低聚糖在飼料的發(fā)展應(yīng)用.docx

低聚糖在飼料的發(fā)展應(yīng)用低聚糖亦稱(chēng)寡糖，是由2一10個(gè)單糖通過(guò)糖昔鍵連接形成直鏈或支鏈的低度聚合糖，由于其聚合度低，故稱(chēng)為低聚糖，有功能性低聚糖和普通低聚糖兩大類(lèi)。蔗糖、乳糖、麥芽糖、麥芽三糖和麥芽四糖等屬于普通低聚糖，它們可被機(jī)體消化吸收，不是腸道有益細(xì)菌雙歧桿菌的增殖因子。功能性低聚糖指不為人或動(dòng)物內(nèi)源酶所降解，在小腸中不被吸收的低聚糖，亦即非消化性低聚糖，主要有低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、果寡糖、低聚木糖、甘露寡糖、低聚殼聚糖、低聚乳果糖、乳酮糖、大豆低聚糖、低聚半乳糖、黑曲霉低聚糖等。1999年中國(guó)公布的功能性低聚糖通用技術(shù)規(guī)則行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)功能性低聚糖的定義為:功能性低聚糖(functional oligosaccharide)是由2一10個(gè)相同或不同的單糖以糖昔鍵聚合而成;具有糖類(lèi)某些共同的特性，可直接代替糖料作為甜食品配料，但不被人體胃酸、胃酶降解，不在小腸吸收，可到達(dá)大腸部;具有促進(jìn)人體雙歧桿菌的增殖等生理功能。1低聚糖的特性和生理功能 低聚糖主鏈由不同單糖殘基通過(guò)a- (1, 2),。-糖昔鍵連接組成。低聚糖本身不能被動(dòng)物消化、吸收，濕性、耐酸性、耐熱性和防結(jié)晶析出等方面性能優(yōu)良，和功能的完整性不被破壞。由于來(lái)源及加工方法不同，(1, 3)、a- (1, 6)、R- (1，4)或0- (1, 3) 具有低甜度、低熱量、穩(wěn)定性高等特性，在保能承受飼料加工制粒的高溫處理，保持其結(jié)構(gòu)低聚糖結(jié)構(gòu)上差異較大，故理化性質(zhì)亦有很大不同一。 低聚糖的生理功能主要有:促進(jìn)雙歧桿菌等有益菌增殖、阻斷有害菌定植和抑制有害菌繁殖、吸附霉菌毒素、減少有害代謝物和有害酶產(chǎn)生、抗氧化損傷和抗腫瘤、防止腹瀉和便秘、調(diào)節(jié)脂類(lèi)代謝、降低膽固醇和血脂、降血壓、改善養(yǎng)分消化吸收、抗應(yīng)激和抗感染、抗齲齒、增強(qiáng)免疫力和保護(hù)肝臟等。2低聚搪在飼料中應(yīng)用的作用機(jī)理 低聚糖應(yīng)用于飼料中主要作用是阻斷病原菌定殖、促進(jìn)有益菌增殖、保護(hù)動(dòng)物腸道健康、調(diào)節(jié)脂類(lèi)代謝、抗氧化損傷、增強(qiáng)免疫功能和抗病能力等，從而提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、改善飼料利用率。2.1阻斷病原菌定殖和抑制病原菌繁殖 研究表明，動(dòng)物細(xì)胞表面的寡糖受體是病原微生物致病基礎(chǔ)，病原微生物通過(guò)其表面凝集素與宿主細(xì)胞寡糖受體特異性結(jié)合，動(dòng)物機(jī)體內(nèi)私附、定植和繁殖后致病。針對(duì)飼料中添加低聚糖阻斷病原菌定殖的研究主要集中于腸道病原菌，飼料中的低聚糖能與病原菌結(jié)合，阻斷病原菌在腸道勃膜上皮細(xì)胞上的赫附、定植。低聚糖可抑制大腸桿菌、沙門(mén)菌屬、金黃色葡萄球菌等病原菌和某些真菌等的生長(zhǎng)。2.2促進(jìn)有益菌增殖 低聚糖最主要的作用之一是促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌增殖。低聚糖可使老鼠大腸中的乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)顯著增加，低聚木糖使乳酸桿菌增加了10倍。在肉雞、豬等動(dòng)物中的研究中也得到了類(lèi)似的結(jié)果2.3增強(qiáng)免疫功能 低聚糖能與細(xì)菌、某些病毒等的表面結(jié)合，作為這些抗原的佐劑;可以增強(qiáng)動(dòng)物的非特異性能。3低聚糖在飼料中的應(yīng)用研究 低聚糖在飼料中的應(yīng)用研究已有大量報(bào)道，研究較多的有:低聚木糖、低聚殼聚糖、果寡糖、甘露寡糖和大豆低聚糖等，主要集中于對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能、腸道菌群和結(jié)構(gòu)、內(nèi)源消化酶和免疫功能等指標(biāo)的影響。3.1低聚糖在豬飼料中的應(yīng)用研究 低聚糖在豬飼料中的應(yīng)用研究以仔豬為主，重點(diǎn)研究其添加效果及替代抗生素的可行性，試驗(yàn)用低聚糖有果寡糖、低聚木糖、甘露寡糖、低聚殼聚糖、低聚異麥芽糖和低聚半乳甘露糖，添加量差異較大。試驗(yàn)結(jié)果表明，低聚糖能提高仔豬生產(chǎn)性能和飼料養(yǎng)分利用率，降低仔豬腹瀉發(fā)生率，增強(qiáng)仔豬細(xì)胞和體液免疫功能，增加腸道內(nèi)雙歧桿菌、乳酸菌數(shù)量和降低大腸桿菌及沙門(mén)氏菌數(shù)量，降低仔豬腸道和糞便pH，提高腸道中的消化酶活性和總揮發(fā)性脂肪酸量，提高抗體效價(jià)和血清生長(zhǎng)激素、胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF )水平，改變?nèi)橹心承┥锘钚砸蜃?，亦可影響IGF-I等的基因表達(dá)水平。對(duì)生長(zhǎng)肥育豬的研究表明，低聚糖能提高豬的生產(chǎn)性能，促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌生長(zhǎng)和抑制有害菌，提高內(nèi)源酶活性，增強(qiáng)抗氧化能力，調(diào)節(jié)膽固醇代謝。與抗生素相比，低聚糖表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)，對(duì)抗生素具有可替代性。亦有研究表明，果寡糖對(duì)斷奶仔豬影響不大3.2低聚糖在家禽飼料中的應(yīng)用研究 低聚糖在家禽飼料中的研究主要以肉雞為主。研究表明，飼料中添加低聚殼聚糖、果寡糖、大豆低聚糖、甘露寡糖和低聚木糖等均對(duì)肉雞具有多種有益作用，能提高采食量、增重和飼料轉(zhuǎn)化率，提高飼料養(yǎng)分利用率，改善腸道形態(tài)，增加小腸絨毛高度、降低隱窩深度、提高絨毛高度/隱窩深度比值，提高腸道淀粉酶、脂肪酶和胃蛋白酶的活性，增加腸道中乳酸桿菌等有益菌數(shù)量，提高腸道中乙酸、丁酸和總短鏈脂肪酸含量，減少大腸桿菌和沙門(mén)氏菌等有害菌數(shù)量，促進(jìn)雛禽免疫系統(tǒng)的成熟，提高免疫器官指數(shù)，提高抗體效價(jià)水平和巨噬細(xì)胞的吞噬力，使糞中NH3和H2S的散發(fā)量分別降低，減少糞便臭氣物質(zhì)的產(chǎn)生量，與抗生素比較，亦表現(xiàn)出了較好的效果，是最為主要的抗生素替代品。并可使雞肉pH呈上升趨勢(shì)，肌纖維趨于變細(xì)，剪切力和滴水損失下降，丙二醛含量呈顯著下降趨勢(shì)，肌昔酸含量呈顯著上升趨勢(shì)，改善肉的鮮味;肉仔雞肌肉中膽固醇的含量。能顯著降低肉雞排泄物(糞尿混合物)中鈣、磷、鎂、鋅、銅、錳，的含量，增加鉛、鋁排出量。在蛋雞飼料中的應(yīng)用研究表明，低聚糖可提高蛋雞產(chǎn)蛋率，降低料蛋比，降低雞蛋中的膽固醇含量，提高雞蛋品質(zhì)。飼料中添加低聚糖可提高肉鴨增重，降低料重比，改善干物質(zhì)、粗灰分、粗蛋白的利用率，增加腸道中有益菌數(shù)量，減少大腸桿菌數(shù)量。3.3低聚糖在其他動(dòng)物飼料中的應(yīng)用 低聚糖在其他動(dòng)物飼料中的應(yīng)用也進(jìn)行了部分研究。飼料中添加低聚糖能夠改變斷奶羔羊瘤胃菌群結(jié)構(gòu)，提高羔羊瘤胃總菌、黃化瘤胃球菌和產(chǎn)唬拍酸絲狀桿菌數(shù)量，增加其小腸勃膜免疫相關(guān)細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)斷奶羔羊小腸豁膜免疫功能，提高其免疫力，提高氮利用率，降低反當(dāng)動(dòng)物的甲烷排放量。4低聚搪應(yīng)用研究存在的問(wèn)題 低聚糖在飼料中的應(yīng)用研究尚不夠系統(tǒng)深人，還存在著一些問(wèn)題，不同種類(lèi)或相同種類(lèi)由不同方法生產(chǎn)的低聚糖添加量由幾十到數(shù)萬(wàn)毫克/千克不等，相差上千倍，所得的試驗(yàn)結(jié)果亦有一定差距。影響低聚糖在飼料中的作用效果的因素主要有:低聚糖品種、添加量、純度、分子大小(聚合度)及動(dòng)物種類(lèi)和生長(zhǎng)階段、日糧類(lèi)型和營(yíng)養(yǎng)水平、飼養(yǎng)環(huán)境、應(yīng)激、健康狀況等，特別是添加量、分子大小等影響較大，需在今后的研究中予以重視。4.1低聚糖的添加量一般認(rèn)為，不同階生產(chǎn)階段的動(dòng)物應(yīng)添加不同的比例，且添加量不宜過(guò)高。有研究表明，甘露寡糖的添加量過(guò)多，會(huì)引起后腸過(guò)度發(fā)酵，使動(dòng)物發(fā)生輕微腹瀉，影響?zhàn)B分吸收利用，從而抑制動(dòng)物生長(zhǎng);3%殼聚糖組肉仔雞的生長(zhǎng)性能低于對(duì)照組，而添加更高水平的殼聚糖對(duì)肉仔雞的生長(zhǎng)性能有負(fù)面作用;長(zhǎng)添加0.5%大豆低聚糖對(duì)肉雞有較佳的作用效果，但添加2.00%大豆寡糖則降低飼料養(yǎng)分利用率。4.2低聚糖分子量的大小 低聚糖分子量大小對(duì)其應(yīng)用效果影響極大。研究較多的是低聚殼聚糖，Jeon等指出相對(duì)分子質(zhì)量是殼寡糖抑制微生物生長(zhǎng)的最重要因素。殼寡糖的吸收及分布與分子質(zhì)量相關(guān)，分子質(zhì)量越小，吸收增加。相對(duì)分子質(zhì)量為500的殼寡糖開(kāi)始對(duì)對(duì)大腸桿菌有明顯的抑菌效果，但一定時(shí)間后因其含有大量單糖，能被大腸桿菌作為碳源利用，反而促進(jìn)其生長(zhǎng);相對(duì)分子質(zhì)量為5200, 9000的殼寡糖對(duì)大腸桿菌抑制作用不強(qiáng);相對(duì)分子質(zhì)量為2100, 3700在整個(gè)過(guò)程中均保持強(qiáng)抑菌能力，以相對(duì)分子質(zhì)量2100的殼寡糖對(duì)大腸桿菌抗菌作用為最強(qiáng)，其抑菌作用隨殼寡糖質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)。分子量為(14000, 11000, 5000, 3000, 1600, 700) Da的低聚殼聚糖，同一濃度下隨著分子量的減小對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果越來(lái)越好。分子量分別為3kDa, 300一400kD。和700kDa(脫乙酞度85%以上)的三種殼聚糖對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制作用以及對(duì)兩種菌細(xì)胞膜通透性的影響隨分子量增大而減小63。小分子量殼聚糖(3kDa)在短時(shí)間內(nèi)迅速進(jìn)入細(xì)胞，大分子量殼聚糖(300-400kDa與700kDa)則不能進(jìn)人細(xì)胞，堆積在細(xì)胞膜的表面。掃描電鏡結(jié)果顯示，殼聚糖對(duì)細(xì)胞膜完整性有破壞作用，細(xì)菌核內(nèi)物質(zhì)滲漏，最終導(dǎo)致菌體死亡。殼聚糖能破壞細(xì)菌的表面結(jié)構(gòu)，影響屏障功能，使菌內(nèi)物質(zhì)泄漏。殼聚糖的抗菌作用機(jī)理為:殼聚糖吸附在細(xì)胞表面形成一層高分子膜，阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)向細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸，從而起到抑菌殺菌作用;或殼聚糖滲透進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，吸附細(xì)胞體內(nèi)帶有陰離子的細(xì)胞質(zhì)，并發(fā)生絮凝作用，擾亂細(xì)胞正常的生理活動(dòng)，從而殺滅細(xì)菌。高分子量殼聚糖主要在細(xì)胞表面形成分子膜;而低分子量殼聚糖成膜并可進(jìn)人細(xì)胞內(nèi)，故抑制作用較高分子量殼聚糖好。殼聚糖分子量越小，越容易進(jìn)入細(xì)胞壁的空隙結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而干擾細(xì)胞的新陳代謝，對(duì)大腸桿菌的抗菌作用越明顯;殼聚糖對(duì)大腸桿菌的抑菌作用與其氨基的質(zhì)子化有關(guān)。殼聚糖可能通過(guò)破壞幽門(mén)螺桿菌(Hp)外膜的結(jié)構(gòu)、功能和通透性，使細(xì)菌內(nèi)容物滲出，細(xì)菌破裂，并從破損的細(xì)胞外膜進(jìn)入Hp內(nèi)，與胞質(zhì)作用，擾亂其代謝。這兩方面機(jī)制發(fā)揮抗Hp作用687。殼聚糖都對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率接近100%，最低抑菌濃度為0.03%，脫乙酞度相同(為75.3%或93.7%)、平均分子量不同(在40萬(wàn)一80萬(wàn)Da之間)的殼聚糖抑菌作用隨分子量升高而增強(qiáng)，而分子量相近脫乙酞度不同的殼聚糖對(duì)金黃色葡萄球菌、假單胞菌、枯草桿菌和大腸桿菌的抑菌作用差別不大。殼聚糖分子量大小對(duì)自由基的清除能力有較大影響。低分子量(9 x 103 Da)殼聚糖時(shí)對(duì)氧自由基清除率遠(yuǎn)大于高分子量(7.6 x 105 Da)殼聚糖707。不同分子量殼寡糖分別為(1200, 3210, 4321,5101, 7681, 9987) Da對(duì)于胰島p細(xì)胞體外增殖具有明顯的促進(jìn)作用，并可以顯著促進(jìn)胰島p細(xì)胞的胰島素分泌，低分子量殼寡糖在體內(nèi)能有效改善糖尿病大鼠的體重減輕、多飲、多食等癥狀。 亦有研究表明，殼聚糖分子量對(duì)抑菌效果的影響無(wú)特定規(guī)律，亦與殼聚糖的脫乙酞度有關(guān)”。殼聚糖對(duì)細(xì)菌的抑菌作用比低聚殼聚糖更強(qiáng)，可更有效的抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，且對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑菌作用比對(duì)革蘭氏陰性菌的抑菌作用更強(qiáng)”性分子量為1000一3000D。低聚殼聚糖較分子量小于1000Da的低聚殼低聚糖對(duì)活細(xì)胞具有更強(qiáng)的抗蛋白質(zhì)氧化作用747。對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌(葡萄球菌)的抑菌作用隨分子量增大而增強(qiáng)，而對(duì)革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)的抑菌作用則隨分子量減小而增強(qiáng)”。4.3日糧類(lèi)型和飼養(yǎng)環(huán)境 豆粕中存在多種大豆低聚糖，各種飼料原料中存在的纖維素、半纖維素成分在酶和微生物的作用下可能降解為一些低聚合度的糖類(lèi)，這些產(chǎn)物一定程度上具有低聚糖的生物活性，從而影響低聚糖應(yīng)用效果。 低聚糖能促進(jìn)動(dòng)物體內(nèi)有益菌增殖，提高內(nèi)源消化酶活性，防止病原微生物感染，據(jù)此可以推斷，在飼養(yǎng)環(huán)境相對(duì)較差、應(yīng)激、亞健康等條件下應(yīng)用低聚糖將會(huì)有更佳的效果。5低聚搪的發(fā)展趨勢(shì) 目前，應(yīng)用于飼料中的低聚糖品種多，質(zhì)量差異大，亦無(wú)可靠、簡(jiǎn)便的方法和明確的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定評(píng)價(jià)。雖可用分子量等進(jìn)行評(píng)價(jià)，但由于各低聚糖產(chǎn)品多為多種低聚糖混合物，其分子量為平均分子量，平均相對(duì)分子質(zhì)量較低的低聚糖可能含有較多的小