制可以通過(guò)注射細(xì)菌代謝物如脂多糖或免疫介質(zhì)如白細(xì)胞介素-1誘導(dǎo)產(chǎn)生（roura等1992）。另一個(gè)與抗生素有關(guān)的作用似乎是抗菌活性的一種直接作用結(jié)果，那就是通常報(bào)道的使腸壁變?。╟oates等1955）。這種現(xiàn)象同樣發(fā)現(xiàn)于無(wú)菌動(dòng)物，包括雞（franti等，1972）。這可能由腸道結(jié)締組織中免疫細(xì)胞總數(shù)的降低所引起。服用后，直接抗微生物活性在前腸是最重要的，這里改變消化物ph的能力很有限。前腸包括家禽的嗉囊、肌胃和豬胃。有機(jī)酸活性特別對(duì)大腸桿菌和其它耐酸微生物有效。它們中間很多是機(jī)會(huì)病原體，如彎曲桿菌和沙門(mén)氏菌。隨后亞臨床感染的減少歸結(jié)于與免疫組織有關(guān)的腸道的營(yíng)養(yǎng)需要減少。這種降低免疫活性的作用是抗菌提高生產(chǎn)性能的主要原因（bedford,2000）。豬胃（bolduan等1988;scipioni等，1978）和前段小腸（gedek等1992;cole等，1968）微生物活性的降低已有過(guò)報(bào)道。相似的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)于家禽的小腸、泄殖腔和冷卻胴體（roura等1992;hadorn等，2001）。前腸較低的ph不僅有利于有機(jī)酸的抗菌活性，而且能促進(jìn)其向腸道上皮的擴(kuò)散吸收（huyghebaert,1999）。正如很多有機(jī)酸一樣，hmb主要以擴(kuò)散的

方式吸收（knight和dibner,1984），但在小腸后段是由一種離子依賴型載體系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)，這種系統(tǒng)同時(shí)也轉(zhuǎn)運(yùn)其它有機(jī)酸（branchet和puigserver,1987）。后腸較高的腸腔ph似乎更有利于酸的離解形式，勢(shì)必造成擴(kuò)散吸收的減少，但腸道上皮表面酸性微環(huán)境的存在，使非離解形式的有機(jī)酸得以擴(kuò)散到細(xì)菌和腸上皮細(xì)胞本身（engelhardt等，1989）。有機(jī)酸進(jìn)入空腸和回腸后的抗菌活性的持續(xù)性對(duì)于有機(jī)酸的另一種作用機(jī)制也是重要的。空腸里較少的微生物繁殖減少了微生物與宿主在營(yíng)養(yǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)的減少可能是消化率提高的機(jī)制之一。消化率的提高在豬和肉仔雞方面都有過(guò)報(bào)道（huyghebaert,1999）。有機(jī)酸的抗菌活性還有其它效果。eckel等（1992）和eidelsburger等（1992b）曾描述斷奶仔豬飼喂1.25%甲酸時(shí)胃、小腸和盲腸中氨的濃度顯著降低的情形。這可能由于氨基酸的微生物脫氨減少，有利于氨基酸的吸收—最終觀察到的結(jié)果是飼喂有機(jī)酸的豬，氮的消化率提高，氨的排出減少。有很多文獻(xiàn)證明了氨的毒性，并提出氨的微生物合成減少是飼喂抗生素促進(jìn)生長(zhǎng)的機(jī)制之一（visek,1978）。eckel等（1992）也報(bào)道在這些動(dòng)物的小腸里，生物胺濃度降低。這些以及其它一些微生物代謝物可能產(chǎn)生生長(zhǎng)抑制作用（bonem等，1976）。有機(jī)酸只有抗菌活性嗎？是否還有其它效果？當(dāng)然有機(jī)酸的抗生素作用包括以上報(bào)道的很多方面，如提高蛋白質(zhì)和氨基酸的消化率，減少氨氣和生物胺的產(chǎn)量（dierick等，1986a，b）。,=}現(xiàn)已報(bào)道的其它效果表明，有機(jī)酸具有改變腸道微生物區(qū)系的其它作用。包括與酸化有關(guān)的其它作用，消化酶和微生物植酸酶活性的提高以及胰腺分泌的增加。還有證據(jù)表明，有機(jī)酸的存在，可以進(jìn)胃腸黏膜的生長(zhǎng)，尤其是脂肪酸如丁酸。有機(jī)酸能降低豬腸腔里消化物的ph值，尤其是在前腸（eckel等1992;thomlinson和lawrene,1981）。這里列舉甲酸（1.25%）或乳酸（1%）的例子。ph值降低的程度在胃里達(dá)到最大，為0.5-1?0個(gè)ph單位。有趣的是,使用hmb時(shí)，肉仔雞小腸中ph值降低的水平較低（0.2%）。在此情形下，使用小腸混合消化物，ph比3天時(shí)的基礎(chǔ)水平低0.25-0.35ph單位（分別為5.64與5.99）。在胃里，胃ph值的降低激活胃蛋白酶原和其它酶原，使胃中的ph更接近于有利胃蛋白酶活性的最佳tt（huygebaert,1999^o低ph的另一個(gè)作用是提高微生物植酸酶的活性。微生物植酸酶有兩個(gè)最宜ph值，即2.5和4.5,=}一4?7,而且植酸在較低ph條件下易溶解得多（mroz,2000），這些作用結(jié)合起來(lái)，使磷的消化率和存留量提高。無(wú)菌動(dòng)物的這些有機(jī)酸作用的估計(jì),可給出有機(jī)酸對(duì)減少微生物區(qū)系競(jìng)爭(zhēng)作用的估計(jì)。斷奶仔豬（cranwell,1995;botermans等,1999）和種禽（nitsan等,1991）的營(yíng)養(yǎng)消化率似乎受消化酶分泌的限制。種禽具有增加胰腺分泌的能力（nitsan,1974），選作大體重的雞具有較高水平的胰腺和小腸酶分泌水平（dunnington和siegel,1995）。對(duì)于斷奶仔豬（karada，1986）和2周齡小牛（kato，等，1989），有機(jī)酸對(duì)胰腺（見(jiàn)圖4，thaela等，1998）和膽汁分泌有影響（harada等,1988），調(diào)節(jié)方式是非離解形式的有機(jī)酸擴(kuò)散到細(xì)胞里，然后在較高ph的胞漿里發(fā)生離（huyghebaert，1999）。這一點(diǎn)似乎只與有機(jī)酸有關(guān)，而與抗生素?zé)o關(guān)。已提出的促進(jìn)分泌的機(jī)制是腸上皮細(xì)胞上受體的存在，對(duì)離解狀態(tài)的質(zhì)子產(chǎn)生反應(yīng)，使腸促胰液素的釋放增加（harada等，1988）。這種產(chǎn)生于小腸上皮的腸促胰液素釋放反應(yīng)也發(fā)生于綿羊（harada等1983）。遺憾的是，至今為止還沒(méi)有數(shù)據(jù)證明禽類對(duì)有機(jī)酸是否也有膽汁和胰腺分泌增加的反應(yīng)。？在檢測(cè)有機(jī)酸的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)似乎比抗生素具有更大的變異。在證實(shí)有機(jī)酸作用時(shí)的不一致性與不可控制的變因如日糧成分的緩沖力、其它抗菌化合物的存在、生產(chǎn)環(huán)境的清潔衛(wèi)生以及腸道微生物區(qū)系的異質(zhì)性有關(guān)。另外一些研究可以闡明這些因素的影響以及如何將它們的影響減至最低。有很多事實(shí)證明有機(jī)酸在動(dòng)物性能方面的抗菌作用，但同時(shí)也有反應(yīng)有機(jī)酸無(wú)效的報(bào)告。另外，有一些表現(xiàn)性能作用的例子并未同時(shí)表現(xiàn)出微生物區(qū)系和消化率的改變（gabert和sauer,1995）。盡管還未見(jiàn)系統(tǒng)性的文獻(xiàn)綜述，但有機(jī)酸作用的再現(xiàn)性似乎要低于抗生素。幾種影響有機(jī)酸的因素已被證實(shí)?；蛟S列舉最多的變因是日糧成分的緩沖力（cherrington等，1991；thomlinson和lawrence,1981）。緩沖力是指10克日糧成分的勻漿樣品達(dá)到指定ph值（通常是3-5）所需的酸（0.1摩爾鹽酸）量（makkink,2001）。對(duì)緩沖力起作用的主要日糧成分是蛋白質(zhì)和礦物元素。谷物和谷物副產(chǎn)品的緩沖力一般較低。有機(jī)酸降低日糧的緩沖力，允許更多的消化物在前腸有效酸化，這對(duì)于有效的消化酶活性和微生物繁殖的控制是很重要的。blank等（1999）觀察到，緩沖力從23.5提高到56.7，回腸氨基酸消化率降低可達(dá)10%。建議家禽開(kāi)食日糧的緩沖力值為0-10(makkink,2001)。在關(guān)于有機(jī)酸的研究中，在多數(shù)情況下，緩沖力是未控制變量，這可能是研究結(jié)果缺乏一致性的主要原因。其它影響有機(jī)酸反應(yīng)程度的因素有配方水平、日糧成分性質(zhì)及其對(duì)腸道微生物的作用。從日糧中撤除抗生素型促生長(zhǎng)劑后，已顯示出伴有蛋白質(zhì)嚴(yán)重消化不良的副作用的增加(smulders等，1999)。有抗生素一樣，在低水平高度可消化蛋白質(zhì)日糧中，似乎很少顯示出酸的作用。腸道里未消化蛋白的過(guò)量，有利于蛋白水解菌的發(fā)育，隨之是細(xì)菌毒素(corthier等，1989)或有毒代謝物如生物胺(eckel,1992)的產(chǎn)生。日糧成分能抑制有機(jī)酸作用的另一種方式是乳清粉中乳糖在腸道里的發(fā)酵。這種乳糖的產(chǎn)生很重要且產(chǎn)生較早，它可以掩蓋添加有機(jī)酸的任何效果，尤其對(duì)于斷奶仔豬?；蛟S再現(xiàn)效果最好的是使用0.5-1.5%的甲酸。但如上所述，表中所有的酸至少有一次是與動(dòng)物的性能有關(guān)的。使這些研究復(fù)雜化的另一個(gè)因素是進(jìn)行這些研究的環(huán)境。盡管在一連串試驗(yàn)中都發(fā)現(xiàn)了有機(jī)酸的效果，但還是在衛(wèi)生條件較差的情況下抗菌作用最為明顯。l=J無(wú)論如何，與抗生素一樣，有機(jī)酸是準(zhǔn)許生長(zhǎng)多于促進(jìn)生長(zhǎng)，也就是說(shuō)，它們只能在給定日糧條件下，準(zhǔn)許動(dòng)物生長(zhǎng)達(dá)到其最大遺傳潛力