劉志林 李路勝

（①山東省聊城市畜牧局 252000 ②聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院）

寡聚糖在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉志林①李路勝②

（①山東省聊城市畜牧局 252000 ②聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院）

近些年來(lái)，抗生素作為促生長(zhǎng)劑在動(dòng)物飼料中大量的使用，給畜牧業(yè)生產(chǎn)以積極的作用。但是長(zhǎng)期使用抗生素會(huì)產(chǎn)生耐藥性以及內(nèi)源性感染等問(wèn)題，一直困擾著養(yǎng)殖者，抗生素的應(yīng)用逐步受到限制。因此開(kāi)發(fā)利用不為腸道內(nèi)酶所分解，可選擇性的促進(jìn)有益菌的增長(zhǎng)而抑制病原菌的增殖，在動(dòng)物體內(nèi)無(wú)殘留，不產(chǎn)生耐藥性，同時(shí)可提高動(dòng)物免疫力，增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)疾病的抵抗力的新型綠色添加劑是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)（盧艷敏，2003）。其中益生素和寡聚糖就是其中之一。

益生素是對(duì)動(dòng)物有益的微生物制劑，具有維持腸道正常微生物平衡的作用。然而益生素在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到很多因素(菌種來(lái)源、溫度、pH值、腸道內(nèi)酸性環(huán)境及定植、飼料加工過(guò)程中的高溫等)的影響，使其在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定程度的限制。寡聚糖又稱(chēng)寡糖或低聚糖，是指由2～10個(gè)單糖基通過(guò)糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈，介于單體單糖與高度聚合的多糖之間的的一類(lèi)糖，由于其具有低熱、穩(wěn)定、安全無(wú)毒、無(wú)殘留等良好的理化性質(zhì)，以及具有調(diào)整腸道菌群平衡和提高免疫力等保健功能，因此引起了人們的極大興趣。目前，國(guó)外已將寡聚糖作為飼料添加劑廣泛應(yīng)用于飼料工業(yè)。作為一種新型的飼料添加劑，本文將其作為飼料添加劑的作用機(jī)理、種類(lèi)、在動(dòng)物飼料中添加效果等方面作一闡述。

1 寡聚糖的種類(lèi)和生產(chǎn)

寡聚糖是由單糖通過(guò)糖苷鍵連接形成的，由于單糖分子種類(lèi)結(jié)合的位置、類(lèi)型不同，自然界中的寡聚糖種類(lèi)有幾千種以上。目前在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中所研究的寡聚糖主要是指不能被人和其它單胃動(dòng)物自身分泌的酶分解，但能對(duì)機(jī)體微生物區(qū)系、免疫等功能有影響的特殊糖類(lèi)物質(zhì)。現(xiàn)今主要的產(chǎn)品有以下幾種：

1.1 寡果糖（Fructooligosaccharides,FOS） 是在蔗糖分子上以β－1，2糖苷鍵結(jié)合幾個(gè)D-果糖所形成的一組低聚糖的總稱(chēng)，一般應(yīng)用于飼料中的主要是寡果三糖，寡果四糖和寡果五糖的混合物(徐秀容等，1999)。它可以從富含果聚糖的植物中提取(Shiomi, 1976)，也可以用微生物中β-呋喃果糖苷酶或果糖轉(zhuǎn)移酶而制備獲得(江波等，1997)。

1.2 α-寡葡萄糖（α-Glucooligosaccharides, α-GOS） 也稱(chēng)異麥芽寡糖，其中至少含有一個(gè)通過(guò)α-1，6糖苷鍵結(jié)合的異麥芽糖，其它的葡萄糖分子可以通過(guò)α-1，2、α-1，3、α-1，4糖苷鍵組成的寡聚糖。Α-GOS可由α-轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶催花麥芽糖和麥芽糖糊精而生成。也可從多種含淀粉的糧食如大米、玉米、木薯等以及各類(lèi)淀粉為原料來(lái)生產(chǎn)(陳寒青等，2002)。

1.3 寡甘露糖（Mannan-oligosaccharides,MOS） MOS是由幾個(gè)甘露糖分子之間通過(guò)α-1，6糖苷鍵形成主鏈，然后再與葡萄糖分子通過(guò)α-1，2、α-1，3、α-1，6糖苷鍵組成的寡聚糖。天然的MOS一般存在于微生物，尤其是酵母中，其制備也基本上通過(guò)酵母細(xì)胞壁發(fā)酵獲得。

1.4 寡乳糖（Galactooligosaccharides,GAS） 是由幾個(gè)半乳糖通過(guò)-1，6糖苷鍵結(jié)合在蔗糖的葡萄糖上而形成的寡聚糖?？捎扇樘呛铣苫驈母缓参镏刑崛?Minami, 1983)。

2 寡聚糖的消化代謝

單胃動(dòng)物對(duì)碳水化合物的消化主要限制于α-1，4糖苷鍵。大部分寡糖結(jié)構(gòu)中的比例很小(由淀粉降解產(chǎn)生的麥芽糖和低聚糊精除外)，并且動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生的內(nèi)源性碳水化合物消化酶(唾液淀粉酶、胰淀粉酶)對(duì)其他糖苷鍵的分解能力較弱或不能分解，所以寡糖基本上不能被動(dòng)物消化，被稱(chēng)為非消化性寡糖(NDO)。離體或體內(nèi)試驗(yàn)表明，許多工業(yè)生產(chǎn)的寡聚糖如寡果糖、寡乳糖等能基本上抵抗酸和消化酶的降解(陳寒青等,2002)。

研究表明，低聚糖基本上不能被小腸吸收而直接進(jìn)入小腸后部、盲腸、結(jié)腸和直腸(Kaneko等,1992)。單胃動(dòng)物消化道后部寄生著大量的微生物，既能產(chǎn)生切段低聚糖末端糖苷鍵的酶，也能產(chǎn)生水解聚合鏈中間各種糖苷鍵的酶，因此NDO能夠被消化道后端寄生的這些微生物選擇性作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，最后被微生物降解為揮發(fā)性脂肪酸、二氧化碳等。

3 寡聚糖的作用機(jī)理

寡聚糖因其結(jié)構(gòu)特殊，不能被本身的消化酶所消化，但可以被腸道后部的某些微生物利用。許多的研究報(bào)道認(rèn)為，寡聚糖主要就是通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道中微生物區(qū)系的平衡來(lái)發(fā)揮作用的。其在動(dòng)物體內(nèi)的作用機(jī)理大致如圖1所示，但是其在動(dòng)物體內(nèi)的詳細(xì)作用機(jī)理尚不十分清楚。

圖1 寡聚糖對(duì)動(dòng)物的作用機(jī)理

3.1 吸附腸道病原菌，促進(jìn)其隨糞便排出

很多研究表明，病原微生物必須首先與消化道粘膜表面結(jié)合、定植，通過(guò)大量繁殖后直接作用或產(chǎn)生毒素致病(Firon等，1987；Nathan等，1993)。大量的報(bào)道進(jìn)一步說(shuō)明，這種結(jié)合是特異性的，并且通過(guò)病原菌細(xì)胞表面的鍵合碳水化合物的蛋白質(zhì)，即外源凝集素來(lái)實(shí)現(xiàn)(Morgan，1992)。這些外源凝集素能同消化道低聚糖結(jié)構(gòu)的受體結(jié)合，使細(xì)菌吸附在組織壁上繁殖，從而引起這部位的病變。選擇適當(dāng)?shù)牡途厶?，使之與細(xì)菌外源凝集素結(jié)合，破壞細(xì)胞識(shí)別，使病原菌不能吸附在腸壁上，而低聚糖有不能被消化道內(nèi)消化酶分解，將攜帶附著的病原菌隨著糞便排出體外，防止病原菌在腸道內(nèi)繁殖。Pusztai等(1991)通過(guò)演示證明，用特定的糖來(lái)結(jié)合細(xì)菌的外源凝集素或用特定的外源凝集素來(lái)結(jié)合腸粘膜表面糖脂或糖蛋白的糖殘基，都可達(dá)到組織細(xì)菌和腸粘膜結(jié)合的目的。不僅如此，Pusztai等(1991)在體外實(shí)驗(yàn)還表明，粘連在上皮細(xì)胞上的大腸桿菌碰到寡甘露聚糖后30min內(nèi)脫落下來(lái)，但葡萄糖和半乳糖這對(duì)附著的細(xì)菌無(wú)效。這說(shuō)明有些低聚糖也能清洗已附著的病原菌。

當(dāng)腸道內(nèi)存在一定量的MOS等寡聚糖時(shí)，致病菌的凝集素可與MOS結(jié)合，而減少了與腸粘膜上皮細(xì)胞結(jié)合的機(jī)會(huì)，甚至可以將已經(jīng)與凝集素結(jié)合的腸粘膜上皮細(xì)胞的糖基部分置換下來(lái)，并隨糞便排出體外。

3.2 選擇性的促進(jìn)腸道有益菌的增殖

寡聚糖由于其分子間結(jié)合位置及結(jié)合類(lèi)型的特殊型，導(dǎo)致不能被單胃動(dòng)物自身分泌的消化酶分解而直接進(jìn)入后端消化道。很多的研究報(bào)道說(shuō)明，寡聚糖在這里可作為營(yíng)養(yǎng)物被動(dòng)物腸道內(nèi)固有的益生菌(雙歧桿菌、乳酸桿菌等)消化利用，抑制了有害菌(大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、梭狀芽孢桿菌等)的生長(zhǎng)(Hidaka等，1986；Mitsuoka等，1987；Bailey，1991；Omar等，1995)，從而使整個(gè)有益菌大量增殖，成為優(yōu)勢(shì)菌群，提高了動(dòng)物的抗病能力。

寡聚糖發(fā)酵產(chǎn)生的酸性物質(zhì)降低了整個(gè)腸道的pH值，這樣既抑制了有害菌的生長(zhǎng)，又能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)、鈣和磷等物質(zhì)的吸收利用，同時(shí)有益菌的增殖使得B族維生素合成增加，促進(jìn)了動(dòng)物的健康生長(zhǎng)。

3.3 調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能

很多的研究報(bào)道認(rèn)為，寡聚糖對(duì)機(jī)體免疫機(jī)能的調(diào)節(jié)是通過(guò)佐劑效應(yīng)和免疫刺激效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。Sharon和Lis(1993)研究發(fā)現(xiàn)，寡聚糖能與一定的毒素、病毒、真核細(xì)胞的表面結(jié)合，成為這些外源抗原的佐劑，通過(guò)減緩抗原的吸收增加抗原的效價(jià)。Janeway等(1995)證實(shí)了寡糖的免疫原性，含甘露糖的寡聚糖刺激肝臟分泌能與甘露糖結(jié)合的蛋白，這種蛋白可與細(xì)菌莢膜粘結(jié)觸發(fā)免疫反應(yīng)。Cotter等(1997)、邵良平等(1999)也分別研究揭示了甘露寡聚糖可顯著增強(qiáng)雞細(xì)胞免疫水平。

4 寡聚糖在動(dòng)物飼料中的應(yīng)用效果

大量研究報(bào)道認(rèn)為，寡聚糖可以促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高動(dòng)物的日增重和飼料報(bào)酬，增強(qiáng)動(dòng)物的抗病能力，改善動(dòng)物的繁殖性能。Fukuyan等(1988)在仔豬日糧中添加0.25%～0.50%寡果糖飼養(yǎng)30d的試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)組平均日增重比對(duì)照組提高，下痢發(fā)病率有所下降。Nakamura(1988)在不同飼養(yǎng)環(huán)境下給仔豬日糧中添加0.3%寡果糖試驗(yàn)表明：在實(shí)際飼養(yǎng)場(chǎng)，仔豬體增重增加13%，而在有嚴(yán)格衛(wèi)生條件下的飼養(yǎng)場(chǎng)，體增重僅增加4%。這說(shuō)明寡聚糖的添加效果受環(huán)境條件的影響。Alltec(1993)在仔豬日糧中添加0.5～1g/kg寡甘露聚糖的試驗(yàn)結(jié)果表明，仔豬增重提高5.2%，料肉比下降10%。日本北里大學(xué)等單位(1999)應(yīng)用飼料級(jí)寡果聚糖飼喂母豬，母豬平均泌乳量提高32%，母豬的初乳中的免疫物質(zhì)含量也有所增加，而且母豬從斷奶到發(fā)情的間隔時(shí)間由原來(lái)的10天縮短到7天左右。但也有報(bào)道認(rèn)為日糧中添加寡聚糖對(duì)豬的生產(chǎn)性能、繁殖性能沒(méi)有影響或影響很小(Mathew，1997；Gabert等，1994)。造成這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的原因可能與寡聚糖的種類(lèi)和動(dòng)物品種之間的差異有關(guān)。

在雞方面，孔令勇等(2002)對(duì)1日齡AA肉雞中分別在日糧中添加奧奇素(寡聚糖產(chǎn)品，主要成分為寡甘露聚糖)和金霉素，比較兩者對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能的影響。結(jié)果顯示，添加奧奇素和金霉素分別使肉雞的增重提高了2.83%和3%；飼料轉(zhuǎn)化率分別提高了7.73%和7.25%；死淘率降低了70.83%。兩者之間差異均不顯著，說(shuō)明寡聚糖和金霉素具有相當(dāng)?shù)拇偕L(zhǎng)效果。吳天星(1998)對(duì)肉雞日糧中寡果聚糖的最佳添加量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，肉雞日糧中寡果聚糖的添加水平以0.25%～0.50%為宜，超過(guò)這一水平，如添加量達(dá)到1.00%后，會(huì)造成肉雞的腹瀉率增加。

在其他動(dòng)物上，Newman等(1993)報(bào)道，在1～35日齡的初生犢牛飲用奶中添加寡甘露糖，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組的生長(zhǎng)速度提高8%，同時(shí)采食量增加約10%，且差異顯著(P<0.05)，糞便中大腸桿菌數(shù)量顯著降低(從7log菌落形成單位/克降低到4.5log菌落形成單位/g)，呼吸道疾病也有所減少(從9.9%降低到3%)。張紅梅等(2003)將寡甘露聚糖添加到生長(zhǎng)期鯉魚(yú)日糧中，對(duì)生長(zhǎng)期鯉魚(yú)的生產(chǎn)性能、腸道中菌落變化以及寡甘露聚糖的最佳添加量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：添加寡甘露聚糖可以提高魚(yú)的體增重，采食量增加，但差異不顯著。餌料系數(shù)明顯下降，魚(yú)體腸道中大腸桿菌數(shù)量減少，雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量增加。最佳添加水平以0.3%為宜，在這個(gè)水平上，餌料系數(shù)降到最低，腸道中菌落分布最為合理。

5 寡聚糖的應(yīng)用前景

由于長(zhǎng)期使用抗生素出現(xiàn)了耐藥性、藥物殘留、畜禽產(chǎn)品品質(zhì)下降以及環(huán)境污染等問(wèn)題，抗生素替代品的研究日益迫切。寡聚糖是近些年來(lái)國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)的新型飼料添加劑。它無(wú)毒、無(wú)污染，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)者稱(chēng)之為綠色添加劑，目前在國(guó)外正廣泛推廣應(yīng)用。我國(guó)近年來(lái)也開(kāi)始這方面的研究和應(yīng)用。根據(jù)目前的實(shí)際情況，還必須在生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、寡聚糖的添加效果研究以及與其它營(yíng)養(yǎng)素的關(guān)系上面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

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