低聚木糖的作用機(jī)理及其在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

問(wèn) 鑫，盧 萍

（1.泰高營(yíng)養(yǎng)科技（湖南）有限公司，湖南湘潭 411102；2.泰高營(yíng)養(yǎng)科技（北京）有限公司 北京海淀 100085）

低聚木糖（XOS）又稱木寡糖，是由2～7個(gè)木糖分子以β-1，4糖苷鍵結(jié)合而成的功能性聚合糖，以二糖和三糖為主。研究表明，低聚木糖與通常人們所用的寡糖類如乳果糖、麥芽低聚糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖等相比具有獨(dú)特的性能，因此備受廣大食品、飼料、醫(yī)藥、保健品等行業(yè)青睞（寧俊，2010）。由于近年來(lái)我國(guó)對(duì)抗生素在畜牧業(yè)中的使用逐步限制，尋找合適的、有效的抗生素替代品變的越來(lái)越重要，低聚木糖作為一種新型的寡聚糖添加劑，因其無(wú)污染、無(wú)殘留、無(wú)抗藥性等特點(diǎn)，逐漸得到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。本文綜述了低聚木糖的生物學(xué)功能、作用機(jī)理及其在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 低聚木糖的特性

低聚木糖主要有效成分包括木二塘、木三糖、木四糖，其中主要的活性成分為木二塘，其甜度為蔗糖的40%，主要存在于玉米芯、甘蔗渣、花生殼、木屑等植物纖維中，其中玉米芯中低聚木糖的含量最高，為36%～40%（黃華山，2010）。低聚木糖產(chǎn)品為乳白色至淡黃色粉末，甜味純正，具有難消化性性、耐高溫、耐酸、生物學(xué)效價(jià)高、流動(dòng)性好、不吸濕不反潮等特點(diǎn)，當(dāng)作為動(dòng)物飼料添加劑飼喂時(shí)，不能被動(dòng)物直接吸收利用，因此，低聚木糖可大部分直接到達(dá)動(dòng)物大腸。低聚木糖的能量值接近零，幾乎不會(huì)被動(dòng)物的唾液、胃液、胰液和腸液等各種消化液所分解，經(jīng)過(guò)體外消化試驗(yàn)，再經(jīng)過(guò)唾液直至小腸黏膜酶液，低聚木糖的殘留率達(dá)到了99.6%，表明低聚木糖可充分在大腸部位發(fā)揮其作用，為雙歧桿菌提供增殖條件 （莊洪廷等，2007；王蓉等，2006）。低聚木糖具有較高的耐熱和耐酸性能，Courtin等（2009）指出，將XOS在pH為2.5～8.0條件下，分別在5℃和37℃下貯存3個(gè)月，其性質(zhì)無(wú)明顯變化；章中和徐桂花（2003）報(bào)道，pH為2.5～8.0條件下將XOS加熱1 h，其結(jié)構(gòu)幾乎不分解，pH約為3.4時(shí)含XOS的酸性飼料在室溫下儲(chǔ)存1年，其中XOS的保留量超過(guò)97%。低聚木糖具有較高的生物學(xué)效價(jià)，其添加量為目前在養(yǎng)殖業(yè)中廣泛應(yīng)用的低聚異麥芽糖的1/20，為低聚果糖的1/7至1/10。此外，本品在空氣中不易吸濕返潮，產(chǎn)生粘糊現(xiàn)象，具有極佳的流動(dòng)性，從而大大提高其在飼料中的混合均勻質(zhì)量和其他加工性狀（王蓉等，2006）。因此，低聚木糖在飼料加工和儲(chǔ)存過(guò)程中能夠保持較好的穩(wěn)定性。

2 低聚木糖的生物學(xué)功能及作用機(jī)理

2.1 促進(jìn)腸道有益菌增殖，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)低聚木糖在進(jìn)入小腸后部、盲腸、結(jié)腸和直腸之前，基本不會(huì)被降解為單糖，而單胃動(dòng)物消化道后部寄生著大量有益微生物，這些微生物可以產(chǎn)生能分解低聚木糖的酶，可將其分解為有利于有益菌增殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（宋曉春，2006）。有試驗(yàn)證明，腸道內(nèi)除了青春雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌可利用低聚木糖增殖，其他細(xì)菌對(duì)低聚木糖的利用率很低（莊洪廷等，2007），由此腸道中的雙歧桿菌可利用低聚木糖作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)大量增殖，提高其在腸道菌群中的比例，降低大腸桿菌、沙門(mén)氏菌的占比，形成微生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，改變腸道菌群結(jié)構(gòu)，其機(jī)制主要包括兩個(gè)方面：一是屏障作用，雙歧桿菌通過(guò)分泌凝集素，與腸黏膜上皮細(xì)胞產(chǎn)生的糖蛋白結(jié)合，占據(jù)腸黏膜表面，抑制外援致病菌和腸道內(nèi)固有腐敗細(xì)菌如沙門(mén)氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌等的生長(zhǎng)繁殖，減少氨、胺、吲哚等有害代謝產(chǎn)物，減少動(dòng)物疾病的發(fā)生；二是產(chǎn)酸作用，通過(guò)對(duì)低聚木糖的分解，產(chǎn)生丙酸、丁酸、醋酸、乳酸等有機(jī)酸，降低腸道pH，抑制致病菌和腐敗菌的增殖 （王俊麗和聶國(guó)興，2011）。Moura等（2007）研究指出，在基礎(chǔ)日糧中添加了0.02%的低聚木糖后，仔豬回腸內(nèi)容物中有害菌顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。試驗(yàn)表明，每天只需口服0.7 g，2周后大腸桿菌中的雙歧桿菌的比例從8.9%增加到17.9%，而擬桿菌（可能的致病菌）則從52.6%減少到44.4%；3周后，雙歧桿菌的比例增加到20.2%，擬桿菌降至 32.9%（Okazaki等，1999）。

2.2 降低致病菌的致病能力 大多病原菌的表面均有一種叫做外源凝集素的蛋白質(zhì)，用于細(xì)胞識(shí)別，可與腸內(nèi)壁細(xì)胞表面的受體結(jié)合并進(jìn)行增殖。而低聚木糖的結(jié)構(gòu)與腸內(nèi)壁細(xì)胞表面受體的結(jié)構(gòu)相似，均為短鏈糖類物質(zhì)，即低聚木糖可競(jìng)爭(zhēng)性的與病原菌表面的外源凝集素結(jié)合，阻止病原菌在腸內(nèi)壁的附著，達(dá)到降低致病菌致病能力的作用；雙歧桿菌還可產(chǎn)生細(xì)胞外糖苷酶，降解上皮細(xì)胞表面與致病菌和內(nèi)毒素結(jié)合的多糖受體，從而阻止致病菌對(duì)腸黏膜細(xì)胞的黏附和侵襲，促進(jìn)其隨糞便排泄，減少對(duì)動(dòng)物的危害（寧俊，2012）。Pestova等（2000）的試驗(yàn)結(jié)果表明，用特定的糖來(lái)結(jié)合細(xì)菌的類丁質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)或用特定的類丁質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)來(lái)結(jié)合腸黏膜上皮細(xì)胞表面的糖脂或糖蛋白殘基，都可阻止細(xì)菌與黏膜結(jié)合。蔣正宇等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼料中添加0.02%低聚木糖，可顯著提高肉雞空腸中乳酸桿菌的數(shù)量，阻止致病菌的定植與入侵。小鼠在攝入一定低聚木糖的條件下，可提高雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖能力，而對(duì)腸球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制生長(zhǎng)作用最強(qiáng)，并隨著攝入劑量增加，對(duì)腸桿菌的抑制作用增強(qiáng)（李婉等，2014）。

2.3 提高機(jī)體免疫機(jī)能 動(dòng)物機(jī)體血清中免疫球蛋白的水平代表著其抵抗病原菌和病毒的能力，這些免疫球蛋白主要有IgG、IgA、IgM，它們?cè)陬A(yù)防仔豬腸道疾病中起著重要作用。而機(jī)體的免疫功能主要依靠免疫器官、組織和免疫細(xì)胞來(lái)維持，其中胸腺和脾臟是評(píng)估機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要指標(biāo)。Garg（2002）認(rèn)為，外源性病原菌進(jìn)入動(dòng)物體后誘使吞噬細(xì)胞釋放介質(zhì)-6，隨后介質(zhì)-6由血液進(jìn)入肝臟并促使其產(chǎn)生甘露寡糖結(jié)合蛋白，由此觸發(fā)機(jī)體多級(jí)免疫功能。郭雪峰（2007）研究報(bào)道，在斷奶仔豬日糧中添加低聚木糖，可顯著提高仔豬血清中IgG的水平，并且有提高IgA和IgM水平的趨勢(shì)，同時(shí)，仔豬胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)均高于對(duì)照組。扶國(guó)才等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加0.02%低聚木糖可使仔豬血液?jiǎn)魏思?xì)胞數(shù)提高37.5%，血小板數(shù)顯著高于對(duì)照組，此外，試驗(yàn)組血清溶菌酶和堿性磷酸酶活性也有提高的趨勢(shì)，說(shuō)明在仔豬日糧中添加低聚木糖可提高仔豬的免疫機(jī)能。

低聚木糖中的甘露聚糖等也能促進(jìn)細(xì)胞分泌甘露糖基的糖蛋白，從而提高機(jī)體的免疫能力。同時(shí)，低聚木糖還具有輔劑及免疫調(diào)解的功能，所謂輔劑就是能增加免疫系統(tǒng)對(duì)疫菌、藥物和抗原免疫應(yīng)答的物質(zhì)。疫苗中加輔劑能降低機(jī)體對(duì)疫苗的吸收，從而增強(qiáng)其效用（楊海英，2007）。

2.4 保護(hù)動(dòng)物肝臟 在低聚木糖作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)被雙歧桿菌利用增殖的過(guò)程中，可產(chǎn)生乙酸、丙酸等有機(jī)酸，丙酸能夠抑制肝臟中膽固醇的生成，而乙酸鹽則能抑制肝臟中葡萄糖轉(zhuǎn)化為脂肪，并能減少毒性胺的生成，達(dá)到保護(hù)肝臟功能、減少肝臟負(fù)擔(dān)的作用。黃華山（2010）報(bào)道指出，隨著低聚木糖添加量的增加，乙酸、丙酸和丁酸的含量在空腸、回腸和盲腸均呈現(xiàn)線性（P＜0.05）和二次（P＜0.05）的增長(zhǎng)規(guī)律。在反芻動(dòng)物飼糧中添加低聚木糖，可促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌對(duì)腐敗菌及產(chǎn)生尿素酶的細(xì)菌的生長(zhǎng)抑制，減少有毒代謝物質(zhì)的產(chǎn)生，減輕肝臟解毒的負(fù)擔(dān)，從而對(duì)肝臟疾病起到輔助治療的作用（祁茹和林英庭，2011）。此外，因低聚木糖而大量增殖的雙歧桿菌還可將機(jī)體中的膽固醇轉(zhuǎn)化為類固醇，降低血清膽固醇含量，對(duì)小鼠的研究表明雙歧桿菌還可通過(guò)影響β-羥基-β甲基戊二單酰輔酶A還原的活性，抑制膽固醇的合成（寧俊，2012）。

2.5 促進(jìn)維生素和礦物質(zhì)的吸收利用 有報(bào)道指出，低聚木糖可有效防止雞B族維生素缺乏癥，因?yàn)殡p歧桿菌在腸道能合成維生素B1、維生素 B2、維生素 B6、維生素 B12、煙酸、葉酸和各種氨基酸。章建浩（2002）也提出，低聚木糖可促進(jìn)煙酸、葉酸等維生素的吸收利用。同時(shí)，低聚木糖還可促進(jìn)礦物質(zhì)元素的吸收，其發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸可降低腸道pH，能夠結(jié)合微量元素，使其溶解性增加，通過(guò)對(duì)結(jié)腸膜細(xì)胞的刺激作用，使得腸道對(duì)礦物質(zhì)吸收能力增強(qiáng) （尤新，2004）。研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠飼喂低聚木糖能促進(jìn)對(duì)鈣的吸收，大鼠在7 d試驗(yàn)期內(nèi)隨意攝取2%低聚木糖水溶液，結(jié)果表明，大鼠對(duì)鈣的消化吸收率提高了23%，體內(nèi)鈣的保留率提高了21%（鄭建仙，1997）。

3 低聚木糖在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

李兆勇等（2008）在仔豬玉米-豆粕型日糧中添加了0.02%低聚木糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低聚木糖能顯著提高仔豬飼料轉(zhuǎn)化率及仔豬十二指腸和空腸的胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性；同時(shí)，還顯著降低了仔豬腹瀉指數(shù)和死淘率 （P＜0.05）。馮靜（2010）研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬日糧中添加0.02%低聚木糖，仔豬的平均日增重、平均采食量分別提高了12.07%、1.16%，料肉比和腹瀉指數(shù)分別降低了9.83%、26.74%。方桂友等（2015）報(bào)道，仔豬日糧中添加低聚木糖可顯著提高平均日增重，降低料肉比、血清尿素氮和大腸桿菌數(shù)量（P＜0.05），并提高血清中IgG和IgM的濃度及腸道中乳酸桿菌的數(shù)量。由此可見(jiàn)，低聚木糖可不僅有效地提高動(dòng)物飼料利用率和采食量，并且可通過(guò)促進(jìn)乳酸桿菌、雙歧桿菌的繁殖，抑制大腸桿菌和沙門(mén)氏菌在腸壁的黏附和定植，降低仔豬腹瀉率。

低聚木糖添加量不足對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)調(diào)節(jié)起不到明顯的正面效果；而添加量過(guò)度，則會(huì)增加飼料和飼養(yǎng)成本，起不到促進(jìn)有益菌增殖的效果，還可能導(dǎo)致動(dòng)物腹瀉 （宋曉春，2006）。周韶等（2011）分別在仔豬日糧中添加了0.005%、0.01%、0.015%、0.02%低聚木糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前兩個(gè)試驗(yàn)組仔豬的平均日增重分別增加了3.93%、7.04%，而0.015%和0.02%添加量下的仔豬日增重比對(duì)照組有所下降。潘靈輝（2005）對(duì)比了不同含量低聚木糖對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能、免疫水平和腸道菌群的影響，結(jié)果表明，添加0.025%低聚木糖在仔豬日增重、料肉比和腹瀉率的改善方面均優(yōu)于0.0125%和0.0375%組，其中，添加0.0375%低聚木糖不但不能降低仔豬腹瀉率，還會(huì)因?yàn)樘砑恿窟^(guò)量而導(dǎo)致腹瀉。Gao（2004）指出，過(guò)量添加低聚木糖（每天超過(guò)20 g），會(huì)引起后腸的過(guò)度發(fā)酵，使動(dòng)物發(fā)生輕微腹瀉，影響動(dòng)物對(duì)養(yǎng)分的吸收與利用，抑制動(dòng)物的生長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，為了達(dá)到預(yù)期的效果，確定最適量的低聚木糖添加量是很有必要的。盡管不同的研究會(huì)有不同的結(jié)果，造成結(jié)果差異的原因可能與仔豬斷奶日齡、飼養(yǎng)管理和基礎(chǔ)日糧組成有關(guān)。但大量研究表明，目前較為適宜的低聚木糖（35%）添加量為0.015%～0.025%。

4 結(jié)語(yǔ)

低聚木糖能夠改善腸道微生態(tài)和機(jī)體代謝功能，增強(qiáng)機(jī)體免疫和抗氧化功能等，從而提高豬的生產(chǎn)性能和健康水平。由于其組成成分來(lái)源于天然產(chǎn)物，應(yīng)用效果顯著，具有抗生素所不具有的特點(diǎn)，符合綠色環(huán)保飼料添加劑的要求。但是，我國(guó)對(duì)低聚木糖的研究起步較晚，目前仍存在很多問(wèn)題，尤其是對(duì)其添加量和添加階段的研究仍存在一定差異，還有待于進(jìn)一步研究。隨著人們對(duì)綠色、安全和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，低聚木糖產(chǎn)品用于畜牧生產(chǎn)而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將得到更多的關(guān)注，應(yīng)用前景也會(huì)更加廣闊。