|
作用机理MECHANISMOFACTION 与抗菌活性相关的效果EffectsRelatedtoAntimicrobialActivity 有机酸的第一个效果是用于饲料防霉剂，比如山梨酸和丙酸被用来防止饲料变质已有很长时间了。有机酸对肠道菌群的作用与之相似。在两种情况下，酸改变了微生物群落，这与其抗菌谱一致。在饲料中抑制真菌的生长，但是在肠道中，它们首先影响那些对酸敏感的细菌。值得强调的是，各种有机酸的作用机理各不相同，而且与无机酸如盐酸不同[18]。低的pH对于有机酸的抗菌重要性可以通过有机酸的解离度得到解释。在低pH条件下，更多的有机酸处于未解离状态，未解离的有机酸是脂溶性的，它们可以渗透细菌和霉菌的细胞膜[8,10]。一旦进入细菌的细胞，因细胞质的pH高，促使酸解离，降低了胞内pH，酶促反应和营养转运系统功能紊乱[19]。而且将游离的质子转运出细胞的过程需要能量，这就消耗了用于细胞分裂复制的能量，从而一定程度上抑制了细菌，如图1. 这一直接的抗菌效果可以解释有机酸用于防霉剂时的食品卫生效果。也可解释正磷酸和有机酸之间的协同效果。正磷酸降低了肠道pH，可使更多的有机酸处于未解离状态。直接的防霉菌效果是其减少的在潮湿环境下的霉菌数目[20]。在采食后，有机酸最主要是在前肠段发挥直接抗菌效果，因为它们改变食糜pH的作用有限。包括在禽的嗉囊和猪的胃中，有机酸减少了细菌总数，但是主要对大肠杆菌和其它酸敏感细菌有效。许多病原是机会主义的，如Campylobacter和Salmonella.对亚临床感染的减少是因为有机酸改善了营养的消化，减少了肠道免疫对营养的消耗。有机酸减少了猪胃中[21,22]和小肠上段[23,24]的微生物活动。同样的效果见于小肠，泻殖腔和鸡的胴体[15,25]。消化道前端的pH相对较低有助于发挥有机酸的抗菌活性，同样也有助于它们进入肠粘膜[8]。有机酸的吸收主要是通过扩散作用，另外小肠后段还通过一种质子依赖的转动系统转动其它有机酸，如乳酸[27]。在谷物中发挥抗菌作用是有机酸的又一重要用途，因为谷物最易受大肠杆菌和沙门氏杆菌污染[28]。然而应该注意的是，如果有机酸到达后肠将更有意义，因为后肠有厌氧条件致病菌，回肠中的微生物数量减少，可减少微生物竞争性消耗宿主的营养物质和由胰腺和肠上皮细胞分泌和更新所引起内源氮损失。饲料中添加甲酸的猪可节省50%的内源氮，提高氮沉积[29]。肠道后段肠腔中的pH更高，有利于有机酸的解离，减少被动扩散吸收。但是肠粘膜表面微环境的酸化可使未解离的酸分子通过被动扩散进入细菌内和肠上皮细胞中[30]。使有机酸在空肠和回肠中具有抗菌活性对于另一种作用机理至关重要。空肠中微生物数量的减少，节省了肠道微生物对营养物质的消耗[10,18]。断奶仔猪日粮中添加1%柠檬酸可提高干物质、有机物和氮的消化率[22]。最近，Mrozetal.[31]报导，日粮中添加甲酸、富马酸和酪酸，粗蛋白回肠消化率极显著提高5%，干物质、有机物和钙磷表观消化率提高，其中钙提高8.9%，磷提高7%，这些指标都与平均日增重有关[31]。 Blanketal.[32]研究了断奶仔猪日粮中添加1-3%富马酸对总能、粗蛋白和主要氨基酸回肠消化率的影响。Kemmeetal.[33,34]研究了肥育猪日粮中添加3%乳酸的效果，他报导，回肠氨基酸消化率和植酸磷消化率得到了提高。他还报导，灰份，钙和镁的表观消化率也相应提高。 Jongbloedetal.[35]报导有机酸（乳酸和甲酸）和微生物植酸酶之间也有相似的互作，使磷的消化率提高。在上述研究中，作者还报导干物质、钙、灰份的消化率也得到了提高[35]。用肉鸡作消化试验，日粮中添加0.5-1%的富马酸，发现对代谢能的提高有限。显然，在此领域还有很多工作需要做。 有机酸的杀菌作用带来的好处还远不止于此。Eckeletal.[37]和Eidelsburgeretal.[38]的研究报告中，断奶仔猪日粮中添加1.25%的甲酸，胃中、小肠中和盲肠中氨的产生显著降低。这一结果可能是微生物的脱氨基作用减少所致，而这些氨基酸则可被动物吸收利用，同时减少了氨的排放，这与其它将有机酸应用猪的研究结果一致。氨的毒性已多有阐述，减少微生物产生的氨被认为是饲用抗生素促生长作用机理的重要原因之一[39]。Eckeletal.报导，日粮中添加0.6%的甲酸减少了小肠中微生物产生的胺[37]。这些微生物代谢产物具有生长抑制效果[40]。许多体内体外的研究有机酸抗菌活性的报导几乎都认为有机酸的效果部分来自于它们减少了胃肠道微生物的数量，尤其是那些对酸敏感的菌株。是不是只有有机酸具有这样的效果？不是。用抗生素、免疫调节剂和无菌动物所做的研究结果也验证了这一问题。口服抗生素具有抗菌作用，包括对肠道菌群。这种对菌群的抑制，或许就是抗生素促生长效果的可能机理[41]。抗生素的促生长机理必须集中在肠道，因为这些抗生素是有能够被动物吸收的。Andersonetal.[42]最近发表了一篇综述，认为抗生素的促生长作用主要是通过调节肠道菌群产生的。比如，给无菌动物饲喂抗生素没有促生长效果，而且给无菌动物饲喂肠道微生物会导致生长抑制[42]。在家禽中，饲养环境越差，抗生素的促生长效果越明显，无菌肉鸡饲喂细菌代谢产物如脂多糖或者免疫调节剂如白细胞介素-1都会产生生长抑制[43]。抗生素的另外一种效果看起来与抗生素的杀菌效果直接相关，也就是我们通常所说的使肠壁变薄[44]。我们在无菌动物包括鸡上也发现了这一效果[45]。 除抗菌活性之外的效果EffectsBeyondAntimicrobialActivity 是不是有机酸只有抗菌活性，是不是还有其它好处？当然，抗生素的效果，包括上文中提到的有机酸的许多效果，如改善蛋白质和氨基酸的消化率。促生长抗生素也减少氨和生物胺的产生[46,47]，然而，其它有机酸的报导显示，有机酸的作用不仅仅局限于调节肠道菌群。这些效果包括酸化、提高消化酶的活性、提高植酸酶的活性，增加胰腺分泌。最后，在添加有机酸，特别是脂肪酸如丁酸的情况下，有提高胃肠道粘膜生长的作用。在猪上，有机酸降低了肠腔pH，尤其是前肠[38,48]。添加1.25%甲酸或者1%乳酸，胃中的pH最多可降低约0.5-1个pH单位。在胃中，pH的降低可激活胃蛋白酶原等其它酶原，并且使胃中的pH接近于胃蛋白酶的最适pH[8]。降低pH的另一好处是增加了植酸酶的活性，微生物植酸酶有两个最适pH，分别为2.5和4.5-5.7，而且在低pH条件下，植酸的溶解度更高[8]。这些结果共同作用，提高了磷的消化率和利用率。用无菌动物评估有机酸的有益效果可给出一个对菌群竞争减少的效果。断奶猪[49,50]和[51]雏鸡营养物质的消化受消化酶分泌的限制。雏鸡具有调节胰腺分泌的能力[52]，体重大的小鸡，胰腺和小肠酶的水平更高[53]。断奶猪[54]和2周龄小牛[55]，有机酸对胰腺和胆汁分泌有影响[56,57]，这种效果受有机酸在未解离状态下融入细胞的能力介导，在细胞内，由于细胞质的pH更高，有机酸解离[8]。这种促胰腺分泌效果只有有机酸有，而抗生素没有。可能的作用机理是肠细胞上有一个受体，它对解离的质子有反应，从而使分泌素释放增加[54]。肠粘膜这一分泌素释放反应也见于绵羊[58]。不幸的是，没有数据证明家禽是否对有机酸具有这样的反映。 有机酸促生长效果的最后一个机理是直接刺激胃肠细胞分裂增殖。短链脂肪酸对小鼠小肠粘膜细胞生长的提高也有报导[59]。这方面效果最好的是丁酸，它可提高空肠和结肠绒毛高度、表面积、陷窝深度，胃泌素的分泌也增加[60]。这一效果在猪结肠粘膜细胞短期培养试验中得到验证[61]，但是鼠结肠细胞培养未能得到验证[62]。Sakata[63]的研究中，饲喂含有乙酸、丙酸或者丁酸，或者混合酸时杯状细胞的分化率增加。用无菌鼠试验结果表明效果与肠道菌群无关。其营养作用的原因还未明了，尽管有人提出植物性神经系统和肠道肽激素方面的提法[63]。值得注意的是丁酸是结肠粘膜非常重要的能量物质[64]。在猪上，GalfiandBokori[65]发现，饲料中添加丁酸盐0.17%，猪的平均日增生提高23%，同时肠杆菌数量减少，乳酸菌数、回肠绒毛高度提高。许多系统受到影响，包括微生态系统，因而，肠组织增加和杯状系统分化的结果不能够评估。禽上没有数据来确认或者排除有机酸的营养作用。 是什么导致了有机酸效果缺乏稳定性WhatContributestotheLackofConsistencyinOrganicAcidBenefits? 关于有机酸的抗菌效果有许多报导，但是也有研究发现没有效果，而且在一些情况下，生产性能的变化与肠道菌群的变化不一致[66]。尽管没有文章对现有的研究报告进行系统的综述，有机酸的效果相比于抗生素在稳定性方面还是差了一些。许多因素可影响有机酸的作用效果，谈到的最多的应该是日粮的系酸力[10,31]。对系酸力影响最大的饲料原料是蛋白饲料和矿物质，谷物和谷物副产品的系酸力相对较低。有机酸降低日粮的系酸力，使肠道前端的酸化更加有效，从而使消化酶的活力更强，同时控制了微生物的繁殖。Blanketal.[32]发现将系酸力从23.5提高56.7回肠氨基酸消化率降低10%。禽开口料的系酸力建议不超过10[67]。在有机酸的研究中，对日粮的系酸力未进行控制是引起有机酸效果不稳定的主要因素。另一影响有机酸效果的因素是配方水平和饲料原料的特性和它们对肠道菌群的影响。将促生长抗生素从饲料中拿掉的负面影响就是日粮中高消化率蛋白的用量增大[68]。如同添加抗生素一样，日粮中高消化率的蛋白添加水平低，生产成绩不如添加酸化剂。过量的未消化蛋白会导致肠道中微生物增多，从而产生细菌毒素[69]或者有毒的代谢产物，如生物胺[68]。另外一种做法，日粮组份会掩盖有机酸效果，就是添加乳清粉。这一重要的，并且是早期产生的乳酸会掩盖其它的有机酸，尤其是在断奶仔猪上。其它对肠道菌群有正面或者负面影响的日粮成分我们了解的并不多。小麦比玉米更易引起肠道菌群失调，尤其是新收获的小麦。这种情况下抗菌添加剂能够表现出改善效果。相反，大麦则可刺激肠道蠕动，因此我们常在仔猪料中使用大麦。Partanen[10]发现在小麦日粮中添加有机酸的效果要好于玉米和大麦中的添加效果。上述因素可使有机酸产生试验中不可能得到的效果。所以在测试有机酸的效果时，我们需要白癜风中药治疗北京去哪家医院治疗白癜风好
|
当前时间：