低聚寡糖在畜牧業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

1 低聚寡糖分類
    低聚寡糖是由2～10 個(gè)相同或不同的單糖以糖苷鍵連接起來而形成的直鏈或支鏈聚合物的總稱。根據(jù)構(gòu)成單糖的性質(zhì)可分為同源性寡糖和異源性寡糖。同源性寡糖是指由相同單糖組成的寡糖；  異源性寡糖是指兩種以上單糖組成的寡糖。根據(jù)單糖分子間結(jié)合位置的不同，可分為功能性低聚糖和普通低聚糖。普通低聚糖中最主要的是蔗糖，由一個(gè)葡萄糖分子和一個(gè)果糖分子通過α- 1，4 糖苷鍵聯(lián)結(jié)而成，其他還有乳糖和麥芽糖等，它們可以被機(jī)體消化吸收。功能性低聚糖之間的連接方式除了α- 1，4 糖苷鍵外，還含有動物胃腸道內(nèi)源酶不能降解的α- 1，6 糖苷鍵或β- l，2 糖苷鍵等，因此它不被動物腸道所吸收，但能促進(jìn)雙歧桿菌等有益菌的增殖，是有益于腸道健康的一類寡糖(香紅星等，2001)。目前在飼料中使用的功能性低聚糖主要有低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、低聚異麥芽糖和大豆低聚糖等。
2 低聚寡糖的生物學(xué)功能
2.1 增殖有益菌，改善腸道健康
    寡糖對腸道微生態(tài)系統(tǒng)可以起到優(yōu)化的作用，并且對宿主有保健功能(Catala 等，1999)。低聚寡糖在單胃動物中不能被其自身分泌的消化酶分解，在消化道后段可被有益微生物如雙歧桿菌、乳酸菌等分解，使有益菌大量增生，起到有益菌增殖因子的作用。由于動物機(jī)體胃腸道缺乏降解這些糖苷鍵所需的消化酶, 因而非消化性寡糖在動物機(jī)體內(nèi)相當(dāng)完整地穿過胃和小腸進(jìn)入大腸, 調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系促進(jìn)大腸及盲腸內(nèi)細(xì)菌(主要為有益菌如雙歧桿菌、乳酸桿菌等) 將非消化寡糖發(fā)酵成乙酸、正丁酸、丙酸及其他揮發(fā)性酸。這些脂肪酸通過降低大腸內(nèi)pH 值, 形成了一種對諸如大腸桿菌、沙門氏菌等革蘭氏陰性致病菌的不利環(huán)境Simon M等，2001。此外越來越多的資料表明, 低聚寡糖通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)而抵制病菌的感染, 如甘露寡糖可提高血清IgG 和IgA 水平, 寡糖在某些病例中加速了致病菌攻毒的抗體反應(yīng)提高機(jī)體的非特異性免疫力（楊曙明等，1999，SpringP 等，1998）。寡糖調(diào)節(jié)畜禽腸道中微生物區(qū)系以及調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)抵制病菌的感染需要一段時(shí)間,這段時(shí)間也許正是動物腸道微生物菌群建立并完善的過程, 這可能是寡糖在添加飼喂初期作用不明顯的原因。傅國棟等（2003）研究表明不同寡聚糖由于結(jié)構(gòu)上存在差異, 對仔豬飼]喂效果也不盡相同。低聚寡糖要持續(xù)飼喂一段時(shí)間后才表現(xiàn)出較好的促生長效果和改善料重比; 不同低聚寡糖對仔豬生產(chǎn)性能有不同效果。今后寡糖在一定程度上可替代抗生素作為生長促進(jìn)劑應(yīng)用于仔豬日糧中，有必要進(jìn)一步研究寡糖對消化道菌群的具體作用, 為寡糖進(jìn)一步應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。閻桂玲等（2008）報(bào)道，肉雞日糧中添加0.05 %和0.10%的啤酒酵母甘露寡糖可以極顯著增加21 日齡盲腸內(nèi)雙歧桿菌的數(shù)量（P＜0.01），同時(shí)極顯著減少28 日齡盲腸內(nèi)大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量（P＜0.01）。石寶明等（2000）研究表明，哺乳仔豬日糧中添加0.10%、0.20%和0.35%的寡聚糖能顯著降低糞便中的大腸桿菌數(shù)量（P＜0.05）。斷乳仔豬日糧中添加0.10%和0.20%的寡聚糖能顯著抑制直腸中大腸桿菌的增殖（P＜0.05），顯著促進(jìn)結(jié)腸中雙歧桿菌的增殖（P＜0.05），并且有增加直腸中雙歧桿菌的趨勢。張宏福等（2001）試驗(yàn)表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.50%異麥芽低聚糖，盲腸、結(jié)腸大腸桿菌濃度顯著低于對照組（P＜0.05），而乳酸桿菌濃度顯著高于對照組和抗生素組（P＜0.05），雙歧桿菌濃度高于對照組，但差異不顯著（P＞0.05）。
2.2 增強(qiáng)動物免疫功能
    功能性寡糖可充當(dāng)免疫刺激因子，提高藥物或抗原免疫應(yīng)答能力。還能作為外源性的抗原佐劑，與某些病毒和毒素結(jié)合，減緩抗原吸收，增加抗原效價(jià)。功能性寡糖還能促進(jìn)動物腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖，而雙歧桿菌可以誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，增強(qiáng)動物機(jī)體的免疫能力。雙歧桿菌從功能性寡糖獲得營養(yǎng)后，其數(shù)量增多，殺菌能力大大增強(qiáng)。進(jìn)入動物體的病毒和病菌大部分會被雙歧桿菌殺死，還有一部分會隨著糞便及時(shí)排除動物體外。低聚寡聚糖通過激活機(jī)體吞噬細(xì)胞的吞噬活性，提高藥物和抗感染能力，充當(dāng)免疫刺激的輔助因子。林海濤等（2009）研究了果寡糖對仔豬細(xì)胞免疫功能的影響，結(jié)果表明：30 日齡時(shí)，試驗(yàn)組仔豬的植物血凝素淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率（45.22%） 與對照組（40.55%）相比，差異顯著（P＜0.05）；60 日齡時(shí)，試驗(yàn)組仔豬的E- 玫瑰花環(huán)率和植物血凝素淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率（25.74%，44.32%）與對照組（11.92% ，40.22%）相比，差異極顯著（P＜0.01）。江曉路等（2009）報(bào)道，褐藻寡糖均能提高刺參體腔液和體壁中過氧化物酶（POD）、酸性磷酸酶（ACP）、堿性磷酸酶（AKP）和溶菌酶（LSZ）活性，顯著增強(qiáng)刺參非特異性免疫水平。此外，部分功能性寡糖還能激活T 細(xì)胞，被激活后的T 細(xì)胞所分泌的細(xì)胞因子又能激活各種效應(yīng)細(xì)胞群體，活化的TH 細(xì)胞分泌的IL- 4 能促進(jìn)B 細(xì)胞的活化、增殖與分化，使分泌抗體的數(shù)量增多，從而提高動物機(jī)體免疫力。
2.3 改善飼料轉(zhuǎn)化率
    果寡糖是非消化性糖類, 其基本的功能是調(diào)節(jié)腸道微生態(tài), 有益于健康微生態(tài)的形成與保持,并且通過對腸道微生物的選擇性增殖而影響機(jī)體的物質(zhì)代謝, 同時(shí)在一定程度上對機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用有促進(jìn)作用。譚聰靈等（2010）研究報(bào)道試驗(yàn)飼糧養(yǎng)分消化率測定結(jié)果表明,添加FOS的飼糧中粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的表觀消化率高于對照組和Ⅱ組, 可見添加適量果寡糖改善了動物腸道環(huán)境,降低了腹瀉率,增進(jìn)了動物腸道健康,從而飼料養(yǎng)分消化率提高。盧福莊和張宏福在斷奶仔豬日糧中添加0.02%低聚木糖，單位增重的飼料消耗下降11.7%，飼料生物學(xué)價(jià)值提高10%（盧福莊等，2000）。李海峰等（2004）添加0.4%的低聚果糖（FOS）組比較對照組, 仔豬飼料轉(zhuǎn)化率顯著提高(P<0.05),飼料轉(zhuǎn)化率提高3.26%, 而添加0.6%FOS 組比較對照組, 仔豬飼料轉(zhuǎn)化率變化不顯著(P>0.05)，飼料轉(zhuǎn)化率提高2.17%, 這可能與試驗(yàn)仔豬血清T3、T4 水平上升, 基礎(chǔ)代謝增強(qiáng), 機(jī)體異化作用增強(qiáng), 消耗加大有關(guān)。
2.4 改善養(yǎng)殖動物生產(chǎn)性能
    低聚寡糖改善動物生產(chǎn)性能是其多種生物學(xué)功能的共同作用結(jié)果。首先，低聚寡糖使動物腸道有益菌增加，調(diào)節(jié)了腸道菌群平衡，增強(qiáng)了動物機(jī)體免疫力，從而減低動物患病風(fēng)險(xiǎn)，使動物能夠健康的生長；其次，功能性寡糖使動物腸道絨毛高度增加，使動物腸道總的吸收面積擴(kuò)大，促進(jìn)了動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；另外，功能性寡糖還可以使乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，通過調(diào)節(jié)腸道pH 和結(jié)腸發(fā)酵能力起到改善消化的作用，進(jìn)而提高各種營養(yǎng)素的利用率。增殖的雙歧桿菌能自身合成或促進(jìn)合成維生素B1，維生素B6、維生素B12、煙酸和葉酸等，還能通過抑制某些維生素分解菌來保障維生素的供應(yīng)。低聚性寡糖還能促進(jìn)鈣離子的吸收。通過這些作用機(jī)制，功能性寡糖便可以有效的改善動物生產(chǎn)性能。寡糖可通過直接或間接地改善機(jī)體消化、周映華等(2002)對廣東嶺南黃雞試驗(yàn)研究表明,寡糖組(l mg/kg)的日增重、日采食量和飼料轉(zhuǎn)化率分別比對照組(黃霉素4mg/kg)提高了0.6%、1.62%和0.88%,但差異不顯著(P>0.05)。另外,有研究結(jié)果表明, 在肉雞日糧中添加適量寡糖可顯著提高肉雞的日增重、飼料轉(zhuǎn)化率、成活率。閻際平等（2007）研究結(jié)果表明,分別在基礎(chǔ)日糧中添加同
一水平含糖量(0.015%)的4 種寡糖對肉仔雞生長有明顯的促進(jìn)作用, 同時(shí)降低料肉比,。其中低聚木糖對肉仔雞生長和料重比的影響最明顯, 分析其原因可能是在低劑量添加的情況下, 低聚木糖具有獨(dú)特的酸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,且與食物的配伍性較好。
3 低聚寡糖在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用
3.1 低聚寡糖在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用隨著國內(nèi)外對寡糖的營養(yǎng)作用機(jī)理研究的不斷深入，人們研究證實(shí)低聚寡糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能具有重要的影響作用。斷奶仔豬（常規(guī)的28日齡斷奶）后添加寡糖的優(yōu)勢十分明顯，對斷奶仔豬的消化能力差、消化道的發(fā)育不完善、消化道pH 值偏高、腸道微生物區(qū)系不平衡、免疫能力低等問題都有了較好的解決或避免。而早期斷奶仔豬（14 日齡左右斷奶）的消化吸收能力、免疫能力等與常規(guī)斷奶仔豬基本相似，只是各種機(jī)能更不健全，在早期斷奶仔豬日糧中添加寡糖的優(yōu)勢會更加顯著，但是國內(nèi)相關(guān)研究報(bào)道卻很少。低聚寡糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1) 提高早期斷奶仔豬的免疫機(jī)能。邵良平等（2002）對哺乳仔豬口服甘露寡糖，結(jié)果仔豬血清IgA 水平極顯著提（P<0.01），IgG 水平顯著提高（P<0.05）。還有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甘露寡糖顯著提高了仔豬PHA- 淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率、吞噬細(xì)胞的吞噬能力以及T 淋巴細(xì)胞的總數(shù)（岳文斌等，2002）。李梅等(2000) 做了異麥芽寡糖對仔豬細(xì)胞免疫功能的影響試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)1%的寡糖使仔豬的植物血凝素（PHA） 淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和E- 玫瑰花環(huán)率（48.88%、45.35%）極顯著高于對照組（P<0.01），紅細(xì)胞C3b 受體花環(huán)率、紅細(xì)胞免疫復(fù)合物花環(huán)率和白細(xì)胞吞噬率（9.56%、6.99%、29.89%）也比對照組顯著提高（P<0.05），這表明寡糖可以顯著提高早期斷奶仔豬的免疫性能。（2）提高斷奶仔豬日增重，降低腹瀉率。彭小蘭等（2007）報(bào)道，日糧中添加0.4%的果寡糖，斷奶仔豬的平均日增重提高17.7%（P＜0.05），腹瀉率降低86.1%（P＜0.01）。傅國棟等（2003）通過在基礎(chǔ)日糧中分別添加2 種不同寡聚糖和抗生素比較其對仔豬的生長性能、腹瀉率及料重比的影響。實(shí)驗(yàn)選用9 窩72 頭平均日齡為41d 的長白×皮特蘭×楓涇三元雜交斷奶仔豬進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)分3 組, 每組2 個(gè)重復(fù)。對照組(Ⅰ) 為抗生素組, 試驗(yàn)組Ⅱ?yàn)楦事豆烟墙M, 試驗(yàn)組Ⅲ為低聚果糖組。28d 的飼養(yǎng)試驗(yàn)表明: Ⅱ、Ⅲ組在試驗(yàn)1～4 周全程體增重及日增重均顯著高于Ⅰ組( P<0.05)。（3）對早期斷奶仔豬生長表現(xiàn)的影響.陳代文等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加0.1%水平的寡糖能極顯著提高血液IgG 水平和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，并能有效提高仔豬糞便中雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量，降低大腸桿菌數(shù)量。Baker 等（2009）通過研究發(fā)現(xiàn)，大豆寡糖能夠提高生長豬異亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、纈氨酸和蘇氨酸的回腸消化率，還能提高日糧中多種必需氨基酸的濃度。Liu 等（2008）在斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加甲殼寡糖200mg/kg，發(fā)現(xiàn)斷奶仔豬的生長性能得到明顯改善，DM、GE、粗蛋白、粗脂肪、鈣和磷的表觀消化率有了明顯提高，并減少了腹瀉的發(fā)生，增加了空腸與回腸中的絨毛高度，還增加了糞便中乳酸桿菌的數(shù)量，減少了大腸桿菌數(shù)量。李兆勇等（2008）在仔豬基礎(chǔ)日糧中添加200g/t 木寡糖，發(fā)現(xiàn)仔豬的飼料轉(zhuǎn)化率及仔豬十二指腸、空腸胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性顯著提高，并能顯著提高仔豬對DM和GE 的表觀消化率。
3.2 低聚寡糖在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用
    寡糖為飼料中的天然成分, 不會帶來污染,并能提高動物機(jī)體的抗病潛力,由于其結(jié)構(gòu)和理化性__質(zhì)的特殊性( 不能被家禽的胃和小腸分泌的酶消化)，可以直接到達(dá)消化道后段, 具有調(diào)節(jié)畜禽胃腸道微生態(tài)平衡、改善家禽健康的功能。研究發(fā)現(xiàn)，在櫻桃谷肉鴨基礎(chǔ)日糧中添加500mg/kg 大豆寡糖能顯著改善肉鴨的生產(chǎn)性能，并能顯著增加肉鴨盲腸內(nèi)乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量，減少大腸桿菌的數(shù)量（羅佳捷,2010）。閻際平等（2007）研究發(fā)現(xiàn)分別在基礎(chǔ)日糧中添加同一水平含糖量(0.015%) 的4 種寡糖既沒顯著增大肌肉的滴水損失率，也沒顯著降低肌肉的pH 值。可見，日糧中添加寡糖不會降低肉品質(zhì)量基礎(chǔ)日糧中添加一定劑量的寡糖可以提高肉仔雞的生產(chǎn)性能，并且不會影響肌肉的品質(zhì)，其中以低聚木糖的效果最佳。
3.3 低聚寡糖在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用凌寶明等（2007）利用體外法研究表明，異麥芽寡糖可以增加綿羊瘤胃中VFA 含量和降低氨態(tài)氮含量，而甘露寡糖和果寡糖可以增加綿羊瘤胃中VFA 和BCP 含量及降低氨態(tài)氮含量。王新峰等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，異麥芽寡糖和果寡糖能改變斷奶羔羊瘤胃菌群結(jié)構(gòu)，果寡糖能明顯提高瘤胃總菌、黃化瘤胃球菌及琥珀酸絲狀桿菌的數(shù)量。瞿明仁等在綿羊消化道不同部位灌注大豆寡糖，發(fā)現(xiàn)綿羊外周血CD4 數(shù)量、CD4/CD8 值、血清IgG和IgA 含量有一定程度的提高，說明大豆寡糖在一定程度上提高綿羊的免疫功能。劉兵等（2008）給綿羊瘤胃灌注占干物質(zhì)采食量0.6%和1.2%水平的大豆寡糖，發(fā)現(xiàn)其能有效提高瘤胃纖維分解菌的數(shù)量，降低甲烷產(chǎn)生菌的數(shù)量，改善綿羊瘤胃微生物區(qū)系。此外還提高了瘤胃液相食糜流通率、瘤胃食糜氮流通量、瘤胃微生物氮和十二指腸MN流通量，提高了DM、OM、ADF、NDF 在整個(gè)消化道的消化率和CP 在小腸中的消化率。
3.4 低聚寡糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
    季高華等（2004）在中華鱉幼鱉的飼料中添加0.25%低聚果糖,其血清SOD 酶活性和對照組相比提高了31.3%。張紅梅等（2003）在鯉魚的飼料中添加甘露寡糖, 隨著添加比例的增加, 鯉魚血液SOD 活性增加,血清溶菌酶活性也增加,其中0。3%的甘露寡糖的添加量效果最好。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)銀鯽飼料中果寡糖的添加量為1g/kg、2g/kg 飼料時(shí),其血清溶菌酶的活性、血清SOD 酶的活性、血清補(bǔ)體C3 的含量均從第7 天起顯著增加王艷等,2008。周傳朋等（2009）在異育銀鯽基礎(chǔ)日糧中添加0.2%寡糖和中草藥復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)異育銀鯽的增重率、特定生長率、血清溶菌酶活性、血液葡萄糖含量和超氧化物歧化酶活性得到顯著提高，而谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性、谷丙轉(zhuǎn)氨酶/ 谷草轉(zhuǎn)氨酶活性比值則顯著降低。
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