綠色飼料添加劑木寡糖開發(fā)及在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫肖明 孟憲梅

自20世紀(jì)40年代，多項(xiàng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，四環(huán)素對畜禽具有明顯的促生長作用，自此，抗生素被當(dāng)作飼料添加劑大量應(yīng)用于動物飼養(yǎng)中。然而大量生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，抗生素在飼養(yǎng)過程中長期使用會在動物產(chǎn)品中有所殘留，并可產(chǎn)生耐藥性菌株，從而使人類健康受到影響、生態(tài)環(huán)境遭到破壞。因此，尋求一種無殘留、無污染、多功能的新型天然促生長劑已逐漸引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。木寡糖是近年來發(fā)展起來的一種綠色飼料添加劑，具有顯著的促雙歧桿菌增殖效果，同時(shí)也具有用量少及穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛存在于玉米芯、甘蔗渣、竹筍和棉籽等作物中，也來源于木質(zhì)纖維素、工農(nóng)業(yè)廢料等。

1 木寡糖的功能特性

木寡糖（Xylooligosaccharides，XOS）是 2～7 個(gè)木糖經(jīng)β-1，4糖苷鍵結(jié)合而成的低聚糖，有效成分主要為木二糖和木三糖，其中木二糖甜度為蔗糖的40%。木寡糖與其他寡糖相比，其突出特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性、酸穩(wěn)定性和貯藏穩(wěn)定性高。5%的木寡糖水溶液在pH值2.5～8.0范圍內(nèi)，煮沸1 h無變化。1%木寡糖的水溶液在pH值2.5～7.0范圍內(nèi)，置于5、20、37℃溫度條件下貯存3個(gè)月，均無明顯變化發(fā)生。此外，木寡糖還具有降低水分活度的作用，且具有良好的抗凍性。

1.1 增強(qiáng)動物免疫力，提高動物生產(chǎn)性能

木寡糖具有輔劑及免疫調(diào)解的功能。所謂輔劑就是能增加免疫系統(tǒng)對疫苗、藥物和抗原免疫應(yīng)答的物質(zhì)。據(jù)朱漢靜等[1]研究報(bào)道，木寡糖能誘導(dǎo)動物免疫細(xì)胞中多種細(xì)胞因子釋放，促進(jìn)干擾素生成，激活巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，使天然殺傷細(xì)胞（NK）的殺傷能力得以增強(qiáng)，促進(jìn)抗體產(chǎn)生，從而增強(qiáng)動物免疫機(jī)能。于躍等[2]試驗(yàn)研究表明，在雛雞日糧中添加木寡糖，會使其主要免疫器官胸腺、脾臟、法氏囊等相對質(zhì)量有所提高，說明木寡糖可以作為一種抗原物質(zhì)，促進(jìn)免疫器官的綜合發(fā)育、提高雛雞整體免疫機(jī)能。王繼成等[3]報(bào)道，木寡糖能顯著提高斷奶仔豬血清中的免疫球蛋白IgG比例，從而增強(qiáng)仔豬的體液免疫機(jī)能。王懷蓬等[4]報(bào)道，飼料中添加木寡糖能夠改善和提高生長肥育豬的肉品質(zhì)，提高胴體瘦肉率和骨比率、降低胴體中脂肪的含量。

1.2 促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌增殖，改變腸道微生物區(qū)系

木寡糖可促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌，并具有高效的選擇性，促進(jìn)其大量繁殖，是公認(rèn)的一種雙歧因子和益生素[5-7]。木寡糖被動物采食后能降低動物腸道內(nèi)環(huán)境的pH值。木寡糖不能被動物體消化吸收，可直接到達(dá)腸道后段，被腸道內(nèi)雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益微生物利用，而葡萄球菌、埃希氏大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌等有害微生物對木寡糖的利用都很差，從而起到增殖腸道中有益菌的作用，同時(shí)有益菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物——短鏈脂肪酸能刺激腸道蠕動，縮短食糜在腸內(nèi)停留時(shí)間，從而減少有害物質(zhì)對動物機(jī)體造成的毒害，減少消化道疾病發(fā)生。

1.3 促進(jìn)脂類代謝，調(diào)節(jié)血糖水平，改善營養(yǎng)物質(zhì)吸收

Delzenne等[8]研究發(fā)現(xiàn)，功能性低聚糖可以明顯降低動物血清中甘油三酯和膽固醇濃度，改善脂類代謝效果。王喜明等[9]在犢牛上的試驗(yàn)表明，在犢牛日糧中添加木寡糖可以使血清中甘油三酯濃度下降，并使血清中低密度脂蛋白含量明顯增加，試驗(yàn)結(jié)論表明，木寡糖可促進(jìn)脂代謝。由于木寡糖中二糖水解活力比其它膳食性低聚糖低，通過其對消化道中碳水化合物水解作用的阻滯，可以有效控制血糖水平[10]。

研究表明，木寡糖使小鼠對鈣、鐵、鎂等礦物質(zhì)的吸收利用率有所增加，主要原因在于木寡糖產(chǎn)生的短鏈脂肪酸能使腸道pH值下降，酸性環(huán)境使鈣、鎂鹽的溶解性升高，從而促進(jìn)Ca2+吸收。大鼠在7 d試驗(yàn)期內(nèi)隨意攝取2%木寡糖水溶液，對鈣的消化吸收率提高了23%，體內(nèi)鈣保留率提高了21%[11]。Delzenne等[8]研究動物飼喂木寡糖后的鈣、鎂、鐵、鋅、銅的利用情況，試驗(yàn)結(jié)果表明，動物攝食后總排便體積有所增加，但糞便中礦物質(zhì)含量減少，這是由于鈣、鎂、鋅的吸收率大大提高的結(jié)果。通過增強(qiáng)鋅、硒、銅的吸收，木寡糖可以提高體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等酶的活性，以此減少自由基對機(jī)體所造成的損傷，提高動物的抗氧化性能，改善動物健康狀況[12]。

2 木寡糖在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

作為一種新型飼料添加劑，木寡糖不僅可以提高動物生產(chǎn)性能和飼料轉(zhuǎn)化率，而且還能增強(qiáng)動物機(jī)體抵抗疾病免疫力，降低飼料中藥物的用量，從而減少藥物在動物體內(nèi)的殘留，提高產(chǎn)品品質(zhì)，其在飼料工業(yè)及畜牧業(yè)中的應(yīng)用已得到肯定。

2.1 木寡糖在牛、羊生產(chǎn)中的應(yīng)用

功能性寡糖在反芻動物營養(yǎng)中的應(yīng)用報(bào)道比較少，目前已有的研究大部分都集中在幼齡反芻動物上，木寡糖對反芻動物生產(chǎn)性能和免疫性能有一定影響[13]。國內(nèi)外研究表明，在牛、羊的日糧中添加一定量的寡聚糖可以防止?fàn)倥?、羔羊下痢，提高日增重，改善飼料轉(zhuǎn)化率。張軍華等[14]研究在羔羊日糧中添加0.02%木寡糖，能明顯降低羔羊腹瀉率，增強(qiáng)機(jī)體免疫力；血漿尿素氮水平降低，增加了羔羊體內(nèi)蛋白質(zhì)沉積，提高氨基酸利用率；血糖水平提高，機(jī)體代謝狀況得到改善。王喜明等[9]研究表明，為犢牛提供木寡糖5 g/(d·頭)，其平均日增重和血清中低密度脂蛋白含量均顯著高于對照組；降低血清中尿素氮的含量，抑制犢牛腹瀉，同時(shí)降低白、球蛋白比，說明更多的球蛋白合成有利于提高機(jī)體免疫機(jī)能，反之則抑制免疫系統(tǒng)機(jī)能。

2.2 木寡糖在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

木寡糖具有提高豬營養(yǎng)物質(zhì)利用率、提高平均日增重、降低料重比、改善腸道形態(tài)及調(diào)節(jié)腸道菌群的生理功能。據(jù)李兆勇等[15]報(bào)道，在仔豬日糧中添加0.02%的木寡糖能使仔豬飼料轉(zhuǎn)化率及仔豬對干物質(zhì)(DM)和總能(GE)的表觀消化率顯著提高，提高仔豬十二指腸、空腸內(nèi)胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，促進(jìn)養(yǎng)分進(jìn)一步消化吸收。

2.3 木寡糖在肉雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

添加木寡糖會使肉雞的平均體增重、平均日采食量有所增加，料重比及腹脂率降低。王懷蓮等[16]報(bào)道，在肉雞日糧中分別添加95%的木寡糖 0.002%、0.004%、0.006%，能使3～6周齡肉雞的體增重平均增加19.63%、24.34%、34.42%，日采食量平均提高9.8%、12.7%、16.05%，料重比有所降低，分別下降8.9%、11.1%、13.6%，腹脂率降低比例為27.19%、22.37%、24.54%。司梅霞等[17]試驗(yàn)表明，在3～6周齡的淮南麻雞日糧中添加150 mg/kg木寡糖，能使淮南麻雞體重增加，料肉比明顯下降，并使免疫器官的相對重量得以提高。

2.4 木寡糖在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

在蛋雞飼料中添加木寡糖能提高產(chǎn)蛋率和飼料報(bào)酬，增加蛋雞對粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、干物質(zhì)、礦物質(zhì)等的消化吸收，降低蛋中膽固醇含量。杜文興等[18]報(bào)道，在蛋雞日糧中添加含量為35%的木寡糖0.015%～0.02%，會使蛋雞日平均產(chǎn)蛋率、日平均產(chǎn)蛋總重均顯著提高，料蛋比明顯降低，大大促進(jìn)蛋雞的飼料轉(zhuǎn)化。黨國華等[19]報(bào)道，木寡糖有降低雞蛋中粗脂肪含量的趨勢，0.015%木寡糖組雞蛋中粗脂肪含量顯著降低；0.020%木寡糖組粗脂肪含量也有所降低。日糧中添加0.015%和0.020%木寡糖均顯著降低了雞蛋中膽固醇含量。

2.5 木寡糖在水產(chǎn)動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

飼料中添加木寡糖能提高魚等水生動物增重率，降低餌料系數(shù)，提高成活率[20]。低聚木糖添加到異育銀鯽飼料中，添加0.01%低聚木糖，使增重率提高100.4%。飼料中添加木寡糖能改善草魚增重率、餌料系數(shù)、成活率，且增重率優(yōu)于添加黃霉素的效果。在鳊魚餌料中添加木聚糖，發(fā)現(xiàn)木聚糖可提高鳊魚平均增重，降低餌料系數(shù)。

3 木寡糖的開發(fā)生產(chǎn)

目前木寡糖的制備生產(chǎn)采用多糖降解方法，具體可分為：①酸水解法；②熱水抽提(包括蒸汽爆破)法；③酶水解法；④微波降解法。一般以富含木聚多糖的植物資源為原料，如麩皮、甘蔗渣、棉籽殼、玉米芯、稻、麥和竹等，利用現(xiàn)代生物技術(shù)和現(xiàn)代分離技術(shù)，通過黑曲霉或球毛殼霉產(chǎn)生的內(nèi)切型木聚糖酶進(jìn)行酶解，經(jīng)分離提純制得木寡糖。自然界中很多霉菌和細(xì)菌都產(chǎn)木聚糖酶。值得注意的是，微生物在產(chǎn)生β-1，4木聚糖酶的同時(shí)也產(chǎn)生β-木糖苷酶，木二糖在以上兩種酶的共同作用下被水解為木糖。因此，篩選出能夠產(chǎn)生高活性木聚糖酶和低活性木糖苷酶的微生物菌種便成為木寡糖生產(chǎn)的關(guān)鍵。酶水解法可采用間歇式或固定化酶技術(shù)進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，原料經(jīng)過一系列程序如篩選、分級粉碎、過篩、堿液溶脹后中和待用，由蒸汽提取的水溶性木聚糖經(jīng)固定化酶技術(shù)處理，其中固定化酶技術(shù)中使用的酶一般來自木霉屬，將其固定到樹脂上，將底物濃度固定在5%，溫度設(shè)定為25℃的條件下連續(xù)進(jìn)行水解。但是在酶解過程中產(chǎn)生的木二糖會抑制木聚糖酶的活性，因此，為了使木聚糖酶具有活性，在反應(yīng)過程中就必須不斷將木二糖進(jìn)行分離。經(jīng)酶解得到的水解液中常含有各種雜質(zhì)，如木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和鹽等，可以通過活性炭吸附和離子交換樹脂法將其去除。目前我國利用天然植物已經(jīng)成功開發(fā)出食品和飼料用木寡糖系列產(chǎn)品。

4 木寡糖的應(yīng)用前景

木寡糖作為一種新型飼料添加劑以其獨(dú)特的營養(yǎng)生理特性而日益成為動物飼料中重要的綠色添加劑。木寡糖性質(zhì)穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，而且產(chǎn)品附加值和售價(jià)也相對較高，具有極大的開發(fā)價(jià)值和推廣潛力。通過對其功能的深入研究，發(fā)現(xiàn)木寡糖安全性好，對多種添加劑有增效作用，在畜牧生產(chǎn)中有著十分廣闊的應(yīng)用前景。我國擁有十分豐富的木聚糖原料資源如玉米芯、甘蔗渣及棉籽殼等，卻一直未得到足夠的重視和生產(chǎn)開發(fā)。今后如果能利用先進(jìn)的生物技術(shù)將這些資源充分利用生產(chǎn)出木寡糖，不僅能促進(jìn)我國寡糖工業(yè)快速發(fā)展，同時(shí)也可以使大量農(nóng)業(yè)廢料變廢為寶，保護(hù)環(huán)境，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]朱漢靜，勇強(qiáng).綠色飼料添加劑——木寡糖[J].飼料研究，2007(1)：70-73.

[2]于躍，馬明穎，宋泰.木寡糖對蛋雛雞生長性能及免疫器官指數(shù)的影響[J].中國畜禽種業(yè)，2007(12)：33-35.

[3]王繼成，潘靈輝，李淑云，等.木寡糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能、腸道菌群及免疫水平影響的研究[J].中國畜牧獸醫(yī)，2006，33(5)：3-7.

[4]王懷蓬，袁楷，烏日娜，等.低聚木糖(XOS)飼料添加劑對豬生產(chǎn)性能的影響[J].國外畜牧學(xué)（豬與禽），2008，28（3）：78-79.

[5]黨國華.木寡糖在肉仔雞和蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用研究 [D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[6]蘇小冰，翁名輝.超強(qiáng)益生元——木寡糖[J].廣州食品工業(yè)科技，2003(增刊)：75-78.

[7]徐勇，佘世勇，勇強(qiáng).木寡糖對雙歧桿菌的增殖[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，26(1)：10-13.

[8]N.M.Delzenne,N.Kok,M.F.Fiordaliso，et al.Dietary fructooligosaccharides modify lipid metabolism in rats[J].Am.J.Clin.Nutr.,1993：820-823.

[9]王喜明，許麗，袁玲，等.木寡糖對犢牛生長性能和血液生化指標(biāo)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39(7)：61-65.

[10]鄭建仙，朱海霞，饒志娟，等.功能性低聚糖[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004:180.

[11]鄭建仙.功能性食品甜味劑[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1997:174-183.

[12]扶國才，羅有文，周巖民.木寡糖對生長豬生產(chǎn)性能和抗氧化功能的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(1)：221-222.

[14]張軍華，杜莎，羅定媛，等.木寡糖對羔羊生產(chǎn)性能和血液生化指標(biāo)的影響[J].中國飼料，2008，36(2)：22-23.

[15]李兆勇,楊在賓,楊維仁,等.益生素和木寡糖對仔豬生長和養(yǎng)分消化性能的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36(1)：59-65

[16]王懷蓮，烏日娜.木寡糖對AA肉仔雞生產(chǎn)性能和屠宰性能的影響[J].糧食與飼料工業(yè)，2008(7)：35-36.

[17]司梅霞，李福寶，王慧，等.木寡糖對淮南麻雞的生長性能和免疫器官的影響[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，12(4)：101-102，109.

[18]杜文興，黨國華，王恬，等.木寡糖對蛋雞生產(chǎn)性能的影響[J].江蘇飼料，2004(1)：67-70.

[19]黨國華，杜文興，王恬，等.木寡糖對蛋中常規(guī)成分及膽固醇含量的影響[J].糧食與飼料工業(yè)，2003(8)：33-34.

[20]楊小林，邱春保.酵母細(xì)胞壁、木寡糖及黃霉素對草魚生長性能的影響[J].飼料研究,2010(5)：69-70.