在生猪生产中，仔猪易遭受断奶应激，主要原因包括两个方面：一是缺乏母源抗体和尚未成熟的消化系统，难以利用饲料中的营养成分，进而导致仔猪免疫力和采食量下降；二是运输、混群以及疫苗接种等环境因素的突变[1]增加了仔猪接触环境中病原体的概率[2]。胃肠道屏障对机体提供多层屏障防御机制，维持肠道正常的消化、吸收、分泌和免疫等功能[3]。屏障系统遭到破坏的主要特征为通透性增加[4]，进而引发黏膜和全身的炎症反应，最终导致仔猪胃肠疾病发生[5]。功能性低聚糖作为一种益生元，具有抗菌、抗氧化、抑制肿瘤转移和许多其他药理活性[6]，目前在食品、医药和养殖领域均有广泛的应用。在动物生产中，功能性低聚糖具有调控肠道微生物群、增强肠道免疫机能和促进营养物质的消化吸收等作用。本文就低聚糖的来源和分类、在断奶仔猪上的应用研究等方面进行综述，为提高低聚糖在断奶仔猪生产中的有效利用提供参考。1功能性低聚糖的简介1.1功能性低聚糖的分类碳水化合物根据其分子大小或聚合程度可分为单糖、低聚糖或多糖[7]。其中低聚糖也称寡糖，是低分子量碳水化合物，由3~10个单糖通过糖苷键聚合而成[8]，因其能够抵抗唾液淀粉酶和肠道消化酶的水解，能够到达结肠，被后肠段的微生物种群利用[9-10]，故称为功能性低聚糖。功能性低聚糖包括低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、低聚异麦芽糖（IMO）、低聚木糖（XOS）、低聚甘露糖（MOS）、海藻酸低聚糖（AOS）和低聚壳聚糖（COS）等。功能性低聚糖是一种具有多种生理活性的碳水化合物，可促进肠道中有益菌的增殖，作为益生元调控机体肠道菌群稳态，提高机体的整体免疫力[11]。1.2功能性低聚糖的来源低聚异麦芽糖可从植物中直接提取，也可通过酶法、化学法、酸水解法和酶水解法等方式合成。目前，直接从天然产物中提取功能性低聚糖的种类较少，化学合成可获得一些特殊的低聚糖，工业上主要通过水解酶和转苷酶的酶法制备功能性低聚糖。功能性低聚糖的来源与应用见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.23.027.T001表1功能性低聚糖的来源与应用种类提取来源应用加工工艺文献来源FOS大蒜、洋葱、芦笋、甜叶菊、菊苣、木质纤维素具有益生元活性，预防泌尿生殖道感染，影响脂质代谢，降低结肠癌风险以蔗糖为原料，通过β-果糖基转移酶或转化酶生成蔗果糖类；通过内切型菊粉酶水解菊粉Kumar等[12]、丁长河等[13]、Wang等[14]GOS母乳、牛乳等动物乳汁乳糖、乳清、豆科植物的种子促进双歧杆菌和乳酸菌的生长，抑制脂多糖介导的炎症，促进大脑发育β-半乳糖苷酶催化丁长河等[13]、Angela等[15]、Kunz等[16]IMO小麦、大麦、马铃薯、木薯、麦芽糖、蔗糖、葡聚糖抗糖尿病，预防龋齿，刺激结肠双歧杆菌和乳酸菌生长利用高浓度的葡萄糖溶液，糖化酶逆合作用；以淀粉为生产原料，首先制备高浓度葡萄糖浆底物，再利用α-葡萄糖转昔酶催化——葡萄糖基转移反应工业技术Basu等[17]XOS麦麸、麦壳、杏仁壳、稻壳、竹子、玉米芯具有益生元特性，作为抗氧化剂、凝胶剂，可治疗糖尿病、动脉硬化和结肠癌酶水解法、热水抽提法（含蒸汽爆破法）、酸水解法、微波降解法、碱水解法和生物降解法Luciana等[18]、Capetti等[19]、Javier等[20]、孙军涛等[21]、Zhen等[22]COS虾、螃蟹等甲壳类动物具有抗氧化、抗肿瘤、抗高血压、抗菌和降低胆固醇的作用化学方法：脱蛋白→脱矿→脱乙酰；生物方法：酶降解法、发酵法（乳酸发酵方法和非乳酸发酵方法）Kou等[23]、Zou等[24]1.3功能性低聚糖的消化与吸收功能性低聚糖易溶于水，但其分子具有特定的空间结构，在胃肠道中不易被消化分解。主要原因包括在一些低聚糖的单糖中，异丙基碳原子的构型使其糖苷键可抵抗消化酶的水解作用[10]；胃肠道中缺乏水解相应糖苷键的酶类[25]。因此，功能性低聚糖能够通过口腔、胃和小肠，直到到达回肠末端或者结肠时才被微生物群所发酵利用（主要为双歧杆菌、乳酸杆菌等）。低聚糖解聚通常涉及位于细胞内或细胞外的糖苷水解酶（GHs）的相互作用，特异转运体专门用于完整吸收低聚糖或其水解的底物中间体[26]。微生物的GH储存情况表明菌株中存在不同的多糖代谢特性[27]。一般低聚糖首先在细菌细胞膜上被识别，水解成低聚合度的低聚糖，通过膜蛋白转运体转运到细胞中，被酶分解成双糖和单糖[28]。2功能性低聚糖在断奶仔猪生产中的应用功能性低聚糖可通过选择性诱导动物肠道中对机体有益的微生物群生长，抑制致病菌定植，从而有效预防腹泻[29-30]；功能性低聚糖能够通过提高机体抗氧化能力和抑制炎症细胞因子的释放，从而保护肠道完整性[31]；功能性低聚糖也能够提高动物机体免疫器官指数、免疫球蛋白含量以及其他细胞因子的表达[32]，在幼畜时期提高生长性能和营养物质转化率[33]。2.1调节肠道菌群结构功能性低聚糖可促进结肠中的部分有益微生物种群的生长[34]，如双歧杆菌和乳酸杆菌等，随着肠道pH值的下降，还能够通过促进梭菌等微生物产生丁酸盐，抑制大肠杆菌等有害菌对肠上皮细胞的黏附和侵袭，进而调节仔猪肠道微生物菌群结构。不同种类功能性低聚糖因其糖苷键和单糖组成的不同会产生独特的微生物发酵模式，选择性地刺激不同种类的肠道微生物种群。Gao等[35]通过LEfSe分析发现，添加0.1% IMO和0.1% XOS均能够显著提高回肠食糜中双歧杆菌属和链球菌属的相对丰度。也有研究发现，COS具有抗菌、抗炎、抗氧化、免疫调节和抗肿瘤等作用[36]。Yang等[37]研究发现，0.4% COS组在断奶后第7 d仔猪盲肠内容物双歧杆菌菌群数量和乳酸杆菌菌群数量分别显著提高了11.62%和12.09%；0.6% COS组在断奶第14 d的双歧杆菌属和乳杆菌属细菌丰度分别显著提高12.09%和14.74%；4% COS组和6% COS组金黄色葡萄球菌丰度比对照组分别降低了14.16%和18.07%。而且COS上的氨基和羟基能够发生酰化反应，其抗菌活性可以通过反应形成的衍生物提高[38]。Hou等[39]研究发现，在仔猪饲粮添加壳聚糖螯合锌（CS-Zn）后，CS-Zn组的仔猪回肠食糜乳酸杆菌属的相对丰度与对照组相比显著增加，链球菌属、志贺氏菌属、放线杆菌属和狭义梭菌属等相对丰度显著降低；同时仔猪炎症反应得以缓解。功能性低聚糖不被内源性消化酶水解，在后段肠道由菌群发酵产生短链脂肪酸（SCFA）[40]。SCFA具有广谱抗菌活性，可以通过提高抗菌肽的分泌表现出抗菌作用；同时SCFA还可以影响肠道pH值，调节肠道微生物的生长，进而维持肠道稳态[41-43]。Su等[44]研究发现，在断奶仔猪饲粮中分别添加100、250和500 mg/kg的XOS，仔猪结肠内容物中乙酸分别显著提高了53.10%、7.04%和61.50%，SCFA分别提高19.69%、34.49%和14.11%。Li等[45]研究发现，饲喂0.1% MOS的断奶仔猪后肠腔内丙酸和丁酸含量分别降低了45.61%和39.17%。以上研究结果差异可能是由于动物肠道内环境不同所致[46]。功能性低聚糖对同种细菌不同表型或不同菌株的影响在体内和体外试验中也不完全相同。母乳低聚糖（HMO）可促进婴儿粪便中双歧杆菌的生长[47]；在仔猪饲粮中添加4g/L HMO会降低双歧杆菌属的比例[48]。以上差异可能是由人类与猪中双歧杆菌的表型差异和HMO代谢的双歧杆菌菌株特异性造成的[49]。2.2抗炎及免疫调节炎症介质的产生会降低动物食欲，从而导致营养物质的摄入减少[50]。炎症的生物标志物，如干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等，可能会影响旁细胞通透性，导致肠道屏障受损[51]。功能性低聚糖能够通过调节炎症标志物，缓解炎症性肠病炎症症状[52]。IL-10是抑制自身免疫性疾病相关促炎反应和限制过度免疫反应的细胞因子[53]。Chen等[54]研究发现，在日粮中添加500 mg/kg XOS后，仔猪回肠中IL-10基因表达水平显著高于对照组，其原因可能是MOS通过与免疫细胞的碳水化合物受体相互作用，使其与免疫细胞完全接触，促使白细胞和淋巴细胞免疫细胞群迅速增加，进而诱导IL-10基因表达上调。Chen等[55]研究发现，在断奶仔猪饲粮中添加500 mg/kg XOS能够显著上调IL-10 mRNA水平，添加100 mg/kg XOS和500 mg/kg XOS能够降低仔猪回肠黏膜中IL-1β和IFN-γ基因的表达水平。免疫球蛋白IgA和IgG作为B细胞刺激分化产生的特定抗体，针对共生菌和肠道中的致病菌表达抗原特异性[56]。在妊娠母猪饲粮中分别添加XOS[57]、GOS[58]和COS[59]，均可提高后代仔猪血清中IgA的水平；在仔猪饲粮中添加1% MOS，能够显著提高血清中IgG的水平，以保护断奶仔猪免受脂多糖（LPS）的损伤[45]。Yu等[60]研究发现，在仔猪饲粮中补充500 mg/kg COS，仔猪肾脏、肝脏和脾脏的器官指数相比空白组分别显著提高了0.04%、0.55%和0.11%，表明COS可能具有促进仔猪免疫器官的发育成熟和提高免疫功能的作用。综上所述，功能性低聚糖能够提升免疫球蛋白水平、调节细胞因子和趋化因子的产生以及通过促进仔猪免疫器官发育，从而实现增强机体免疫的作用。2.3维持肠道屏障完整性哺乳动物的肠上皮由肠绒毛和隐窝构成，其中，肠绒毛包含吸收性肠上皮细胞、杯状细胞和肠内分泌细胞组成，隐窝包含干细胞和运输扩增细胞[61]。肠绒毛和隐窝扩大了肠道内的表面积，促进了肠道的营养吸收并起到对肠道的保护作用。肠绒毛的萎缩会导致营养物质吸收下降。肠道结构完整性对动物的消化吸收至关重要。早期断奶会对仔猪的肠道结构和功能造成一定损伤[62]。仔猪断奶后表现出的肠绒毛萎缩以及隐窝增生，是导致断奶仔猪出现腹泻的重要诱因[63]；同时，仔猪断奶应激会导致杯状细胞和黏蛋白的产生减少，肠道通透性增加，上皮屏障功能遭到破坏，从而增加仔猪对于疾病的易感性[64]。Su等[44]和Liu等[65]研究发现，在饲料中添加XOS和COS均可提高空肠和回肠的绒毛高度；500 mg/kg XOS组空肠绒毛高度与隐窝高度的比值（V/C）为1.81，高于空白组的1.58，而补充100 mg/kg XOS可以使回肠绒毛高度提高17.6%。以上结果表明，在饲粮中添加低聚糖对断奶仔猪的肠道结构完整性具有改善作用。血液和空肠黏膜中的二胺氧化酶（DAO）是肠黏膜完整的标志物，当肠道黏膜受损时，DAO会进入血液中，导致空肠DAO水平下降，血液中的DAO水平上升。Yang等[37]研究发现，在仔猪断奶后第7d的饲粮中分别添加200、400和600 mg/kg COS，断奶仔猪血清中DAO的含量分别显著降低了17.51%、22.22%和25.42%，添加400、600 mg/kg血清和空肠黏膜的DAO含量分别显著提高了40.91%和45.45%，表明肠黏膜完整性得到改善。Jiao等[66]研究发现，添加3.0、4.5 g/kg COS的仔猪血清中DAO含量分别降低了43.45%和35.96%，而空肠中DAO含量分别显著上升了27.10%和28.03%。Mi等[67]研究发现，通过大豆抗原诱导仔猪产生超敏反应，添加1% FOS后发现仔猪血清中DAO水平比过敏组降低了68.54%。这种改善作用可能与断奶仔猪回肠和结肠中的乳酸和SCFA浓度的增加有关。乳酸可通过降低肠道pH值从而抑制病原体的生长；同时，SCFA（尤其是丁酸）作为肠道上皮细胞的能量来源，可有效促进仔猪肠道黏膜系统的发育。综上所述，功能性低聚糖可通过维持仔猪正常肠道结构、增强肠黏膜的屏障功能，进而提高仔猪的生长性能。3展望功能性低聚糖在动物生产中的应用具有极大发展空间。功能性低聚糖结构复杂，仅通过化学合成的方法达到规模化生产具有一定的挑战性。因此，未来需要对功能性低聚糖的作用机理和规模化生产进行进一步探索。