彭燦陽，曲湘勇，柳　序，彭豫東

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，長沙　410128）

β-葡聚糖生理功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

彭燦陽，曲湘勇，柳序，彭豫東

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，長沙410128）

β-葡聚糖廣泛分布于細菌、真菌、植物細胞壁中，是具有多種生物活性的大分子多糖。β-葡聚糖能調(diào)節(jié)動物機體免疫、調(diào)節(jié)腸道健康、降低血糖及血脂。文章對β-葡聚糖的制取方法、主要生理功能及在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用作以綜述。

β-葡聚糖；制取方法；生理功能；生產(chǎn)應(yīng)用

β-葡聚糖是一種富含生物活性的大分子多糖，其來源廣泛，是構(gòu)成細菌、真菌和燕麥、黑麥、大麥等谷類作物種子細胞壁的成分，能增強動物免疫功能，提高動物抗病能力，降低血糖、血脂膽固醇，調(diào)節(jié)動物腸道健康[1-2]。β-葡聚糖是葡萄糖以β-1,3鍵連接形成的高聚物，支鏈是由β-1,6鍵構(gòu)成，支鏈豐度越高越有利于形成螺旋結(jié)構(gòu)，其生理活性就越強。本文就β-葡聚糖的提取方法、主要生理功能及在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用作以綜述。

1　β-葡聚糖的提取方法

我國畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用的β-葡聚糖主要來源于真菌中的酵母菌。酵母細胞壁最外層是甘露聚糖，最里層是葡聚糖，兩者之間以蛋白質(zhì)相連。從酵母中提取β-葡聚糖是以物理、化學及生物等方法將其從酵母細胞壁中與甘露聚糖及蛋白質(zhì)分離。

物理方法是以超聲波破壞酵母細胞壁結(jié)構(gòu)，從而分離出葡聚糖。張開誠用超聲波處理制備葡聚糖，在100 g酵母泥中加入20 mL蒸餾水，制備條件為：功率400 W，溫度20℃，超聲時間5 s，全程20 min，無間隔時間。冷卻至室溫，經(jīng)4 000 r·min-1離心15 min，不溶物用蒸餾水洗滌，可提高產(chǎn)品純度，洗滌2遍為宜，然后再經(jīng)無水乙醇、無水乙醚洗滌2遍，除去大部分色素、脂類及水分，再置于37℃溫度下干燥12 h得產(chǎn)品。其中多糖約含60%，葡聚糖產(chǎn)率為27.88%。該方法工藝簡單，無污染，但所得葡聚糖純度卻不高[3]。

化學方法主要是使用酸或堿破壞酵母細胞壁的蛋白質(zhì)，而分離出純度較高的葡聚糖。研究表明，分別采用酸法、堿法來提取酵母細胞壁中的β-葡聚糖，配制醋酸溶液1.0 mol·L-1100 mL與NaOH溶液1.0 mol·L-1100 mL，在配制好的酸堿溶液中各加入酵母粉5 g使其充分反應(yīng)3 h，反應(yīng)溫度控制90℃，然后于3 000 r·min-1離心15 min，取沉淀物水洗兩次后用無水乙醇洗滌，再用無水乙醚脫水，最后在-0.1 Mpa，50℃條件下真空干燥至恒重即得產(chǎn)品[3-4]。結(jié)果表明，酸法所得的葡聚糖純度較堿法低，而且含有甘露聚糖與蛋白質(zhì)。制備酵母β-葡聚糖普遍使用堿法，張朝等采用堿提取的方法從破壁酵母泥殘渣中提取堿不溶性β-葡聚糖，用NaOH溶液10 g·L-1在60℃下提取60 min，在最佳提取工藝下的β-葡聚糖產(chǎn)率為33.21%[5]。

生物方法主要是利用酶分解酵母細胞壁，從而提取β-葡聚糖。楊才譽等用超聲波處理啤酒廢酵，離心取沉淀先進行酶解，最后再堿溶，這種超聲-酶-堿法制取β-葡聚糖純度可達到88.14%，而產(chǎn)率只有10.21%[6]。

β-葡聚糖的各種提取方法在工藝、成本、產(chǎn)品純度及產(chǎn)率上都不盡相同，生產(chǎn)過程中對環(huán)境是否有污染也是必須考慮的因素。超聲波法比酸堿法工藝簡單，成本低，對環(huán)境污染小，但產(chǎn)品純度比酸堿法低。生物方法是一種無公害的生產(chǎn)方式，但效率低，需要與其他方法結(jié)合。因此，可以將這幾種方法結(jié)合，進一步研究出一種最優(yōu)的β-葡聚糖提取方法，使其生產(chǎn)率、純度、成本、環(huán)保這幾個方面達到綜合的最佳效果。

2　β-葡聚糖的主要生理功能

2.1調(diào)節(jié)免疫功能

β-葡聚糖是一種免疫增強劑，能調(diào)節(jié)動物機體的免疫功能。機體免疫系統(tǒng)包括免疫器官、免疫細胞及免疫分子3大類，而免疫細胞如樹突狀細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、自然殺傷細胞存在多糖受體，β-葡聚糖能識別并結(jié)合受體，激活免疫細胞，促進細胞因子的生成，提高并維持抗體水平，激活補體系統(tǒng)，從而增強動物機體抵御外來病原、微生物的入侵及組織自身修復(fù)功能[7]。β-葡聚糖可作為免疫佐劑，促進抗體的產(chǎn)生，從而增強特異性免疫。β-葡聚糖能提高機體免疫細胞活性，提高對抗原的敏感性，從而增強機體特異性免疫。有研究報道，β-葡聚糖能提高動物疫苗免疫后機體內(nèi)的抗體水平，從而增強疫苗的作用效果，達到更好的疾病預(yù)防作用[8]。

2.2調(diào)節(jié)腸道健康

動物腸道健康與腸道微生物有密切的關(guān)系。動物腸道微生物構(gòu)成包括有益菌、中性菌與有害菌。機體在應(yīng)激條件下中性菌會轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻?，動物腸道內(nèi)有害菌數(shù)量增加，危害動物健康。申瑞玲等研究表明，燕麥β-葡聚糖能提高小鼠結(jié)腸中有益菌的數(shù)量，降低大腸桿菌的數(shù)量，而且結(jié)腸內(nèi)容物中乙酸、丙酸、丁酸的量顯著增多[9]?？拙S華等研究表明，β-葡聚糖可以增強消化道黏膜的免疫功能，具有抗胃腸消化性潰瘍的作用[10]。

2.3降血糖功能

Li等研究表明，β-葡聚糖能夠降低患Ⅱ型糖尿病小鼠血糖水平[11]。汪海波等研究表明，β-葡聚糖能明顯降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖和血脂水平，且糖尿病小鼠的胰島素水平明顯提升[12]。β-葡聚糖具有降低血糖作用，其機理尚不明確，可能是β-葡聚糖降低機體中胰島素抗體，使胰島素能有效地與受體細胞結(jié)合，也有可能是β-葡聚糖能修復(fù)受損胰島B-細胞進而達到降血糖作用[13]。β-葡聚糖降血糖作用也可能是因為降低了機體對外源性葡萄糖的吸收。谷物中β-葡聚糖是屬于結(jié)構(gòu)性非淀粉多糖，其黏度、親水性較高，有抗營養(yǎng)作用，從而影響?zhàn)B分的吸收，導(dǎo)致機體血糖偏低[14]。

2.4降血脂功能

β-葡聚糖作為一種大分子多糖，其降血脂膽固醇的作用也在動物試驗中得以驗證。申瑞玲等給SD大鼠飼喂高脂飼料3周后，使其患上高脂血癥，然后在高脂飼料中添加燕麥β-葡聚糖進行飼喂。結(jié)果表明，β-葡聚糖能極顯著得降低大鼠空腹血漿總膽固醇、低密度膽固醇及肝膽固醇，而對血漿高密度膽固醇濃度無顯著作用，并能顯著促進腸道膽汁酸和膽固醇的排泄，從而有效地降低血脂。β-葡聚糖表面帶有很多活性基團，可以吸附螯合膽固醇、膽汁酸以減少膽汁酸在肝腸循環(huán)中的重吸收，從而可以有效降低機體內(nèi)膽固醇的含量[15]。

3　β-葡聚糖在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1豬

李軍等研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加β-葡聚糖50 mg·kg-1提高了仔豬的日增重和平均日采食量，但并沒有提高飼料轉(zhuǎn)化率[16]。王忠等研究酵母β-1,3/1,6-葡聚糖對斷奶仔豬生長影響，結(jié)果表明，在斷奶仔豬日糧中添加β-1,3/1,6-葡聚糖能提高日采食量，并顯著提高日增重及改善飼料轉(zhuǎn)化率，還能提高仔豬血清總蛋白、血清球蛋白的濃度，降低血清總膽固醇濃度和低密度脂蛋白濃度，降低腹瀉發(fā)生頻率，但高劑量的添加卻有提高腹瀉發(fā)生的趨勢，并提出在基礎(chǔ)日糧中最佳添加量為β-1,3/1,6-葡聚糖50 mg·kg-1[17]。

周友明等研究日糧中添加啤酒酵母β-葡聚糖對生豬生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，在日糧中添加啤酒酵母β-葡聚糖能提高生豬的日增重、飼料報酬并降低腹瀉率，但隨日齡增長，其影響逐漸減弱，尤其是對飼料轉(zhuǎn)化率影響，到育肥期不顯著，表明β-葡聚糖對育肥豬生產(chǎn)性能無影響[18]。母豬炎癥、免疫抑制性疾病等嚴重影響繁殖性能，β-葡聚糖能增強母豬免疫能力，提高繁殖性能。馬琤等研究表明，在妊娠母豬日糧中添加酵母β-葡聚糖可以提高母乳中細胞因子的濃度，說明β-葡聚糖能促進母豬機體免疫細胞分泌細胞因子，增強其免疫功能，并能使仔豬在母乳中獲得免疫力[19]。β-葡聚糖能提高豬幼年期生產(chǎn)性能，對育肥期生產(chǎn)性能無明顯作用。在仔豬日糧中的添加量以50 mg·kg-1為宜。添加過量會使仔豬腹瀉率提高，降低生產(chǎn)性能，可能與其抗營養(yǎng)作用有關(guān)。β-葡聚糖對仔豬生長促進作用可能與機體免疫功能的增強、抗應(yīng)激能力提高以及腸道的健康有關(guān)。

3.2雞

劉影等研究β-1,3/1,6-葡聚糖對肉仔雞生產(chǎn)性能和免疫功能影響，結(jié)果表明，β-葡聚糖能促進肉仔雞免疫器官發(fā)育，提高肉仔雞疫苗免疫后抗體水平，對生產(chǎn)性能沒有明顯作用，但肉仔雞階段增重、日增重和采食量隨著β-葡聚糖添加劑量增加有提高的趨勢[20]。李志清等研究表明，日糧中添加β-葡聚糖50 mg·kg-1能顯著提高肉仔雞0~ 49日齡日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率（P<0.05）[21]。Cheng等研究β-葡聚糖對肉雞生產(chǎn)影響，基礎(chǔ)日糧中添加β-葡聚糖0.012%、0.025%和0.05%，結(jié)果表明，β-葡聚糖能提高肉雞的巨噬細胞趨化性活動，但對肉雞日增重及飼料轉(zhuǎn)化率無明顯作用[22]。王忠等研究表明，β-葡聚糖能提高肉雞盲腸乳酸菌數(shù)量并能顯著降低回腸和盲腸沙門氏菌數(shù)的數(shù)量，對預(yù)防和控制肉雞沙門菌感染有一定作用[23]。

何鳳琴等研究β-葡聚糖對蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)及免疫指標的影響，結(jié)果表明，β-葡聚糖對蛋雞的生產(chǎn)性能無顯著影響，但能夠提高新城疫疫苗免疫20 d后抗體滴度，并有延緩其下降速度的趨勢，可顯著降低飼喂56 d后糞便中大腸桿菌的數(shù)量，還可顯著降低蛋黃膽固醇含量（P< 0.05），從而改善了蛋品質(zhì)[24]。β-葡聚糖在雞生產(chǎn)中應(yīng)用可以減少抗生素的使用，符合家禽健康養(yǎng)殖理念。

3.3反芻動物

周懌等研究酵母β-葡聚糖對早期斷奶犢牛生長的影響，結(jié)果表明，早期斷奶犢牛日糧中添加β-葡聚糖75 mg·kg-1可顯著增加犢牛采食量與飼料轉(zhuǎn)化率，并能夠較好的控制犢牛腹瀉，顯著增加犢牛血清中IgG濃度[25]。Nargeskhani等將24頭初始體重為40 kg的荷斯坦犢牛隨機分成3組，對照組飼喂無添加劑的全脂牛奶，每天飼喂兩次，試驗組在飼喂時每次分別加入β-葡聚糖4 g及土霉素500 mg，結(jié)果表明，試驗組犢牛干物質(zhì)采食量及日增重都顯著高于對照組，說明β-葡聚糖能代替抗生素對犢牛生長進行補充[26]。幼齡反芻動物由于瘤胃尚未發(fā)育完全，其消化機能與幼齡單胃動物相似，β-葡聚糖能促進犢牛瘤胃組織的發(fā)育、提高十二指腸絨毛高度、增加隱窩深度、促進犢牛瘤胃及腸道的發(fā)育影響日后的采食量[27]。

魏占虎等研究酵母β-葡聚糖對早期斷奶羔羊生產(chǎn)性能的影響，在28日齡早期斷奶羔羊飼糧中分別添加酵母β-葡聚糖37.50、75.00、112.50和150.00 mg·kg-1，結(jié)果表明，其平均日增重分別提高了25.75%、28.03%、28.99%和4.22%，料肉比分別降低了13.92%、16.76%、16.19和3.12%[28]。研究表明，β-葡聚糖對斷奶羔羊生長有明顯促進作用，但其促生長作用與添加量有關(guān)，過量添加可能反而會降低生產(chǎn)性能，最適添加量為75.00 mg·kg-1。β-葡聚糖在成年反芻動物生產(chǎn)中的研究應(yīng)用不多，尤其是其對瘤胃微生物的影響，具有一定的研究意義。

4　結(jié)語

目前，在畜禽生產(chǎn)中抗生素替代物是研究的熱點。β-葡聚糖能夠?qū)π笄菝庖呦到y(tǒng)產(chǎn)生影響而被稱作“免疫刺激劑”，因而受到廣泛關(guān)注。β-葡聚糖可提高畜禽抗病、抗感染能力，并能作為免疫佐劑提高畜禽疫苗免疫后機體的抗體水平，而且其安全性能較高，具有廣闊的應(yīng)用前景。β-葡聚糖還能代替抗生素對動物起到促生長作用，尤其對幼齡畜禽作用明顯。隨著對β-葡聚糖促進畜禽生產(chǎn)性能、提高免疫能力機制的進一步研究以及其使用劑量的深入探討，應(yīng)用β-葡聚糖將成為畜禽生產(chǎn)中替代抗生素使用的有效途徑，其作為一種新型微生態(tài)添加劑具有極大的應(yīng)用潛力。

[1]Chen J,Kenneth R.Beta-glucans in the treatment of diabetes and associated cardiovascular risks.[J].Vascular Health and Risk Management,2008,4（6）:1 265-1 272.

[2]Wood P J.Cereal β-glucans in diet and health[J].Journal of Cere?al Science,2007,46（3）:230-238.

[3]張開誠.啤酒酵母中（1-3）-β-D-葡聚糖提取與理化性能分析[J].飼料工業(yè),2004,25（10）:7-10.

[4]龔炎杰,郭祀遠,魏東,等.從酵母細胞壁提取β-1,3-D-葡聚糖的研究[J].釀酒科技,2006（2）:57-59,53.

[5]張朝,任文彬,劉穎.從破壁酵母中提取β-1,3-D-葡聚糖的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·創(chuàng)新版,2010（11）:60-62,68.

[6]楊才譽,馬森,莫海濤,等.響應(yīng)曲面法優(yōu)化啤酒廢酵母提取β-1,3-葡聚糖工藝的研究[J].食品科技,2009,34（9）:174-178.

[7]王忠,聶偉,咼于明,等.β-1,3-D-葡聚糖的免疫調(diào)節(jié)作用及其機制研究進展[J].動物營養(yǎng)學報,2007,19（1）:481-486.

[8]Hiss S,Sauerwein H.Influence of dietary β-glucan on growth per?formance,lymphocyte proliferation,specific immune response and haptoglobin plasma concentrations in pigs[J].Journal of Ani?mal Physiologyand Animal Nutrition,2003,87（1-2）:2-11.

[9]申瑞玲,王章存,董吉林,等.燕麥β-葡聚糖對小鼠結(jié)腸菌群及其功能的影響[J].營養(yǎng)學報,2006,28（5）:430-433.

[10]孔維華,王京杭,彭正華,等.β-1,3-葡聚糖抗實驗性胃潰瘍作用研究[J].山東大學學報:理學版,2001,36（1）:107-112.

[11]Li J,Kaneko T,Wang Y,et al.Effects of dietary fiber on the glu?cose tolerance in spontaneously diabetic rats-comparison among barley,rice,and corn starch[J].Nihonseigaku Zasshi Japanese Journal of Hygiene,2003,58（2）:281-286.

[12]汪海波,劉大川,崔邦梓,等.燕麥β-葡聚糖對正常小鼠及四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖、血脂的調(diào)節(jié)作用研究[J].食品科學, 2004,25（7）:172-175.

[13]吳振,劉嘉,鄭剛,等.β-葡聚糖調(diào)節(jié)血糖作用及其機理的研究進展[J].中國糧油學報,2010,25（12）:44-48.

[14]郭小權(quán),胡國良,劉妹.β—葡聚糖的抗營養(yǎng)作用及β—葡聚糖酶在飼料中的應(yīng)用[J].江西飼料,2001（2）:11-13.

[15]申瑞玲,董吉林,李文全.燕麥β-葡聚糖對高脂血癥大鼠膽固醇代謝的影響[J].中國食品學報,2009,9（3）:14-19.

[16]李軍,邢建軍,李德發(fā),等.啤酒酵母葡聚糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能及淋巴細胞轉(zhuǎn)化率的影響[J].中國畜牧雜志,2006,42（1）: 38.

[17]王忠,咼于明,王廣旭,等.日糧添加不同水平酵母β-1,3/1,6-葡聚糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能和血清生理指標的影響[J].中國畜牧雜志,2007,43（17）:22-26.

[18]周友明,馬友福,楊茜,等.日糧添加啤酒酵母葡聚糖對生豬生產(chǎn)性能的影響[J].當代畜牧,2008（9）:30-31.

[19]馬琤,任充華,張智英.酵母β-母葡聚糖在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用[J].畜牧獸醫(yī)雜志,2014,33（1）:29-32.

[20]劉影,咼于明,袁建敏,等.β—1,3/1,6—葡聚糖對肉仔雞生產(chǎn)性能和免疫功能的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報,2003,8（1）: 91-94.

[21]李志清,咼于明,袁建敏,等.β-葡聚糖對肉仔雞生產(chǎn)性能及免疫功能的影響[J].中國家禽,2004,26（9）:39-42.

[22]Cheng Y H,Lee D N,Wen C M,et al.Effects of β-Glucan Supple?mentation on lymphocyte proliferation,macrophage chemotaxis and specific immune responses in broilers[J].Asian Australasian Journal of Animal Sciences,2004,17（8）:1 145-1 149.

[23]王忠,強文軍,咼于明,等.β-1,3-葡聚糖對感染沙門菌雞免疫功能和腸道菌群數(shù)量的影響[J].中國家禽,2010,32（5）:14-18.

[24]何鳳琴,胡雪靜,高智華,等.β-葡聚糖對蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)及免疫指標的影響[J].畜牧與飼料科學,2011,32（5）:1-2.

[25]周懌,刁其玉,屠焰,等.酵母β-葡聚糖對早期斷奶犢牛生產(chǎn)性能和血液生理生化指標的影響[J].中國畜牧雜志,2010,46（13）:47-51.

[26]Nargeskhani A,Dabiri N,Esmaeilkhanian S.Effects of mannanoli?gosaccharide-beta glucan or antibiotics on health and perfor?mance of dairy calves[J].Animal Nutrition and Feed Technology, 2010,10（1）:29-36.

[27]周懌,刁其玉,屠焰,等.酵母β-葡聚糖對早期斷奶犢牛胃腸道發(fā)育的影響[J].動物營養(yǎng)學報,2009,21（6）:846-852.

[28]魏占虎,李沖,李發(fā)弟,等.酵母β-葡聚糖對早期斷奶羔羊生產(chǎn)性能和采食行為的影響[J].草業(yè)學報,2013,22（4）:212-219.

The Function of β-glucans and Application in Livestock Production

PENG Canyang,QU Xiangyong,LIU Xu,PENG Yudong
（Colloge of Animal Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China）

β-glucans are polysaccharide,which show multiple biological activities and are widely found in the cell walls of bacteria,fungi and plants.β-glucan could regulate the body's immune and intestinal health,reducing blood glucose and lipid.The extraction methods,function of β-glucan and its application in the livestock were reviewed in this paper.

β-glucan;extractionmethods;physiological function;application

S814；Q53

A

1001-0084（2016）06-0032-04

2016-05-10

彭燦陽（1993-），男，湖南岳陽人，碩士研究生，研究方向為家畜營養(yǎng)與繁殖。