1 丁酸鈉的結構與理化性質
丁酸鈉(Sodium Butyrate) 又稱正丁酸鈉鹽，其產品呈白色或類白色，可吸濕性的粉末，似絨毛狀，具有特殊的奶酪酸敗樣氣味，易溶于水，水溶液pH 值呈堿性。在常規貯存和搬運條件下，處于室溫和密封狀態下穩定，但勿與性質相反的物質、粉塵、過熱物品、強氧化劑混存。丁酸鈉在2003 年被農業部列入《飼料添加劑品種目錄》中作為一種新型的飼料添加劑，其有效成分是一種短鏈揮發性脂肪酸-丁酸。丁酸具有飼料酸化劑的生理作用，但由于其游離性和揮發性的特點， 畜牧和飼料生產中將其制成相對穩定的鈉鹽。與醋酸或丙酸等短鏈揮發性脂肪酸不同，丁酸水、脂兩親，偏重于親脂。加之在pH 值4~6 時比較不易被分解，飼喂后部分避過水性環境的小腸，直接進入盲腸和結腸。作為一種生物調節劑，丁酸在改善胃腸道機能，提高動物生產性能和醫學研究上發揮重要作用。
2 丁酸鈉的作用機理
2.1 作為腸細胞能源物質
短鏈揮發性脂肪酸主要是丁酸、乙酸和丙酸，為動物提供高達30%的維持能。短鏈揮發性脂肪酸是腸細胞偏愛的能量且極易從腸腔內吸收。丁酸鈉的有效成分是短鏈揮發性脂肪酸-丁酸。動物結腸離體試驗表明，結腸上皮細胞超過70%的能量源可由丁酸提供。在腸上皮細胞的丁酸是通過羥甲基戊二酰輔酶A 循環中的β-氧化作用進行能量代謝，首先是通過丁酸輔酶A 合成酶把丁酸轉化成丁酸輔酶A(butyrate-CoA)，然后通過一系列反應快速生成乙酰輔酶A 進行能量代謝( Schrǒder 等，1997)，結合丁酸以非離子彌散性吸收為主的特點，丁酸無需經過肝膽吸收和復雜的三羥循環系統，可直接為腸上皮細胞提供能量，是腸上皮細胞的快速能量源。
2.2 維護胃腸道內有益微生物菌群
正常胃腸道的一個非常重要特征是內部細菌的協調平衡，尤其是幼畜。豬、家禽和兔子日糧中添加丁酸鈉能增加有益菌(如乳酸桿菌)的數量，進而影響胃腸道有益菌(如乳酸桿菌) 和有害菌(如大腸桿菌)間的平衡。丁酸鹽可抑制病源微生物(如沙門桿菌、大腸桿菌及梭狀芽孢桿菌等)的生長，增加有益菌群數量(如乳酸桿菌及糞鏈球菌等)，改善腸道微生物菌群。Galfi 等報道，丁酸鈉能維護胃腸道內有益微生物菌群，起到部分替代抗生素的作用。眾所周知，丁酸是有機酸(C1- C7)的一種。有機酸具有抗菌作用，但由于有機酸具有不同的化學結構，所以其抗菌機制是相當復雜的。研究發現，揮發性有機酸和非揮發性有機酸及無機酸的抗菌效果存在明顯差異，揮發性有機酸(甲酸、丙酸、丁酸)具有較好的殺菌作用， 直接擴散進入細胞內，通過降低胞內pH 值，抑制某些大分子的代謝，破壞病原菌細胞膜的完整性，從而達到殺菌作用。揮發性有機酸鹽(如丁酸鹽)盡管不能降低病原菌細胞間質的pH 值，不能以酸的形式滲透進入病原菌細胞內發揮殺菌作用，但也具有抗菌作用，其作用強弱依賴于有機酸鹽的溶解性。如揮發性有機酸的鈉鹽全溶于水，而鈣鹽只有部分可溶，因而體外抑菌試驗中， 丁酸鈉的抑菌效果要比甲酸鈣和丙酸鈣的強，此外有機酸的二價鹽體外抑菌效果優于飽和度高的有機酸鹽。
2.3 促進胃腸道細胞的增殖和成熟
幼年動物小腸上皮細胞絨毛較短，并有未成熟的隱窩，分泌消化酶和吸收日糧營養素的能力也弱。日糧改變、母源抗體缺失、轉群和斷奶等應激因子抑制了腸上皮細胞絨毛膜的生長。損傷的腸絨毛完全恢復可能需要高達40%～50%的可利用能，因此，這些能量不能供增質量所需， 從而降低了飼料利用率。而丁酸鈉為快速分化細胞的一種能源，它通過直接促進細胞更新而刺激損傷的腸絨毛得到恢復。丁酸鈉可使斷奶仔豬腸絨毛長度提高30%，從而改善了養分消化和吸收能力。
2.4 改善小腸形態，促進小腸消化吸收功能小腸黏膜上皮細胞是執行消化吸收功能的最主要細胞。一方面，腸上皮細胞的紋狀緣含有許多酶，參與營養物質的消化；另一方面，食物在腸上皮細胞的腸腔內或腸腔面被消化分解，營養成分被主動吸收或簡單擴散。經腸上皮細胞的腸腔面進入細胞內，除一部分供給該細胞自身使用外，大部分從細胞基側面以主動轉運或擴散的方式釋放，進入固有層的毛細血管。因此，粘膜上皮細胞結構的完整性是執行消化吸收功能的基本保證。
2.5 維持腸粘膜上皮細胞的正常形態， 增強免疫功能腸粘膜機械屏障由腸粘膜上皮細胞、上皮細胞側面的細胞連接、上皮基膜和上皮表面的細胞衣組成。它們構成了機體免疫系統的第一道防線。因此，腸粘膜上皮細胞結構的完整性與腸粘膜機械屏障功能， 乃至機體的免疫功能有密切關系(Reynolds等， 1996；殷彥君等， 2002) 。丁酸鈉能抑制結腸上皮細胞的凋亡， 誘導結腸癌細胞的凋亡， 抑制NF-KB 的活性，減少TNF-a 等炎癥性細胞因子的產生和釋放，抑制腸黏膜的炎癥反應。這些作用有利于結腸炎的愈合，減少細菌或食物抗原跨黏膜遷移，減輕腹瀉。
3 丁酸鈉對動物生產性能的影響
3.1 提高采食量、飼料報酬和日增重
幼齡動物由于印記效應對含有母源性物質的日糧有明顯的依戀作用，而丁酸鈉的典型氣味正符合幼齡動物特別是仔豬的嗜好，因此丁酸鈉可作為一種有效的天然誘食劑， 廣泛應用于養殖業當中。動物飼料中添加酸可使胃內pH 下降，從而激活胃蛋白酶原為胃蛋白酶， 促進蛋白質分解。胃內pH降低可增進胃內其它多種消化酶活性，而蛋白質的分解又可刺激十二指腸分泌較多的胰蛋白酶，使蛋白質完全分解吸收， 促進了營養物質的吸收和消化。丁酸鈉具有緩釋效果，在消化道各段都起作用。丁酸水脂兩親，偏重于親脂，在pH 值4～6 時比較不易被分解。因此，部分丁酸可以避過水性環境的小腸，在大腸段繼續發揮作用，加速腸絨毛細胞的生長，增強腸道的吸收功能，提高飼料的消化吸收利用率，促進動物的生長。
3.2 提高動物的健康水平
丁酸鈉在體內分解后產生的丁酸根陰離子成分是體內離子平衡的重要補充，從而減輕由于天氣等因素對動物造成的應激作用。比利時CLO 研究中心于2001 年試驗表明， 日糧添加丁酸鈉減少了仔豬、兔子和犢牛非特異腹瀉的發生率，對小、中雞群整齊度提高、弱雛減少以及死亡率降低。同時，添加丁酸鈉對壞死性腸炎、肥育豬的痢疾以及兔小腸結腸炎也非常有效。最新的研究結果表明，丁酸鈉還可以抑制大鼠結腸粘膜細胞增生，增加了細胞凋亡，誘導了與增殖細胞凋亡抑制有關的基因蛋白表達，顯示了丁酸鈉還具有預防和抗腫瘤疾病等作用。