近年来,我国养殖业不断向集约化、产业化发展。高密度养殖带来的动物防疫和环境污染等问题不容忽视。中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)具有独特的生理生化功能,可以降低脂肪沉积、改善胰岛素敏感性、调节能量代谢,同时还具有抑菌的效果,广泛应用于畜牧养殖业、食品、医药、化妆品等领域。
中链脂肪酸的种类及来源
MCFAs一般是指由6~12个碳原子构成的饱和脂肪酸,主要包括己酸(C6:0)、辛酸(C8:0)、癸酸(C10:0)和月桂酸(C12:0)。相比长链脂肪酸(long-chain fatty acids,LCFAs)来说,MCFAs熔点更低,溶解度更高,在中性溶液环境下,MCFAs几乎可以全部溶解。
中链脂肪酸的生理功能特性
相比于LCFAs来说,MCFAs具有碳链短、分子较小、极性和水溶性较高等特点,这些性质与其在动物体内的消化、吸收、转运和代谢过程有密切的关系。MCFAs不仅是动物快速的供能物质,还对动物生长、繁殖、免疫、脂肪沉积、肠道发育及肠道菌群等方面有特殊的影响,在动物生产中已有所应用。目前,饲料中使用的中链脂肪酸主要以无包膜、微囊化或酯化成甘油单酯、甘油二酯或甘油三酯等形式进行添加。
1易水吸收
首先,脂肪酸或脂肪的熔点高低与其在体内的消化率在一定范围内呈负相关,而MCFAs在常温下是液态,有利于动物的消化利用。其次,极性和水溶性较高的脂肪酸在体内的消化、吸收和转运过程更快。一般脂肪酸链每增长一个-CH2-基团,溶解度会降低2.32倍。由于MCFAs分子量相对较小,因此它们相对能溶于水,比LCFAs的水解能力强6倍。,MCFAs水解对胆盐和胰酶的依赖性较低,即使没有胰酶参与,MCFAs也可达到正常吸收水平的50%左右。吸收后的MCFAs不经过淋巴系统而直接由肝门静脉入肝。同样,中链脂肪酸甘油酯也具有较高的水溶性和较小的分子形状,在舌脂酶、胃脂酶等的作用下可快速水解为甘油和MCFAs被小肠黏膜上皮细胞吸收,经门静脉循环至肝脏后,迅速分解为CO2和H2O提供能量,不在体内合成新的脂肪。MCFAs在肠内水解吸收到血液只需30分钟,2.5小时即可达到高峰,可作为一种迅速补充能量的功能性原料。这种能量在肠道中可以用来产生新的肠道上皮细胞,进而增加肠道绒毛高度,增加消化道对饲料中营养物质的吸收,促进动物的生长发育,提高饲料转化率。
2平衡肠道微生物菌群
已有研究表明,中链饱和脂肪酸及其单甘油酯具有较好的抑菌活性。在畜禽动物的胃肠道中,游离的中链脂肪酸具有与细菌性病原体细胞膜极其相似的亲水亲油平衡性,可以穿透病原体的细胞膜。细胞内的酸化终会导致细菌的死亡,而分解的MCFAs插入细菌的DNA分子中,可以抑制病原体的DNA复制,从而杀死病原体,形成早期的病原体屏障,起到调节肠道微生态的作用。与菌体细胞相比,宿主的真核细胞有不同的胞内pH调节系统,对MCFAs的作用机制反应不敏感,且真核细胞的DNA有细胞核作为保护,所以MCFAs对宿
主真核细胞没有杀伤性。
3化学和生物稳定性
由于中链脂肪酸及甘油酯碳链短,在水相和油相之间具有较好的互溶性和溶解性,与各种溶剂、油脂、一些抗氧化剂、维生素等都有很好的互溶性,可作为一种优良的乳化剂使用。同时,MCFAs作为热稳定的化合物,能够确保贮存的饲料有较长的保质期,这在长途运输和温热的储存条件下是至关重要的。此外,由于MCFAs具有性,其在微生物特性上是稳定的。