随着水产养殖业朝高密度、集约化方向快速发展，养殖中各种病害频繁发生。在“禁抗”的背景下，如何提高鱼虾免疫力和抗病力尤为重要。肠道健康决定鱼虾整体机能和生产力水平，对鱼虾健康养殖意义重大。鱼虾必须具有结构完整和良好保护功能的健康肠道，才能够抵御病原微生物和有害物质侵袭，促进营养物质消化吸收。在不利外界因素条件下（如热应激、有害气体刺激、营养素缺乏等），肠道内微生物、内毒素等引起肠道黏膜病变、消化酶活性降低以及微生物菌群紊乱时，肠道健康严重受损，降低动物生产性能，造成严重的经济损失。因此，肠道健康对鱼虾保持良好的生长速度极为重要。鱼虾的消化道黏膜起重要的屏障作用。肠道黏膜屏障（肠上皮细胞、黏液层、微生物群和免疫细胞）之间的动态平衡是影响肠黏膜功能的主要因素[1]。丁酸（BA）及丁酸钠（SB）具有促进肠道细胞增殖、改善肠道形态和屏障功能等作用，可维持动物肠道健康，提高动物生产性能，受到养殖业广泛关注。外源BA、SB及其保护形式可影响鱼虾肠道健康，调节肠道组织形态结构，提高肠道消化酶活性，促进营养物质消化吸收，调节肠道菌群结构，提高抗氧化能力等[2-6]。本文综述了BA及SB的种类及其与肠道组织结构、肠道物理屏障、肠道菌群、肠道消化能力、肠道抗氧化能力及抗炎能力等相关研究，旨在为丁酸类产品应用于水产养殖，特别是保护鱼类肠道健康提供参考。1BA及SB的种类丁酸是一种短链脂肪酸（SCFA），在动物体内主要来源为消化道微生物对膳食纤维的酵解作用。与单胃动物相比，水产动物的肠道微生物欠发达，发酵能力偏弱。很多水产动物主要饲喂鱼粉、肉粉等蛋白原料，利用碳水化合物的能力较弱，消化道发酵产生的SCFA很少。BA具有游离性和挥发性，饲料生产时不能直接添加，通常以SB替代。目前市场主要有粉末SB、颗粒SB和包膜SB。粉末SB具有特殊的奶酪酸臭味，易吸潮、流散性差，不利于饲料加工使用；丁酸根可在胃部迅速转化为未解离形式的丁酸分子而被吸收，很难到达家禽及单胃动物的肠道[7]。颗粒SB主要为粉末SB与一些载体混合制粒制成，吸潮性和臭味得到一定改善，但并不能解决胃中过早释放的问题。包膜SB通过植物脂肪或脂肪酸盐涂层等过程包膜化处理粉末SB制成，不仅减轻了SB的臭味和刺激性，还可有效阻断其与饲料中其他组分产生化学反应，并且能够保护SB不被肠道前段吸收。陈国顺等[8]研究显示，未经包被的50%~70%SB会被肠道前段消化液中和利用；体外试验结果则表明，胃中被利用的包膜SB仅有2%，小肠利用率仅有40%左右。但由于包膜材料和包膜技术不同，产品存在一定差异。释放包膜SB需要肠道内脂肪酶和乳化物质参与，幼龄动物消化器官发育不完全，无足够的脂肪酶消化包被脂肪涂层，导致肠道中SB的释放度和利用率降低[9]。近年来，新型产品缓冲盐保护SB受到越来越多的关注，其主要利用缓冲体系保护技术解决粉末SB的臭味，缓解胃部丁酸根的水解，保护丁酸根进入肠道发挥作用。水产动物种类较多，消化道组成和结构相对较复杂，有胃鱼消化道更接近单胃动物，无胃鱼基本符合全消化道的消化吸收方式。因此，应选择味道小、全消化道缓释的丁酸钠，综合考虑，缓冲盐保护的SB是水产动物的最佳选择。2BA及SB在水产养殖中的应用2.1BA及SB对鱼虾肠道组织结构的影响鱼类肠壁根据结构和功能不同，从内到外可分为黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜层。正常的肠黏膜形态结构和功能十分重要，肠黏膜形态被破坏，可引发机体众多疾病。改善鱼类肠道组织形态（绒毛长度、宽度以及肌层厚度）有助于提高营养物质的消化率，促进鱼类的生长[10]。Lin等[11]在巨型石斑鱼饵料中添加丁酸钠，结果表明，巨型石斑鱼肠黏膜显示有序的上皮层和紧密的固有层。Zhang等[12]研究发现，添加SB可显著改善黄鳝肠黏膜结构，降低隐窝深度，提高绒毛高度/隐窝深度比。Wu等[13]研究发现，添加SB能够改善黄姑鱼肠道的物理屏障结构，提高黏膜皱褶高度（FH）和肌肉厚度（MT）。Zhou等[14]研究发现，添加SB能够增加草鱼的肠道绒毛高度。Abdel-Mohsen等[15]研究发现，添加0.2%微囊化SB可明显增加欧洲海鲈肠道的肌层厚度、杯状细胞数量以及绒毛长度和宽度。郑瑞耕[16]研究表明，鲤鱼饵料中添加SB可显著提高中肠肠绒毛黏膜上皮的高度和宽度以及黏膜下肌层的深度。相反，在日粮中加入微囊化SB不能改变预饲含氧化大豆油（SO）饵料的鲤鱼肠黏膜形态[17]。Estensoro等[18]研究发现，添加0.4%SB可促使饲喂极低鱼粉和鱼油（FO）的金头鲷肠道恢复正常健康状态，激活抗氧化系统，跨上皮电阻（Rt）降低至与对照鱼相似的水平。Jesus等[2]研究发现，尼罗罗非鱼幼鱼性逆转期间，添加保护型SB可有效维持肠道健康（0.5%包膜SB），促进肠道发育（0.25%包膜SB，0.25%、0.50%缓冲盐保护SB）。有研究表明，添加SB可使巨骨舌鱼幼鱼的前肠道绒毛长度大于中肠道的绒毛长度[19]。Silva等[3]研究发现，与对照组相比，添加SB的虾具有更长的绒毛和绒毛周长，利用透射电子显微镜观察肠黏膜的完整性，发现肠黏膜具有发育良好的刷状缘，细胞完整且清晰，很少有液泡和细胞间隙。2.2BA及SB对鱼肠道物理屏障的影响鱼类肠道物理屏障的功能是保护肠上皮细胞和细胞间连接的完整性[20]。鱼肠道物理屏障功能与屏障形成紧密连接TJ蛋白质（如ZO-1、claudin-b、claudin-c和occluding）mRNA水平的上调和孔隙形成TJ蛋白质（如claudin-15和claudin-12）mRNA水平的下调密切相关[21-22]。Wu等[5]研究表明，添加SB可增强草鱼肠道屏障功能，主要通过上调肠段中occludin、ZO-1、ZO-2、claudin-b、claudin-c、claudin-f、claudin-3c、claudin-7a、claudin-7b和claudin-11的基因表达；下调肠段中claudin-12、claudin-15a和claudin-15b mRNA的水平。在大菱鲆饵料中添加0.2%SB[4]，在虹鳟鱼饵料中补充1.5~5.0 g/kg缓冲盐保护SB[23]均能够显著上调肠道TJ蛋白（如claudin-4、occludin和ZO-1）的表达量。此外，饵料中添加SB可提高黄姑鱼肠道连接蛋白（如claudin-3、claudin-4和occludin）的mRNA表达水平，claudin-7和MLCK mRNA的表达水平降低[13]。凋亡在所有多细胞生物的生长和发育中起重要作用[24]。但鱼类细胞过度凋亡可能损害肠道的细胞间完整性[25]。抑制细胞凋亡可通过抑制c-Jun N末端蛋白激酶（JNK）途径完成[26]。研究表明，在草鱼饵料中连续2个月加入微囊化SB可通过抑制细胞凋亡，显著改善鱼类肠道物理屏障功能[5]。SB主要通过下调各种凋亡相关蛋白mRNA的水平抑制草鱼肠道细胞凋亡，如半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-2（caspase-2）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（caspase-3）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-7（caspase-7）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8（caspase-8）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（caspase-9）、脂肪酸合成酶配体（FasL）、B细胞淋巴瘤2相关X蛋白（Bax）、凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）和JNK；上调抗凋亡相关蛋白mRNA的表达，如B细胞淋巴瘤蛋白-2（Bcl-2）、凋亡抑制蛋白（IAP）和髓细胞白血病-1（Mcl-1）实现。2.3BA及SB对鱼虾肠道消化酶活性及吸收功能的影响2.3.1BA及SB对鱼虾肠道消化酶活性的影响消化酶活性直接影响鱼类对饲料营养成分消化、吸收和利用率，也是评价鱼类肠道健康的重要指标之一。研究表明，饵料添加SB能够显著升高草鱼肠道胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性[6]。在巨骨舌鱼饵料中添加SB，饲喂45 d，肠道的淀粉酶、脂肪酶和非特异性碱性蛋白酶的活性显著增加[19]。Zhou等[27]研究显示，金鲳鱼饵料中添加2.0、4.0 g/kg的SB可明显提高肠道蛋白酶、淀粉酶、碱性磷酸酶（AKP）和Na/K-ATP酶的活性。Aalamifar等[28]研究发现，与对照组相比，饵料添加5或10 g/kg BA组的鱼类总碱性蛋白酶和脂肪酶活性显著升高，α-淀粉酶活性无显著差异，可能是SCFA介导的肠道pH值降低，导致胆囊收缩素分泌增加，促进胰腺分泌消化酶[29-30]。研究表明，添加SB可提高虾肠道脂肪酶、肝胰腺蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性，从而提高蛋白质、多糖和脂质的消化率[31]。但也有研究显示，在虾饵料中添加SB并不能改变肝胰腺蛋白酶、胰蛋白酶或糜蛋白酶的活性[32]。2.3.2BA及SB对鱼虾肠道吸收功能的影响肠道是营养素吸收的主要场所，营养素通过某些特定转运体从肠道转运至肠上皮细胞。转运体主要位于肠道刷状缘膜和基底外侧膜，包括肽转运体（PepT）和氨基酸转运体，如T-细胞激活连接蛋白家族成员1和2（LAT1/2）[33]。PepT1的主要功能是将小肽转运至肠细胞中，为鱼类生长和繁殖提供必需营养素[34-35]。PepT1表达的上调可刺激二肽和三肽的吸收，提高鱼类的生长速度[36-37]。研究表明，饵料中添加1.0、2.0 g/kg的SB可显著增加草鱼前肠中编码PepT1和LAT2的mRNA的表达水平，且随着SB剂量的增加而降低[38-39]。PepT1的活性和表达受多种转录因子调节，如尾型同源框基因2（CDX2）和cAMP反应元件结合蛋白（CREB）[40]。研究表明，SB可通过提高CDX2和CREB的水平增强肠上皮细胞中PepT1的表达和活性[41]。Zhou等[27]研究显示，饵料中添加2.0 g/kg SB可显著增加金鲳鱼肠道CDX2和CREB的mRNA表达，且CDX2 mRNA的表达随SB水平升高而显著升高。金鱼饵料中添加2.5 g/kg的SB可显著上调CREB和CDX2基因的表达[42]。2.4BA及SB对鱼虾肠道菌群的影响水产动物肠壁及肠内容物中微生物的种类及数量，对其肠道及机体健康具有重要影响。覆盖在肠黏膜上的正常菌群是肠道防御外源致病菌入侵的天然屏障。在较为适宜的条件下生长时，鱼虾类肠道内的菌群处于相对平衡状态，可维持机体健康；当外界条件（水质、饵料等）改变时，易引起肠道内的条件致病菌异常生长，导致菌群失调甚至暴发疾病，危害机体健康。2.4.1BA及SB对鱼类肠道菌群的影响饵料中添加粉状SB和微囊化SB可明显提高草鱼肠道乳酸杆菌的数量，降低致病菌气单胞菌和大肠杆菌的数量[6]。饵料中添加SB能够提高草鱼肠道健康细菌（如梭杆菌门和拟杆菌属）的相对丰度[14]。Abdel-Mohsen等[15]研究显示，欧洲海鲈日粮添加0.2%微囊化SB明显增加了远端肠道内有益细菌（酸发酵细菌）的数量，抑制了弧菌和大肠菌群的数量。添加SB提高了金头鲷肠道微生物群的多样性，逆转了富含蔬菜日粮引起的肠道微生物群的部分变化[43]。在以植物为基础的金头鲷饮食中，额外补充含有65%BA和中链脂肪酸的SCFA混合物，能够增加有益乳酸菌的数量，减少致病菌（如丙种球蛋白杆菌）的数量，进而显著改善肠道微生物种群[44]。2.4.2BA及SB对虾类肠道菌群的影响细菌性疾病特别是弧菌病严重影响对虾养殖，如感染副溶血性弧菌（急性肝胰腺坏死病的病原体）[45]。有机酸（如BA、戊酸和丙酸）对鱼类和虾类的致病菌株表现出了抗菌和杀菌性能，与其他酸相比，BA具有更强的抑制能力，尤其是在较低浓度下[46]。在南美白对虾饵料中添加SB能够明显抑制肠道致病性弧菌（如哈维弧菌、溶藻弧菌、坎贝尔弧菌和鳗鲡弧菌）生长，但有益乳酸菌的数量无显著变化[3]。研究表明，SB能够显著改善的肠道微生物群，弧菌数量减少[31-32]。但也有研究发现，南美白对虾日粮中添加SB并不能影响肠道弧菌属和异养菌的总数[47-48]。2.5BA及SB对鱼类肠道抗氧化能力的影响鱼类和哺乳动物细胞中的氧化应激是活性氧（ROS）包括超氧阴离子（·O2-）、羟基自由基（OH·）、羟基离子（OH-）和单态氧（1O2）等产生过多导致的结果，可引起细胞的脂质、蛋白质以及DNA严重氧化损伤，导致细胞死亡[49-50]。鱼类采用以下两种机制缓解氧化应激：酶机制为增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GRd）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等酶的活性；非酶机制为产生抗氧化化合物，如还原型谷胱甘肽（GSH）[51]。鱼类细胞中脂质和蛋白质的氧化损伤可通过丙二醛（MDA）、硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）和蛋白质羰基（PC）的水平反应[52]。此外，抗超氧阴离子（ASA）和抗羟基自由基（AHRs）可视为评估鱼类清除活性氧能力的重要指标[53]。Wu等[5]提出，在饵料中添加SB能够提高鲤鱼肠道抗氧化能力，主要通过降低肠道ROS、PC和MDA含量，增加AHR和ASA水平；提高肠道抗氧化酶的活性（CAT、GST、GSH-Px、GR以及肠道还原型-GSH）；显著上调肠道抗氧化酶mRNA水平（CAT、GRd、GPx1a、GPx1b、GPx4a、GPx4b、GSTR、GSTP1、GSTP2、GSTO1和GSTO2）。Zhang等[54]研究发现，饵料中添加1.0 g/kg SB可明显提高美洲鳗肝脏总抗氧化能力（T-AOC）、CAT活性，降低MDA含量。有研究发现，草鱼日粮中添加SB可明显增加肝胰腺SOD和GSH-Px活性，T-AOC和MDA含量并未受到明显影响[38-39]。Mirghaed等[23]研究显示，饵料中添加缓冲盐保护SB能够显著提高虹鳟鱼肠道抗氧化酶（如SOD、CAT和GSH-Px）活性。Aalamifar等[28]研究表明，亚洲鲈鱼日粮中加入2.5 g/kg BA可明显提高肝脏CAT活性，添加5.0、10.0 g/kg BA可明显提高肝脏SOD活性。在另一项研究中发现，饵料中添加1%SB能够明显降低巨型石斑鱼血清中TBAR的水平[11]。2.6BA及SB对鱼类肠道抗炎能力的影响炎症反应与机体的健康状况密切相关，炎症发生通常伴随炎症细胞因子参与。众多炎症细胞因子主要包括促炎细胞因子和抗炎细胞因子。有研究表明，草鱼饵料中补充SB能够显著改善与核因子κB（NF-κB）和p38丝裂原活化蛋白激酶信号通路相关的局部肠道免疫功能[6]。Tian等[6]研究表明，饵料补充SB可显著下调肠黏膜促炎细胞因子mRNA的水平，上调抗炎细胞因子mRNA的水平。研究表明，欧洲海鲈饲养试验中，以大豆为主的饵料中添加0.2%的SB可显著降低欧洲海鲈的肠道炎症反应，上调TNF-a基因表达，IL-1b、IL-8和IL-10的基因表达水平无变化[55]。以植物为基础的饵料中添加SB喂养欧洲黑鲈，发现SB可显著上调肝脏IL-10基因的表达，但对IL-8、IL-1b和TNF-a基因的表达水平无显著影响[56]。3展望肠道健康对动物的健康及生长至关重要。在实际应用中，BA及SB均表现多角度的促进肠道健康作用，有助于鱼虾的健康高效养殖。结合实际养殖中面临的诸多不同状况，建议养殖者使用丁酸类产品时根据自身的养殖条件、鱼虾种类等多角度合理应用。