探索肠道健康的内在运行机理

在使用最少资源的情况下要提高畜牧业的产出效率，肠道状况至关重要。此外，保持肠道健康可减少对预防性和治疗性抗生素的需求，这对全社会以及畜牧业的可持续性发展都是非常重要的。随着科学技术的不断进步与发展，，肠道健康在众多解决方案中起到越来越重要的作用。
在饲料添加剂行业中，对具有改善免疫功能的添加剂的需求量日益增长。新分子生物学技术的发展，以及其在评估肠道微生物群、研究生物群与免疫系统的相互作用等方面的运用，极大提升了我们对肠道健康的理解。世界各地的很多公司和大学科研院所等通过大量体内和体外测试揭示了肠道的内部运作机制。肠道微生物群落似乎是维护肠道健康和胃肠屏障机理中的关键性因素。很显然，胃肠屏障的损害会大大增加发生感染性、炎性和功能性肠道疾病以及免疫介导性和代谢紊乱的风险。“尽管人类关于肠道健康的知识在近年迅速的增加，但仍有许多未知和问题有待解答。这是可以理解的，因为肠道科学是仅次于宇宙探索的最复杂和最具挑战性的科学研究领域之一。”柏斯托的创新部门经理 Koen Schwarzer 说。他一直专注于新分子开发、分析、测试和推广等领域，力求实现更好的动物发育和生长性能。

个人资料
Koen Schwarzer 就职于柏斯托创新部门，该部门拥有大约 70 名员工。柏斯托自 20 世纪 60 年代以来，一直致力于生产和推广农用有机酸。从有机酸用于青储和防霉起步，柏斯托在 21 世纪初期开始研发推广饲料酸化剂，目前柏斯托专注于小分子有机酸（丁酸、戊酸等）用于肠道健康和提高畜禽生产性能方面的研发推广。

有机酸的作用
为更好地促进消化，有机酸在配合饲料中的使用量在过去三十年间不断增加，并且有机酸已被用作抗生素和生长促进剂的替代品之一。这种趋势主要源于人们对抗生素耐药性及其负面健康影响的认识。有机酸及有机酸衍生物已经在动物饲料和饮用水中被使用了数十年。事实证明，它们可对动物的生长表现产生积极影响。Schwarzer：“在我们研究过的所有有机酸中，丁酸在改善肠道健康和生长表现方面的效果最为突出。”但是，丁酸盐（第一代丁酸添加剂）在生产应用中存在诸多缺陷。。由于其释放速度快，所以其很难在肠道中特点部位有效的释放发生作用，，并且产品自身的异味使得其在饲料厂的加工过程令人难以忍受。第二代有机酸盐采用脂肪包被，虽然消除了丁酸特有的难闻气味，但同时使得产品丁酸含量降低而成本增加。目前使用的第三代丁酸酯化产品可以克服以上弊端。这种分子形式的丁酸产品可以在肠道高效地释放，提升营养消化率，预防家禽的某些肠道疾病，并可提高多种动物的免疫力和生长性能。

戊酸之前归属于柏斯托基础化工部门，最近被划归柏斯托动物营养部门，，在家禽养殖业中取得了很好的结果。照片：柏斯托化工园区

“被遗忘”的酸
在有机酸的应用过程中，根据酸的浓度和细菌种类，各种有机酸均有不同的抗菌能力。Schwarzer指出：“当然，这在技术领域引发了大量的研究。多年来，柏斯托一直在非常积极地尝试寻找消化道的运行机制、功能及其与肠道健康之间的关系。”这项探索性研究是柏斯托与根特大学（比利时）和位于美国阿森斯的南方家禽研究所 (Southern Poultry Research Group) 以及全球其他多所大学和研究所密切合作开展的。正是在寻求对其更深入理解的过程中，研究人员才开始进一步探索这种通常被称为“被遗忘”的酸。戊酸在学术上的名称为 C5-H10-O2，是碳元素含量最多的短链脂肪酸，之前从未被考虑过可以作为饲料添加剂之用。正因为如此，它之前归属柏斯托酸基础化工部门，而最近才被划归到柏斯托动物营养部门。Schwarzer还提到：“在涉及气味和处理过程的局限性方面，对戊酸与丁酸的研究面临着相同的挑战。但是，随着我们对酯化技术的深入了解，我们最终攻克了所有难题。”
研究表明，戊酸可与产气荚膜梭菌相互作用。这种“被遗忘”的酸可以减缓细菌生长，并可对细菌的有害排泄物各类毒素（如 NetB，可对肠道壁造成损害）产生抑制作用。“我们正在开展进一步的研发工作，以便探究戊酸甘油酯 (产品名：ProPhorce™ Valerins) 的其他有益效果。对于体内试验，我们制定了具体完善的挑战性追踪试验方案，以研究对于各类致病菌的控制作用，例如坏死性肠炎和沙门氏菌。我们还运用了现有的和最新开发的多种体外实验方法来试验该分子的作用机理”，Schwarzer 说。

未来
很明显，在未来全球现有种类抗生素使用量会持续下降，同时新型种类抗生素的研发会放缓。整个社会对畜禽健康与食品安全的需求会持续增加。。在禽畜饲养方面，解决健康和生长表现问题必须采取不同的方法，因此营养、管理、消化和疾病预防将至关重要。有机酸及其衍生产品将变得越来越重要，因为它们可用于降低被某些病原菌感染的风险，并有助于饲料的消化和营养物质的吸收利用。丁酸作为一种可促进畜禽健康的添加剂已久负盛名。丁酸的作用表现为提升营养消化率、刺激消化酶分泌、优化肠道微生物群以及改善皮膜完整性和免疫系统等。在消化道中，丁酸可直接或间接作用于肠壁细胞的修复和发育。丁酸还可直接影响毒力基因表达和通过对宿主细胞的细胞增殖作用来影响细菌毒力。将丁酸用作饲料添加剂已被证明对肠道有益，因为它改善了动物的生长表现，并增强了对由于细菌病原体引发的肠道健康问题的控制。Schwarzer指出：“最近的研发试验向我们展示了戊酸的益处，因此未来的研究必然会揭示多种有机酸应用方案。”
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什么是戊酸？
• 戊酸，又名缬草酸，是一种直链烷基羧酸，其化学式为 C5H10O2。
• 与其他低分子量羧酸 (SCFA, MCFA) 一样，戊酸具有令人难以忍受的气味。
• 戊酸存在于人类和动物的消化道中，
• 在消化道中起到调节细胞相互作用的功能，并在能量代谢过程中作为受体激动剂和基质。
• 因为该成分是在自然界中多年生开花缬草属植物（缬草）中发现的，因而得名缬草酸。
• 戊酸 (C5) 属于脂肪酸，短链脂肪酸的范围为 C1 至 C4，中链脂肪酸为 C6 至 C10，长链脂肪酸为 C12 及以上。
• 与其他 SCFA 和 MCFA 一样，戊酸具有抗菌特性。
• 其主要用途是合成戊酸酯。
• 某些挥发性的戊酸酯具有令人愉快的水果香味，可用于香水和化妆品。