果寡糖在仔猪生产中的研究与应用

和兴

摘要：果寡糖是近些年研究较多的一种添加剂产品。大量试验表明：它能影响肠道微生态平衡，增殖肠道有益菌，抑制有害菌，提高动物免疫机能，促进新陈代谢，从而提高动物的生产性能和经济效益。本文着重阐述了果寡糖的肠道生物学作用、营养生理功能及其在仔猪生产中的应用，并指出了果寡糖的研究和发展方向。
关键词:果寡糖 营养生理功能 断奶仔猪
对仔猪来说，断奶使其饲料结构由液态的奶转变为固态的饲料，其胃肠道微生物区系和消化酶系统都将发生相应变化，由于断奶引起的腹泻、生长停滞和死亡率的提高，是限制现代养猪业生产效益提高的一个重要因素。随着人们对畜禽胃肠道正常微生物的组成、定植规律及其与宿主关系的了解日益深入，通过调节动物肠道微生物区系来改善动物的健康状况，增强机体的抗病力也成为动物营养学家探讨的热点。果寡糖（Fructo－oligosaccharide，简写为FOS）又称为低聚果糖。近年来，由于果寡糖被越来越多的试验结果证实具有低热值，稳定，无残留及耐药性，且可增强机体免疫功能和改善脂类代谢等功效，因而将其作为一种理想的抗生素替代品的研究受到人们的高度重视。

1.动物消化道微生物区系及其稳定性

消化道微生物可分为固定菌群和过路菌群(Dubos,1965;Savage;

1977)[1][2]，前者是指在消化道具有特定区域的微生物，后者是指那些不能在健康动物消化道中长时间滋生的微生物，它们共同构成消化道微生物区系。在正常情况下，动物消化道微生物区系的结构保持着相对的稳定性，且优势菌群为有益菌。但这种稳定性受胃肠道生态环境(如养分的可利用性、pH值、氧化还原能力以及微生物间的相互影响)和外部环境条件(如不适宜的温度和湿度)的影响，胃肠道生态环境和外部环境的改变可引起肠道固有菌群的衰退及过路菌和肠道原有病原菌在消化道大量滋生，从而导致消化道微生物区系的紊乱并引发各种疾病。微生物区系的稳定性也受日粮成分的影响，例如，高纤维日粮可引起纤维分解菌的增加(Moore等，1987)[3]。因此，对宿主有益的微生物区系可以通过改变日粮结构来进行调控，在日粮中添加寡糖正是基于这种目的。

2．仔猪断奶后消化道微生物区系的变化

在现代化养猪生产中为了最大限度地提高母猪生产力和栏舍利用率，人们采用早期断奶技术，即将传统的60日龄断奶提前到3-5周龄断奶。但早期断奶也带来了仔猪生长缓慢，腹泻率高和饲料利用率低等一系列问题，即早期断奶综合症。

导致早期断奶综合症的原因很多，如应激因素、消化生理因素、免疫因素及微生物区系变化因素等多个方面，而且这些因素彼此相关联。其中，断奶后仔猪消化道正常微生物区系发生改变是导致早期断奶综合症的重要原因之一。

新生仔猪出生时，胃肠道几乎没有微生物，以后微生物不断侵入，直到形成复杂的微生物区系.这些微生物首先来源于出生时母体的感染，继而是皮肤、奶头和母猪的粪便。母猪的粪便是新生仔猪消化道微生物区系的主要来源(Tannoch等，1990)[4]。乳酸菌是哺乳仔猪胃中主要菌群。大肠杆菌是猪只胃肠正常菌群的组成部分，在猪只生活发展史的早期就有大肠杆菌移植生长。但在正常情况下，大肠杆菌等需氧菌只占肠道总菌数的1%左右(梁荣，1997)[5]。仔猪断奶后，一方面由于母乳保护因子的丧失，以及断奶应激降低了仔猪自身循环抗体水平、抑制细胞免疫力和免疫水平，使仔猪抗病力减弱而易感染病原微生物。另一方面，由于断奶后消化酶活力下降、胃酸分泌不足及胃肠道上皮组织萎缩(Hampson等，1986)[6]，导致仔猪消化能力和吸收能力下降，使未消化的营养物质被病原菌所利用而大量增殖，从而导致断奶仔猪消化道微生物区系发生紊乱。

从动物年龄上讲，成年动物胃肠道微生物区系平衡相对稳定，对仔猪来说，断奶使其胃肠道微生物区系和消化酶系统都发生了变化。因此, 在该阶段添加寡糖效果更佳。

3.果寡糖对动物体的作用及其作用机理

3.1果寡糖的种类及特点
果寡糖（Fructo－oligosaccharide，简写为FOS）又称为果寡糖，是由果糖单体在蔗糖上以β－l，2糖苷键连接的，形成不为内源酶所水解的碳水化合物。果寡糖分子式为G－F－Fn（n＝l－3；G：葡萄糖，F：果糖）。蔗糖分子与1分子D—果糖、2分子D—果糖、3分子D—果糖连接所形成的寡糖分别叫果寡三糖（GF2）、果寡四糖（GF3）、果寡五糖（GF4）。目前应用于饲料添加剂的主要产品是果寡三糖（GF2）、果寡四糖（GF3）、果寡五糖（GF4），它们在自然界中以较高的浓度广泛存在于大麦、大蒜、洋葱、黑麦、马铃薯、芦苇根、菊芋、小麦、黑小麦等植物中。

固体果寡糖为无色粉末,溶解性好，溶液呈无色透明，其溶液的热稳定性受酸碱度影响较大。在中性条件下，120℃时还非常稳定；在酸性（pH＝3）条件下，温度达到70℃后稳定性才显著降低。在0～70℃范围内，果寡糖的粘度随温度的上升而下降。此外，果寡糖的防霉性能好，可以延长饲料保存期；果寡糖吸湿性低，可减缓饲料因吸湿而发霉、变酸。果寡糖是国际上开发的主要寡糖产品之一，而且是近年来研究最多的寡糖。（尤新等，2004）[7]

3.2 果寡糖的主要生理作用及作用机理

3.2.1增殖肠内有益菌，抑制有害菌
概括地讲，果寡糖等一类寡糖对动物的作用主要归结于调节消化道微生物区系的平衡。果寡糖单糖分子间以α-1,2糖苷键结合，而动物自身分泌的酶只能降解a- 1,4 糖苷键，因此，果寡糖以未被降解形式进入后段肠道，后段肠道中的微生物就会利用果寡糖作为营养物质，并产生C02和挥发性脂肪酸(Mitsuoka等，1987; Fishbein等，1988; Spiegel等1987) [8][9][10]。胃肠道中不同的菌种对果寡糖的利用情况不同，其中乳酸杆菌、双歧杆菌等能很好地利用果寡糖，而大肠杆菌和沙门氏菌等有害菌不能利用果寡糖(Bailey等，1991)[11]，双歧杆菌和乳酸菌可将肠道内的果寡糖发酵生成有机酸，从而降低肠道ｐＨ值，抑制包括很多革兰氏阴性菌在内的病原菌的繁殖，同时还可在动物肠道中合成蛋白质及Ｂ族和Ｋ族维生素。因此果寡糖等具有促进乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌的增殖，并通过有益菌的增殖来抑制病原菌的生长，从而达到改善动物健康状况，促进动物生长，增强抗病能力的效果。
3.2.2
改变肠道生理结构
新生仔猪补饲FOS后，盲肠上皮粘膜细胞密度及标记细胞粘膜隐窝深度、标记细胞高度、细胞密度、标记细胞、增殖区细胞及标记指数增加。Ito(1993)[12]认为，FOS对肠道内源糖分解酶具有抗性，可完整地通过肠道而达到后肠，在后肠被发酵，其发酵的产物丁酸是结肠粘膜的主要能源物质，并刺激上皮细胞的生长。日粮中添加FOS后，盲肠丁酸浓度上升，短链脂肪酸上升，PH值降低，盲肠总重及盲肠壁重增加，且盲肠中双歧杆菌及总厌氧菌数量增加，需氧菌数减少。
3.2.3促进多种营养物质的吸收代谢
Ohta(1994)[13]证实，FOS促进钙吸收的主要途径是大肠、盲肠、结肠、直肠。FOS可完整地经过小肠而进入大肠，被肠腔中的细菌发酵产生有机酸如乙酸、丙酸和丁酸，这些有机酸可溶解肠腔内容物中的不溶性钙盐，并通过旁细胞途径促进了钙的吸收。Ohta等(1995)[14]报道：在日粮中添加FOS能促进小鼠对钙、磷、镁等矿物质的吸收利用。这可能是由于双歧杆菌可以合成多种维生素、分泌菌体外多糖，产生乳酸，降低肠道ｐＨ，促进其他营养物质吸收如铁、钙、维生素Ｄ等。
3.2.4干扰外来致病菌在肠道内定植
微生物致病菌的第一步是结合在消化道肠粘膜表面。由于外源性致病菌在肠道内的大量繁殖后直接作用或产生毒素而导致动物发病。当肠道内存在一定量的FOS等寡糖时，FOS可以干扰致病菌在肠黏膜上的定植，从而减少了与肠粘膜上皮细胞结合的机会，甚至将已与之结合的肠粘膜上皮细胞的糖基部分置换下来。
3.2.5增强机体免疫力
FOS通过抑制有害菌，调节动物肠道微生态系统处于平衡状态来捉高了机体的免疫能力。FOS一般通过以下途径对动物免疫产生影响：
①作为免疫佐剂和抗原直接参与机体细胞免疫和体液免疫调节（Newman,1994）[15]。
②促进肝脏分泌糖蛋白，结合细菌引发机体免疫应答。
③与病原菌表面的PHA特异性结合，减缓抗原吸收，刺激机体免疫系统，提高动物的免疫应答能力。双歧杆菌激活机体吞噬细胞的吞噬能力，并促进与抗氧化有关的Ca、Zn、Se等矿物微量元素的吸收，加强非特异性免疫。

4.果寡糖在仔猪日粮中的应用效果

从目前的研究看，果寡糖对仔猪主要有如下作用：

1)促进生长；2)防止腹泻；3)增强免疫功能，提高抗病力；4)减少粪便及粪便中氨气等腐败物质的量；5)提高营养物质的吸收率；6)降低血清胆固醇；7)通便等作用[16]
。

Fukuyasu等(1987)报道，在仔猪饲粮中添加0.25%的果寡糖，提高了猪的增重及肠道中双岐杆菌和乳酸杆菌数量[17]。Howard等(1993)在仔猪日粮中添加0.3%的果寡糖，新生仔猪盲肠、结肠、上皮粘膜、隐窝深度、标记细胞高度均上升[18]。Russel等(1996)报道给断奶仔猪每天补充0.1gFOS，促进了仔猪结肠中有益微生物的增值，阻止了病原微生物的定植，改变了断奶仔猪生产性能[19].卢福庄等 (1999)报道，在断奶仔猪日粮中添加0.2%的FOS，可提高仔猪日增重6.4%，降低料肉比11.7%[20]. 张定玲(1998)报道，在初生仔猪日粮中添加果寡糖3g/kg,肠粘膜细胞密度增加，肠内双歧杆菌数量明显增加，粪便中腐败物质的量减少[21]。李宝玉（1999）年实验结果表明，含有0.25%和0.5%果寡糖日粮可以显著提高仔猪的生产性能，促进肠道中乳酸杆菌、双歧杆菌的增殖，提高肠道及血液中挥发性脂肪酸的含量，并对增加小肠绒毛高度也有显著的作用[22]。吕文平（2000）报道在仔猪饲料中添加3g/Kg的果寡糖仔猪腹泻率降低为66%。仔猪日增重、饲料报酬均有明显的提高且明显促进钙的吸收[23]。马秋刚（2004）报道添加0.4 %果寡糖饲料添加剂能够有效提高断奶仔猪日增重,改善饲料转化效率,降低腹泻率[24]。在欧洲，果寡糖在仔猪日粮中应用比较广泛。日本40%的仔猪饲料中添加了果寡糖[7]。
5.果寡糖使用效果的影响因素
5.1日粮结构 日粮的成分不同,果寡糖的使用效果也不一样,如玉米中果寡糖含量很低,其使用效果明显,但大麦小麦大豆等日粮中含较多的非消化糖类,对果寡糖有一定的掩盖或稀释效应可能会影响其使用效果。
5.2 果寡糖的聚合度 果寡三糖、果寡四糖和果寡五糖使用效果都不一样。因此,果寡糖的不同聚合度,对使用效果也有影响。

5.3寡糖的添加量

Orban（1994）认为，猪饲粮中寡糖添加量的上限为2％，达到4％时猪增重降低6％[25]。目前市售寡糖有很大一部分是由生物酶法合成的，转化率较低。如国内开发的第一代果寡糖的有效含量为30％左右，欲达到较好效果则应提高添加量或采取其它措施。

5.4饲养条件 饲养条件差,其使用效果好,反之,饲养条件好,则效果差。在一般生产场,当仔猪日粮中添加0.13%果寡糖时,体增重可提高13%；但在卫生条件较好的养殖场,体增重仅提高4%。
5.5 协同作用 果寡糖与益生素或抗生素同时使用具有协同作用。
6．存在问题及应用前景
目前,寡糖在养殖业和饲料工业中的应用尚存在许多问题,主要有两方面:一是使用效果不尽理想或不稳定,各地报道并不完全一致;二是成本偏高,经济效益不理想。因此,今后主要应就以下几方面进行深入研究：1) 研究内源性寡糖(即饲料原料中所含的寡糖) 对外源性寡糖(添加剂寡糖) 的稀释作用、协同与拮抗效应。目前这方面是一个空白, 特别是一些常用的饲料原料中所含寡糖的种类、数量都无资料可参考, 应开展这方面的研究工作。2) 研究寡糖与寡糖之间以及寡糖与抗生素、益生素及其他营养性或非营养性因素之间的拮抗或协同作用, 提高寡糖利用率；研究不同种类的寡糖在不同动物种类、年龄、饲养环境下的最佳用量、应用效果、添加方式以及其作用机理。3) 开发符合动物营养保健特点的寡糖, 以期达到在较低的浓度下就可获得理想的效果；4）研究生产寡糖的新技术(生物技术、酶工程技术) 、新工艺、新方法, 以降低寡糖成本, 提高应用的效益。
参考文献（略）

drj

用寡糖是可以的，不过寡糖能否和抗生素比如抗敌素和黄霉素合用？

DooDooLong

严重支持FOS~