大豆虽然是断奶仔猪饲料中重要的优质蛋白源,但含有许多抗营养因子。抗营养因子一般分为2类:热敏感性的抗营养因子包括蛋白酶抑制因子、脲酶和凝集素;热稳定性的抗营养因子有植酸、寡糖、单宁、抗原蛋白。此外,还有抗维生素因子和其他大豆抗营养因子[1]。研究较多的大豆抗原,包括大豆球蛋白(glycinin,11S)和β-伴大豆球蛋白(β-conglycinin,7S),它们主要存在于仔猪的十二指肠,且抗原活性强[2-3],会对仔猪小肠上皮的形态结构和屏障功能造成明显的损伤,引起腹泻等问题。肠道健康对仔猪的生长发育至关重要,因此缓解抗营养因子对仔猪肠道造成的损伤具有重要意义。1大豆抗原诱导仔猪的肠道损伤由于断奶仔猪的消化道发育不完善,胃肠道蠕动能力弱,肠道绒毛发育不完全,消化酶分泌系统不完善,内源酶分泌量不足,微生态系统不稳定,肠道内菌群分布不平衡。断奶仔猪饲喂含有大豆抗原蛋白的日粮后,大部分大豆抗原蛋白可被降解,以肽和氨基酸形式存在,少部分未被降解的大豆球蛋白通过肠上皮细胞及其间隙穿过肠道,进入血液和淋巴,刺激机体产生免疫应答从而使机体过敏,最终降低幼畜机体对蛋白质的消化率和利用率,造成机体非病原性的腹泻率增加22.5%[4],从而降低幼畜的生产性能。含有大豆抗原蛋白的日粮对哺乳期仔猪没有明显影响,主要影响断奶期仔猪,破坏仔猪肠道微环境,促进肠道内大肠杆菌等有害菌群增殖,造成仔猪非病原性腹泻率增加,最终导致仔猪的生产性能降低。免疫应答机制主要分为3个途径:由IgE介导的速发型超敏反应,会引起肠道上皮细胞的通透性增加和黏膜水肿;由IgG和IgM介导的复合物型超敏反应;由特异性T细胞介导的迟发性超敏反应。不同浓度大豆抗原会对断奶仔猪肠道造成不同程度的损伤。研究表明,当饲料中β-伴大豆球蛋白(β-conglycinin蛋白)的含量高于2.95%时,其抗营养作用开始显现;当β-conglycini蛋白含量低于2.63%时,没发现有抗营养作用[5]。1.1机械屏障损伤肠道黏膜屏障也可以称为肠机械屏障,由肠上皮细胞、黏液层、黏膜免疫系统和肠道正常微生物群等组成。机械屏障中发挥主要功能的是细胞连接,主要是紧密连接(tight junction,TJ)。紧密连接与肠道内物质吸收关系最为密切,反映细胞机械屏障功能和细胞膜通透性[6]。大豆抗原会诱导仔猪小肠上皮细胞发生自噬,影响肠道功能[7],破坏仔猪肠道形态、结构及其完整性,导致肠道黏膜上皮萎缩、绒毛缩短、隐窝加深[8],仔猪肠道固有层有大量红细胞和嗜酸性粒细胞聚集,肠上皮细胞紧密连接蛋白ZO-1、claudin-3和occludin水平及基因表达量降低,肠道上皮通透性增加,诱导机械屏障损伤[9-15]。1.2免疫屏障损伤肠黏膜免疫屏障由肠道相关淋巴样组织(GALT)、分泌性抗体、肠系膜淋巴结(ETC)共同构成,可以阻挡毒素、抗原及潜在的有害生物侵害[16]。哺乳期仔猪可以从母乳中获取被动免疫,断奶后短时间内免疫系统发育不完善,逐渐从外界获取免疫能力,提高应对外界环境变化的能力。当仔猪采食含有大豆抗原的日粮后,由于一小部分未被消化酶消化成小分子的蛋白质和碳水化合物穿过肠上皮细胞间的缝隙进入血液组织和淋巴[17],使得仔猪肠道中组胺释放增加,肠黏膜分泌IL-4、IL-6等炎性因子水平升高,血清中分泌型IgA、IgG、IgE的水平升高[9],仔猪肠道免疫屏障损伤。研究表明,NF-kB信号转导通路是肠道免疫相关基因表达的关键调节因子,为IL-1、IL-6基因在淋巴细胞和上皮细胞的表达中起重要作用[18]。有研究表明,大豆抗原诱导仔猪肠上皮细胞免疫屏障损伤的信号转导机制包括NF-kB通路[15]。刘潇[19]研究表明,β-伴大豆球蛋白可激活肠道中中性粒细胞,中性粒细胞活化后释放中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophilextracellular traps,NETs),诱捕网可结合抗原参与免疫反应,试验初步证实诱捕网的产生和MAPK信号转导通路中ERK1/2和p38蛋白的表达有关。1.3微生物屏障损伤肠道有益菌和肠道共同构成肠道微生物屏障。肠道菌群是肠道的重要组成部分,与营养物质代谢、肠道屏障功能和免疫应答等密切相关。一旦肠道菌群结构紊乱,就会引起菌群失调、肠道通透性增加、炎症及肠道功能紊乱等不良反应,进而导致仔猪腹泻,生长性能下降甚至死亡。仔猪断奶后肠道菌群结构发生变化,大豆抗原进入肠道后,菌群多样性降低,乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌定植减少,梭状杆菌和大肠杆菌等致病菌相对丰度增加,加重肠道菌群的紊乱,进而导致仔猪腹泻[20]。2缓解大豆抗原诱导断奶仔猪肠道损伤的方法研究表明,改善仔猪肠道形态结构及微环境、提高蛋白质利用率、减少病原性腹泻发生概率,从而达到缓解大豆抗原蛋白诱导的仔猪肠道损伤效果的途径有两种:一是采用适当的加工工艺对大豆中抗原物质进行脱毒处理,通过改变蛋白质的二级结构和理化性质,降低大豆抗原蛋白的免疫原性,如热处理、膨化、发酵和糖基化等;二是在仔猪饲料中添加外源功能性物质来缓解肠道损伤,常用的有果寡糖、维生素C及连翘提取物等。2.1工艺学方法2.1.1热处理加热法是利用蛋白质对热的不稳定性的特点,改变蛋白质的二级结构,促使蛋白质变性,从而去除大豆中的热敏性抗营养因子,由于大豆球蛋白和β-conglycinin蛋白均属于热稳定性抗营养因子,热处理过程中,β-conglycinin蛋白结构发生明显变化,在70~80 ℃时变化幅度最大,无规卷曲结构的最大增幅在90%以上。虽然β-conglycinin的刚性结构发生部分解离,但仍具有抗原活性,去除效果并不理想[21-22]。因此,加热法并不适合缓解大豆抗原诱导的仔猪肠道损伤。2.1.2膨化挤压膨化过程中通过高温,高压等对二硫键和蛋白质空间结构造成破坏,可促进动物的消化吸收[23-24]。挤压温度的高低决定产品质量[25-26],且蛋白质适当变性有利于提高豆粕的品质。姚怡莎等[27]指出,膨化大豆中的glycinin含量比大豆原料中的含量低67%,且β-conglycinin的含量比在大豆中的含量低90%。膨化大豆是3周龄断奶仔猪早期饲粮的适宜大豆蛋白源,断奶后一周血清尿素氮水平较正常组低,膨化豆粕组白球比显著高于其他组,更有利于仔猪断奶早期机体氮代谢平衡和处于较好的免疫状况[28]。大豆膨化过程具有操作简便、作用高效、使用安全、应用广泛的特点,而且膨化大豆蛋白质、能量和消化率较高,具有广阔的研究价值和应用前景[23,28]。2.1.3发酵目前,微生物发酵被广泛应用于动物饲料的生产中。固态发酵作为微生物发酵常用的一种方法,其发酵条件对断奶仔猪体内营养物质的消化吸收有一定影响。Wang等[29]研究发现,生产发酵豆粕最佳培养温度为40 ℃,初始含水量为60%,补充蛋白酶0.3%条件下可获得优质发酵豆粕。发酵豆粕通过微生物发酵过程,降低β-conglycinin的免疫原性,丰富肠道菌群多样性,改善断奶仔猪肠道微环境,提高蛋白质水解度和利用率,还可以降低炎症基因和酶的表达来抑制炎性反应,减少病原性腹泻的发生,增加平均日采食量和日增重,提高仔猪生长性能[30-33]。Bao等[33]研究发现,用S-8菌发酵豆粕8 h可以降低β-conglycinin的44.73%的免疫原性。微生物发酵豆粕具有成本较低、应用安全的优点,而且微生物发酵对饲料营养成分的组成和结构的影响很小。因此,微生物发酵豆粕是缓解大豆抗原诱导仔猪肠道损伤的有效措施之一。2.1.4糖基化糖基化过程影响蛋白质的溶解性、热稳定性和乳化性[34],从而降低大豆抗原的免疫反应性。在糖基化去除大豆球蛋白免疫原性方法的优化研究中发现,随着时间的推移,各组产物的蛋白质溶解率均有下降,而去除免疫原性的效果增强,其中在65 ℃、相对湿度75%、蛋白质与糖摩尔比1∶14时反应60 h条件下,对蛋白质的溶解及免疫原性的去除效果最为理想[35]。果寡糖糖基化及甘露寡糖糖基化均降低大豆蛋白的免疫原性[36],且在胰酶和胃蛋白酶的水解中可以进一步降低[37]。Chang等[38]试验表明,果寡糖可以缓解大豆抗原蛋白诱导的肠道损伤。因此,糖基化方法作为一种操作简便、成本低、产量高的优化技术,具有广阔的应用前景。2.2营养学方法2.2.1果寡糖(FOS)低聚果糖是一种不可消化的短链低聚糖,可促进健康个体结肠内双歧杆菌和乳酸菌的生长[38]。果寡糖具有良好的理化性质和感官品质,在中性pH值和高达140 ℃条件下都很稳定,在饲料中应用广泛。FOS不易消化,摄食后通过小肠而不被代谢。将FOS添加到饮食中以促进益生菌生长时,会产生有益分子[39]。哺乳仔猪日粮中添加FOS,有利于双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌在肠道内定植,而双歧杆菌和乳酸杆菌在结肠中能产生双歧作用,进而促进机体内短链脂肪酸的代谢,改变空肠黏膜基因谱,维持肠道上皮机械屏障和免疫屏障功能[4,38,40],并显著增加仔猪小肠黏膜的绒毛高度及显著降低其隐窝深度,促进小肠上皮细胞紧密连接蛋白的表达,减少细胞凋亡,缓解炎症反应[41],还可通过影响血浆二胺氧化酶DAO的含量和活性来改变黏膜通透性,增加跨膜蛋白的含量,进而维护肠屏障功能[4]。2.2.2维生素C维生素C属于一种抗氧化剂。Sun等[42]研究指出,维生素C可缓解大豆球蛋白诱导的仔猪肠道过敏性损伤,抑制小肠上皮中肥大细胞的活化,从而抑制肠道组织胺的释放,血清IgE及大豆球蛋白特异性IgE水平升高,缓解仔猪肠道的损伤。2.2.3连翘提取物连翘具有消炎、解热、保肝等广泛的药理作用[43]。连翘提取物可抗菌、抗病毒、抗过敏、抗炎、抗氧化和增强免疫功能[44]。断奶仔猪饲喂连翘提取物后可显著降低小肠上皮中肥大细胞脱颗粒和组胺的释放水平,降低特异性抗体及炎性细胞因子的分泌,促进乳酸杆菌和双歧杆菌的定植,从而维持肠道内菌群平衡[45]。3结论肠道损伤的发生及其缓解机制比较复杂,因此大豆抗原蛋白诱导的仔猪肠道损伤是困扰人们的一大难题。目前,通过工艺学和营养学方法去除和缓解肠道损伤已经取得很大进步,但是缓解作用有限。因此,采用将降低抗原蛋白免疫原性与增强断奶仔猪免疫力的方法相结合,从而降低幼龄动物对大豆抗原的肠道过敏反应,这将在今后试验研究及饲料开发中具有广阔的应用前景,也为研究人员寻找大豆抗原致敏机理提供依据。

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