寡聚糖在動物營養(yǎng)中的應用研究進展

劉志林 李路勝

（①山東省聊城市畜牧局 252000 ②聊城大學農學院）

寡聚糖在動物營養(yǎng)中的應用研究進展

劉志林①李路勝②

（①山東省聊城市畜牧局 252000 ②聊城大學農學院）

近些年來，抗生素作為促生長劑在動物飼料中大量的使用，給畜牧業(yè)生產以積極的作用。但是長期使用抗生素會產生耐藥性以及內源性感染等問題，一直困擾著養(yǎng)殖者，抗生素的應用逐步受到限制。因此開發(fā)利用不為腸道內酶所分解，可選擇性的促進有益菌的增長而抑制病原菌的增殖，在動物體內無殘留，不產生耐藥性，同時可提高動物免疫力，增強動物對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（盧艷敏，2003）。其中益生素和寡聚糖就是其中之一。

益生素是對動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。然而益生素在實際應用中會受到很多因素(菌種來源、溫度、pH值、腸道內酸性環(huán)境及定植、飼料加工過程中的高溫等)的影響，使其在飼料生產中的應用受到一定程度的限制。寡聚糖又稱寡糖或低聚糖，是指由2～10個單糖基通過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糖，由于其具有低熱、穩(wěn)定、安全無毒、無殘留等良好的理化性質，以及具有調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，國外已將寡聚糖作為飼料添加劑廣泛應用于飼料工業(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理、種類、在動物飼料中添加效果等方面作一闡述。

1 寡聚糖的種類和生產

寡聚糖是由單糖通過糖苷鍵連接形成的，由于單糖分子種類結合的位置、類型不同，自然界中的寡聚糖種類有幾千種以上。目前在動物營養(yǎng)中所研究的寡聚糖主要是指不能被人和其它單胃動物自身分泌的酶分解，但能對機體微生物區(qū)系、免疫等功能有影響的特殊糖類物質?，F(xiàn)今主要的產品有以下幾種：

1.1 寡果糖（Fructooligosaccharides,FOS） 是在蔗糖分子上以β－1，2糖苷鍵結合幾個D-果糖所形成的一組低聚糖的總稱，一般應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移酶而制備獲得(江波等，1997)。

1.2 α-寡葡萄糖（α-Glucooligosaccharides, α-GOS） 也稱異麥芽寡糖，其中至少含有一個通過α-1，6糖苷鍵結合的異麥芽糖，其它的葡萄糖分子可以通過α-1，2、α-1，3、α-1，4糖苷鍵組成的寡聚糖。Α-GOS可由α-轉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、木薯等以及各類淀粉為原料來生產(陳寒青等，2002)。

1.3 寡甘露糖（Mannan-oligosaccharides,MOS） MOS是由幾個甘露糖分子之間通過α-1，6糖苷鍵形成主鏈，然后再與葡萄糖分子通過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酵母細胞壁發(fā)酵獲得。

1.4 寡乳糖（Galactooligosaccharides,GAS） 是由幾個半乳糖通過-1，6糖苷鍵結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

單胃動物對碳水化合物的消化主要限制于α-1，4糖苷鍵。大部分寡糖結構中的比例很小(由淀粉降解產生的麥芽糖和低聚糊精除外)，并且動物機體產生的內源性碳水化合物消化酶(唾液淀粉酶、胰淀粉酶)對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物消化，被稱為非消化性寡糖(NDO)。離體或體內試驗表明，許多工業(yè)生產的寡聚糖如寡果糖、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入小腸后部、盲腸、結腸和直腸(Kaneko等,1992)。單胃動物消化道后部寄生著大量的微生物，既能產生切段低聚糖末端糖苷鍵的酶，也能產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養(yǎng)基質，最后被微生物降解為揮發(fā)性脂肪酸、二氧化碳等。

3 寡聚糖的作用機理

寡聚糖因其結構特殊，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。許多的研究報道認為，寡聚糖主要就是通過調節(jié)動物腸道中微生物區(qū)系的平衡來發(fā)揮作用的。其在動物體內的作用機理大致如圖1所示，但是其在動物體內的詳細作用機理尚不十分清楚。

圖1 寡聚糖對動物的作用機理

3.1 吸附腸道病原菌，促進其隨糞便排出

很多研究表明，病原微生物必須首先與消化道粘膜表面結合、定植，通過大量繁殖后直接作用或產生毒素致病(Firon等，1987；Nathan等，1993)。大量的報道進一步說明，這種結合是特異性的，并且通過病原菌細胞表面的鍵合碳水化合物的蛋白質，即外源凝集素來實現(xiàn)(Morgan，1992)。這些外源凝集素能同消化道低聚糖結構的受體結合，使細菌吸附在組織壁上繁殖，從而引起這部位的病變。選擇適當?shù)牡途厶?，使之與細菌外源凝集素結合，破壞細胞識別，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繁殖。Pusztai等(1991)通過演示證明，用特定的糖來結合細菌的外源凝集素或用特定的外源凝集素來結合腸粘膜表面糖脂或糖蛋白的糖殘基，都可達到組織細菌和腸粘膜結合的目的。不僅如此，Pusztai等(1991)在體外實驗還表明，粘連在上皮細胞上的大腸桿菌碰到寡甘露聚糖后30min內脫落下來，但葡萄糖和半乳糖這對附著的細菌無效。這說明有些低聚糖也能清洗已附著的病原菌。

當腸道內存在一定量的MOS等寡聚糖時，致病菌的凝集素可與MOS結合，而減少了與腸粘膜上皮細胞結合的機會，甚至可以將已經與凝集素結合的腸粘膜上皮細胞的糖基部分置換下來，并隨糞便排出體外。

3.2 選擇性的促進腸道有益菌的增殖

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

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

3.3 調節(jié)機體的免疫功能

很多的研究報道認為，寡聚糖對機體免疫機能的調節(jié)是通過佐劑效應和免疫刺激效應實現(xiàn)的。Sharon和Lis(1993)研究發(fā)現(xiàn)，寡聚糖能與一定的毒素、病毒、真核細胞的表面結合，成為這些外源抗原的佐劑，通過減緩抗原的吸收增加抗原的效價。Janeway等(1995)證實了寡糖的免疫原性，含甘露糖的寡聚糖刺激肝臟分泌能與甘露糖結合的蛋白，這種蛋白可與細菌莢膜粘結觸發(fā)免疫反應。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雞細胞免疫水平。

4 寡聚糖在動物飼料中的應用效果

大量研究報道認為，寡聚糖可以促進動物生長，提高動物的日增重和飼料報酬，增強動物的抗病能力，改善動物的繁殖性能。Fukuyan等(1988)在仔豬日糧中添加0.25%～0.50%寡果糖飼養(yǎng)30d的試驗結果表明，試驗組平均日增重比對照組提高，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%寡果糖試驗表明：在實際飼養(yǎng)場，仔豬體增重增加13%，而在有嚴格衛(wèi)生條件下的飼養(yǎng)場，體增重僅增加4%。這說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寡甘露聚糖的試驗結果表明，仔豬增重提高5.2%，料肉比下降10%。日本北里大學等單位(1999)應用飼料級寡果聚糖飼喂母豬，母豬平均泌乳量提高32%，母豬的初乳中的免疫物質含量也有所增加，而且母豬從斷奶到發(fā)情的間隔時間由原來的10天縮短到7天左右。但也有報道認為日糧中添加寡聚糖對豬的生產性能、繁殖性能沒有影響或影響很小(Mathew，1997；Gabert等，1994)。造成這些實驗結果不一致的原因可能與寡聚糖的種類和動物品種之間的差異有關。

在雞方面，孔令勇等(2002)對1日齡AA肉雞中分別在日糧中添加奧奇素(寡聚糖產品，主要成分為寡甘露聚糖)和金霉素，比較兩者對肉雞生長性能的影響。結果顯示，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，說明寡聚糖和金霉素具有相當?shù)拇偕L效果。吳天星(1998)對肉雞日糧中寡果聚糖的最佳添加量進行了研究，結果表明，肉雞日糧中寡果聚糖的添加水平以0.25%～0.50%為宜，超過這一水平，如添加量達到1.00%后，會造成肉雞的腹瀉率增加。

在其他動物上，Newman等(1993)報道，在1～35日齡的初生犢牛飲用奶中添加寡甘露糖，結果表明，與對照組相比，試驗組的生長速度提高8%，同時采食量增加約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期鯉魚日糧中，對生長期鯉魚的生產性能、腸道中菌落變化以及寡甘露聚糖的最佳添加量進行了研究，結果表明：添加寡甘露聚糖可以提高魚的體增重，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 寡聚糖的應用前景

由于長期使用抗生素出現(xiàn)了耐藥性、藥物殘留、畜禽產品品質下降以及環(huán)境污染等問題，抗生素替代品的研究日益迫切。寡聚糖是近些年來國外研究發(fā)現(xiàn)的新型飼料添加劑。它無毒、無污染，被營養(yǎng)學者稱之為綠色添加劑，目前在國外正廣泛推廣應用。我國近年來也開始這方面的研究和應用。根據(jù)目前的實際情況，還必須在生產工藝的改進、寡聚糖的添加效果研究以及與其它營養(yǎng)素的關系上面進行進一步的研究。

[1]盧艷敏,寡聚糖作用機理及其在雞日糧中的應用[J].畜禽業(yè),2003 (6):23-24.

[2]徐秀容,龔月生,張宏福.寡果糖等低聚糖對動物體的作用及其作用機理[J].飼料研究,1999(6):1-4.

[3]江波,王璋.功能性飼料添加劑—低聚果糖[J].糧食與飼料工業(yè),1997(7):27-28.

[4]陳含青,金征宇.寡聚糖在飼料工業(yè)上的應用研究[J].飼料工業(yè),2002,23(4):22-25.

[5]邵良平,周倫江,李國平.不同劑量甘露寡聚糖對雞細胞免疫和腸道微生態(tài)的影響[J],福建農業(yè)大學學報,1999,28(1):86-89.

[6]孔令勇,唐衛(wèi)剛.寡聚糖對肉雞生產性能的影響[J].飼料工業(yè),2002，23(12):28-29.

[7]吳天星,戴賢君,吳林友.果寡糖對肉雞生產性能的影響[J].浙江農業(yè)學報,1999,11(2):85-87.

[8]張紅梅,張磊,姜會民.甘露寡聚糖對生長期鯉魚生長性能及腸道菌群的影響[J].中國飼料,2003(9):22-23.

[9]楊曙明.寡糖在動物營養(yǎng)研究中的進展[J].動物營養(yǎng)學報,1999. 11(1):1-9.

[10]盧建軍,寡聚糖在飼料工業(yè)上的應用[J],中國飼料,1999(2):35-36.

[11]賀東昌,馬啟軍.飼用寡聚糖在動物營養(yǎng)研究中的進展[J].山西農業(yè)科學,2002,30(4):72-77.

[12]張先勤.寡聚糖在動物營養(yǎng)中的應用.獸藥與飼料添加劑,2001, 6(5)34-36.

[13]Bailey J S, et al,Effect of fructooligosaccharides on salmonella colonization of chied intestine,[J],Poul Sci,1991,70:2433-2438.

[14]Cotter P F,Weinner J,Dietary Bio-mos modulates kinetics of phytohe maggtutinin wattle reaction,1997:76(suppl.1):111.

[15]Firon N S,et al,Carbohydrates in Cell Recognition[J],Infect and immune,1987,55:472-476.

[16]Morgan A J et al, Dtary oligosaccharides,Agro,Food Industry hitech[J],1992,11-12,35-38.

[17]Sharon N,Ofek I,In microbial lectins and agglutinins. Edited by D.Mirelman [M]. New York.John Wiley and Sons,Inc, 1986, 210-234.

[18]Nakamuri,K.T.Nakaoyama,T.Eida,et al,U.S.Patent, 4, 788, 065, 1988.

[19]Nathan S,Halina L .1993.Cerbohydrctes in cell recoganition . Scientific American,268(1):74-81.

[20]Newman, Natural polymers with significant impact on the gastrointestinal microflora and the immune system, Biotechnology in the Feed Industry, 1994: 167-174.

S816.79

A

1007-1733(2010)04-0070-03

2009–10–13）