抗生素在养猪业的发展中发挥了重要作用，抗生素可以提高生长速度、饲料利用率，降低死亡率[1]。但长期使用抗生素作为生长促进剂会增加细菌对抗生素的耐药性，严重威胁人类和动物健康[2]。2021年7月1日，饲料端全面“禁抗”，标志着我国养殖业进入后抗生素时代，寻找安全高效的抗生素替代品已成为亟待解决的问题。中链脂肪酸（MCFA）为含有6~12个碳原子的饱和脂肪酸[3]，主要包括己酸（C6）、辛酸（C8）、癸酸（C10）和月桂酸（C12），常以中链甘油三酯（MCT）形式存在于动物乳脂、椰子油和棕榈油等[4]。MCFAs具有易吸收、促生长、广谱抗菌、维护肠道健康等功能，在饲粮中添加MCFAs具有促进新生和断奶仔猪生长、提高饲料转化效率的作用[5]，可以开发作为替代抗生素的绿色添加剂。脂肪酸链长不同，其理化特性、代谢特点与功能特性也不尽相同。因此，本文通过对MCFAs的理化特性、代谢特点、功能特性以及在猪生产中的应用进行综述，为MCFAs的深入开发和在猪生产中的应用提供参考。1MCFAs的理化特性及代谢特点MCFAs的碳链较短、分子量较小，熔点低且呈阳性，在水相和油相间具有较好的互溶性[6]。MCFAs是一种阴离子的表面活性剂，能够渗透到细胞中，解离释放H+，降低pH值，具有杀菌作用[7]。MCFAs特有的两亲性化学结构可以破坏细胞膜，导致细菌死亡[7]。MCFAs是动物生长过程中重要的物质之一，能够被肠道高效的吸收和代谢，提供即时的能量和其他益生功能[4]。MCFAs参与机体许多能量和代谢过程，包括糖、脂代谢、脂肪沉积和肠道发育等[8]。自然界中MCFAs常以MCT形式存在，MCTs分子量小、水溶性较强，无需胆汁乳化即可被胰脂肪酶迅速水解并在小肠吸收[9]。也有研究表明，MCT的水解不一定是吸收的必要条件，在消化道疾病，如胰腺功能不全的情况下，部分MCT可完整地被肠上皮细胞吸收，并在细胞内水解[10]。MCFAs的分子和解离常数（pK）值较小，MCFAs被小肠上皮细胞吸收后，可以直接通过门静脉系统运输至肝脏，无须像长链脂肪酸（LCFA）通过淋巴系统进入血液后再转入各组织[9]。MCFAs不仅消化吸收速度快，氧化代谢速度也快，在肝细胞内可直接透过线粒体的双层膜结构到达线粒体内部，而LCFA进入线粒体则需要借助肉毒碱的转运[11]。因此，与LCFA相比，MCFAs能够快速吸收并氧化，为机体提供能量[12]。因此，MCFAs在体内消化、吸收、运输和代谢方面均优于LCFA[3]。2MCFAs的功能特性2.1促生长作用MCFAs在新生或断奶仔猪中的研究报道较多，具有提高饲料转化率、促生长的效果。饲粮添加0.2% MCFAs（辛酸、癸酸或辛酸+癸酸），仔猪平均日增重提升15.0%~23.1%（P0.05），饲料转化率提高12.3%~20.2%，病死率下降8.2%~11.3%[13]。MCFAs与酸化剂或益生菌联用也能够表现出良好的促生长效果。饲粮中添加0.2% MCFAs（辛酸或癸酸）+0.5%酸化剂（甲酸+丙酸），仔猪体重和平均日增重显著增加，35~56 d饲料转化率显著提高；饲粮添加0.3%癸酸或辛酸+0.35×109 CFU/kg饲料粪肠球菌也具有相似的效果，仔猪体重和平均日增重显著升高，病死率下降2.2%~4.5%[14]。因此，低浓度（0.2%~0.3%）的MCFAs可以显著提高新生或断奶仔猪存活率、饲料转化率，改善肠道健康，促进生长。母猪饲粮中添加MCFAs可通过母乳传递，提高仔猪免疫力，改善其生长性能[15]。然而高纯度MCFA通常伴有恶臭，已被证实可以减少畜禽采食量[16]。目前尚不清楚采食量的减少是由于MCFA的刺激性气味，还是由于营养调整增加了能量的缘故。有研究表明，饲喂MCFA不会降低动物采食量，采食量反而会随着MCFA添加量的增加而线性增加[17]，结果的差异可能与MCFA的添加水平及来源有关。2.2抗菌作用MCFAs和MCTs具有广谱抗菌活性，对一些藻类、真菌、原生动物、病毒和细菌均表现出抑制作用，且不同碳链长度的MCFAs对革兰氏阳性和阴性菌的杀菌效果不同[18]。一般自然界存在的MCFAs具有比其甘油酯和脂肪醇更强的抗菌活性[19]。体外研究发现，月桂酸（C12∶0）和癸酸（C10∶0）对各种细菌、真菌和病毒病原体均具有显著抑制效果[20]。月桂酸对革兰氏阳性和阴性细菌（大肠杆菌和沙门氏菌等）均具有抗菌活性，且对革兰氏阴性菌的抑制作用更强[21]。月桂酸及其单甘油酯可抑制单核增生李斯特菌，是一种可污染养猪场的食源性致病菌[22]。癸酸能够抑制革兰氏阳性和阴性菌，如幽门螺旋杆菌、空肠弯曲杆菌和链球菌等[23-24]。目前，MCFAs对病原体的抑制机制尚未完全阐明，原因可能是MCFAs可通过释放H+进入病原体DNA，导致DNA复制中断和菌体代谢停滞。活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生是月桂酸的另一种抗菌机制，可以显著破坏生物膜形成，导致细胞损伤[20]。研究表明，多数MCFA具有脂溶性，可直接穿透细菌细胞膜破坏其内部结构，引起细菌代谢障碍[7]。MCFAs对抗菌肽的分泌也具有重要影响。MCFAs（C6-C10）可以上调pBD2、pEP2C、β-防御素9、抗菌肽B1等抗菌肽基因的表达，协同抑制细菌[25-26]。Zentek等[27]研究发现，饲粮添加MCFA改善了断奶仔猪肠道微生态，提高了小肠乙酸浓度，短链脂肪酸（SCFA）的产生也可抑制肠道致病菌。综上所述，MCFAs和单甘油三酯对革兰氏阳性菌的抑制活性强于革兰氏阴性菌；原因可能与革兰氏阳性菌具有更简单的脂质双层细胞膜结构，而革兰氏阴性菌具有更复杂的内外膜结构有关[4]。2.3抗病毒饲料运输是养殖场潜在的疾病传播途径，MCFA已被证明可以减轻猪流行性腹泻病毒（PEDV）通过饲粮传播的风险，在育肥猪饲粮中添加MCFA可在不显著改变粪便微生物组成的条件下，降低PEDV的残留活性[28]。游离MCFAs和单甘油三酯均具有抗病毒活性[29]，可破坏多种脂质双层包膜病毒［猪繁殖呼吸综合征病毒（PRRSv）、PEDv[28]、禽流感病毒[30]和非洲猪瘟（ASFv）[31-32]等］，上述病毒含有对结构完整性和传染性必不可少的脂质双层膜，或有效破坏包膜病毒颗粒，从而降低病毒传染性[8]。但MCFAs和单甘油三酯对非包膜病毒无活性[4]。由于目前ASFv疫情的蔓延，MCFAs和单甘油酯促进健康和减轻病原体的综合功能显得尤其重要，凸显了生猪产业中病毒爆发的破坏性和应对的紧迫性[31]。因此，通过添加MCFA可在饲料生产或运输过程中减轻病原体污染，具有重大的科学前景和经济效益。MCFA在使用过程中仍有较大的不确定性，主要是由MCFA来源和添加水平的不同造成的。2.4维持肠道完整性肠道完整性对维护动物肠道屏障功能至关重要。猪生长过程中，多种因素引起的炎症会引起猪肠道的剧烈形态变化，如仔猪断奶易引起肠道功能受损，包括绒毛高度的降低和隐窝深度的升高等[33]。断奶仔猪饲喂MCFA可以被肠细胞直接利用产生能量，进而促进小肠绒毛高度显著提升，上皮内淋巴细胞（intraepithelial lymphocyte，IEL）数量减少，有助于维持仔猪小肠的完整性[34]。不同日龄的猪饲粮中添加MCFA也可通过增加绒毛长度以及绒毛高度/隐窝深度的比值改善胃肠道形态[13,35]。有研究表明，MCT（辛酸/癸酸，2 kg/t）和月桂酸单甘油酯（glycerol monolaurate，GML，2 kg/t）可通过显著提高claudin-1、occludin-1、ZO-1表达水平，增加小肠绒毛高度和杯状细胞数量[36]。由于绒毛尖附近的上皮细胞对营养物质的吸收能力最强，因此上皮细胞和绒毛高度的增加能够有效促进营养物质的吸收[36]。MCT有助于黏蛋白（MUC）的分泌，形成覆盖肠黏膜表面的黏液层，保护肠道屏障完整性[37]。但有些研究并未发现仔猪饲喂MCFA后绒毛高度和隐窝深度有差异[38]，可能与MCFA来源和添加量有关。因此，MCFAs具有改善肠道形态结构，促进营养物质吸收的功能。2.5平衡肠道菌群MCFAs可以改善肠道菌群，包括微生物的数量和组成，促使益生菌和致病菌达到平衡。饲粮添加0.2% MCFAs（辛酸、癸酸、辛酸+癸酸），仔猪肠道产气荚膜梭菌数量显著降低[13]，联用0.5%酸化剂（甲酸+丙酸）[5]或粪肠球菌[14]可表现更强改善肠道菌群的效果。也有研究表明，饲喂MCFAs对胃和十二指肠菌群（总菌群、大肠杆菌）的抑制作用提升约10倍[39]。辛酸降低了仔猪粪便中微小隐孢子虫卵囊的数量，表明MCFAs在抑制病原菌增殖方面起到了积极作用[40]。母猪妊娠后期和哺乳期饲料添加MCFA（7.75 g/kg），仔猪结肠菌群OUT、Chao和ACE指数显著提升，表明MCFA可提高仔猪结肠微生物多样性和丰富度，菌群间相互依赖和制约能力增强[35]。2.6调节肠道免疫肠道不仅是营养物质消化、吸收和代谢膳食营养素的重要部位，还是机体最大的免疫器官[41]。在猪的生产过程中，由于病原体感染和应激（如断奶）等多种因素激活胃肠道免疫系统，诱导促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β和IL-6等）过量产生，造成肠黏膜损伤和功能障碍，导致猪生长不良[42]。研究表明，GML可通过与膜受体互作影响免疫细胞（T淋巴细胞等）功能[43]，减少体外细胞因子的产生，进而发挥免疫抑制作用[44]。高C8/C10（10 g/d）和低C12（4 g/d）可以激活并吸引机体白细胞到感染部位，产生一定量的ROS，对待清除的病原体迅速产生免疫反应[45]。一些富含MCFAs的植物或种子（山茶籽等），会导致肠黏IEL（IEL是黏膜免疫的诱导场所，参与黏膜免疫应答）数量减少，肠道黏膜健康且分化良好，处于正常免疫状态[46]。特异性G蛋白受体（G protein-coupled receptors，GPRs）对不同碳链长度的游离脂肪酸（free fatty acid，FFAs）敏感[47]。如GPR84可被C7到C12链长的MCFAs激活，而FFAR2（GPR43）和FFAR3（GPR41）是MCFAs（分别为C2-C6和C3-C7）的受体[48]。GPR84主要存在于中性粒细胞、巨噬细胞等免疫细胞中，在LPS诱导下可介导TNF-α和IL-8等促炎细胞因子释放，在肠道免疫应答中发挥重要作用[49]。因此，MCFAs及其甘油酯具有免疫调节活性，加上抑制细菌和包膜病毒的潜力，使其成为抑制饲料病原体和改善断奶仔猪肠道健康的添加剂，这可能是猪生长性能提高的原因。2.7缓解肠道炎症在猪的生产过程中，由于病原体感染和应激（如断奶）等多种因素引起的炎症引起的肠道黏膜损伤和功能障碍，从而导致猪的生长不良。当出现明显的肠道感染（如肠毒素性大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌感染）时，炎症反应急剧放大，肠道形态和功能进一步受损[50-51]。MCFAs可通过膜受体识别，调节炎症和免疫相关通路，在一定程度上缓解肠道炎症[3]。在母猪妊娠后期和哺乳期饲粮中添加MCFA（7.75 g/kg），仔猪空肠黏膜炎性因子IL-1β、TNF-α和TLR4等mRNA表达量显著降低[35]，表明MCFA可抑制肠道炎症反应，促进肠道健康。Xu等[52]研究也发现类似结果，表明MCFAs/MCTs可通过下调TLR4和NOD通路缓解肠道损伤。添加月桂酸（C12∶0）可以诱导RAW264.7细胞中NF-κB和COX-2（在炎症部位过表达）的激活，TNF-α和IL-α以剂量依赖方式表达并受TLR4（LPS受体）显性失活突变体抑制，表明月桂酸介导NF-κB激活和促炎症分子表达的信号通路的上游靶点是TLR4及其相关分子，但MCFAs是否能够与TLR4分子直接互作仍有待证实[53]。因此，MCFAs在动物模型和临床试验中对肠道炎症具有潜在的治疗作用，其在肠道中的保护作用与其抑制肠道炎症介质，特别是促炎细胞因子的过度释放密切相关[54]。3MCFAs在动物生产中的应用3.1MCFAs在仔猪生产中的应用仔猪早期断奶常导致能量摄入不足，影响正常生长发育。MCFAs可被快速吸收、供能，促进仔猪肠道发育，降低病死率[9]。Świątkiewicz等[55]研究发现，仔猪饲喂0.3%辛酸和MCT（0.01%己酸、60.69%辛酸、38.78%癸酸、0.51%月桂酸）能显著提高仔猪生产性能和绒毛高度，并不改变血液中甘油三酯含量。Kuang等[56]混合有机酸（340 g/kg甲酸钙、160 g/kg乳酸钙、70 g/kg柠檬酸）和130 g/kg MCFA（月桂酸、肉豆蔻酸和癸酸的混合物）替代抗生素，结果显示，MCFA混合物可显著提高仔猪采食量和体增重，提升回肠氨基酸表观消化率。Dahmer等[57]使用MCFA（C6∶C8∶C10=1∶1∶1）饲喂断奶仔猪，发现仔猪日增重显著高于对照组，饲料转化效率也有较显著提升，并与饲喂卡巴多（抗生素，50 g/t）和氧化锌的效果相似，表明MCFAs可达到与抗生素和氧化锌相似的促生长效果。Thomas等[58]的研究也发现类似结果。也有研究发现，饲喂2.1% MCFA（C8、C10和C12）显著降低了仔猪采食量，影响了仔猪的生长性能[59]，原因可能是MCFAs的剂量和成分不同，或MCFAs风味不佳，影响适口性[16]。3.2MCFAs在生长育肥猪生产中的应用MCFA在生长育肥猪阶段应用相对较少，可表现出促生长、改善肠道健康、调控脂质代谢等功效。Zhang等[46]研究了基础饲粮添加MCFAs替代抗生素（金四环素、磺胺二甲嗪和普鲁卡因青霉素1∶1∶1）对生长猪各指标的影响，结果表明，添加0.3% MCFA能够显著提高生长猪的平均日增重，与抗生素效果相当；与对照组和抗生素组相比，生长猪饲喂MCFAs后其血液中淋巴细胞百分比和免疫球蛋白G浓度较高，且对干物质、氮和总能消化率均无影响。因此，MCFA可提高生长猪的生长性能和免疫功能，饲粮添加0.3%的MCFA可作为抗生素替代品起到一定的积极作用。Kirsten等[60]研究发现，与对照组相比，饲喂0.2%有机酸［延胡索酸17%、柠檬酸13%、苹果酸10%、MCFAs 1.2%（癸酸和辛酸）］的生长肥育猪肠道乳酸菌数量增加，大肠杆菌数量减少，日增重和饲料转化效率显著提高，表明生长猪饲粮添加MCFAs等混酸具有提高生长性能，改善肠道健康的效果。饲粮添加富含MCFAs的椰子油替代饲料中10%的能量，生长猪生长性能未受影响，血清总甘油三酯和不同脂蛋白组分含量无显著差异，但脂肪组织MCFA含量增加，脂肪酸合成酶的基因表达下调；结果表明，饲喂MCFAs可改变脂肪组织的基因表达及脂肪酸组成，对血脂组成无影响[61]。与摄入相同能量的LCT相比，MCT可减少肌内脂肪细胞的脂质沉积，对调控生长育肥猪脂肪代谢、提高瘦肉率具有一定功效[62]。3.3MCFAs在妊娠泌乳母猪生产中的应用MCFA可为母猪提供充足的能量，有助于母猪产后恢复。妊娠母猪（妊娠第85 d）添加7.75 g /kg饲粮的MCFA饲喂至泌乳期第21 d，结果发现，与对照组相比，MCFA组母猪产仔成活率最高为91.3%，产程缩短37%，发情间隔缩短2.6 d，其原因可能是MCFA为母猪提供充足能量，利于产后恢复[63]。MCFA可以预防母猪生殖器官疾病[64]，有效提升母猪繁殖性能[65]。Świątkiewicz等[55]研究发现，怀孕或哺乳母猪饲粮中添加椰子油（20 g/kg，富含MCFA）可提升乳汁中MCFA（月桂酸为主）的含量，并显著降低仔猪的病死率（P˂0.05）。张文飞等[66]研究发现，与饲喂3.17%豆油的基础饲粮组相比，替换0.6%的MCT（辛酸甘油酯≥56%，癸酸甘油酯≥43%）后母猪产程提高17.58%，平均日采食量提高5.92%，母猪断奶后7 d发情率提高6.52%，表明MCT具有改善母猪繁殖性能的功效。肖俊峰[67]研究也发现了类似结果，与对照组相比，哺乳母猪饲粮基础上添加6 g/kg MCT（有效含量˃50%）可提高仔猪平均日增重（12.6%）和断奶重（8.7%），对仔猪成活率、母猪采食量和母猪产程等指标影响不显著，表明分娩前后母猪饲粮中添加MCT能够有效提高产房仔猪的平均日增重。4展望MCFAs由于其独特的理化特性、消化吸收特点以及抑菌活性，可以在生猪各个生产阶段应用，利于调节肠道菌群，缓解仔猪腹泻，提高生产性能，作为抗生素的预防性替代品；但其作用因剂量、环境酸度、碳链长度等因素而异。MCFAs还可以调节肠道免疫反应，介导肠道炎症过程，帮助缓解应激引起的一些相关症状，但MCFAs在免疫调节和肠道菌群调节方面的作用机制尚不完全明确。目前MCFAs多与有机酸或益生菌联合使用，从而在动物饲养中获得协同效应。未来针对MCFA及其酯类对不同阶段猪生长、繁殖性能的影响及其作用机制还需深入研究，确定更加精准的添加方案。