Застосування моногліцеридів у свинарстві: огляд сучасних тенденцій і перспектив

Дмитро Масюк, Віктор Недзвецький, Андрій Гавриленко
Отримано: 14.11.2024 Доопрацьовано: 05.04.2025 Прийнято: 30.04.2025
Взято з Том 28, № 5, 2025 Сторінки: 44-53
Завантажити статтю Читати статтю

Анотація

Зростання числа мульти-резистентних штамів через тотальне використання антибіотиків у тваринництві є критичним фактором ризику як для людини, так і тварин. Тому, створення альтернативних стратегій відмови від антибіотиків в технологіях вирощування продуктивних тварин залишається надзвичайно питанням. Різні біоактивні сполуки пропонуються в якості альтернативи, однак, такі засоби не виявляють співмірної з антибіотиками ефективності. Метою представленого огляду було проведення аналізу досліджених за останній час ефектів та механізмів дії жирних кислот та їх гліцеридів на травну систему продуктивних тварин. Перспективними замінниками розглядаються суміші окремих жирних кислот і моногліцеридів завдяки їх багато спрямованим антимікробним, противірусним, протизапальним та метаболічним ефектам. Важливим ефектом таких сумішей є підтримка бар’єрної та імунної функцій кишечника свиней в умовах iнтенсивного виробництва. Незважаючи на суттєвий прогрес у дослідженнях окремих біоактивних засобів для забезпечення продуктивності свинарства в пост-антибіотичну еру, молекулярні і клітинні механізми дії збалансованих сумішей жирних кислот і гліцеридів залишаються не розкритими. Сучасні дані свідчать про те, що моногліцериди підвищують резистентність тварин до інфекцій, знижують падіж та забезпечують стабільну продуктивність в умовах обмеженого використання антибіотиків. Недавні результати показали, що моногліцериди покращують морфологію кишечника і підвищують ефективність поглинання поживних речовин. Важливим аспектом протективних ефектів моногліцеридів вважається їх здатність модулювати склад мікробіоти кишечника шляхом селективного пригнічення патогенних таксонів. В огляді представлений аналіз принципово важливих антимікробних ефекти моногліцеридів. Все це разом, дозволяє розробити науково обгрунтовану концепцію відмови від антибіотиків у тваринництві, що може бути ефективним інструментом для побудови стратегії сталого виробництва свинини у відповідності до сучасних стандартів. Огляд сприятиме розумінню як перспектив, так і обмежень застосування жирних кислот та гліцеридів як альтернативи антибіотикам

Ключові слова

моногліцериди; свинарство; імунна система; морфологія кишечника; мікробіом; стійкість до антибіотиків

  1. Bassetto, R.M., Wscieklica, T., Pouza, K.C.P., Ortolani, D., Viana, M.B., Cespedes, I.C., & Spadari, R.C. (2017). Beef tallow and emulsifier in growing-finishing pig diets. Anais da Academia Brasileira de Ciencias, 89(2), 1221-1230. doi: 10.1590/0001-3765201720160500.
  2. Belagal, P. (2024). Current alternative therapies for treating drug-resistant Neisseria gonorrhoeae causing ophthalmia neonatorum. Future Microbiology, 19(7), 631-647. doi: 10.2217/FMB-2023-0251.
  3. Casillas-Vargas, G., Ocasio-Malavé, C., Medina, S., Morales-Guzmán, C., Del Valle, R.G., Carballeira, N.M., & Sanabria-Ríos, D.J. (2021). Antibacterial fatty acids: An update of possible mechanisms of action and implications in the development of the next-generation of antibacterial agents. Progress in Lipid Research, 82, article number 101093. doi: 10.1016/J.PLIPRES.2021.101093.
  4. Chen, G., Zhuo, R., Ding, H., Yang, K., Xue, J., Zhang, S., Chen, L., Yin, Y., & Fang, R. (2022). Effects of dietary tributyrin and physterol ester supplementation on growth performance, intestinal morphology, microbiota and metabolites in weaned piglets. Journal of Applied Microbiology, 132(3), 2293-2305. doi: 10.1111/ jam.15321.
  5. Churchward, C.P., Al-Kinani, A.A., Abdelkader, H., Swinden, J., Siwoku, O., Varnakulasingam, T., Alany, R.G., & Snyder, L.A.S. (2020). Monocaprin eye drop formulation to combat antibiotic resistant gonococcal blindness. Scientific Reports, 10, article number 12010. doi: 10.1038/s41598-020-68722-8.
  6. Coban, H.B. (2019). Organic acids as antimicrobial food agents: Applications and microbial productions. Bioprocess and Biosystems Engineering, 43(4), 569-591. doi: 10.1007/S00449-019-02256-W.
  7. Cui, Z., Wang, X., Hou, Z., Liao, S., Qi, M., Zha, A., Yang, Z., Zuo, G., Liao, P., Chen, Y., & Tan, B. (2020). Low-protein diet supplemented with medium-chain fatty acid glycerides improves the growth performance and intestinal function in post-weaning piglets. Animals, 10(10), article number 1852. doi: 10.3390/ANI10101852.
  8. Cui, Z., Wang, X., Liao, S., Qi, M., Zha, A., Zuo, G., Liao, P., Chen, Y., Guo, C., & Tan, B. (2022). Effects of medium-chain fatty acid glycerides on nutrient metabolism and energy utilization in weaned piglets. Frontiers in Veterinary Science, 9, article number 938888. doi: 10.3389/fvets.2022.938888.
  9. da Silva, C.A., Bentin, L.A.T., Dias, C.P., Callegari, M.A., Facina, V.B., Dias, F.T.F., Passos, A., da Silva Martins, C.C., & Costa, M.C. (2021). Impact of zinc oxide, benzoic acid and probiotics on the performance and cecal microbiota of piglets. Animal Microbiome, 3, article number 86. doi: 10.1186/s42523-021-00151-y.
  10. da Silva, C.A., Dias, C.P., Callegari, M.A., Romano, G.S., Lais de Souza, K., Jacob, D.V., Ulbrich, A.J., & Goossens, T. (2022). Phytogenics and encapsulated sodium butyrate can replace antibiotics as growth promoters for lightly weaned piglets. PloS One, 17(12), article number e0279197. doi: 10.1371/journal. pone.0279197.
  11. Dahmer, P.L., Leubcke, G.E., Lerner, A.B., & Jones, C.K. (2020). Effects of medium-chain fatty acids as alternatives to ZnO or antibiotics in nursery pig diets. Translational Animal Science, 4(3), article number txaa151. doi: 10.1093/ TAS/TXAA151.
  12. De Keyser, K., Dierick, N., Kanto, U., Hongsapak, T., Buyens, G., Kuterna, L., & Vanderbeke, E. (2019). Mediumchain glycerides affect gut morphology, immune- and goblet cells in post-weaning piglets: In vitro fatty acid screening with Escherichia coli and in vivo consolidation with LPS challenge. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 103(1), 221-230. doi: 10.1111/JPN.12998.
  13. Desbruslais, A., Wealleans, A., Gonzalez-sanchez, D., Di benidetto, M., & Papadopoulos, G. (2023). 80 (P7-12). A combination of lysolecithins, a synthetic emulsifier, and monoglycerides, supports piglet performance, nutrient digestibility, and faecal consistency. Animal - Science Proceedings, 14(6), article number 810. doi: 10.1016/j.anscip.2023.08.081.
  14. Feyaerts, J. (2022). Why is the use of monoglycerides so popular? Poultry World. Retrieved from https://www. poultryworld.net/specials/why-is-the-use-of-monoglycerides-so-popular/.
  15. Gebhardt, J.T., et al. (2020). Effect of dietary medium-chain fatty acids on nursery pig growth performance, fecal microbial composition, and mitigation properties against porcine epidemic diarrhea virus following storage. Journal of Animal Science, 98(1), article number skz358. doi: 10.1093/jas/skz358.
  16. Gonzalez Sanchez, D., Toth, S., & Desbruslais, A. (2022). P30. Supplementing lysolecithin with emulsifier and monoglycerides to diets reformulated to lower energy on performance and lean-fat deposition in fattening pigs. Animal - Science Proceedings, 13(2), article number 166. doi: 10.1016/J.ANSCIP.2022.03.233.
  17. Haulisah, N.A., Hassan, L., Bejo, S.K., Jajere, S.M., & Ahmad, N.I. (2021). High levels of antibiotic resistance in isolates from diseased livestock. Frontiers in Veterinary Science, 8, article number 652351. doi: 10.3389/ fvets.2021.652351.
  18. He, Y., Jinno, C., Kim, K., Wu, Z., Tan, B., Li, X., Whelan, R., & Liu, Y. (2020). Dietary Bacillus spp. enhanced growth and disease resistance of weaned pigs by modulating intestinal microbiota and systemic immunity. Journal of Animal Science and Biotechnology, 11, article number 101. doi: 10.1186/S40104-020-00498-3.
  19. Jackman, J.A., Arabyan, E., Zakaryan, H., & Elrod, C.C. (2023). Glycerol monolaurate inhibits wild-type African swine fever virus infection in porcine macrophages. Pathogens 12(10), article number 1193. doi: 10.3390/ PATHOGENS12101193.
  20. Jackman, J.A., Lavergne, T.A., & Elrod, C.C. (2022). Antimicrobial monoglycerides for swine and poultry applications. Frontiers in Animal Science, 3, article number 1019320. doi: 10.3389/fanim.2022.1019320.
  21. Kumar, A., Kheravii, S.K., Li, L., & Wu, S.B. (2021). Monoglyceride blend reduces mortality, improves nutrient digestibility, and intestinal health in broilers subjected to clinical necrotic enteritis challenge. Animals, 11(5), article number 1432. doi: 10.3390/ANI11051432.
  22. Lan, J., Chen, G., Cao, G., Tang, J., Li, Q., Zhang, B., & Yang, C. (2021). Effects of α-glyceryl monolaurate on growth, immune function, volatile fatty acids, and gut microbiota in broiler chickens. Poultry Science, 100(3), article number 100875. doi: 10.1016/J.PSJ.2020.11.052.
  23. Lopes, L.Q.S., de Oliveira, P.S.B., de Souza Filho, W.P., de Almeida Vaucher, R., Giongo, J.L., Sagrillo, M.R., & Santos, R.C.V. (2019). Glycerol monolaurate nanocapsules for biomedical applications: In vitro toxicological studies. Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology, 392, 1131-1140. doi: 10.1007/s00210-019-01663-w.
  24. López-Colom, P., Castillejos, L., Rodríguez-Sorrento, A., Puyalto, M., Mallo, J.J., & Martín-Orúe, S.M. (2020). Impact of in-feed sodium butyrate or sodium heptanoate protected with medium-chain fatty acids on gut health in weaned piglets challenged with Escherichia coli F4. Archives of Animal Nutrition, 74(4), 271-295. doi: 10.1080/1745039X.2020.1726719.
  25. Masiuk, D.M., Romanenko, E.R., Herrman, B., & Nedzvetsky, V.S. (2023). Fibronectin measurement as a potential molecular marker for barrier function assessment of piglet intestine. Theoretical and Applied Veterinary Medicine, 11(2), 3-8. doi: 10.32819/2023.11006.
  26. Mykhalko, O.H. (2021). Current state and ways of pig production in the world and Ukraine. Bulletin of Sumy National Agrarian University. The Series: Livestock, 3(46), 61-77. doi: 10.32845/bsnau.lvst.2021.3.9.
  27. Panyod, S., et al. (2024). Common dietary emulsifiers promote metabolic disorders and intestinal microbiota dysbiosis in mice. Communications Biology, 7, article number 749. doi: 10.1038/s42003-024-06224-3.
  28. Papadopoulos, G.A., Poutahidis, T., Chalvatzi, S., Kroustallas, F., Karavanis, E., & Fortomaris, P. (2022). Effects of a tributyrin and monolaurin blend compared to high ZnO levels on growth performance, faecal microbial counts, intestinal histomorphometry and immunohistochemistry in weaned piglets: A field study in two pig herds. Research in Veterinary Science, 144, 54-65. doi: 10.1016/j.rvsc.2022.01.011.
  29. Park, S., Sun, S., Kovanda, L., Sokale, A. O., Barri, A., Kim, K., Li, X., & Liu, Y. (2024). Effects of monoglyceride blend on systemic and intestinal immune responses, and gut health of weaned pigs experimentally infected with a pathogenic Escherichia coli. Journal of Animal Science and Biotechnology, 15, article number 141. doi: 10.1186/ S40104-024-01103-7.
  30. Phillips, F.C., Rubach, J.K., Poss, M.J., Anam, S., Goyal, S.M., & Dee, S.A. (2022). Monoglyceride reduces viability of porcine epidemic diarrhea virus in feed and prevents disease transmission to post-weaned piglets. Transboundary and Emerging Diseases, 69(1), 121-127. doi: 10.1111/TBED.14353.
  31. Pluske, J.R., Turpin, D.L., Sahibzada, S., Pineda, L., Han, Y., & Collins, A. (2021). Impacts of feeding organic acidbased feed additives on diarrhea, performance, and fecal microbiome characteristics of pigs after weaning challenged with an enterotoxigenic strain of Escherichia coli. Translational Animal Science, 5(4), article number txab212. doi: 10.1093/tas/txab212.
  32. Ren, C., Zhou, Q., Guan, W., Lin, X., Wang, Y., Song, H., & Zhang, Y. (2019). Immune response of piglets receiving mixture of formic and propionic acid alone or with either capric acid or Bacillus Licheniformis after Escherichia coli challenge. BioMed Research International, 2019, article number 6416187. doi: 10.1155/2019/6416187.
  33. Salvi, P.S., & Cowles, R.A. (2021). Butyrate and the intestinal epithelium: modulation of proliferation and inflammation in homeostasis and disease. Cells, 10(7), article number 1775. doi: 10.3390/CELLS10071775.
  34. Su, B., Wang, Y., Jian, S., Tang, H., Deng, H., Zhu, L., Zhao, X., Liu, J., Cheng, H., Zhang, L., Hu, Y., & Xu, Z. (2023). In vitro and in vivo antiviral activity of monolaurin against Seneca Valley virus. Frontiers in Veterinary Science, 10, article number 980187. doi: 10.3389/FVETS.2023.980187.
  35. Szabó, R.T., Kovács-Weber, M., Zimborán, Á., Kovács, L., & Erdélyi, M. (2023). Effects of short- and medium-chain fatty acids on production, meat quality, and microbial attributes-a review. Molecules, 28(13), article number 4956. doi: 10.3390/molecules28134956.
  36. Tan, J.Y.B., Yoon, B.K., Cho, N.J., Lovrić, J., Jug, M., & Jackman, J.A. (2021). Lipid nanoparticle technology for delivering biologically active fatty acids and monoglycerides. International Journal of Molecular Sciences, 22(18), article number 9664. doi: 10.3390/ijms22189664.
  37. Tan, S.W., Yoon, B.K., & Jackman, J.A. (2024). Membrane-disruptive effects of fatty acid and monoglyceride mitigants on E. coli bacteria-derived tethered lipid bilayers. Molecules, 29(1), article number 237. doi: 10.3390/ molecules29010237A.
  38. Thomas, L.L., et al. (2020). Evaluation of different blends of medium-chain fatty acids, lactic acid, and monolaurin on nursery pig growth performance. Translational Animal Science, 4(2), txaa024. doi: 10.1093/tas/ txaa024.
  39. Tian, M., Li, L., Tian, Z., Zhao, H., Chen, F., Guan, W., & Zhang, S. (2022). Glyceryl butyrate attenuates enterotoxigenic Escherichia coli-induced intestinal inflammation in piglets by inhibiting the NF-κB/MAPK pathways and modulating the gut microbiota. Food & Function, 13, 6282-6292. doi: 10.1039/D2FO01056A.
  40. Wang, Y., Li, J., Wang, H., Mi, Y., Xue, Y., Li, J., & Ma, Y. (2023). Effects of essential oil coated with glycerol monolaurate on growth performance, intestinal morphology, and serum profiles in weaned piglets. Animal Bioscience, 36(5), 753-760. doi: 10.5713/ab.22.0261.
  41. Wei, K., Yang, X., Zhao, H., Chen, H., & Bei, W. (2023). Effects of combined application of benzoic acid and 1-monolaurin on growth performance, nutrient digestibility, gut microbiome and inflammatory factor levels in weaned piglets. Porcine Health Management, 9, article number 46. doi: 10.1186/s40813-023-00339-5.
  42. Yoon, B.K., Park, S., Ma, G.J., Kolahdouzan, K., Zhdanov, V.P., Jackman, J.A., & Cho, N.-J. (2020). Competing interactions of fatty acids and monoglycerides trigger synergistic phospholipid membrane remodeling. The Journal of Physical Chemistry Letters, 11(13), 4951-4957. doi: 10.1021/acs.jpclett.0c01138.
  43. Yu, C., Xi, L., Chen, J., Jiang, Q., Yi, H., Wang, Y., & Wang, X. (2017). PAM, OLA, and LNA are differentially taken up and trafficked via different metabolic pathways in porcine adipocytes. Lipids, 52(11), 929-938. doi: 10.1007/ S11745-017-4302-X.
  44. Yu, J., Li, C., Li, X., Liu, K., Liu, Z., Ni, W., Zhou, P., Wang, L., & Hu, S. (2023). Isolation and functional analysis of acid-producing bacteria from bovine rumen. PeerJ, 11, article number e16294. doi: 10.7717/peerj.16294.
  45. Zhang, J., Wang, J., Ma, Z., Fu, Z., Zhao, Y., Zeng, X., Lin, G., Zhang, S., Guan, W., & Chen, F. (2024). Enhanced antioxidative capacity transfer between sow and fetus via the gut-placenta axis with dietary selenium yeast and glycerol monolaurate supplementation during pregnancy. Antioxidants, 13(2), article number 141. doi: 10.3390/ANTIOX13020141.
  46. Zhao, H., Tian, M., Xiong, L., Lin, T., Zhang, S., Yue, X., Liu, X., Chen, F., Zhang, S., & Guan, W. (2023). Maternal supplementation with glycerol monolaurate improves the intestinal health of suckling piglets by inhibiting the NF-κB/MAPK pathways and improving oxidative stability. Food & Function, 14, 3290-3303. doi: 10.1039/ D3FO00068K.
Masiuk, D., Nedzvetsky, V., & Gavrylenko, A. (2025). The application of monoglycerides in swine husbandry: A review of current trends and prospects. Scientific Horizons, 28(5), 44-53. https://doi.org/10.48077/scihor5.2025.44