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杨博:功能性脂肪酸在非洲猪瘟防控中的潜在价值

来源:抗非大家谈 2021-04-09 09:05:02| 查看:


  
  感染非洲猪瘟病毒的猪只的组织器官、体液、分泌物、排泄物中均含有高滴度的非洲猪瘟病毒,大部分被感染猪被淘汰,这给食品生产和饲料市场带来严重的影响。
  
  受病毒污染的饲料是导致病毒性疾病传播的一种重要因素,因此人们越来越关注饲料安全和饲料成分的抗病毒作用。病毒可以通过饲料经口腔感染,这将导致相关病毒性疾病的暴发。因此,通过降低饲料的传染性来降低饲料带来的猪群感染风险,探索具有潜在抗病毒特性的饲料添加剂,具有广阔的应用前景。
  
  脂肪酸是油脂的主要成分,功能性脂肪酸是指一类具有特殊生理功能的脂肪。与非洲猪瘟防控相关的功能性脂肪酸主要包括中链脂肪酸和ω-3脂肪酸。
  
  1中链脂肪酸的抗病毒作用
  
  中链脂肪酸指的是碳原子数在6~12个的脂肪酸,主要包括C6:0、C8:0、C10:0和C12:0(月桂酸)。中链脂肪酸本身具有抗菌、抗病毒活性,当中链脂肪酸以单甘酯形式存在时,其活性增强20倍左右。其作用机理是:单甘酯是以表面活性剂的方式作用于膜,而游离脂肪酸是以酸的方式发挥作用,二者作用机理完全不同。在中链脂肪酸单甘酯中,月桂酸单甘酯容易规模化生产和应用。
  
  其实早在几十年前就有关于月桂酸单甘酯抗病毒的报道,只是未引起足够重视。2009年,《Nature》报道了月桂酸单甘酯具有抗艾滋病病毒的作用,从而促进了人们对月桂酸单甘酯的进一步研发与应用。月桂酸单甘酯对多种病毒如艾滋病病毒、麻疹病毒、疱疹病毒、流感病毒等均具有抑制作用。这为我们开发新型抗病毒类添加剂提供了新的思路。
  
  2020年,Joshua等报道(详见Journal of Animal Science and Biotechnology,2020,11:114),中链脂肪酸和月桂酸单甘酯在体外对非洲猪瘟病毒的抑制效果,测试表明,中链脂肪酸和月桂酸单甘脂在高浓度(5mmol/L)下均可有效抑制非洲猪瘟病毒,更详细的研究表明,月桂酸单甘脂可以在低浓度(0.25mmol/L)下发挥抑制非洲猪瘟的作用,而中链脂肪酸则不具有如此高活性。这也验证了中链脂肪酸单甘脂的活性要远远高于游离中链脂肪酸,提示,单甘脂结构是一种理想化的结构。在饲料中添加月桂酸单甘酯,能够降低猪经饲料被感染的风险。
  
  在月桂酸单甘酯用于抗击非洲猪瘟的实践中,大家见解不同、褒贬不一。我们认为,月桂酸单甘酯有确切的抗病毒效果,但要注意其适用范围。月桂酸单甘酯发挥抗病毒作用,需要和病毒接触。月桂酸单甘酯可以阻断病毒经消化道传播,但是,病毒的传播途径还有很多,不能以为用上月桂酸单甘酯就万事大吉了。根据实践经验,月桂酸单甘酯可以提高感染阈值、降低感染概率。另外,不少人用月桂酸单甘酯治疗非洲猪瘟,这是不对的。月桂酸单甘酯在体内代谢快,很难将其输送到病毒感染靶点。简言之,月桂酸单甘酯用于非洲猪瘟的预防具有积极意义,用于治疗是不太现实的。
  
  病毒的混合感染临床症状表现更加剧烈。在临床中,猪蓝耳病和非洲猪瘟的混合感染很常见,猪蓝耳病导致免疫抑制,会提高非洲猪瘟病毒的烈性程度。月桂酸单甘酯具有广谱抗病毒功能,长期使用,会降低猪只的病毒感染率,避免混合感染问题。大数据表明,长期添加月桂酸单甘酯的猪场,可以降低药费,没有基础病,非洲猪瘟防控也就相对容易一些。非洲猪瘟防控,不能有懒汉思维,加强生物安全仍然是首要工作。
  
  在临床应用方面,月桂酸单甘酯的使用剂量应该如何掌握呢?月桂酸单甘酯是食品乳化剂兼防腐剂,在食品工业上,是GRAS(Generally Recognized as Safe)级别,添加量不受限制。月桂酸单甘酯易溶于热水,但在冷水中溶解度约为20 ppm,体外抑菌试验表明,其在很低的剂量下就可以发挥抑菌作用(表1)。
  
  表1 月桂酸单甘酯的体外抑菌浓度
  
 
  表1的数据为体外抑菌试验得来的数据,因为月桂酸单甘酯在体内容易被吸收代谢,实际用量要比理论值大很多。在养猪上,笔者根据行业经验,推荐每吨饲料添加1~1.5 kg月桂酸单甘酯,最低有效添加量为500 g/t左右。另外,可以饮水中添加,每吨饮水添加250 g,由于月桂酸单甘酯几乎不溶于冷水,可以先用5倍热水将月桂酸配成母液,再按比例添加于水源中,可以降低非洲猪瘟感染风险。
  
  另外,月桂酸单甘酯还有其他一系列有益于动物健康的功能,是特别值得行业重视的功能性脂肪酸类产品。辛癸酸也是具有应用潜力的中链脂肪酸,目前行业推广的辛癸酸产品是甘油三酯方式存在,笔者认为辛癸酸的单甘酯会具有更优的临床效果。
  
  2短链脂肪酸和肠粘膜的屏障功能
  
  肠道不仅是动物的消化吸收器官,也是动物体内最大的一个免疫器官。肠道功能的发挥要依赖肠粘膜,肠粘膜有4大屏障功能,包括免疫屏障、生物屏障、化学屏障和机械屏障。健康的肠粘膜是动物健康的基础。有趣的是,肠粘膜的能量利用方式非常特殊,肠粘膜几乎不利用葡萄糖。在小肠段,肠粘膜主要是依赖氨基酸供能,到了后肠段,主要依赖以丁酸为主的短链脂肪酸。通常,丁酸为结肠黏膜提供了70%左右的能量。当肠粘膜能量缺乏时,就会发生肠粘膜萎缩变薄的现象,进而是影响到肠粘膜的一系列屏障功能,动物也就变得更加易感。肠道内源性丁酸的来源于膳食纤维的肠道发酵,我们知道,目前的玉米豆粕型日粮纤维不足,而且,动物的肠道菌群也经常失衡,从而导致了动物大概率缺乏丁酸。实践中,给动物补充丁酸也收到了确切的提升健康度的功能。不难理解,猪只拥有了健康的肠粘膜,对非洲猪瘟病毒的感染阈值也可以提高。
  
  3ω-3脂肪酸和炎症风暴
  
  通常,长链脂肪酸是指碳原子数大于16的脂肪酸。在长链脂肪酸系列中,研究最多的就属ω-6系列多不饱和脂肪酸和ω-3系列多不饱和脂肪酸,这两类均为必需脂肪酸。它们与猪群的生长、繁殖性能、免疫功能、皮肤、毛色、肾脏、肝脏、神经和视觉等方面密切相关。
  
  激素在调节生命活动中至关重要,激素需要平衡是显而易见的道理。如图1所示,激素平衡的底层逻辑是ω3/6脂肪酸平衡,因为一大类激素的前体是ω-6和ω-3脂肪酸,而且这两类脂肪酸对应的激素功能往往是相反的,这种双向的调节机制具有快速、精准的特点。以炎症反应为例,ω-6脂肪酸对应的激素是促进炎症,ω-3脂肪酸对应的激素是抑制炎症。在现实中,90%以上的人和动物都是缺乏ω-3的。因为所有油脂都包含ω-6,只有少数油脂有ω-3,导致人和动物非常容易缺乏ω-3。另外,ω-3脂肪酸氧化稳定性差,容易导致酸败,配方师大都不愿意添加ω-3。以上因素导致了动物大概率缺乏ω-3,从而造成动物的炎症体质。
  
  图1 脂肪酸平衡和激素代谢的关系
  
  病毒引起的“炎症风暴”是导致机体死亡的主要原因。新冠肺炎发生后,国家卫健委推荐重型新冠肺炎患者补充ω-3(见《新型冠状病毒肺炎重型、危重型病例诊疗方案(试行 第二版)》),就是为了控制“炎症风暴”的发生。摄入适量的ω-3多不饱和脂肪酸,可以调节促炎反应与抗炎反应的动态平衡,缓解过度炎症反应,减少病毒感染率。对于非洲猪瘟病毒感染猪只也是同样的机理,给猪适当补充ω-3多不饱和脂肪酸,对改善猪只的免疫力和减少猪群非洲猪瘟病毒的感染率,具有重要的意义。但需要注意最佳的添加时间及最佳的抗病毒成分添加组合。
  
  4ω-3脂肪酸和繁殖性能
  
  动物体脂肪中,ω-3脂肪酸含量极低,但在生殖细胞中,包括精子和卵子中,ω-3脂肪酸却是重要脂肪酸。给公猪补充ω-3,可以显著改善精子活力;给母猪补充ω-3,可以显著改善后代健康度。在当前背景下,三元母猪比例很高,繁殖性能下降问题是行业的痛点,适当补充ω-3脂肪酸具有积极意义。
  
  关于ω-3的用量,已发表的论文中可能存在很大误区。文献中的添加量往往是过剩的,由于ω-3存在易氧化、不稳定的问题,过量添加带来很大风险。笔者的推荐值是:以EPA/DHA方式补充,每吨饲料补充400 g(折合纯EPA+DHA);以亚麻酸方式补充,每吨饲料补充4 kg(折合纯亚麻酸)。
  
  5理想脂肪酸模式的思考
  
  平衡的营养才是好的营养,氨基酸、维生素、矿物质的平衡理论早已成为共识,脂肪酸平衡目前尚处于刚起步阶段。脂肪酸作为动物生长、代谢所必需的营养物质,其在能量、激素代谢、免疫调节、改善肠道和抗病毒等多方面均具有重要应用价值。表2中,我们对动物营养所需要的脂肪酸进行分类,希望对行业有所借鉴意义。值得一提的是,饲料NRC标准强调了母猪对亚油酸(C18:2)的最低需求,实际上,C18:2的过量供应,已经导致了动物的炎症体质,C18:2已经是个有害的必需脂肪酸,这一点值得行业重视。
  
  动物的健康源于营养的平衡,其中,脂肪酸的平衡是营养平衡的重要内容。动物的健康度提升了,非特异免疫得以增强,动物对病毒的感染阈值均可以显著提升。在现实中,非洲猪瘟的无症状感染也非常常见,也有一些猪场即便没有采取严格的生物安全措施,也顺利存活了下来,这些非洲猪瘟大环境的“猪坚强”的共性特点是健康度好。当然,我们并不是否则生物安全的重要性,我们想强调的是,在重视生物安全的同时,也应该重视提高猪群的健康度,进一步提高非洲猪瘟防控的可靠性,在提升猪群健康度方面,脂肪酸营养是重要的一个方面。
  
  表2  脂肪酸功能分类
 
 
  6小  结
  
  非洲猪瘟是我国“百年一遇”的灾难,给养猪业带来巨大的损失和惨痛的教训,给摧残着猪的免疫力、过度依赖疫苗或药物的养猪人上了一课,也给养猪人一次沉痛的警告和提醒。
  
  防控非洲猪瘟是一项系统工程,生物安全和营养调控同等重要。挖掘功能性脂肪酸的营养价值及功能作用,在非洲猪瘟防控及营养保健方面,具有重要的作用。加强猪只所需营养的研发、饲料配方的优化、饲料添加剂的合理选择,仍是养猪人需要重视的问题之一,也是保障猪群营养亟需完成的重要任务。
  
  专家点评
  
  随着养猪业高密度集约化,大规模工厂化;商品性及市场等变化,特别是近年来人们绿色环保意识的增強,要求饲(日)粮设计技术必须满足养猪业的多种要求,包括:高产优质、经济、健康环保(绿色)、生产特色猪肉产品等不同目标的需要,向传统动物营养学提出了新挑战,而信息技术、系统工程、生物工程、遗传工程、大数据等学科的科技进步和渗入,特别是当代以系统工程理论为指导,形成的 “动物营养系统调控理论”。
  


  动物是遗传和环境条件相互作用的产物,人类养殖动物的最大目标乃是以最小的投入获取最大的收入,主要受外界自然环境条件和动物的机体结构与功能综合影响。为此,首先必须在优良品种的基础上,达到遗传性确定的生产性能与饲养它的目标一致,此乃动物育种系统的任务;其次是充分发挥该猪品种机体结构及功能优势,并以最小投入获取最大收益;此乃动物营养系统之任务;第三则要尽量杜绝或降低疾病发生率和死亡率,此乃养猪必不可缺少的三大体系。
  
  非洲猪瘟的肆虐更是对猪的营养研究提出了新的挑战。营养研究者也从全方位、多角度对抗病营养进行了研究。脂肪酸的研究和应用并不是新课题,只是在这个非洲猪瘟常态化的时代,更加重视脂肪酸的营养平衡和功能性。脂肪酸不仅仅能量,很多脂肪酸还具有特殊功能。功能性脂肪酸是一类有助于抗菌、抗病毒、快速供能和激素前体供能的脂肪酸,主要包括中短链脂肪酸和ω-3/6脂肪酸。作者系统地阐述了功能性脂肪酸在非洲猪瘟防控中的潜在价值,为行业提供了一条新思路。特别指出,月桂酸单甘酯具有明确的广谱抗病毒功能,同时,还具备提升动物健康度的效果。将其用于饲料和饮水,预期可对非洲猪瘟防控发挥积极作用。由于月桂酸单甘酯几乎没有刺激性和腐蚀性,可长期饮水添加。文章还阐述了ω-3脂肪酸在控制炎症风暴和提升繁殖性能方面的潜在价值,对提升非洲猪瘟威胁下的养殖效益具有积极的意义。
  

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