飼用甘露寡糖在動物生產中應用研究

李國輝，王金榮*，蘇蘭利，陳曉鴿，楊 強

（ 1.河南工業(yè)大學 生物工程學院，鄭州 450001； 2.河南省畜牧局飼料產品質量監(jiān)督檢驗站，鄭州 450003）

飼用甘露寡糖在動物生產中應用研究

李國輝1，王金榮1*，蘇蘭利1，陳曉鴿2，楊 強1

（ 1.河南工業(yè)大學 生物工程學院，鄭州 450001； 2.河南省畜牧局飼料產品質量監(jiān)督檢驗站，鄭州 450003）

甘露寡糖是一種新型添加劑，能夠優(yōu)化動物胃腸道的微生態(tài)環(huán)境，提高動物日增重、飼料轉化率、機體抗病能力，在動物飼料中有廣闊的應用前景。文章以甘露寡糖為研究對象，介紹甘露寡糖的來源、理化性質與生理功能以及在動物生產中的應用，并對其發(fā)展前景進行展望。

甘露寡糖；飼料添加劑；動物生產

甘露寡糖（MOS）廣泛存在于多種微生物細胞壁，如魔芋粉、瓜兒豆膠、田菁膠等。飼用甘露寡糖主要來源于酵母細胞壁中提取出的一類寡聚糖，以葡萄糖或者甘露糖為單元分子，是由二聚糖、三聚糖或者四聚糖等結構組成的混合物[1]。近年來，甘露寡糖（MOS）作為飼料添加劑在動物生產中得到廣泛應用，由于其添加劑量小、天然、無殘留且穩(wěn)定性強等優(yōu)點，又因為其能夠調節(jié)腸道生理健康和具有免疫調節(jié)雙重作用，因此作為動物保健劑具有替代抗生素的潛力。

1 甘露寡糖的理化性質與作用

1.1 理化性質

甘露寡糖的甜度小于蔗糖，溶于水和一些極性溶劑，在有機溶劑中易沉淀或結晶。在正常生理pH和飼料加工條件下比較穩(wěn)定，隨著溫度升高，其粘度逐漸下降，冷卻后粘度升高。從酵母細胞壁中提取出的MOS經過飼料加工高溫處理（121℃，20 min），其結構和功能保持完整性。甘露寡糖和一些功能性寡糖與很多飼料纖維具有相似結構，其中一些化學鍵不能被動物腸道消化酶和酸堿性改變所破壞，因此，小腸幾乎不能破壞和利用甘露寡糖。

1.2 生物學功能

MOS的結構穩(wěn)定，不易被動物消化也不能被有害菌利用，消化道中的有益菌群（如雙歧桿菌和乳酸菌）卻能利用。MOS通過改善腸道內微生物的組成，對宿主起有益的保健作用。MOS能夠對一些有害菌識別、黏附和排除，加速了有害細菌從腸道內排出，增強了動物非特異性免疫功能，提高動物機體的抵抗力。

1.2.1 對腸道微生態(tài)環(huán)境的影響

MOS對腸道微生態(tài)環(huán)境的的影響主要是通過促進腸道有益菌生長繁殖以及對有害菌的粘附和排除作用來實現。由于腸道病原菌（大腸桿菌、沙門菌和梭菌桿菌等）的細胞壁或絨毛上均含有外源凝集素，可以和腸壁細胞上的糖殘基發(fā)生特異性結合，而腸道益生菌（乳酸桿菌等）不具有外源凝集素，因此MOS不會對有益菌產生黏附和排除作用。Ghasemian等研究表明，在日糧中低聚MOS可以快速的使黏附到腸上皮細胞壁的大腸桿菌脫落，而常見的葡萄糖及半乳糖卻沒有效果[2]。很多試驗研究也證明了這一作用機制。Guedes等在兔飼料中添加MOS，發(fā)現可以顯著降低兔盲腸和結腸的大腸桿菌質量濃度，提高盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌質量濃度[3]。張建斌等研究表明，MOS可以顯著增加蛋雛雞盲腸和回腸內容物中雙歧桿菌和乳酸桿菌數量，降低腸道中大腸桿菌數量[4]。溫若竹等利用PCR-DGGE技術研究表明，MOS能促進肉仔雞腸道乳酸桿菌等有益菌的生長，同時抑制梭菌屬等有害菌的生長[5]。

1.2.2 對動物小腸形態(tài)結構的影響

小腸是動物吸收營養(yǎng)物質的主要場所，MOS能改變小腸黏膜的形態(tài)，增加絨毛高度和絨毛密度，使小腸絨毛的吸收面積擴大，有利于腸道內營養(yǎng)物質消化和吸收。孟巖等在肉雞飼料中添加甘露寡糖，結果表明，甘露寡糖能改善小腸的腸絨毛高度、隱窩深度、黏膜厚度及絨毛表面積，促進小腸的消化吸收，從而提高動物的生長性能[6]。Zhang等在對蝦飼料中添加MOS表明其促進了對蝦腸道微絨毛結構的形態(tài)發(fā)育，提高了機體的特定增長率[7]。劉愛君等研究甘露寡糖對奧尼羅非魚腸道結構功能的影響，發(fā)現添加甘露寡糖能顯著增加小腸絨毛高度、絨毛寬度和絨毛密度，有利于腸道吸收面積的擴大和營養(yǎng)物質消化利用率的提高，從而提高動物機體的生長性能[8]。

1.2.3 對動物機體免疫系統(tǒng)的調節(jié)

MOS是一類新型抗原活性物質，具有免疫原性，能通過刺激機體產生免疫應答。動物體胃腸道特異性免疫反應以抗體為主，黏膜抗體通過抑制入侵菌和毒素腸上皮附著，釋放介質直接殺死細菌。馬志紅等對免疫力低下的小鼠進行試驗，添加MOS組的小鼠巨噬細胞吞噬率、吞噬指數都有顯著增加，表明MOS能夠增加小鼠的非特異性免疫力[9]。伍淳操等在仔豬飼料中添加MOS能夠顯著提高血清中的免疫球蛋白的含量（P<0.05）[10]。金亞東等在犢牛飲用奶中添加甘露寡糖，發(fā)現其能顯著提高牛的生長性能及機體的免疫抵抗能力（P<0.05）[11]。王際英等以刺參為研究對象，發(fā)現在日糧中添加甘露寡糖可以提高刺參免疫力[12]。高林通過在肉雞日糧中添加不同濃度的甘露寡糖，研究表明甘露寡糖對肉雞血清免疫指標有積極影響，可提高機體免疫水平，促進免疫器官發(fā)育[13]。游金明等發(fā)現在飼糧中添加甘露寡糖和丁酸鈉能顯著提高斷奶仔豬生長性能和免疫功能[14]。

2 甘露寡糖在動物生產中的應用

2.1 水產養(yǎng)殖

水產飼料中添加甘露寡糖有利于提高水產動物的生長速度和飼料轉化效率。劉愛君等研究在羅非魚飼料中添加MOS 0.5%，可以提高羅非魚的增重率，干物質消化率和蛋白質消化率[8]。譚崇桂等研究表明，MOS 0.4%可顯著提高凡納濱對蝦的生長性能，降低餌料系數，顯著提高一些酶的活性（如溶菌酶、胃蛋白酶和肝胰臟脂肪酶）（P<0.05）[15]。于艷梅等在健康黃顙魚的基礎飼料中分別添加魔芋甘露寡糖0.1%、0.2%、0.3%及酵母甘露寡糖0.3%，研究表明，魔芋甘露寡糖0.2%組質量增加率最高、餌料系數最低，酵母甘露寡糖0.3%組與對照組相比也能顯著促進黃顙魚的生長，但其效果沒有魔芋甘露寡糖0.2%組的效果好[16]。

2.2 家禽生產

在家禽養(yǎng)殖中，適量的MOS對胃腸道中的有益菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌等）具有促進作用，能減少病原菌的增值，提高免疫力，從而減少疾病的發(fā)生，提高生產性能。閻桂玲等研究表明，在肉仔雞日糧中添加啤酒酵母源甘露寡糖能顯著減少盲腸內大腸桿菌和沙門氏菌的數量（P<0.05），提高肉仔雞的免疫機能[17]。李啟琳等使用甘露寡糖替代抗生素，發(fā)現添加甘露寡糖能有效提高肉雞成活率、日增重和降低料重比[18]。薛軍等研究表明，甘露寡糖可提高鵪鶉的日增重、采食量和飼料轉化率，降低其膽固醇含量[19]。武威等在肉仔雞日糧中添加甘露寡糖，結果表明甘露寡糖能夠改善肉仔雞生產性能[20]。朱秀乾等研究表明，在日糧中添加甘露寡糖0.2%可以顯著提高肉雞的日增重和飼料轉化率（P<0.05）[21]。

2.3 豬生產

目前MOS對豬的研究主要集中在仔豬階段，尤其是斷奶仔豬。MOS在仔豬體內具有吸附腸道病原菌和發(fā)揮免疫調節(jié)的雙重功效。杭蘇琴等在仔豬飼糧中添加甘露寡糖，與對照組相比，發(fā)現添加甘露寡糖可顯著增強仔豬的日增重和飼料轉化率（P<0.05），提高仔豬的生產性能[22]。李玉欣給28日齡斷奶仔豬飼喂畢赤酵母甘露寡糖0、0.1%、0.2%后，發(fā)現添加畢赤酵母甘露寡糖0.2%組的日增重和飼料轉化效率均顯著提高（P<0.05）[23]。伍淳操等研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加MOS，可顯著提高斷奶仔豬的日增重和降低料肉比（P<0.05）[10]。段緒東在仔豬日糧中添加甘露寡糖，研究表明仔豬日糧添加甘露寡糖提高了仔豬生長性能和部分非特異性免疫應答能力及改善腸道微生態(tài)環(huán)境[24]。

2.4 反芻動物飼料

由于反芻動物的瘤胃對寡糖具有強烈的降解作用，同時瘤胃微生物對飼料中的纖維素、半纖維素的消化也會產生大量的寡糖，因此功能性寡糖在反芻動物營養(yǎng)方面研究較少。肖宇等對外源甘露寡糖對奶山羊血清生化指標和抗氧化指標的影響進行研究，結果表明血清丙二醛含量和谷丙轉氨酶活性降低，血清中球蛋白和血清磷含量卻顯著提高，表明添加MOS能提高奶山羊的抗氧化能力，改善機體脂質代謝與蛋白質合成[25]。戈婷婷等通過體外批次培養(yǎng)法研究表明MOS、果寡糖（FOS）和大豆寡糖均能顯著增加培養(yǎng)液揮發(fā)性脂肪酸和菌體蛋白濃度（P<0.05）[26]。鮑延安等在奶牛日糧中添加MOS，發(fā)現其能顯著增加奶牛的產奶量（P<0.05）[27]。

3 影響甘露寡糖作用效果的主要因素

影響甘露寡糖對動物應用效果因素很多，其中甘露寡糖的種類是最主要的因素之一，包括甘露寡糖的單糖連接方式、甘露寡糖純度與聚合度以及kg甘露寡糖生物學活性等，均會對其作用效果產生不同影響。甘露寡糖的添加水平也會影響甘露寡糖效果的發(fā)揮，甘露寡糖添加量不足，起不到增殖效果；添加過度，會增加飼料成本，而且會造成飼料的適口性差，動物的攝食量降低，還可能造成動物腹瀉。不同發(fā)育階段的動物個體中腸道的微生物菌群會隨著發(fā)育階段而變化，因此動物的年齡是影響甘露寡糖使用效果的直接因素，如斷奶后仔豬大腸桿菌等致病菌濃度上升，此時仔豬容易腹瀉，在該階段添加一定濃度的甘露寡糖能有效減少致病菌的增殖。此外，甘露寡糖與其他物質的協(xié)同作用也會影響其作用效果，如寡糖與益生素協(xié)同作用時，效果比單一添加好，可以延長飼用微生物的作用時間和到達后腸的成活數，促進有益微生物在腸內的定植和生長。

4 小 結

甘露寡糖的作用機制與效果還有很多未能解決的問題，在養(yǎng)殖業(yè)中的推廣應用還有一定制約性。因此需要加強對甘露寡糖的理化結構與其功能的內在關系研究，弄清甘露寡糖的作用機制；研究不同動物在不同生理狀態(tài)下甘露寡糖的適宜添加量及添加方式以及與其他營養(yǎng)因素或者飼料添加劑（酸化劑、抗生素、益生素）配合使用時的協(xié)同和頡頏作用，同時對不同類型日糧對甘露寡糖的影響進行系統(tǒng)的研究，為甘露寡糖在飼料中合理應用奠定理論基礎。

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Study on Application of Feed Mannan Oligosaccharides in Animal Production

LI Guohui1,WANG Jinrong1*,SU Lanli1,CHEN Xiaoge2,YANG Qiang1

（1.College of Biological Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China;2.Feed Product Quality Supervision and Inspection Station of Henan Animal Husbandry Bureau,Zhengzhou 450003,China）

Mannan oligosaccharide is a new type of additives.It can optimize the microecological environment of the gastrointestinal tract of animals,improving the daily gain,feed conversion rate,the body's resistance.It has a broad application prospect in animal feed.In this paper,the origin,physicochemical properties and physiological functions of mannan oligosaccharides and its application in animal production were reviewed.

mannan oligosaccharides;feed additives;animal production

S816.7；S814

A

1001-0084（2017）11-0020-04

2017-07-06

河南工業(yè)大學?；鸹A研究重點培育項目（2012JCYJ08）；河南省科技廳科技攻關項目（162102410016）；國家自然基金項目（U1604106）

李國輝（1992-），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向為動物營養(yǎng)。

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教授，E-mail:wangjr@haut.edu.cn。