寡糖飼料添加劑的研究進展

lishanwen

　　自從20世紀50年代報道在飼料中添加某種抗生素具有促生長效果以來，抗生素便被作為促生長劑而廣泛應(yīng)用于飼料添加劑。但抗生素的長期使用，帶來了嚴重的后果，如抗藥性、藥物殘留和畜產(chǎn)品品質(zhì)下降等。益生素的出現(xiàn)解決了抗生素的潛在危害，但由于種種原因，益生素的效果很不穩(wěn)定。于是人們開始開發(fā)能替代抗生素的安全型綠色飼料添加劑，寡糖飼料添加劑是目前研究的熱點之--，國外已經(jīng)將寡糖應(yīng)用于飼料工業(yè)。本文從寡糖飼料添加劑的種類、生理作用、作用機理以及影響作用效果的因素等幾個方面進行了綜述。
　　
　　1．寡糖飼料添加劑的種類與特點
　　
　　寡糖亦稱低聚糖，是指2～10個單糖通過非α-1,4-糖苷鍵連接形成的直鏈或支鏈的--類糖。具有低熱、穩(wěn)定、安全無毒、無殘留等良好的理化性質(zhì)。目前用作飼料添加劑的寡糖主要有寡果糖（FOS）、α-寡葡萄糖（α-異麥芽寡糖，α-GOS）、寡乳糖（GAS）、寡甘露糖（MOS）、寡木糖（XOS）、β-寡葡萄糖（β-GOS）、大豆寡糖和低聚焦糖等(袁濤等，2003)。
　　
　　1.1寡果糖
　　
　　寡果糖（Fructooligosaccharides, FOS）是在蔗糖分子上以β-1,2-糖苷鍵結(jié)合數(shù)個D-果糖所形成的--組低聚糖總稱。廣泛存在于多種植物中，如大麥、大蒜洋蔥、黑麥、馬鈴薯、蘆葦根、菊芋、小麥、黑小麥等。但從中提取較為困難，商品果寡糖主要是通過微生物發(fā)酵而來(韓曉萍等，2002；陳邦云等，2002)。
　　
　　1.2寡甘露糖
　　
　　寡甘露糖（Manoligosaccharides，MOS）是幾個甘露糖分子或甘露糖與葡萄糖通過α-1,2, α-1,3,α-1,4, α-1,6糖苷鍵組成的寡糖（石寶明等，2000）。寡甘露糖廣泛存在于魔芋粉、瓜兒豆膠、田菁膠及多種微生物細胞壁內(nèi)(葡甘露寡糖)。目前商品用寡甘露糖主要通過酶解法進行生產(chǎn)，是從富含MOS的酵母細胞壁中通過發(fā)酵法提取出來的葡甘露聚糖蛋白復(fù)合體。
　　
　　1.3α-寡葡萄糖
　　
　　α-寡葡萄糖（α-Glucooligosaccharides, α-GOS）也稱異麥芽糖，葡萄糖分子通過α-1,2, α-1,3,α-1,6糖苷鍵形成的寡糖，其中至少含有--個α-1,6糖苷鍵。工業(yè)上生產(chǎn)--般以淀粉為原料，采用全酶法工藝生產(chǎn)，技術(shù)以日本最為成熟（畢金峰等，2002）。
　　
　　1.4β-寡葡萄糖
　　
　　β-寡葡萄糖（β- Glucooligosaccharides, β-GOS）是葡萄糖通過β-1,3和β-1,6糖苷鍵形成的--類寡糖，廣泛分布于真菌、細菌和植物體內(nèi)(陳昌福等，2003)。
　　
　　1.5寡乳糖
　　
　　寡乳糖（Galactooligosaccharides,GAS）是蔗糖的葡萄糖分子上通過α-1,6糖苷鍵結(jié)合幾個半乳糖形成的--類寡糖（石寶明等，2000）。
　　
　　1.6 寡木糖
　　
　　寡木糖（Xylooligosaccharides，XOS）是幾個D-木糖或其它五碳糖或六碳糖與D-木糖4位生成糖苷鍵而形成的寡糖。XOS可由含有木質(zhì)纖維素的植物如竹筍、樹木、秸桿、玉米芯等經(jīng)木聚糖酶水解獲得（郝常明等，2002）。
　　
　　1.7大豆寡糖
　　
　　大豆寡糖的主要成分是水蘇糖、棉子糖和蔗糖。棉子糖是三糖，是半乳糖以α-1,6糖苷鍵與蔗糖的葡萄糖基連接形成的。而水蘇糖是四糖，是棉子糖的半乳糖以α-1,6糖苷鍵與半乳糖連接形成的。大豆寡糖廣泛分布于植物中，尤以豆科植物中含量最多，如蠶豆、豌豆、花生、赤豆、菜豆、美國大豆和日本大豆等(李文治等，2002)。
　　
　　2．寡糖的生理功能及作用機理
　　
　　2.1改善畜禽消化道菌群
　　
　　石寶明等（2000）研究指出在飼料中添加0.1%與0.2%寡聚糖能顯著抑制直腸中大腸桿菌的增殖，促進結(jié)腸中雙歧桿菌的增殖。張宏福等（2001）對28日齡斷奶仔豬的研究指出，飼料中添加異麥芽低聚糖，盲腸、結(jié)腸中大腸桿菌數(shù)顯著降低，乳酸菌濃度顯著提高。岳文斌等（2002）研究了甘露寡糖對斷奶仔豬腸道主要菌群的影響，結(jié)果表明甘露寡糖可以顯著降低盲腸、結(jié)腸大腸桿菌濃度(P<0. 05)；同時顯著提高盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌濃度（P<0. 05)，但對結(jié)腸乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)影響不顯著(P＞0. 05)。占秀安等（2003）研究了飼糧中添加不同劑量果寡糖對肉雞腸道菌群的影響，結(jié)果顯示飼糧中添加4000mg/kg寡果糖使盲腸中雙歧桿菌和總厭氧菌數(shù)分別增加了257.65% (p<0.05) 和100.0% (p<0.05)，梭菌數(shù)下降了79.36%(p<0.05)。
　　
　　以上研究結(jié)果均表明寡糖具有調(diào)節(jié)畜禽消化道菌群的生理功能，但它具體是如何發(fā)揮該作用的有幾種解釋：

　?。?）促進消化道有益細菌的生長，抑制有害微生物的繁殖，提高機體抵抗力。由于消化道內(nèi)沒有消化寡糖的酶，因此寡糖基本上以原樣形式到達后腸，腸道內(nèi)的寡糖大部分被有益菌如雙歧桿菌、乳酸桿菌等選擇利用，以低聚果糖為例，大部分的雙歧桿菌、嗜酸乳芽孢桿菌、--些其它乳芽孢桿菌和大部分糞桿菌能很好地利用低聚果糖。死亡梭桿菌、沙門氏桿菌、大腸桿菌等有害細菌則對低聚果糖的利用很差。同時，發(fā)酵產(chǎn)生的酸性物質(zhì)使整個腸道的pH下降，抑制了有害菌的生長。

　　（2）吸附腸道病原菌，對動物起保健作用。Patrich Charton教授將寡糖比作生命的浮橋，病原菌粘附在寡糖底物上而不與動物腸道上皮細胞相接觸，因而病原菌無法在腸道中固定下來，也就失去了對畜禽的危害作用。研究表明許多病原菌的細胞表面均含有--種特殊的用于細胞識別的蛋白質(zhì)，稱為外源凝集素，它們能與腸內(nèi)壁細胞表面上的受體結(jié)合而粘附在腸上皮上繁殖。而腸內(nèi)壁細胞表面的受體，其結(jié)構(gòu)就是短鏈帶分支的糖類物質(zhì)，故寡糖加入飼料中就會競爭性地和病原菌細胞表面的外源凝集素結(jié)合，阻止病原菌在腸上皮上的粘附。
　　
　　2.2提高機體免疫力
　　
　　Spring等（1998）研究發(fā)現(xiàn)，甘露寡糖能夠顯著提高無菌仔豬血清與腸粘膜中IgA、IgG和IgM的含量及血液中白細胞介素--2(IL--2)的水平，增強T淋巴細胞功能和小腸原始淋巴細胞的活性，增強小腸內(nèi)白細胞的吞噬能力和促進激活的淋巴細胞釋放IFY?γ細胞素。

　　王國杰等（2000）研究了寡果糖對蛋用鵪鶉免疫機能的影響，結(jié)果指出試驗組T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率和血液中三碘甲腺原氨酸（T3）顯著提高。李梅等（2000）研究指出異麥芽低聚糖能顯著提高仔豬吞噬細胞的吞噬能力。

　　高峰等（2001）研究了果寡糖對仔豬免疫功能的影響，結(jié)果表明飼料中添加0.17%，仔豬血液中甲狀腺素和IL-2含量升高。王權(quán)等（2002）研究指出在飼料中按5g/kg添加甘露寡糖就能明顯地促進雞外周血液T淋巴細胞增殖，提高T細胞百分率。

　　陳永軍等（2002）對肉用和蛋用雛雞的研究指出，在飼料中添加甘露寡糖能明顯促進免疫器官增重。

　　車向榮等（2003）研究了在仔豬日糧中分別添加寡果糖、異麥芽低聚糖和甘露寡糖對仔豬外周血T淋巴細胞數(shù)的影響，結(jié)果顯示外周血T淋巴細胞數(shù)和IgG水平較對照組顯著提高（p<0.05或P<0.01）。
　　
　　大量的研究均表明寡糖能夠增強機體的免疫功能，其主要作用機理如下：

　?。?）寡糖本身具有--定的免疫原性，能夠刺激機體免疫應(yīng)答。

　?。?）寡糖分子與腸道內(nèi)有害微生物腸內(nèi)皮細胞上受體的結(jié)構(gòu)相似，因此能與--定的毒素、病毒和真菌細胞的表面結(jié)合而作為這些外源抗原的佐劑，減緩抗原的吸收，增加抗原的效價，從而增強動物體的細胞和體液免疫反應(yīng)。

　　（3）Neman(1994)的研究指出，肝臟能夠分泌--種與甘露糖結(jié)合的糖蛋白，這種蛋白質(zhì)能與細菌夾膜相粘接并觸發(fā)--連串的補體，從而啟動免疫系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)。含甘露糖的寡糖能夠刺激肝臟分泌甘露糖結(jié)合蛋白，因此可影響免疫功能。

　　（4）寡糖可促進有益菌如雙歧桿菌等的大量增殖，研究表明雙歧桿菌可以提高機體的抗體水平，激活巨嗜細胞的吞噬活性，從而影響機體的免疫功能。
　　
　　2.3影響胃腸道組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)
　　
　　張丞等（2002）研究了異麥芽寡糖對肉仔雞腸道組織形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果3周齡肉雞空腸絨毛長度顯著增加。張宏福等(2002)研究了異麥芽低聚糖對斷奶仔豬腸黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明 35日齡時，結(jié)腸絨毛高度明顯高于對照組。主要是因為腸道有益菌代謝產(chǎn)生的丁酸是大腸黏膜代謝的主要能源，具有促進正常細胞形成的作用。
　　
　　2.4改善畜禽生長性能
　　
　　王國杰等（2000）研究了寡果糖對蛋用鵪鶉生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明試驗組鵪鶉的產(chǎn)蛋率和蛋重提高，料蛋比下降。李振田等（2001）研究了乳糖代替乳清粉對斷奶仔豬生長性能的影響，結(jié)果表明斷奶仔豬日糧添加乳糖配合合成氨基酸，可達到與添加高蛋白乳清粉相似的生產(chǎn)水平，并且日糧中添加6.5%乳糖，綜合效益最佳。胡彩虹等（2001）研究了果寡糖對育肥豬生長性能的影響，與對照組相比，育肥豬日糧中添加0.50%和0.75%果寡糖使日增重分別提高了9.67%(p<0.01)和10.67%(p<0.01)，料重比分別降低了8.19%(p<0.01)和7.60%(p<0.05)。高峰等（2001）研究了寡果糖對斷奶仔豬生長性能的影響，結(jié)果試驗組仔豬日增重比對照組提高3.88%(p<0.05)，料重比下降4.67%。占秀安等（2003）的研究表明日糧中添加4000mg/kg果寡糖使肉雞日增重提高了9.5%，料重比降低了7.8%。
　　
　　寡糖主要通過以下途徑對畜禽生產(chǎn)性能產(chǎn)生影響：（1）促進腸道有益菌的增殖，抑制病原菌和腐敗茵，使它們產(chǎn)生的毒素、胺、氨、吲哚等有毒有害代謝產(chǎn)物大量減少，減少動物疾病及腹瀉等的發(fā)生率。（2）生成營養(yǎng)物質(zhì)，雙歧桿菌在腸道能合成維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、煙酸、葉酸和各種氨基酸。(3)促進礦物質(zhì)元素的吸收，寡糖發(fā)酵產(chǎn)生的酸性物質(zhì)能夠吸附鈣化合物使其溶解性增加，因而導(dǎo)致鈣吸收能力增強。(4)腸絨毛高度增加，消化功能增強，更好地消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)。
　　
　　2.5 降低血清膽固醇
　　
　　王素敏等（1996）對實驗性高血脂大鼠的研究表明，大豆低聚糖有降低總膽固醇、甘油三酯的功能。Djouzi等(1997)報道果寡糖和α-寡葡萄糖具有降低血清膽固醇的功效。Kok（1998）研究指出果寡糖顯著降低血及肝臟中的甘油三酯與磷脂水平。寡糖促進有益菌的增殖，而雙歧桿菌、嗜酸桿菌等有益菌可使膽固醇轉(zhuǎn)化為機體不吸收的類固醇，對小鼠的研究表明雙歧桿菌還通過影響β-羥基-β-甲基戊二單酰輔酶A還原酶的活性，控制膽固醇的合成而降低血清膽固醇的含量；寡糖還可通過降低肝臟中脂肪酸的合成而降低血清甘油三酯水平。
　　
　　3．影響寡糖作用效果的因素
　　
　　寡糖的生理功能受到許多因素的影響，歸納起來主要有以下幾個方面：
　　
　　3.1寡糖種類
　　
　　不同的寡糖具有不同的結(jié)構(gòu)，腸道中的微生物具有選擇利用不同寡糖的能力。因此腸道有益菌對寡糖的利用效果存在差異。
　　
　　3.2寡糖的添加量
　　
　　寡糖不能被消化道內(nèi)的內(nèi)源酶代謝，如果添加量過大，不僅增加飼養(yǎng)成本，還可造成動物腹瀉，但添加量不足，起不到明顯的增殖效果。因此，必須通過試驗，確定寡糖飼料添加劑在飼料中的適宜添加量。
　　
　　3.3動物種類及年齡
　　
　　動物種類及年齡不同，其消化道結(jié)構(gòu)和功能存在差異，消化道菌群也有很大變化，因此的作用效果可能出現(xiàn)差異。如斷奶仔豬由于受到斷奶及飼糧變化等多種應(yīng)激，常常引起腹瀉，若在斷奶仔豬飼料中添加寡糖就能收到明顯的效果。在日本，40%的仔豬飼料中都添加寡糖飼料添加劑。
　　
　　4．展望
　　
　　綜上所述，寡糖種類繁多，廣泛分布于多種植物中，具有低熱、穩(wěn)定、安全無毒、無殘留等良好的理化性質(zhì)，具有改善畜禽腸道菌群、提高機體免疫力、生長性能等重要的生理作用。這種新型綠色飼料添加劑具有廣闊的市場前景。但寡糖的作用效果受到很多因素的影響，而且目前的生產(chǎn)制備工藝成本很高，因此，進--步闡明寡糖的作用機理，改進生產(chǎn)工藝，采用生物技術(shù)以產(chǎn)業(yè)化方式將這些豐富的原料以較低成本生產(chǎn)寡糖產(chǎn)品是目前的當務(wù)之急。

laurer

學(xué)習(xí)了。
有個問題想請教一下：你提供的資料當中涉及到甘露寡糖、β-葡寡糖、低聚木糖、果寡糖等，我想問一下，這幾個產(chǎn)品之間又有什么區(qū)別，差異在那里呢？
謝謝！

haojiubujian

laurer你好， 關(guān)于“甘露寡糖、β-葡寡糖、低聚木糖、果寡糖這幾個產(chǎn)品之間又有什么區(qū)別”可以加我的QQ ：258004829