脂肪酸的生理功能及其在畜禽生產中的應用研究進展

張 楠，王華凱，馬永喜*，楊 博

（1.中國農業大學動物科學技術學院，北京 100193；2.華南理工大學生物科學與工程學院，廣東廣州 510006）

抗生素自1920 年被發現以來，以其抗病、促生長的作用在畜禽生產中得到廣泛應用，給畜牧業帶來了巨大價值。但隨著抗生素的長期大量使用，抗藥性、殘留等問題日益凸顯，嚴重威脅了畜產品的質量和公眾健康。2006 年開始歐盟禁止在飼料中添加促生長類抗生素，我國也自2020 年7 月起，飼料生產企業停止生產含有促生長類藥物飼料添加劑（中草藥除外）的商品飼料。因此，研發抗生素替代品成為養殖業的必然選擇。脂類是油、脂肪、類脂的總稱，是由甘油和脂肪酸組成的三酰甘油酯。脂類具有提供能量、改善飼料適口性、促進脂溶性維生素吸收等多種作用。脂類的生理作用與其脂肪酸的組成和比例密切相關，但目前對不同類型脂肪酸的作用、適宜添加比例等研究還有所欠缺。因此，本文介紹了不同類型脂肪酸的生理功能，總結了脂肪酸在畜禽生產中的應用研究進展，以期為開發功能性脂肪酸產品提供理論依據。

1 短鏈脂肪酸（SCFAs）

SCFAs 又稱揮發性脂肪酸，是指碳原子數≤6 的脂肪酸，內源性SCFAs 是由結腸微生物利用抗性淀粉、非淀粉性多糖、低聚糖等難以消化的結構性碳水化合物發酵產生，以乙酸、丙酸、丁酸含量最高。乙酸和丙酸吸收后經門靜脈運送到肝臟，主要參與能量代謝，丁酸則主要是為腸黏膜細胞供能[1]。此外，丁酸還具有維護腸上皮屏障、調節腸道微生態平衡、抗炎等多種生理功能。

1.1 SCFAs 的生理功能

1.1.1 提供能量和電解質平衡 結腸內發酵產生的SCFAs可為結腸上皮細胞提供60%～70%的能量，SCFAs 為細胞供能的順序為丁酸＞丙酸＞乙酸，其中丁酸含量占腸道SCFAs 總量的85%[2]。除供能以外，SCFAs 還可以刺激結腸Na+吸收，抑制環磷酸腺苷（cAMP）和環磷酸鳥苷（cGMP）介導的Cl-分泌來調節電解質平衡[3]。

1.1.2 腸黏膜屏障作用 腸黏膜屏障由機械屏障、免疫屏障、化學屏障和生物屏障組成，共同維持畜禽的腸道健康，SCFAs 對維持腸黏膜屏障至關重要。SCFAs 可以通過促進黏液層分泌黏液、增加緊密連接蛋白的數量來加強機械屏障。丁酸鹽可以通過上調緊密連接蛋白claudin-1 的轉錄進而增強腸上皮屏障功能[4]。此外，SCFAs 可促進上皮細胞內一些黏膜免疫相關細胞的增殖、免疫球蛋白的分泌來提高腸黏膜免疫屏障。研究發現，丁酸鈉不僅可以增加仔豬腸道黏膜中漿細胞IgA+的數量，還可以促進斷奶仔豬小腸上皮內淋巴細胞、肥大細胞和杯狀細胞的增殖，改善小腸黏膜上皮細胞的形態結構，維持正常的腸道黏膜屏障功能[5-6]。

1.1.3 抗炎、抗菌作用 SCFAs 可以通過抑制炎癥信號通路絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）介導的信號轉導，阻斷炎癥信號通路，進而抑制炎癥反應。Xu 等[7]研究發現，給新生豬每日注射7～13 mL 丁酸鈉，連續注射7 d后，白細胞介素6（IL-6）、白細胞介素8（IL-8）、γ-干擾素（IFN-γ）、腫瘤壞死因子β（TNF-β）的表達顯著降低，同時回腸組蛋白去乙酰化酶抑制劑（HDACi）含量也降低。這表明SCFAs 還可作為HDACi 的抑制劑，進而抑制下游相關促炎因子的mRNA 表達從而起到抗炎效果。此外，動物試驗研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加450 mg/kg 丁酸鈉降低了空腸脫粒肥大細胞中組胺、類胰蛋白酶的濃度以及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及IL-6 mRNA 的表達量[8]。Jiang 等[9]研究發現，在脂多糖應激下，添加丁酸鈉可以降低十二指腸黏膜過氧化物酶活性和TNF-α的mRNA 表達量。

腸道菌群平衡是腸道健康的重要特征之一，SCFAs進入細菌細胞內可被分解為酸根離子和H+，H+濃度升高，腸道pH 降低，從而抑制大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌的生長，促進乳酸菌等有益菌的生長，進而維持動物腸道健康。丁瑩[10]研究發現，在飲水中添加0.15%SCFAs 可以顯著降低42 日齡肉雞盲腸中大腸桿菌數量。鈕海華[6]研究發現，丁酸鈉可以顯著增加仔豬空腸內乳酸菌數量，顯著降低大腸桿菌數量。此外，丁酸還可通過促進黏蛋白分泌黏液從而減少有害菌的黏附[11]。

1.1.4 抑制癌細胞生長 在細胞核中，組蛋白乙酰化和去乙酰化過程處于動態平衡，并由組蛋白乙酰化酶（HAT）和組蛋白去乙酰化酶（HDAC）共同作用，丁酸作為HDACi，可以抑制HDAC 的活性，進而可以調節基因的表達起到抗癌作用[12]。

1.2 SCFAs 在畜禽上的應用 SCFAs 及其衍生物在畜禽生產中的應用研究見表1，SCFAs 及其衍生物在豬方面的研究多集中在斷奶仔豬上。SCFAs 及其衍生物可以提高斷奶仔豬對粗蛋白質、粗脂肪等營養物質的消化率，提高飼料轉化效率、平均日增重和平均日采食量，進而提高生長性能。SCFAs 及其衍生物還可提高斷奶仔豬腸道絨毛高度、絨毛隱窩比值，降低隱窩深度，維持腸黏膜形態結構的完整，促進腸道健康。在母豬妊娠后期及哺乳期添加SCFAs 及其衍生物可以提高母豬的繁殖性能及后代仔豬的生長性能。在家禽方面，SCFAs 及其衍生物可以降低肉雞血清中IL-6、TNF-α等抗炎因子含量，提高超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性，進而提高其免疫應答和抗氧化能力。

表1 SCFAs 及衍生物在畜禽生產中的應用

綜上所述，在畜禽飼糧中添加0.2%～0.3% SCFAs效果最佳。SCFAs 除具有上述生理功能外，還具有無殘留、易吸收等優點。目前以丁酸及丁酸鈉研究較多，但丁酸鈉存在臭味大、難以為后腸提供丁酸、包被丁酸鈉成本高、含量低等缺陷。丁酸甘油酯是一種丁酸衍生物，其具有在腸道各部分均可釋放丁酸且無臭味等優勢[1]。今后，可加強丁酸甘油酯對不同生理階段畜禽的使用效果研究，還要重視乙酸、丙酸等多種SCFAs 混合作用的效果，以及SCFAs 不同添加方式（如飼糧或飲水中）的應用效果。

2 中鏈脂肪酸（MCFAs）

MCFAs 是指碳原子數為6～12 的飽和脂肪酸，包括己酸（C6:0）、辛酸（C8:0）、癸酸（C10:0）和月桂酸（C12:0）。MCFAs 與甘油發生酯化反應生成相應的中鏈甘油三酯（MCT），從而在自然界中以MCT 的形式存在于動物的乳脂和一些飼料原料中，其中以椰子油、棕櫚油和萼距花屬植物種子油含量較為豐富。MCFAs與長鏈脂肪酸（LCFAs）的性質比較見表2[24]。MCFAs因其特殊的化學及物理特性，在消化、吸收及轉運等方面與LCFAs 存在較大差異。MCFAs 具有調節代謝、提高免疫力、抑菌等多種作用，是最具有發展前景的抗生素替代品之一。

表2 MCFAs 與LCFAs 的性質比較

2.1 MCFAs 的生理功能

2.1.1 調節代謝 MCFAs 可以通過抑制脂肪酸合成酶、過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARγ）、增強子結合蛋白（CCAAT）等脂肪酸合成相關基因來調節脂類代謝。MCFAs 還可通過提高動物胰島素敏感性和葡萄糖耐受性，從而參與糖代謝的改善[25]。

2.1.2 調節腸道微生態平衡 MCFAs 具有很強的抑菌作用，其機制可能是MCFAs 通過誘導一種自溶酶的分泌，進而引起細菌溶解和死亡。游離的MCFAs 還可以通過病原體細胞膜進入細胞內并產生酸化作用，引起細菌死亡，同時分解的MCFAs 會抑制病原菌DNA 的復制，進而殺死病原菌[26]。

2.1.3 抗病毒 MCFAs 的單甘脂具有抗病毒的功能，以月桂酸單甘油酯（GML）作用最為突出。GML 通過插入病毒的囊膜，使病毒的膜蛋白外泄，從而使病毒失去感染力或是通過降低相關促炎細胞因子、趨化因子的表達，間接減少病毒的傳播[27-28]。Li 等[27]研究表明，GML 可以降低IL-8 和巨噬細胞炎性蛋白-3α（MIP-3α）的表達，抑制CD4+T 細胞的募集，從而有效阻止恒河獼猴感染猴免疫缺陷病毒（SIV）。在畜禽生產中，GML 通過降低豬繁殖與呼吸綜合征病毒重組N 蛋白（PRRSV-N）在猴胚胎腎上皮細胞-145（MARC-145）中的表達來抑制PRRSV 的增殖，從而起到抗PRRSV的作用[28]。

2.2 MCFAs 在畜禽上的應用 MCFAs 及其衍生物在畜禽生產中的應用研究見表3，MCFAs 及其衍生物因其具有快速供能的特點，多應用在幼小動物生產中。除作為畜禽的能源物質，MCFAs 及其衍生物還具有很強的抑菌作用，可以抑制和殺滅病原微生物，同時還可以改善腸道形態，進而促進畜禽的腸道健康。但MCFAs 及其衍生物對畜禽飼料轉化效率、采食量、增重等方面研究結果不一致，大部分研究表明無顯著影響。這與MCFAs 及其衍生物的種類、添加量、畜禽所處的能量狀態等因素有關。

表3 MCFAs 及衍生物在畜禽中的應用

綜上所述，在畜禽飼糧中添加0.2%MCFAs 效果最佳。在今后的研究中應重視MCFAs 與其他產品（如益生菌、植物精油等）聯合使用，以達到畜禽的生長性能最大化。

3 多不飽和脂肪酸（PUFAs）

PUFAs 指含有2 個或2 個以上雙鍵且碳鏈長度為18～22 個碳原子的直鏈脂肪酸，通常分為ω-3 系列和ω-6系列。從脂肪酸的甲基端算起，第3 個碳原子上開始出現雙鍵就是ω-3 脂肪酸，第6 個碳原子上開始出現雙鍵就是ω-6 脂肪酸。ω-3PUFAs 主要包括α-亞麻酸（ALA）、二十碳五稀酸（EPA）、二十二碳六稀酸（DHA），ω-6PUFAs 主要包括亞油酸（LA）、γ-亞麻酸（GLA）、花生四烯酸（AA）。

ω-3PUFAs 和ω-6PUFAs 的功能不同，某些活性甚至相反，例如ω-6PUFAs 中的花生四烯酸是合成促炎類二十烷酸類激素的前體，而ω-3PUFAs 中的EPA 則合成抗炎類二十烷酸類激素。因此，注重二者的平衡才能有利于動物的健康[1]。

3.1 PUFAs 的生理功能 AA 產生的前列腺素E2（PGE2）是促炎因子，而ω-3PUFAs 可通過競爭5-環氧合酶抑制AA 的產生，減少PGE2 濃度，從而減緩炎癥反應[38]。ω-3PUFAs 可以降低TNF-α、核因子-κB（NF-κB）等促炎因子的表達水平、提高白細胞介素10（IL-10）等抗炎因子表達而抑制炎癥反應。此外，ω-3PUFAs 的活性代謝物（如消退素可以刺激巨噬細胞等）分泌產生抗炎性細胞因子來起到抗炎作用[39]。

PUFAs 可以降低血液中甘油三酯和膽固醇濃度，通過抑制血小板凝集防止形成動脈血栓減少心血管疾病[40]。PUFAs 也可通過影響轉錄因子和信號轉導，改變細胞膜功能，通過細胞中脂質過氧化等途徑來預防和治療癌癥。

3.2 PUFAs 在畜禽上的應用 PUFAs 在畜禽生產中的應用研究見表4。在妊娠后期和泌乳期飼糧中添加ω-3PUFAs可以提高母豬初乳中免疫球蛋白的數量，減少仔豬腸道黏膜抗炎因子的mRNA 表達量，減緩母豬和仔豬的應激，進而提高母豬的繁殖性能和仔豬的生長性能，對于斷奶仔豬而言，ω-6/ω-3 的比值會顯著影響斷奶仔豬的生長性能和免疫能力，比值為10 時效果最佳。在家禽方面，PUFAs 可以提高肉雞的生長性能，添加量為150～250 mg/kg 時可以提高蛋雞血清中免疫球蛋白數量，從而提高免疫力。

表4 PUFAs 在畜禽中的應用

綜上所述，在飼糧中添加PUFAs 可以抑制畜禽腸道有害菌的增殖，改善腸道形態，提高免疫力，從而提高其生長性能。在自然界中，ω-6PUFAs 含量非常豐富，但只有少數油脂中含有ω-3PUFAs，在飼料中應用大豆油較多，應當在飼料中適當的添加魚油等富含ω-3PUFAs 的油脂。只有當二者的比例處于合理的范圍內，才能使脂肪酸的價值最大化。

4 共軛亞油酸（CLA）

CLA 是指一系列含有共軛雙鍵、具有位置和幾何異構的十八碳二烯酸的統稱。CLA 的異構體種類眾多，其中以c9,t11-CLA 和t10,c12-CLA 應用最為廣泛。天然CLA 主要存在于反芻動物的奶制品和肉制品中。但由于天然CLA 含量較少，人們開始通過人工合成CLA的途徑來獲取更多的CLA 以滿足需求。目前人工合成CLA 的方法有光敏異構法、化學合成法、微生物合成法等，但人工合成成本高、工藝復雜，生產工藝還需進一步優化。CLA 具有抗氧化、調節免疫、抑制脂肪積累、降低膽固醇防止動脈粥樣硬化、抗癌等作用。

4.1 CLA 的生理功能

4.1.1 調節免疫 CLA 通過降低類二十烷酸的合成，特別是前列腺中的PGE2 來調節免疫，PGE2 能夠抑制細胞免疫和細胞因子的分泌，對生物機體免疫功能發揮著重要作用[47]。Zhang 等[48]研究表明，與對照組相比，在雞日糧中添加10.0 g/kg CLA，系統和外周血淋巴細胞中PGE2 的合成量顯著降低57% 和42%。CLA 也可通過細胞核PPARγ途徑抑制TNF-α、NF-κB 等因子的產生，從而起到調節免疫的作用。

4.1.2 防止動脈粥樣硬化及調節脂類代謝 血液中膽固醇含量過高是導致動脈粥樣硬化的主要原因，CLA 能夠阻止脂肪和血小板在粥樣病變的動脈壁上沉積，從而起到抗動脈粥樣硬化的作用[49]。CLA 在以兔子、倉鼠、老鼠為動物模型上的研究較多[50]。Lee 等[51]研究表明，在兔子日糧中每天添加0.5 g CLA，低密度脂蛋白和三酰甘油減少，對主動脈進行檢查，動脈粥樣硬化較少。田敏等[52]研究表明，CLA 可以顯著降低Apo E-/-小鼠血清中總膽固醇、甘油三酯水平，從而起到抗動脈粥樣硬化炎癥反應的作用。

CLA 通過影響脂肪細胞增殖和分化、相關基因的表達及脂代謝中關鍵酶來影響脂肪沉積。陸春瑞等[53]研究表明，與對照組相比，CLA 腹部脂肪參數下降20.93%，腹部脂肪組織中生長激素受體（GHR）和PPARγ的mRNA 表達量分別下降24.74% 和66.52%。Jiang 等[54]研究表明，CLA 降低了背部脂肪△9去飽和酶、脂肪酸合成酶和脂蛋白脂肪酶的活性。

4.1.3 抗氧化 CLA 通過提高TSOD、GSH-Px、CAT 等含量，降低MDA 含量，清除自由基，起到抗氧化的作用。Zhang 等[55]研究表明，10 g/kg CLA 可以提高肉雞肝臟、血清和雞肉中TSOD 的活性及肝臟中CAT 活性，10 g/kg和5 g/kg CLA 可降低肉雞肝臟、血清和雞肉中MDA含量，這與吳國玲[56]的研究結果一致。

4.2 CLA 在畜禽上的應用 CLA 在畜禽生產中的應用研究見表5。在妊娠、哺乳期母豬日糧中添加CLA 可以提高母豬初乳和新生仔豬血清中免疫球蛋白的數量，從而提高新生仔豬的免疫力。在家禽方面，CLA 對肉雞生產性能的研究結果不一致。有的研究表明，CLA 會降低肉雞的ADFI 和ADG，這可能與肉雞的生長階段、CLA 添加量等有關。但可以提高蛋黃中多不飽和脂肪酸含量，降低單不飽和脂肪酸含量，使蛋黃中富集CLA。

表5 CLA 在畜禽中的應用

綜上所述，CLA 作為一種功能性脂肪酸，在畜禽日糧中以2% 的添加量效果最佳。但CLA 產品現多為游離脂肪酸型，其容易氧化產生對人體有害的過氧化物，且口感不好。與CLA 相比，共軛亞油酸甘油酯穩定性好，在人和動物機體內消化吸收速度更快，具有更好的親脂性，可防止脂質的積累[66]，具有廣闊的市場前景。

5 小 結

綜上所述，MCFAs 具有無殘留、易吸收、快速供能等優點，但存在異味、難以為后腸道利用等問題，可以通過與其他飼料添加劑聯合使用或優化添加方式來克服其缺點；合理的ω-6/ω-3PUFAs 比值可以調控畜產品的品質，但富含ω-6PUFAs 和ω-3PUFAs 的產品容易氧化，使用時需要確保飼糧當中的抗氧化劑水平；CLA具有抗動脈粥樣硬化、促免疫等多種生理功能，但目前CLA 制品存在口感不佳、穩定差、易氧化變質等缺點，可以對CLA 的結構進行改造，合成CLA 酯類衍生物來提高CLA 的穩定性。在畜禽飼糧中添加適量脂肪酸可以調節畜禽腸道微生態平衡，增強畜禽的免疫及抗氧化能力，從而提高其生長性能。但不同種類、生理階段畜禽的適宜添加量、添加形式以及聯合的使用效果還需進一步研究。