60-01-5 / 甘油三丁酸酯的應(yīng)用前景

概述^[1]

甘油三丁酸酯是由一分子甘油和三分子丁酸經(jīng)三步驟化工反應(yīng)程序脂化而成。甘油三丁酸酯天然存在于動(dòng)物脂肪、植物油、奶制品等，工業(yè)應(yīng)用主要是人造黃油的加工和作為飼料添加劑。在生物科技中作為篩選、表征酯酶的底物。

理化特性

3分子丁酸和1分子甘油組成的甘油三丁酸酯，是一種短鏈脂肪酸酯，因其具有不溶于水，易溶于乙醚和乙醇等有機(jī)溶劑，以及熔點(diǎn)較低和沸點(diǎn)較高的物理特性(熔點(diǎn)：-75 ℃，沸點(diǎn)：305~310 ℃)，所以在高溫、光照和制粒等條件下，其理化性質(zhì)基本無變化，適合目前各類飼料加工的生產(chǎn)工藝。

應(yīng)用前景^[2]

海岸帶及海洋環(huán)境中的塑料污染已經(jīng)成為全球環(huán)境問題。Jenna R. Jambeck 等估算出2010年全球192個(gè)沿海國(guó)家和地區(qū)共產(chǎn)生塑料垃圾2.75億t,其中有4.8～127萬(wàn)t通過不同的途徑流入海洋,而這個(gè)數(shù)量還在持續(xù)增加。預(yù)計(jì)至2025年,全球海洋中塑料垃圾。

為解決和減輕塑料污染等―系列環(huán)境問題,可生物降解塑料的研究成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。為篩選、表征酯酶的底物。甘油三丁酸酯可以被添加在聚羥基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate，PHB)中起到增塑劑作用,并可以改變PHB的可生物降解性。國(guó)內(nèi)外關(guān)于生物降解塑料的研究大多側(cè)重于材料的改性以提高降解效果而較少?gòu)奈⑸锝嵌冗M(jìn)行塑料降解的研究。

功效與作用

甘油三丁酸酯是由4個(gè)碳原子組成的短鏈脂肪酸酯，為無色近油狀液體，略有脂肪香味，能順利通過胃腸道，并被緩慢分解為丁酸，進(jìn)而到達(dá)腸道后端，發(fā)揮相應(yīng)的生理效應(yīng)。研究報(bào)道，甘油三丁酸酯能夠促進(jìn)腸道絨毛生長(zhǎng)、增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、維持腸道菌群平衡、增強(qiáng)緊密連接、促進(jìn)黏蛋白分泌、提高免疫力，進(jìn)而提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。因此，在飼料中添加甘油三丁酸酯已成為改善動(dòng)物腸道屏障功能、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)的一種營(yíng)養(yǎng)策略，并被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中。

代謝

丁酸鹽在體內(nèi)代謝過程中極易在胃和小腸的上端被快速吸收，很少進(jìn)入腸道后端發(fā)揮生理效應(yīng)。而甘油三丁酸酯不易被胃酸分解，可以順利通過胃，在腸道中經(jīng)胰脂肪酶的作用后，可被緩慢分解為丁酸和甘油。一方面，丁酸其極易被結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞吸收，大部分的丁酸被氧化成酮體，進(jìn)而合成ATP，為腸道細(xì)胞提供能量；另一方面，丁酸在丁酸輔酶A合成酶的作用下轉(zhuǎn)化成丁酸輔酶A，然后經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成乙酰輔酶A，進(jìn)而參與β氧化，進(jìn)行能量代謝。

作用機(jī)制

動(dòng)物的生長(zhǎng)與腸道消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力密切相關(guān)。在豬、雞以及魚上的研究顯示，淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶是重要的消化酶，增加這些酶的活力能夠提高動(dòng)物腸道的消化能力。在豬和菊黃東方鲀上研究的發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加甘油三丁酸酯能夠增加回腸脂肪酶活力、空腸和回腸胰蛋白酶活力，增加腸道淀粉酶活力。

此外，動(dòng)物腸道的消化能力受到腸道生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控，而腸道的生長(zhǎng)發(fā)育與腸絨毛高度和隱窩深度密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，甘油三丁酸酯的添加能夠增加斷奶仔豬回腸絨毛高度；增加肉雞十二指腸和空腸絨毛高度，但對(duì)隱窩深度無顯著影響；增加1~14日齡肉雞十二指腸和空腸絨毛高度，降低隱窩深度；增加菊黃東方鲀前腸和后腸絨毛高度；降低脂多糖(LPS)處理后肉雞回腸的隱窩深度。甘油三丁酸酯促進(jìn)動(dòng)物腸道生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而促生長(zhǎng)的機(jī)理目前尚不明確，但我們推測(cè)可能與其代謝物作為腸道上皮細(xì)胞主要能量來源有關(guān)。腸道黏膜的快速生長(zhǎng)和發(fā)育需要有效的能量來源。Macfarlane等報(bào)道，丁酸極易被結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞吸收，進(jìn)而被氧化成酮體，參與合成ATP，為腸道細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量。

以上資料說明：甘油三丁酸酯可以通過促進(jìn)腸道的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而提高消化能力，最終發(fā)揮促進(jìn)動(dòng)物健康生長(zhǎng)的作用。

參考資料

[1] Yoshie N，Nakasato K，F(xiàn)ujiwara M，et al.Effect of low molecular weight additives on enzymatic degradation of poly ( 3-hydroxybu-tyrate)[J].Polymer，2000，41(9):3227-3234.

[2] Jambeck J R，Geyer R，Wilcox C，et al. Marine pollution.Plastic waste inputs from land into the ocean[J]. Science，2015，347(6223):768-771.