随着饲料端“禁抗”法规的正式出台，长期以来在饲料中使用的药物促生长类添加剂面临退出，寻找替代品成为当务之急，丁酸类产品无疑是这轮替抗浪潮中的明星产品。我们在此对丁酸类产品的作用机制、产品种类等做一下简要介绍，仅供大家参考。
1 丁酸的功效
1）促进肠道细胞发育，维护肠道屏障功能
肠道健康的重要性这里不再赘述了，其中，肠道的屏障功能对于维护肠道健康是非常重要的。通常，我们将肠道屏障分为四层：
微生物屏障：主要由生长在肠黏膜和肠腔中的微生物群体组成，包括双歧杆菌、乳酸杆菌、肠球菌等等，这些微生物可以通过竞争黏附位点、分泌抑菌物质等方式抑制外来有害菌的定植；
化学屏障：这层屏障是指肠道粘膜的黏液层，黏液层就像是护城河，可以阻止外来有害菌与宿主肠道上皮细胞直接接触；此外，粘液层中还含有如胆汁胆盐、溶菌酶、抗菌肽类的物质，进一步加强了它的屏障功能；
物理屏障：这层屏障是由肠道粘膜上皮细胞通过细胞间连接组成的，可以像城墙一样阻止肠腔中的细菌或大分子毒素物质进入到血液循环中。
免疫屏障：肠道是机体最大的免疫器官，在肠道免疫屏障中，淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞在抵抗病菌侵袭的过程中发挥了重要作用，而分泌型免疫球蛋白A(sIgA) 是肠粘膜的主要免疫效应分子，可阻断细菌、毒素和病毒等抗原在黏膜上的黏附，起到清除抗原的作用。
肠道通过以上四个屏障可以减少外来有害菌、毒素等对机体产生的损伤。然而，在畜禽养殖过程中，饲料、应激、抗生素等因素会对肠道屏障产生损伤，导致肠道通透性增加，也就是所谓的肠漏，许多本应被阻挡在外的有害物质，通过“渗漏”的肠道壁进入血液循环系统，对动物身体各个部位造成危害。同时，这个通透是双向的，血液中本来要运输给其它组织所用的营养物质，也有可能会倒漏入肠腔。最终的表现就是腹泻、炎症、甚至死亡。
丁酸是动物肠道上皮细胞的主要营养物质。由于丁酸的独特结构，它不需要经肝胆循环和三羧酸循环，就能直接作为快速能源被肠上皮细胞利用，能够为结肠黏膜上皮细胞提供70％以上的快速能量。因此，丁酸可以促进肠道绒毛的生长和发育，从而增强动物的消化吸收能力；同时，有助于修复损伤的肠道粘膜细胞，刺激并诱导肠道黏液层粘蛋白、分泌型免疫球蛋白A的表达，维持肠道粘膜的完整性，增强肠道的屏障功能，从而减少外来有害物质对机体产生损伤。
2）减少肠道炎症反应
丁酸是结肠上皮细胞的重要能量来源，若结肠中缺乏丁酸或丁酸不能被氧化，将导致结肠上皮细胞营养缺乏，从而引起结肠炎。丁酸可以减少促炎细胞因子如干扰素γ、肿瘤坏死因子-α或白细胞介素（interleukin， IL）（IL-6、IL-8）的表达。同时，可诱导 IL-10和转化生长因子-B的表达以及诱导一氧化氮合成酶和金属蛋白酶等的合成。除此之外，丁酸可以通过抑制核因子κB，从而控制编码促炎细胞因子、生长因子、热激蛋白、炎症诱导酶等基因的表达。总之，丁酸可以通过多种不同机制而发挥抗炎作用。当然，丁酸通过增强肠道粘膜的屏障功能，也是减少炎症反应的重要手段。
3）抑制有害菌
有许多研究指出，丁酸在体外具有杀菌能力。NAMKUNG等在体外评估了丁酸及丁酸甘油酯对鼠伤寒沙门氏杆菌、产气荚膜梭菌生产的影响。丁酸的这个功效与酸化剂类似，丁酸以分子形态进入细菌的细胞内，并将细菌杀死。许多实验证明，添加丁酸可提高肠道中乳酸杆菌的相对丰度，同时可降低产气荚膜梭菌的相对丰度。丁酸还能下调可增强鼠伤寒沙门氏菌致病性基因的表达，并且能减少盲肠中肠炎沙门氏菌的数量以及该细菌在粪便中的排泄量。
除此之外，丁酸能够提高动物的免疫功能、增强抗氧化能力、调控营养代谢等作用，这是禁抗之后，丁酸类产品得到认可的主要原因。
关于丁酸在胃肠道中的正确释放位置，目前的研究结果不是十分确切。但多数的结果表明，丁酸的作用部位是肠道，尤其是后肠道。Moquet等在肉鸡的实验中观察到：当丁酸和/或丙酸出现在结肠和盲肠内容物中时，蛋氨酸的回肠表观消化率有提高的趋势，与之相反，丁酸出现在嗉囊、腺胃和肌胃中时，多种氨基酸的回肠表观消化率会下降，甚至肌胃中的丁酸还会导致家禽出现厌食反应。所以，由于胃肠道不同区段的细胞类型、 pH 环境、微生物菌群组成不相同，丁酸的释放位置可能会影响它的功效（Poultry World）。
2 丁酸类产品种类
1）丁酸钠
虽然丁酸对动物肠道健康的好处很多，但它具有游离且易挥发的特点，尤其是独特的味道，给加工使用过程造成不便。因此，丁酸常被制成丁酸盐类，如丁酸钠。实际应用中，未包被的丁酸钠不仅容易吸潮，而且进入胃肠道后大多数在胃以及小肠前端被吸收，不仅不会发挥有益的作用，还会反馈抑制胃酸的分泌，影响动物的采食量。为了解决这个问题，大家推出了各种各样的包被型丁酸钠，但包被丁酸钠需要解决胃内“包不住”和肠道内“放不出”的问题，而且因为使用了较多包材，丁酸含量一般不会很高。
表 1 不同类型丁酸钠在仔猪模拟胃和小肠中的存留率
2）丁酸甘油酯
为了解决丁酸的稳定性，除了包被，另一种方法是通过酯化形成丁酸甘油酯。丁酸甘油酯进入小肠后，在脂肪酶的作用下才会将丁酸释放出来，因此可以过胃，并将更多的有效成分作用于肠道的中后段。丁酸甘油酯属于小分子油脂，作为能量供应体来讲，丁酸甘油酯是常规油脂的非常好的补充。但真正解离出丁酸的量难以计算和确定，是否发挥丁酸的作用也难以评判。
3）丁酸梭菌
丁酸梭菌(Clostridium butyricum)又名丁酸梭状芽孢杆菌、酪酸菌，属于芽孢杆菌科，梭菌属，革兰氏阳性，两端钝圆，中间部分较为膨胀，内生芽孢，孢子呈卵圆型，偏心或次端生；丁酸梭菌是动物正常肠道菌之一，具有如下作用特点：
定植在肠黏膜表面
丁酸梭菌是肠道内的原籍菌群，可以定植在回肠和大肠的肠黏膜表面，是肠道内的核心定植菌，定植后的丁酸梭菌形成一层物理屏障，可以保护肠黏膜免受有害菌的侵害。
产生丁酸等短链脂肪酸
丁酸梭菌可以产生大量的丁酸及乳酸等短链脂肪酸，产生的丁酸可以被肠细胞直接吸收，可用于肠道绒毛修复，促进肠绒毛细胞的发育；同时产丁酸伴随着氢气的产生，缓解肝脏等器官的氧化损伤。
调节菌群平衡
丁酸梭菌最显著的生物学特性是能定向抑制魏氏梭菌的生长；同时与双歧杆菌、乳酸杆菌等肠道有益菌共生，并促进其发育。丁酸梭菌在促进肠道有益菌群增殖的同时，还能防止病原菌及腐败菌在肠道内的异常增殖，纠正肠道菌群紊乱，减少肠毒素的产生。
3 丁酸类产品选择
由于丁酸最主要的作用位置是后肠道，所以丁酸类产品能否顺利过胃而到达后肠道释放丁酸是非常重要的考量指标。常见的丁酸类产品中，普通丁酸钠是很难到达后肠道的，包被后虽然可以解决部分问题，但是可能存在丁酸释放不充分等问题；丁酸甘油酯发挥作用需要依赖脂肪酶的分解，而且丁酸生成量是不好确定的，尤其对于消化酶分泌不足的幼龄动物而言，可能产生丁酸的效率会比较低一些。
丁酸梭菌作为一种芽孢菌，具有较强的抗逆性，可耐受饲料制粒高温、胃酸、胆盐的侵蚀，所以过胃是没有问题的；而丁酸梭菌作为后肠定植菌，同时又为肠道核心定植菌，可在后肠长时间定植，持续产生大量丁酸，所以丁酸梭菌作用的靶向性更高，作用位点更为准确；丁酸梭菌对于肠道屏障功能的保护不仅仅在于促进上皮细胞的生长和修复，还可对微生物屏障、化学屏障、免疫屏障发挥保护作用；此外，丁酸梭菌可通过占位、营养竞争、产抑菌物质等方式抑制后肠中有害菌生长，尤其对魏氏梭菌抑制效果明显。
对于丁酸梭菌的产丁酸能力，我们通过体外仿生发酵方式，测得24h丁酸浓度为560ppm，而在动物实验中，测得肉鸡盲肠食糜中存留的丁酸浓度约200ppm，说明丁酸梭菌具有非常强的产丁酸能力，可以满足肠道健康的需求。
表 2 丁酸梭菌在不同发酵条件下的丁酸产量
表3 不同丁酸类产品的特点
4 结语
后抗生素时代，丁酸凭借可促进肠道细胞生长发育、增强肠道屏障功能、减少炎症反应、调节肠道菌群等功效，获得了大家认可。然而市场上常见的丁酸类产品既有优势，又有需要改进的地方。丁酸梭菌作为专门在后肠定植的活性益生菌，可靶向性的在后肠产生丁酸，丁酸产量可满足肠道细胞需求，同时，丁酸梭菌在调节肠道菌群、增强免疫力、减少炎症反应等方面相对于其它丁酸类产品更有优势，具有非常高的性价比。
