短鏈及中鏈脂肪酸應用於飼料中的訴求與效果
短鏈脂肪酸(Short-Chain Fatty Acids, SCFAs)
短鏈脂肪酸(Short-Chain Fatty Acids, SCFAs)是碳鏈長度小於六個碳原子的
脂肪酸，常見的短鏈脂肪酸有乙酸(Acetic Acid)、丙酸(Propionic Acid)、丁酸(Butyric Acid)等。這些脂肪酸主要是在大腸中由微生物發酵不易消化的碳水化合物(如，纖維)而產生，具有改善小腸組織型態、形成腸道屏障、降低腸道發炎反應等效果。短鏈脂肪酸因其碳鏈短，熔點低，水溶性較高，容易呈現液狀，也容易揮發，並具有特殊氣味，故又稱為揮發性脂肪酸(Volatile fatty acids, VFA)。
在短鏈脂肪酸的範疇中，丁酸(Butyric acid)是個發展已久的品項。因為丁酸是結腸細胞的主要能量來源，可促進腸壁細胞的增生和修復，並透過降低腸道pH值來抑制細菌生長，能抑制格蘭氏陰性菌，也可抑制產氣莢膜梭菌、有效對抗家禽壞死性腸炎、抑制大腸桿菌。在豬隻飼料中添加丁酸可以改善腸道健康，提高營養物質的吸收率。尤其是仔豬，因為其消化系統還不夠成熟，丁酸可以幫助刺激腸道細胞的生長和分化，減少病原體和有害物質的穿透，並提高仔豬生長率。研究指出，有添加丁酸的仔豬，其日增重比未添加的仔豬提高了5-10%。
正丁酸、丁酸鹽類(丁酸鈉/丁酸鈣)、包覆型丁酸鹽類(澱粉包覆/脂質包覆)及丁酸甘油酯分別代表了丁酸應用在飼料添加劑中、由舊到新的四個發展階段。丁酸甘油酯(Glycerides of Butyric Acid)為丁酸和醇結合的產物，為固體或是臘狀物質。丁酸甘油酯與前述幾代產品的比較說明如下:
- 與丁酸相比，氣味較不刺激，添加在飼料中的接受度更高。
- 固態/臘狀的型態，保存時的安定性較好，不似丁酸鹽類有容易吸濕結塊的問題。
- 因丁酸分子被結合在甘油骨架上，需要透過腸道中的解脂酶才會從甘油骨架上釋放出來，所以可以過胃。在通過胃部之後，因著解脂酶的分解作用，使丁酸甘油酯上的丁酸可以緩慢和均勻的釋放於整個腸道中，而非僅限於上腸道。
- 另有研究指出，單酸甘油酯具有最強力的乳化作用，可促進小腸中脂質水解產生微膠粒，而提高腸細胞對脂質水解產物的吸效率。
中鏈脂肪酸(Medium-Chain Fatty Acids, MCFAs)
中鏈脂肪酸(Medium-Chain Fatty Acids, MCFAs)是一類碳鏈長度介於6-12碳
原子的飽和脂肪酸，存在月桂、棕櫚仁、椰子油當中。與短鍊脂肪酸相比，熔點較高(但在室溫下仍然為液態)、水溶性較低。中鏈脂肪酸包含月桂酸(Lauric Acid)、己酸(Caproic Acid)、辛酸(Caprylic Acid)和癸酸(Capric)。此類有機酸在消化過程中不需要膽鹽就可以直接被吸收，並可通過肝門靜脈系統直接運輸到肝臟，使得它可以成為快速能量來源；中鏈脂肪酸另一個特殊之處在於能夠抗菌，其抗菌機制為破壞細菌細胞膜的完整性，影響細菌細胞的代謝，從而展現出抗菌效果。在前述四種中鏈脂肪酸中，月桂酸(C12)和辛酸(C8)的抗菌效果特別突出；MCFAs也對大腸桿菌和沙門氏菌有顯著的抑制作用，可以作為抗生素的替代選項。
近年在畜牧業界中，月桂酸(Lauric acid)因為對革蘭氏陽性菌具有優異抗菌力而備受矚目，與其他型態的脂肪酸相比如下:
- 和短鏈脂肪酸相比，月桂酸對革蘭氏陽性菌的抗菌效果較佳，因為革蘭氏陽性菌的細胞膜結構較簡單，使中鏈脂肪酸在穿透細菌細胞壁之後，可直接融入細胞膜的脂質雙層中，破壞細胞膜的結構和功能；它還可以透過溶解脂質雙層包膜病毒的結構，破壞其感染性(例如新城雞瘟病毒)。
- 單酸甘油酯是由一分子脂肪酸和一分子甘油形成的化合物，游離脂肪酸是未與甘油結合的脂肪酸，而月桂酸甘油酯(Monolaurin)和游離脂肪酸相比，單酸甘油酯的型態有高選擇性(對有益菌群沒有影響)、也不會受到環境pH值影響，因此在飼料加工過程結構穩定、不會解離、不揮發且無腐蝕性。有一研究指出，在體外最低抑菌濃度(MIC)測試當中，alpah-單甘油酯和其相對應的游離脂肪酸相比具有更強的抗菌作用。
- 月桂酸甘油酯和其他單酸甘油酯相比具有最強的抗菌活性(例如鏈球菌屬、棒狀桿菌屬、念珠菌屬等)，在腸道中的穩定性高，不易被腸道微生物分解，因此在整個腸道中的作用時間更長。
應用短鏈與中鏈脂肪酸於仔豬飼料中的益處
對成豬來說，因為腸胃道已發展健全，所以飼糧中可以使用的酸化劑類別較多，功能訴求也多設定在酸化腸道、降低病原增生機率、強化消化效率。但對小豬來說，剛出生時免疫系統還在發展階段，需要幾周的時間才能建立主動免疫機能。在出生的幾個星期內，母豬初乳中所含的多種抗體及營養份，除了為仔豬提供被動免疫力，也能促進血糖調節和黏膜免疫系統的發展，為仔豬打造抵禦外界病原體的保護傘。到了離乳階段，仔豬會面臨幾項重大的挑戰，例如：突然失去初乳採食機會和母豬的保護、開始需要攝取形態完全不同的飼料，但胃酸分泌能力尚未發育完整，可能導致消化吸收不完全；需要和陌生的同伴併欄，會有搶奪地位、打鬥等狀況發生，造成緊迫，導致下痢、採食量降低、消化道發炎等免疫和消化系統的功能障礙。同樣在出生後的這幾周內，若腸道微生物群能持續順利的發展成熟，將有助於防禦病原體並支持動物體腸胃道的發展，降低無法從母乳中獲得的移行抗體可能帶來的負面影響。
仔豬階段的發育狀況對肥育期的增重有重大影響，研究指出，斷奶後早期生長較快的仔豬在肥育期的日增重較高，這是因為良好的早期營養狀態能夠促進腸道健康和增強免疫系統，從而支持更高的生長效率；在飼料轉換率上，早期生長較好的仔豬在肥育期的飼料轉化率也表現更佳。因此為要繼續加強仔豬的整體腸道與呼吸系統健康、促進免疫細胞的發展，選擇有效的飼料或飲水添加劑可增強仔豬的免疫反應，防止有害菌群的增殖（特別是在腸道和肺部）並且同步支持腸道中有益的微生物群生長。如同前述提到，酸化劑在豬場的使用非常普及，常添加在飼糧或飲水中，因此，出生仔豬或離乳前後的小豬使用短鏈或是中鏈脂肪酸作為營養補充添加，將有助於提高飼料效率，改善腸道健康度和抑制病原菌生長，減少長期用藥產生的抗生素耐藥性，如此一來也能使豬場的整體收益增加。
研究指出，細菌對有機酸不會像對抗生素那樣產生抗性，也不會有破壞腸道菌叢平衡、促進病原菌的增長等等問題，這些有機酸產品若是複合使用可以成為動物飼料中抗生素的潛力替代品，它們可以控制多種病原，比一般游離脂肪酸更有效(可作用的範圍更廣)，選擇性針對病原，並且不影響有益菌群生長，可直達腸道所需作用位置，混合使用也可以降低每種酸的用量，達到最好的經濟效益。
參考資料:
https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-020-00446-1#Tab1
