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丁酸梭菌代谢产物的营养功能 |
| 信息来源：泰安大同不凡生物工程有限公司 发布时间：2020-10-31 16:05:08 浏览量：1118 次 |
 丁酸梭菌在肠道中通过发酵作用能产生多种物质，包括各种酶类、维生素、短链脂肪酸等，这些物质不仅可以补充机体的营养需要，而且能促进肠道对饲料中营养物质的消化、吸收和利用，提高畜禽的生长性能。日粮中添加丁酸梭菌可显著提高种番鸭蛋的受精率，且这种作用是通过丁酸梭菌在肠道内代谢产生的多种维生素和酶类等物质加强了种番鸭对钙、磷、锰、锌、铜和铁等矿物质的吸收以满足番鸭繁殖性能的需要实现的。 酶 类丁酸梭菌在肠道无氧环境中代谢，产生了蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、糖苷酶、纤维素酶等消化酶，与肠道中分泌的肠酶体系共同作用，把进入肠道的大分子碳水化合物、蛋白质和脂肪等酶解成单糖、短肽或氨基酸、甘油-脂或甘油等小分子物质，能被小肠直接吸收和利用，从而显著提高了饲料中的营养吸收效率。研究证实，补充丁酸梭菌能显著提高仔猪和肉鸡的饲料转化率（Feed Conversion Rate, FCR）和平均日增重（Average Daily Gain, ADG）。在肉鸡上的试验和在断奶仔猪上的试验与上述结果一致。此外，丁酸梭菌在大肠中产生的外切和内切果胶裂解酶以及果胶甲酯酶，能通过协同作用参与果胶等物质的消化，产生不饱和二半乳糖醛酸，然后在其它酶的作用下进一步被分解成一些短链脂肪酸，为肠道上皮细胞发育提供能量。 维生素 丁酸梭菌在肠道中能产生多种B族维生素（如核黄素、烟酸、吡哆醇、泛酸和叶酸等和维生素E等）。维生素B以辅酶的形式参与体内碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢，维持机体正常生理活动。其中核黄素和烟酸经磷酸化作用与蛋白质结合成的脱氢酶对于维持机体生物氧化和细胞呼吸至关重要；吡哆醇磷酸化后作为脱羧酶和转氨酶的辅酶参与氨基酸代谢；泛酸可与焦磷酸等生成辅酶A，参与三大营养物质的代谢和生物转化过程；而叶酸作为一碳单位的载体，主要参与嘌呤和嘧啶的合成。维生素E则有助于肠黏膜损伤的修复，促进伤口愈合。此外，提前用维生素E干预能够减轻电离辐射所致的肠道炎症，且这种作用与维生素E的抗氧化性有关。 短链脂肪酸 丁酸梭菌在厌氧发酵过程中能产生大量的短链脂肪酸（Short-Chained Fatty Acid, SCFA），包括乙酸、丙酸、丁酸等，它们均能被结肠上皮细胞吸收利用，为细胞提供能量来源，其中有超过70%的能量来自丁酸的氧化。除此之外，丁酸梭菌也能为肠道中的其它益生菌，包括双歧杆菌和乳酸菌等的生长繁殖提供能量。丁酸梭菌是有效的丁酸生产者，且在所有的SCFA中，丁酸的代谢率高。因此，丁酸梭菌的功效部分依赖于丁酸的作用。 丁酸主要在大肠中产生，经被动扩散与特异性载体运输被盲肠和结肠上皮细胞吸收。丁酸在肠道中存在解离和非解离形式，非解离的丁酸质子化（与H+结合）后是脂溶性的，能够以被动扩散的方式进入上皮细胞内，并释放出H+，导致细胞质酸化。此时Na+/H+交换系统（Na+-H+ Exchanger, NHE）被激活，增加H+的转出和Na+的转入，以保持细胞内外pH值的稳定。因此肠上皮细胞以质子化扩散的方式吸收丁酸与细胞上的NHE活性之间存在功能性偶联关系。而解离状态的丁酸主要通过载体介导的丁酸阴离子与HCO3-进行交换，这些载体包括腺瘤下调因子（Down Regulated in Adenoma，DRA）和假定阴离子1（Putative Anion 1, PAT1）等。DRA和PAT1能转进解离的SCFA，同时转出HCO3-。此外，当上皮细胞内的pH值上升时，阴离子交换剂2（Anion Exchangers 2，AE2）被激活，也能将HCO3-转运出细胞外。肠上皮细胞的顶端和基底外侧膜均存在阴离子交换方式，但其对丁酸和HCO3－的转运方向恰好相反。 丁酸被细胞吸收后，首先在细胞质中经丁酰CoA合成酶活化为丁酰CoA，然后在脱氢酶、水合酶以及硫解酶的作用下生成乙酰CoA，进入三羧酸循环产生ATP，为肠上皮快速提供能量。此外，丁酸产生的乙酰CoA以及通过羟甲基戊二酸单酰CoA途径产生的酮体（乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮）可作为肠上皮细胞合成其它物质的底物。 |
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