甘油三丁酸酯的应用前景

概述^[1]

甘油三丁酸酯是由一分子甘油和三分子丁酸经三步骤化工反应程序脂化而成。甘油三丁酸酯天然存在于动物脂肪、植物油、奶制品等，工业应用主要是人造黄油的加工和作为饲料添加剂。在生物科技中作为筛选、表征酯酶的底物。

理化特性

3分子丁酸和1分子甘油组成的甘油三丁酸酯，是一种短链脂肪酸酯，因其具有不溶于水，易溶于乙醚和乙醇等有机溶剂，以及熔点较低和沸点较高的物理特性(熔点：-75 ℃，沸点：305~310 ℃)，所以在高温、光照和制粒等条件下，其理化性质基本无变化，适合目前各类饲料加工的生产工艺。

应用前景^[2]

海岸带及海洋环境中的塑料污染已经成为全球环境问题。Jenna R. Jambeck 等估算出2010年全球192个沿海国家和地区共产生塑料垃圾2.75亿t,其中有4.8～127万t通过不同的途径流入海洋,而这个数量还在持续增加。预计至2025年,全球海洋中塑料垃圾。

为解决和减轻塑料污染等―系列环境问题,可生物降解塑料的研究成为一个新的研究热点。为筛选、表征酯酶的底物。甘油三丁酸酯可以被添加在聚羟基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate，PHB)中起到增塑剂作用,并可以改变PHB的可生物降解性。国内外关于生物降解塑料的研究大多侧重于材料的改性以提高降解效果而较少从微生物角度进行塑料降解的研究。

功效与作用

甘油三丁酸酯是由4个碳原子组成的短链脂肪酸酯，为无色近油状液体，略有脂肪香味，能顺利通过胃肠道，并被缓慢分解为丁酸，进而到达肠道后端，发挥相应的生理效应。研究报道，甘油三丁酸酯能够促进肠道绒毛生长、增强营养物质的消化、维持肠道菌群平衡、增强紧密连接、促进黏蛋白分泌、提高免疫力，进而提高动物的生产性能。因此，在饲料中添加甘油三丁酸酯已成为改善动物肠道屏障功能、促进动物生长的一种营养策略，并被广泛应用于畜牧业养殖过程中。

代谢

丁酸盐在体内代谢过程中极易在胃和小肠的上端被快速吸收，很少进入肠道后端发挥生理效应。而甘油三丁酸酯不易被胃酸分解，可以顺利通过胃，在肠道中经胰脂肪酶的作用后，可被缓慢分解为丁酸和甘油。一方面，丁酸其极易被结肠黏膜上皮细胞吸收，大部分的丁酸被氧化成酮体，进而合成ATP，为肠道细胞提供能量；另一方面，丁酸在丁酸辅酶A合成酶的作用下转化成丁酸辅酶A，然后经过一系列化学反应生成乙酰辅酶A，进而参与β氧化，进行能量代谢。

作用机制

动物的生长与肠道消化营养物质的能力密切相关。在猪、鸡以及鱼上的研究显示，淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶是重要的消化酶，增加这些酶的活力能够提高动物肠道的消化能力。在猪和菊黄东方鲀上研究的发现，饲粮中添加甘油三丁酸酯能够增加回肠脂肪酶活力、空肠和回肠胰蛋白酶活力，增加肠道淀粉酶活力。

此外，动物肠道的消化能力受到肠道生长发育的调控，而肠道的生长发育与肠绒毛高度和隐窝深度密切相关。研究发现，甘油三丁酸酯的添加能够增加断奶仔猪回肠绒毛高度；增加肉鸡十二指肠和空肠绒毛高度，但对隐窝深度无显著影响；增加1~14日龄肉鸡十二指肠和空肠绒毛高度，降低隐窝深度；增加菊黄东方鲀前肠和后肠绒毛高度；降低脂多糖(LPS)处理后肉鸡回肠的隐窝深度。甘油三丁酸酯促进动物肠道生长发育进而促生长的机理目前尚不明确，但我们推测可能与其代谢物作为肠道上皮细胞主要能量来源有关。肠道黏膜的快速生长和发育需要有效的能量来源。Macfarlane等报道，丁酸极易被结肠黏膜上皮细胞吸收，进而被氧化成酮体，参与合成ATP，为肠道细胞的生长发育提供能量。

以上资料说明：甘油三丁酸酯可以通过促进肠道的生长发育，进而提高消化能力，最终发挥促进动物健康生长的作用。

参考资料

[1] Yoshie N，Nakasato K，Fujiwara 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.