断奶是仔猪生长的关键阶段，断奶时仔猪的免疫系统和消化系统尚未发育完全，在各种因素的作用下，极易发生腹泻、营养不良、免疫力下降等症状，进而可直接影响后期的生长发育和健康。饲喂抗生素可提高动物生长速度、饲料转化率和抗病力，但抗生素的不规范使用会提高细菌的耐药性，同时造成药物残留，对人和动物的健康产生不利影响[1]。我国农业农村部发布194号公告，自2020年起禁止在饲料中添加抗生素[2]。因此，通过营养调控方式缓解仔猪断奶应激日益受到关注。丁酸衍生物可以调节肠道pH值，抑制有害菌生长，促进有益菌生长，抑制炎症反应，增强机体抗氧化能力[3]，成为近年来替代抗生素的研究热点。本文综述丁酸衍生物的作用机制及在断奶仔猪养殖中的应用进展，为丁酸衍生物在仔猪养殖生产中的进一步推广使用提供参考。1丁酸衍生物的概述丁酸是一种短链脂肪酸，易挥发，半衰期短，不利于实际应用。实际生产中多采用丁酸衍生物，其中以丁酸钠、三丁酸甘油酯和γ-氨基丁酸较为常见。丁酸钠（sodium butyrate，SB）为吸湿性能的白色粉末，具有奶酪酸败样的特殊气味[4]。SB具有水脂两亲的特性，光稳定性和热稳定性好，不容易分解。研究表明，丁酸钠可减轻动物腹泻情况，提高动物生长性能[5]。三丁酸甘油酯（tributyrin，TB）又称甘油三丁酸酯，是3分子的丁酸和1分子甘油脂化后的产物[6]。TB是丁酸的前体物，由4个碳原子组成的短链脂肪酸酯。在一般情况下，TB为无色的近油状液体，无气味或略带有脂肪香味，难溶于水，易溶于乙醚、乙醇等有机溶剂。在高温、光照等刺激条件下性质不发生改变。研究表明，三丁酸甘油酯可保护肠道黏膜结构，促进肠道的消化吸收功能，提高动物机体免疫功能[7]。γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）为一种白色粉末，味微苦，无旋光性，极易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于其他的有机溶剂[8]。GABA以带有正电的氨基和带有负电的羧基的两性离子形式存在。研究表明，GABA在提高动物的采食量、缓解应激、促进生长发育等方面具有重要作用[9]。随着GABA制备技术的进步和生产成本的下降，GABA已被广泛应用在畜牧生产中。仔猪生产中常用的丁酸衍生物的添加剂量及作用效果见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.026.T001表1仔猪生产中常用丁酸衍生物的添加剂量及作用效果种类添加剂量/(mg/kg)作用效果文献来源丁酸钠450提高仔猪平均日增重，改善消化道形态，维持肠道屏障功能Wang等[10]1 000提高仔猪血清IgG水平，降低腹泻率Fang等[11]包膜丁酸钠30促进仔猪小肠绒毛发育，改善绒毛结构，降低仔猪腹泻率李虹瑾等[12]300或450提高仔猪生长性能，改善仔猪肠道菌群和屏障功能Lin等[13]三丁酸甘油酯750提高仔猪平均日增重，缓解仔猪断奶后的肠道疾病Wang等[14]1 000减少仔猪粪便中大肠杆菌的数量，降低仔猪腹泻率张勇等[15]γ-氨基丁酸20改善仔猪生长性能，调节肠道免疫机能Chen等[9]2丁酸衍生物的作用机制2.1丁酸衍生物对生长性能的调节作用机制动物生长与其肠道吸收营养物质的能力密切相关[16]。增强肠道内消化酶（蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶）的活力可提高肠道的消化能力。日粮中添加SB[17]、TB[18]可提高消化酶的活性，促进肠道生长发育，提高仔猪的消化能力，进而提高仔猪的生长性能。Ciric等[19]研究发现，SB还可通过增加肠道黏膜紧密连接蛋白的表达和降低肠道通透性降低腹泻率，从而提高断奶仔猪的生长性能[20]。当肠道屏障机能受到破坏时，会导致机体免疫系统紊乱，进而导致致病菌侵入，最终降低生产性能，而日粮中添加SB[21]、TB[22]可改善仔猪肠道屏障功能。日粮中添加GABA提高仔猪的生长速度和饲料利用效率，原因是GABA可促进生长激素、胰岛素以及神经肽Y（nerve peptide Y，NPY）的分泌[9]。GABA提高血浆中NPY浓度的同时，也可提高仔猪的采食行为。因此，NPY的分泌是影响断奶仔猪生长性能的主要原因之一。综上所述，丁酸衍生物可以通过提高肠道消化酶活力、增强肠道屏障功能、促进机体激素分泌提高仔猪的生长性能。2.2丁酸衍生物对抗氧化功能的调节作用机制丁酸衍生物对仔猪抗氧化功能的提高与Nrf2通路和线粒体的功能有关。陈辉[23]研究发现，丁酸钠通过增加p-GSK-3β（Ser9）水平抑制糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）活性，促进Nrf2的核转位，进而提高下游抗氧化酶相关基因的表达水平，加快自由基清除的速度，改善机体抗氧化功能。Nrf2是参与抗氧化的重要转录因子，TB提高肠道抗氧化损伤的作用机理与Nrf2密切相关，通过抑制Keap1的表达[24]，可促进Nrf2进入细胞核，提高Nrf2蛋白表达水平，从而启动抗氧化基因的表达，提高细胞的抗氧化能力。Wang等[25]研究发现，TB可通过改善线粒体功能缓解氧化应激，添加TB的日粮可显著提高仔猪PRDX3 mRNA表达水平[26]，PRDX3主要存在于线粒体中，对缓解线粒体功能损伤，提高机体抗氧化能力具有一定的作用。添加GABA后机体通过多途径和多层面调节产生更多抗氧化酶，及时清除机体过氧化脂质，减轻机体的氧化损伤[27]。GABA可以降低自由基对机体的攻击以增强抗氧化能力。目前关于GABA抗氧化机制的研究较少，有待进一步探索。2.3丁酸衍生物对免疫功能的调节作用机制丁酸衍生物通过不同的途径改善动物机体的免疫功能。胡宁敏等[28]研究表明，SB通过抑制IκB的磷酸化抑制NF-κB信号通路的活性，通过抑制NF-κB信号通路的活性降低促炎细胞因子的转录，减轻炎症反应，进而增强断奶仔猪免疫功能。SB抑制促炎因子TNF-α在仔猪结肠组织细胞中的表达[29-30]，减轻肠道炎症，增加回肠绒毛长度和盲肠隐窝深度，改善肠道形态。SB[31]、GABA[32]通过促进肠道SIgA分泌、增强肠道屏障功能，从而提高断奶仔猪的免疫功能[33]。Dong等[18]在宫内发育迟缓仔猪的哺乳期饲喂TB，可激活仔猪GPR41基因的表达，进而促进免疫器官和小肠的发育，增强回肠分泌IgG的能力，提高黏膜免疫球蛋白水平，提高仔猪的免疫功能。Fan等[34]研究发现，在仔猪日粮中添加GABA后能够显著促进甲状腺素（thyroid-stimulating hormone，TSH）和褪黑激素的分泌，而TSH可使免疫球蛋白的合成增强，褪黑激素则促进淋巴细胞的应答和抗体的形成，表明GABA能够以直接或间接的方式提高免疫球蛋白的合成，调节肠道微生物群落、促进激素分泌，提高断奶仔猪的免疫力。丁酸衍生物主要通过提高抗炎因子表达和控制机体的炎症反应提高机体免疫能力。3丁酸衍生物在仔猪生产中的应用3.1丁酸衍生物对仔猪生长性能的影响保障仔猪良好的健康状态和生长性能，可以提高仔猪育肥期间的饲料转化率，从而提高经济效益。Kotunia等[35]研究表明，仔猪日粮中添加0.3%的SB可提高仔猪的日增重。日粮中添加0.2%的SB对断奶仔猪的生长性能和饲料利用效率无显著影响，但能调节其对炎症刺激的反应[36]。Sotira等[37]研究发现，日粮中添加0.2%的TB，可以不改变仔猪的采食量，但提高仔猪的平均日增重，表明TB具有提高饲料利用效率的能力。日粮中添加0.2%~0.25%的TB可提高仔猪对粗蛋白质（CP）、粗脂肪（EE）、钙（Ca）和磷（P）的表观消化率，提高日增重，降低料重比[38]。日粮中添加20 mg/kg的GABA可提高仔猪的生长性能，在断奶后的第一周效果最明显[39]。GABA可提高仔猪的采食量和日增重，特别是在添加15 mg/kg的GABA时效果最为突出[40]。综上所述，SB、TB、GABA对动物生长具有积极的作用，有望成为替抗的绿色饲料添加剂，具有广泛的应用前景。3.2丁酸衍生物对仔猪抗氧化功能的影响断奶易造成仔猪氧化应激，损坏肝脏功能，影响机体健康。抗氧化酶系统在保护机体避免受到氧化损伤发挥重要作用[41]。周腊枚等[42]研究表明，在仔猪日粮中添加SB可显著提高仔猪血清中过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）活性，且在仔猪42日龄时显著降低血清丙二醛（MDA）含量。SB[43]、TB[44]可通过提高血清中SOD活性，降低血清MDA水平，提高机体抗氧化能力[45]。此外，添加TB对减轻断奶仔猪线粒体DNA损伤、改善线粒体功能、提高抗氧化能力具有一定的作用[46]。添加90 mg/kg GABA可提高血清中GSH-Px和SOD活性，进而提高仔猪的抗氧化能力[27]。综上所述，断奶仔猪日粮中添加丁酸衍生物可有效提高抗氧化酶活性，增强断奶仔猪抗氧化能力。3.3丁酸衍生物对仔猪免疫功能的影响仔猪日粮中添加丁酸衍生物对其免疫功能有重要调节作用。张聪[47]研究发现，仔猪日粮中添加0.2%的SB可显著降低肝脏中IL-1β基因的表达水平，缓解仔猪肝脏炎症反应，增强断奶仔猪的免疫机能。SB可提高仔猪血清中IgG浓度和空肠中IgA浓度，显著上调动物体肠上皮细胞紧密连接蛋白ZO-1、Occludin的基因表达[48]，增强肠黏膜的屏障功能，维持肠黏膜的完整性。朱荣生等[49]研究发现，在饲粮中添加0.1%的TB可使仔猪血清中IgM、IgG、IgA含量分别增加15.00%、13.68%、24.42%，表明饲粮添加TB对肠道发育具有显著改善作用，能够减缓仔猪断奶应激，而且具有提高仔猪免疫功能的作用。Wang等[46]研究表明，肠道胰脂肪酶可使TB分解为丁酸和甘油，降低仔猪肠道pH值，抑制有害菌在肠道内的增殖，增强仔猪的抗病力，进而提高仔猪的免疫力。GABA可抑制促炎细胞因子的表达调节肠道免疫功能[50-51]。此外，杨兵等[27]研究发现，在仔猪日粮中添加30 mg/kg的GABA可以显著提高血清中总蛋白和白蛋白的浓度，促进垂体分泌生长激素，加快新陈代谢，提高机体免疫机能。综上所述，丁酸衍生物可以通过刺激血清和肠道中免疫球蛋白的分泌，增强肠道屏障功能，降低促炎因子含量，缓解炎症反应，提高机体免疫功能。4展望丁酸衍生物可促进断奶仔猪肠道发育，增强肠道内消化酶的活性，提高饲料利用效率，从而改善断奶仔猪的生长发育。丁酸衍生物通过提高紧密连接蛋白的基因表达维护小肠黏膜发挥正常的屏障作用，提高免疫相关蛋白的水平，抑制NF-κB信号通路，抑制炎症，增强断奶仔猪的免疫机能。当前对丁酸衍生物在仔猪应用中的研究相对较少，丁酸衍生物的添加剂量、添加形式、添加时间以及与其他饲料添加剂配比使用的研究相对缺乏。随着对丁酸衍生物的进一步研究以及对其作用机制的进一步阐释，丁酸衍生物在动物养殖中将会有更加广泛的应用前景。