寡糖饲料添加剂的研究进展

lishanwen

　　自从20世纪50年代报道在饲料中添加某种抗生素具有促生长效果以来，抗生素便被作为促生长剂而广泛应用于饲料添加剂。但抗生素的长期使用，带来了严重的后果，如抗药性、药物残留和畜产品品质下降等。益生素的出现解决了抗生素的潜在危害，但由于种种原因，益生素的效果很不稳定。于是人们开始开发能替代抗生素的安全型绿色饲料添加剂，寡糖饲料添加剂是目前研究的热点之--，国外已经将寡糖应用于饲料工业。本文从寡糖饲料添加剂的种类、生理作用、作用机理以及影响作用效果的因素等几个方面进行了综述。
　　
　　1．寡糖饲料添加剂的种类与特点
　　
　　寡糖亦称低聚糖，是指2～10个单糖通过非α-1,4-糖苷键连接形成的直链或支链的--类糖。具有低热、稳定、安全无毒、无残留等良好的理化性质。目前用作饲料添加剂的寡糖主要有寡果糖（FOS）、α-寡葡萄糖（α-异麦芽寡糖，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(袁涛等，2003)。
　　
　　1.1寡果糖
　　
　　寡果糖（Fructooligosaccharides, FOS）是在蔗糖分子上以β-1,2-糖苷键结合数个D-果糖所形成的--组低聚糖总称。广泛存在于多种植物中，如大麦、大蒜洋葱、黑麦、马铃薯、芦苇根、菊芋、小麦、黑小麦等。但从中提取较为困难，商品果寡糖主要是通过微生物发酵而来(韩晓萍等，2002；陈邦云等，2002)。
　　
　　1.2寡甘露糖
　　
　　寡甘露糖（Manoligosaccharides，MOS）是几个甘露糖分子或甘露糖与葡萄糖通过α-1,2, α-1,3,α-1,4, α-1,6糖苷键组成的寡糖（石宝明等，2000）。寡甘露糖广泛存在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田菁胶及多种微生物细胞壁内(葡甘露寡糖)。目前商品用寡甘露糖主要通过酶解法进行生产，是从富含MOS的酵母细胞壁中通过发酵法提取出来的葡甘露聚糖蛋白复合体。
　　
　　1.3α-寡葡萄糖
　　
　　α-寡葡萄糖（α-Glucooligosaccharides, α-GOS）也称异麦芽糖，葡萄糖分子通过α-1,2, α-1,3,α-1,6糖苷键形成的寡糖，其中至少含有--个α-1,6糖苷键。工业上生产--般以淀粉为原料，采用全酶法工艺生产，技术以日本最为成熟（毕金峰等，2002）。
　　
　　1.4β-寡葡萄糖
　　
　　β-寡葡萄糖（β- Glucooligosaccharides, β-GOS）是葡萄糖通过β-1,3和β-1,6糖苷键形成的--类寡糖，广泛分布于真菌、细菌和植物体内(陈昌福等，2003)。
　　
　　1.5寡乳糖
　　
　　寡乳糖（Galactooligosaccharides,GAS）是蔗糖的葡萄糖分子上通过α-1,6糖苷键结合几个半乳糖形成的--类寡糖（石宝明等，2000）。
　　
　　1.6 寡木糖
　　
　　寡木糖（Xylooligosaccharides，XOS）是几个D-木糖或其它五碳糖或六碳糖与D-木糖4位生成糖苷键而形成的寡糖。XOS可由含有木质纤维素的植物如竹笋、树木、秸杆、玉米芯等经木聚糖酶水解获得（郝常明等，2002）。
　　
　　1.7大豆寡糖
　　
　　大豆寡糖的主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖。棉子糖是三糖，是半乳糖以α-1,6糖苷键与蔗糖的葡萄糖基连接形成的。而水苏糖是四糖，是棉子糖的半乳糖以α-1,6糖苷键与半乳糖连接形成的。大豆寡糖广泛分布于植物中，尤以豆科植物中含量最多，如蚕豆、豌豆、花生、赤豆、菜豆、美国大豆和日本大豆等(李文治等，2002)。
　　
　　2．寡糖的生理功能及作用机理
　　
　　2.1改善畜禽消化道菌群
　　
　　石宝明等（2000）研究指出在饲料中添加0.1%与0.2%寡聚糖能显著抑制直肠中大肠杆菌的增殖，促进结肠中双歧杆菌的增殖。张宏福等（2001）对28日龄断奶仔猪的研究指出，饲料中添加异麦芽低聚糖，盲肠、结肠中大肠杆菌数显著降低，乳酸菌浓度显著提高。岳文斌等（2002）研究了甘露寡糖对断奶仔猪肠道主要菌群的影响，结果表明甘露寡糖可以显著降低盲肠、结肠大肠杆菌浓度(P<0. 05)；同时显著提高盲肠乳酸杆菌和双歧杆菌浓度（P<0. 05)，但对结肠乳酸杆菌和双歧杆菌数影响不显著(P＞0. 05)。占秀安等（2003）研究了饲粮中添加不同剂量果寡糖对肉鸡肠道菌群的影响，结果显示饲粮中添加4000mg/kg寡果糖使盲肠中双歧杆菌和总厌氧菌数分别增加了257.65% (p<0.05) 和100.0% (p<0.05)，梭菌数下降了79.36%(p<0.05)。
　　
　　以上研究结果均表明寡糖具有调节畜禽消化道菌群的生理功能，但它具体是如何发挥该作用的有几种解释：

　　（1）促进消化道有益细菌的生长，抑制有害微生物的繁殖，提高机体抵抗力。由于消化道内没有消化寡糖的酶，因此寡糖基本上以原样形式到达后肠，肠道内的寡糖大部分被有益菌如双歧杆菌、乳酸杆菌等选择利用，以低聚果糖为例，大部分的双歧杆菌、嗜酸乳芽孢杆菌、--些其它乳芽孢杆菌和大部分粪杆菌能很好地利用低聚果糖。死亡梭杆菌、沙门氏杆菌、大肠杆菌等有害细菌则对低聚果糖的利用很差。同时，发酵产生的酸性物质使整个肠道的pH下降，抑制了有害菌的生长。

　　（2）吸附肠道病原菌，对动物起保健作用。Patrich Charton教授将寡糖比作生命的浮桥，病原菌粘附在寡糖底物上而不与动物肠道上皮细胞相接触，因而病原菌无法在肠道中固定下来，也就失去了对畜禽的危害作用。研究表明许多病原菌的细胞表面均含有--种特殊的用于细胞识别的蛋白质，称为外源凝集素，它们能与肠内壁细胞表面上的受体结合而粘附在肠上皮上繁殖。而肠内壁细胞表面的受体，其结构就是短链带分支的糖类物质，故寡糖加入饲料中就会竞争性地和病原菌细胞表面的外源凝集素结合，阻止病原菌在肠上皮上的粘附。
　　
　　2.2提高机体免疫力
　　
　　Spring等（1998）研究发现，甘露寡糖能够显著提高无菌仔猪血清与肠粘膜中IgA、IgG和IgM的含量及血液中白细胞介素--2(IL--2)的水平，增强T淋巴细胞功能和小肠原始淋巴细胞的活性，增强小肠内白细胞的吞噬能力和促进激活的淋巴细胞释放IFY?γ细胞素。

　　王国杰等（2000）研究了寡果糖对蛋用鹌鹑免疫机能的影响，结果指出试验组T淋巴细胞转化率和血液中三碘甲腺原氨酸（T3）显著提高。李梅等（2000）研究指出异麦芽低聚糖能显著提高仔猪吞噬细胞的吞噬能力。

　　高峰等（2001）研究了果寡糖对仔猪免疫功能的影响，结果表明饲料中添加0.17%，仔猪血液中甲状腺素和IL-2含量升高。王权等（2002）研究指出在饲料中按5g/kg添加甘露寡糖就能明显地促进鸡外周血液T淋巴细胞增殖，提高T细胞百分率。

　　陈永军等（2002）对肉用和蛋用雏鸡的研究指出，在饲料中添加甘露寡糖能明显促进免疫器官增重。

　　车向荣等（2003）研究了在仔猪日粮中分别添加寡果糖、异麦芽低聚糖和甘露寡糖对仔猪外周血T淋巴细胞数的影响，结果显示外周血T淋巴细胞数和IgG水平较对照组显著提高（p<0.05或P<0.01）。
　　
　　大量的研究均表明寡糖能够增强机体的免疫功能，其主要作用机理如下：

　　（1）寡糖本身具有--定的免疫原性，能够刺激机体免疫应答。

　　（2）寡糖分子与肠道内有害微生物肠内皮细胞上受体的结构相似，因此能与--定的毒素、病毒和真菌细胞的表面结合而作为这些外源抗原的佐剂，减缓抗原的吸收，增加抗原的效价，从而增强动物体的细胞和体液免疫反应。

　　（3）Neman(1994)的研究指出，肝脏能够分泌--种与甘露糖结合的糖蛋白，这种蛋白质能与细菌夹膜相粘接并触发--连串的补体，从而启动免疫系统产生应答反应。含甘露糖的寡糖能够刺激肝脏分泌甘露糖结合蛋白，因此可影响免疫功能。

　　（4）寡糖可促进有益菌如双歧杆菌等的大量增殖，研究表明双歧杆菌可以提高机体的抗体水平，激活巨嗜细胞的吞噬活性，从而影响机体的免疫功能。
　　
　　2.3影响胃肠道组织的形态结构
　　
　　张丞等（2002）研究了异麦芽寡糖对肉仔鸡肠道组织形态结构的影响，结果3周龄肉鸡空肠绒毛长度显著增加。张宏福等(2002)研究了异麦芽低聚糖对断奶仔猪肠黏膜形态结构的影响，结果表明 35日龄时，结肠绒毛高度明显高于对照组。主要是因为肠道有益菌代谢产生的丁酸是大肠黏膜代谢的主要能源，具有促进正常细胞形成的作用。
　　
　　2.4改善畜禽生长性能
　　
　　王国杰等（2000）研究了寡果糖对蛋用鹌鹑生产性能的影响，结果表明试验组鹌鹑的产蛋率和蛋重提高，料蛋比下降。李振田等（2001）研究了乳糖代替乳清粉对断奶仔猪生长性能的影响，结果表明断奶仔猪日粮添加乳糖配合合成氨基酸，可达到与添加高蛋白乳清粉相似的生产水平，并且日粮中添加6.5%乳糖，综合效益最佳。胡彩虹等（2001）研究了果寡糖对育肥猪生长性能的影响，与对照组相比，育肥猪日粮中添加0.50%和0.75%果寡糖使日增重分别提高了9.67%(p<0.01)和10.67%(p<0.01)，料重比分别降低了8.19%(p<0.01)和7.60%(p<0.05)。高峰等（2001）研究了寡果糖对断奶仔猪生长性能的影响，结果试验组仔猪日增重比对照组提高3.88%(p<0.05)，料重比下降4.67%。占秀安等（2003）的研究表明日粮中添加4000mg/kg果寡糖使肉鸡日增重提高了9.5%，料重比降低了7.8%。
　　
　　寡糖主要通过以下途径对畜禽生产性能产生影响：（1）促进肠道有益菌的增殖，抑制病原菌和腐败茵，使它们产生的毒素、胺、氨、吲哚等有毒有害代谢产物大量减少，减少动物疾病及腹泻等的发生率。（2）生成营养物质，双歧杆菌在肠道能合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸、叶酸和各种氨基酸。(3)促进矿物质元素的吸收，寡糖发酵产生的酸性物质能够吸附钙化合物使其溶解性增加，因而导致钙吸收能力增强。(4)肠绒毛高度增加，消化功能增强，更好地消化吸收营养物质。
　　
　　2.5 降低血清胆固醇
　　
　　王素敏等（1996）对实验性高血脂大鼠的研究表明，大豆低聚糖有降低总胆固醇、甘油三酯的功能。Djouzi等(1997)报道果寡糖和α-寡葡萄糖具有降低血清胆固醇的功效。Kok（1998）研究指出果寡糖显著降低血及肝脏中的甘油三酯与磷脂水平。寡糖促进有益菌的增殖，而双歧杆菌、嗜酸杆菌等有益菌可使胆固醇转化为机体不吸收的类固醇，对小鼠的研究表明双歧杆菌还通过影响β-羟基-β-甲基戊二单酰辅酶A还原酶的活性，控制胆固醇的合成而降低血清胆固醇的含量；寡糖还可通过降低肝脏中脂肪酸的合成而降低血清甘油三酯水平。
　　
　　3．影响寡糖作用效果的因素
　　
　　寡糖的生理功能受到许多因素的影响，归纳起来主要有以下几个方面：
　　
　　3.1寡糖种类
　　
　　不同的寡糖具有不同的结构，肠道中的微生物具有选择利用不同寡糖的能力。因此肠道有益菌对寡糖的利用效果存在差异。
　　
　　3.2寡糖的添加量
　　
　　寡糖不能被消化道内的内源酶代谢，如果添加量过大，不仅增加饲养成本，还可造成动物腹泻，但添加量不足，起不到明显的增殖效果。因此，必须通过试验，确定寡糖饲料添加剂在饲料中的适宜添加量。
　　
　　3.3动物种类及年龄
　　
　　动物种类及年龄不同，其消化道结构和功能存在差异，消化道菌群也有很大变化，因此的作用效果可能出现差异。如断奶仔猪由于受到断奶及饲粮变化等多种应激，常常引起腹泻，若在断奶仔猪饲料中添加寡糖就能收到明显的效果。在日本，40%的仔猪饲料中都添加寡糖饲料添加剂。
　　
　　4．展望
　　
　　综上所述，寡糖种类繁多，广泛分布于多种植物中，具有低热、稳定、安全无毒、无残留等良好的理化性质，具有改善畜禽肠道菌群、提高机体免疫力、生长性能等重要的生理作用。这种新型绿色饲料添加剂具有广阔的市场前景。但寡糖的作用效果受到很多因素的影响，而且目前的生产制备工艺成本很高，因此，进--步阐明寡糖的作用机理，改进生产工艺，采用生物技术以产业化方式将这些丰富的原料以较低成本生产寡糖产品是目前的当务之急。

laurer

学习了。
有个问题想请教一下：你提供的资料当中涉及到甘露寡糖、β-葡寡糖、低聚木糖、果寡糖等，我想问一下，这几个产品之间又有什么区别，差异在那里呢？
谢谢！

haojiubujian

laurer你好， 关于“甘露寡糖、β-葡寡糖、低聚木糖、果寡糖这几个产品之间又有什么区别”可以加我的QQ ：258004829