王晶晶 陳建康 靳文廣

中圖分類號(hào)：S816 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2018）08-0045-03

不同有機(jī)酸在特性上存在很大的差異，我們將在本文解釋不同有機(jī)酸各自的作用模式和一些利用中鏈脂肪酸（Medium Chain Fatty Acids，MCFAs）進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。

有機(jī)羧酸可根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)分為多個(gè)亞組（圖1）。

根據(jù)其作用效果，它們可分為三組：

① 可以作為飼料衛(wèi)生調(diào)節(jié)劑——限制真菌、酵母菌或腸球菌的生長(zhǎng)并控制相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失——的酸。此組的實(shí)例是丙酸和山梨酸。

② 可以降低胃內(nèi)環(huán)境pH并改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的酸。這種作用在家禽中不太重要，因?yàn)榧仪菽軌驅(qū)⑽竷?nèi)環(huán)境的pH維持在一個(gè)足夠確保蛋白質(zhì)消化的較低水平。降低胃內(nèi)環(huán)境的pH將能產(chǎn)生抑菌效果。使用富馬酸、甲酸和乳酸能夠起到此方面的作用。

③ 具有直接抗菌作用的酸。胃中病原菌的減少將會(huì)降低腹瀉的發(fā)生率，并且通常會(huì)促進(jìn)動(dòng)物的健康。此組中的酸對(duì)減少抗生素的使用特別重要。具有抗菌作用的酸的一個(gè)實(shí)例是MCFAs。

1 殺菌作用

為了消除胃中的病原體并降低感染壓，酸具有非常重要的特性，如下：

pKa：決定酸接近細(xì)菌的能力。

親水疏水平衡（Hydrophile-lipophile Balance Number，HLB）值：決定使細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的能力。

有效殺菌劑的條件是高pKa和最佳的親水疏水平衡值。

2 pKa

酸的pKa（表1）可以確定其作用是降低pH還是抗菌。每種酸有其特有的pKa，該值為50%的酸以其未離解（RCOOH）形態(tài)存在而50%的酸以其離解（H+ + RCOO-）形態(tài)出現(xiàn)時(shí)的pH。因此，酸的分子狀態(tài)會(huì)根據(jù)環(huán)境的pH變化。

由于細(xì)菌細(xì)胞膜具有負(fù)電荷（磷在磷脂雙層中產(chǎn)生負(fù)電荷），我們通常需要未解離形態(tài)（RCOOH）的酸才能得到抗菌作用。

這種形態(tài)的酸具有中性電荷，可被細(xì)菌的細(xì)胞膜吸引。解離形態(tài)的酸（RCOO-）是陰性的，因此它們不能接近細(xì)菌（陰性和陰性永遠(yuǎn)不會(huì)相互吸引）。如果酸的pKa小于環(huán)境pH，則該平衡會(huì)向解離形態(tài)的方向偏移。解離會(huì)釋放H+，導(dǎo)致酸化。

如果酸的pKa大于環(huán)境pH，它將使該平衡向未解離形態(tài)的方向移動(dòng)。未解離的酸能夠消滅細(xì)菌，MCFAs就是這種情況。

酸的pKa與胃內(nèi)環(huán)境的pH之間差異越大，該平衡向未解離形態(tài)偏移的幅度就越大，并且抗菌作用也越大。MCFAs具有較高的pKa，因此它們具有較好的抗菌作用。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，有時(shí)將低pH和抗菌酸聯(lián)合應(yīng)用是有效的。

降低胃內(nèi)環(huán)境pH可以通過加大pH和酸的pKa之間的差異來(lái)確?？咕嵊懈玫淖饔谩５?，家禽胃內(nèi)環(huán)境的pH已經(jīng)足夠低，降低pH的酸通常用于飼料和飲水的衛(wèi)生，但在家禽上很少利用它來(lái)抗菌。對(duì)于抗菌作用來(lái)說(shuō)，MCFAs的效果更好。

3 HLB值

接近細(xì)菌是抗菌的第一個(gè)條件。第二個(gè)條件是有一個(gè)最佳的HLB值。

細(xì)菌的細(xì)胞膜由磷脂組成，而磷脂含有親水性的頭部和親脂性的尾部。

有機(jī)酸也有親水基團(tuán)羧基（COOH）和疏水性的尾部（R）。

兩親性質(zhì)可以用HLB值表示（親水-親脂平衡）。

為了使細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定狀態(tài)，酸的HLB值應(yīng)與細(xì)菌細(xì)胞膜的HLB值相接近。MCFAs具有這種最佳的HLB值，這就是為什么它們會(huì)以最有效的方式使細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性。

革蘭氏陰性菌對(duì)己酸（C6）和辛酸（C8）更敏感。

革蘭氏陽(yáng)性菌更容易受到癸酸（C10）和月桂酸（C12）的影響。

已知由4種MCFAs構(gòu)成的酸混合物可以產(chǎn)生協(xié)同作用，并且具有廣譜抗菌作用。乙酸、丁酸和丙酸不具有這種最佳的HLB平衡（它們太親水），這就是為什么它們作為MCFAs時(shí)殺菌效率較低的原因。

4 不同形式MCFAs的作用機(jī)制

與其他酸相比，MCFAs顯示出較低的最小抑制濃度，并可以直接在pH低的胃中提供針對(duì)病原體的第一道防御屏障。與中鏈甘油三酯（Medium Chain Triglycerides，MCT）（在脂肪酶作用后其僅在腸道中釋放游離MCFAs）相比，添加游離MCFAs的作用更快。

此外，從MCT中釋放出MCFAs的效率較低，因?yàn)樗鼈冊(cè)趐H高于5的環(huán)境中釋放。

這意味著MCFAs將轉(zhuǎn)換為解離態(tài)，不會(huì)被細(xì)菌細(xì)胞膜吸引。這就是為什么在飼料中添加游離MCFAs會(huì)在胃中產(chǎn)生更有效的直接作用。此外，MCFAs對(duì)腸道病原體的存活具有強(qiáng)大的影響。

降低沙門氏菌或梭菌等病原菌的毒力，可以減少這些病原菌在腸道和全身的定植。

MCFAs還可以延長(zhǎng)中性粒細(xì)胞的壽命，因此它們對(duì)通過其他途徑（例如肺）進(jìn)入機(jī)體的病原體起作用更快更強(qiáng)。

5 試驗(yàn)結(jié)果

在最近的一項(xiàng)試驗(yàn)中，MCFAs被證明是抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑的一種理想替代品。在產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌攻毒試驗(yàn)中，用該菌攻毒900羽Cobb 500肉雞（3個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)重復(fù)10個(gè)，每籠30羽雞）。

飼喂MCFAs的肉雞與飼喂抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑的肉雞具有完全相同的歐洲生產(chǎn)效率因子（European Production Efficiency Factor，EPEF；包含各個(gè)重要生產(chǎn)性能參數(shù)的數(shù)值）。

這兩組的EPEF均顯著優(yōu)于陰性對(duì)照組。與陰性對(duì)照組相比，MCFAs組的肉雞在第21天的病變?cè)u(píng)分明顯更好（表2）。

很明顯，該試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪浅晒Φ模宏幮詫?duì)照組肉雞的生產(chǎn)性能很低，死亡率約為9%。

這意味著MCFAs在肉雞上對(duì)梭菌有明顯的誘導(dǎo)作用。從該試驗(yàn)中我們可以得出結(jié)論，MCFAs是目前市場(chǎng)上理想的抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑替代品。

6 結(jié)論

很明顯，MCFAs的廣譜抗菌活性和作用方式使它們能成為減少抗生素使用的理想解決方案。

原題名：For efficiency and health – think medium chain fatty acids （MCFAs）（英文）

原作者：Manu De Laet（Nuscience集團(tuán)公司家禽產(chǎn)品經(jīng)理）