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Technical Information新奧公司技術部
丁酸鈉在陸生動物上的研究進展已經廣為普及，也因為全球抗生素濫用所造成的抗藥性，歐盟決定于2006年禁止用抗生素作為所謂的“生長促進劑”添加到飼料中。在尋找抗生素替代品的過程中丁酸鈉由于具有廣泛的生物調節作用而逐漸引起人們的關注。許多科學研究報告已證實丁酸鈉在陸生動物具有以下的作用, 例如抑制人類結腸粘膜發炎及癌癥生成； 改善禽類的蛋殼品質及減少肉雞下痢；增長增生豬腸道絨毛、使腸壁變豐厚；及刺激犢牛瘤胃肌層及突觸的生長。至于丁酸鈉在魚類上的應用，可從以下的試驗得到驗證。
（1）丁酸鈉對羅非魚生長、血液參數及免疫反應的影響（Ahmed H. A., 2015）
1）試驗設計
選擇健康狀況良好的羅非魚200條，隨機分成兩個處理組，每個處理組各100條。對照組飼喂基礎日糧，丁酸鈉組飼喂基礎日糧添加0.03%丁酸鈉，基礎日糧含有蛋白質24.7%，總能3896千卡/公斤。羅非魚的喂食量以每日3%魚體重量喂食；每日分兩餐。
2）試驗結果
表1 丁酸鈉對羅非魚的生長表現
| 對照組 | 丁酸鈉組 | |
| 初重 (克) | 16.7 | 16.8 |
| 末重 (克) | 100.4 | 112.1 |
| 增重 (克) | 83.7 | 95.3 |
| 生長速度, % | 1.08 | 1.14 |
| 采食量 (克) | 165.75 | 175.54 |
| 料肉比 | 1.98 | 1.84 |
| 蛋白合成效率 | 2.06 | 2.21 |
| 魚體增加長度 (公分) | 2.7 | 3.5 |
| 存活率, % | 92.25 | 95.12 |
表2 丁酸鈉對羅非魚肉品質的影響
| % | 對照組 | 丁酸鈉組 |
| 水分 | 73.7 | 72.3 |
| 干物質 | 26.3 | 27.7 |
| 蛋白質 | 62.3 | 66.5 |
| 脂肪 | 21.9 | 19.6 |
| 灰分 | 15.8 | 13.9 |
表3 丁酸鈉對羅非魚血清蛋白、血葡萄糖及肝指數的影響
| 對照組 | 丁酸鈉組 | |
| 血液總蛋白 (mg/dL) | 3.92b | 4.56a |
| 血液白蛋白 (mg/dL) | 2.87a | 3.02a |
| 血液球蛋白 (mg/dL) | 1.05c | 1.54ab |
| 血液葡萄糖 (mg/dL) | 86.75b | 97.50a |
| 腸道葡萄糖吸收 % | 27.25b | 44.0a |
| GPT (mg/dL) | 38.3a | 32.6b |
| GOT (mg/dL) | 106.0a | 90.4b |
| ALP (mg/dL) | 73.82a | 57.18b |
注：肩字母不同表示差異顯著（P〈0.05）
（2） 丁酸鈉對美洲鰻鱺采食、生長性能及抗氧化能力的影響（Zhang S,2011）
1）試驗設計
選擇健康狀況良好的美洲鰻鱺600條，隨機分成三個處理組，每個處理組設2個重復，每個重復各100條。對照組飼喂基礎日糧，丁酸鈉1組飼喂基礎日糧添加0.05%丁酸鈉，丁酸鈉2組飼喂基礎日糧添加0.1%丁酸鈉。試驗預飼期20天，正式期6周。
2）試驗結果
表4 丁酸鈉對美洲鰻鱺生長情況的影響
| 處理組 | 初重 (克) | 增重率 % | 采食率 % | 飼料系數 | 存活率 % |
| 對照組 | 57.70 | 7.55 | 1.62 | 3.76 | 99.5 |
| 丁酸鈉1組 | 58.07 | 7.71 | 1.62 | 3.49 | 100 |
| 丁酸鈉2組 | 57.73 | 10.36 | 1.62 | 2.78 | 100 |
表5 丁酸鈉對美洲鰻鱺肝臟健康情況的影響
| 處理組 | 肝總抗氧化能力(U/mg) | 肝過氧化氫酶活力(U/mg) | 丙二醛(nmole/mg) |
| 對照組 | 2.45 | 20.29 | 5.17 |
| 丁酸鈉1組 | 2.63 | 18.75 | 5.02 |
| 丁酸鈉2組 | 3.07 | 23.36 | 4.37 |
（3）丁酸鈉對淡水魚生長表現及腸道粘膜結構的影響（Wang et. Al., 2008）
1）試驗設計
選擇健康狀況良好的鯉魚360條，隨機分成四個處理組，每個處理組設3個重復，每個重復各30條。對照組飼喂基礎日糧，另外三個試驗組分別在基礎日糧中添加0.05%、0.1%、0.15%的丁酸鈉。飼料期60天，每日投餌2次，喂食量為魚體重的3-4%。
2）試驗結果
表6 丁酸鈉對鯉魚生長情況的影響
| 對照組 | 丁酸鈉組（克/噸） | |||
| 500 | 1000 | 1500 | ||
| 初重 (克) | 43.21 | 42.77 | 43.03 | 45.36 |
| 末重 (克) | 128.67 | 130.33 | 132.37 | 132.70 |
| 平均增重 (克) | 85.5 | 87.6 | 89.3 | 89.3 |
| 料肉比 | 1.95 | 1.91 | 1.87 | 1.87 |
| 魚蛋白合成 % | 202.66 | 207.67 | 211.86 | 211.88 |
表7 丁酸鈉對鯉魚腸道粘膜結構的影響
| 對照組 | 丁酸鈉組（克/噸） | |||
| 500 | 1000 | 1500 | ||
| 絨毛高度 (μm) | 627.89a | 657.11b | 683.67c | 765.44e |
| 絨毛寬度 (μm) | 110.97a | 128.68bd | 136.66cd | 153.39e |
注：肩字母不同表示差異顯著（P〈0.05）
圖1 丁酸鈉增長鯉魚腸絨毛長度
Nuez-Ortin 2011也指出包被丁酸鈉對鯰魚(P. hypohthalmus)生長有非常優異的表現，如下表。
| 對照 | 增重 (克) | 生長速度 | 料肉比 | 蛋白生成比例(%/天) |
| 37.56a | 3.34a | 1.65a | 1.34a | |
| 0.05%包被丁酸鈉 | 50.68b | 4.32b | 1.39b | 1.81b |
注：肩字母不同表示差異顯著（P〈0.05）
在維護腸道健康方面, 丁酸鹽能抑制陸生動物腸道發炎。當細菌入侵時，單核球/巨噬細胞產生大量促進發炎的細胞激素(cytokine)如IL-12 (白細胞介素； interleukin 12)及少量IL-10。IL-12 刺激T細胞生成γ干擾素(interferon-γ)，腫瘤壞死因子(TNF，tumor necrosis factor)及IL-2 (白細胞介素IL-2)。全都會促使腸道發炎反應。見圖2。
圖2
而丁酸會刺激單核球/巨噬細胞產生IL-10，IL-10反抑制IL-12生成，因此腸道發炎反應被抑制。見圖3。
圖3
水產飼料配方中普遍使用魚粉及魚油來促進魚蝦生長，但因這幾十年來全球魚粉魚油的短缺，迫使科學家尋找植物性蛋白原料以取代魚粉，如大豆等原料。但大豆有抗營養因子的缺點 (如皂苷、過敏性蛋白等)，會造成鮭魚、烏頰海鯛、海鱸、鯉魚及養分消化率下降及腸炎。(Francis et. al. 2001; Baeverfjord and Krogdahl, 1996; Bonnyaratpalin et. al. 1998;Uran et. al. 2008; Bonaldo et. al. 2008)。魚類腸道發炎的癥狀包括黏膜組織高度營養化、發炎細胞滲透性的改變、 充血、腸道絨毛變短而影響吸收、營養消化率下降及對其他細菌性疾病抵抗減弱等。
所幸丁酸鹽也具有抑制水產動物腸道發炎的功效! Koppe于2009年指出鮭魚日糧中含25%萃取大豆會導致腸炎，而添加0.1%丁酸鈉可以有效抑制腸道發炎(soy enteritis)。2006年Owen等人以大豆濃縮在鯰魚進行過敏性試驗，日糧以魚粉為主或日糧以大豆濃縮 + 2公斤丁酸鈉為主，其結果表明兩組生長速度無統計學上的差異，表示丁酸鈉可彌補大豆濃縮的缺點。 Jaume Perez-Sanchez及其團隊與西班牙Instituto de Acuicultura de Torre la Sal(IATS-CSIC)學院和挪威University of Life Science用包被丁酸鈉在烏頰海鯛作對比實驗(設3個重復，90公升水槽，15幼魚/槽，試驗期9周)。烏頰海鯛幼魚(25克初重)。實驗主要探討是在以植物性蛋白為主的日糧中(內含20%魚粉及35%魚油被混合植物油所取代)，添加丁酸鈉是否可減輕生長負面的影響及植物性引起的腸炎。生長結果表明，丁酸鈉明顯改善腸道健康及腸道指數 (魚重/腸道長度)。
當我們探討丁酸鹽抑制腸道發炎的機理，可分為3個方式：
（A）基因控制方式
1）丁酸鹽有助某種基因的修飾/改變/表達，使腸道更健康。2）丁酸鹽促進腸道細胞分化基因的表現，而不是干狀細胞增生基因的表現。3）丁酸鹽經由降低mRNA及蛋白質轉譯(transcript)，來降低增生細胞核內抗原(proliferating cell nuclear antigen; PCNA)的表達。4) 丁酸鈉可在后腸道，經由修飾DNA轉譯因子(transcription factors)來提供抗發炎因子。如此反饋控制發炎基因的表現, 達到減輕腸道發炎。
（B）促進某種蛋白質的功能
丁酸鹽改善腸道屏障細菌入侵的功能(intestine barrier function)，促進緊密結合(tight junction)的幾種成分基因的表達，如封閉蛋白(claudin)及緊密連結蛋白ZO-1(tight junction protein ZO-1)基因表達。
（C）丁酸鹽改變物質的表達來控制基因
丁酸鹽也改變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)的表達，進而促進抗發炎基因的表達。
另外，丁酸鈉在蝦類上也有很廣泛的應用。丁酸可用以保護鹽水明蝦免受病原性弧菌感染（T. Defoirdt等人 2006）。在實驗室中丁酸可完全抑制明蝦弧菌LMG21363生長 (in vitro) 。
圖4
在明蝦體內，丁酸可增加經過弧菌感染兩天后的存活率 (in vivo)，見表8：
表8 丁酸對明蝦經過弧菌感染兩天后的存活率的影響
| 處理組 | 存活（%） |
| 對照組 | 80 + 3 |
| LMG21363弧菌 | 12 + 2 |
| LMG21363弧菌 + 丁酸 (25 mM) | 48 + 2a |
| LMG21363弧菌 + 丁酸 (100 mM) | 50 + 5a |
總體而言, 丁酸鹽在魚類及蝦類上應用的效果可歸納如下：
1）改善水產動物的生長表現及營養份消化率；
2）提高魚肉品質；
3）促進絨毛增長及修復；
4）抑制腸道發炎，減少過敏反應；
5）提高機體免疫力；
6）促進肝臟健康；
7）抑制弧菌；
8）提高飼料適口性。
相信有一天，丁酸鹽添加于水產飼料配方中不再只是一個新的議題或新的概念。就如同20年前丁酸鹽開始推廣應用在畜禽上，到今天為止已被廣泛使用一樣。
