关键词:寡糖;生物学功能;生产性能
我国饲料添加剂工业起步较晚,但发展较快,目前我国已批准使用的添加剂有173种,为养殖业发展作出了巨大贡献。自20世纪50年代报道在饲料中添加某种抗生素具有促生长效果以来,抗生素便作为添加剂而广泛的应用于养殖业。但抗生素的长期使用带来了严重的后果,如抗药性、药物残留及畜产品品质下降等问题。益生素的出现解决了抗生素的潜在危害,但由于种种原因,其效果很不稳定。因此,人们迫切希望能够开发出“安全、有效、对环境无污染或少污染”的新型饲料添加剂。寡糖作为饲料添加剂是目前的研究热点之一。国外已经将寡糖应用于饲料工业。本文将对寡糖的生物学功能及其在畜牧业中的应用效果进行综述。
1寡糖的生物学功能
寡糖,又称低聚糖(或功能性低聚糖),是指2~10个单糖通过糖苷键形成直链或支链的一类碳水化合物,广泛的存在于香蕉、小麦、大蒜、洋葱、黑麦、马铃薯、洋姜、莴苣和菊芋植物及酵母中。寡糖作为饲料中的天然成分,具有安全、稳定、无毒等良好的理化性质,能高饲料利用率和动物的生产性能。其生物学功能有以下几点:
1.1改善畜禽消化道菌群
寡糖具有调节畜禽消化道菌群的生物学功能。寡糖的糖苷键为α-1,6型和β-1,2型,在动物体消化道内,只能消化含α-1,4糖苷键的碳水化合物,没有能够消化寡糖的酶。因此,寡糖不能被动物消化吸收。但寡糖可促进消化道有益细菌的生长,抑制有害微生物的繁殖。饲料寡糖被采食后,大部分被有益菌利用,如乳酸杆菌、嗜酸乳芽孢杆菌、一些其他乳芽孢杆菌和大部分粪杆菌,均能很好地利用低聚果糖,死亡梭杆菌、沙门杆菌、大肠杆菌等有害细菌则对低聚果糖的利用很差,同时发酵产生的酸性物质使整个肠道的pH下降,抑制有害菌的生长。另外,寡糖能吸附肠道病原菌,使病原菌不与肠道上皮细胞相接触而黏附在寡糖底物上,病原菌与寡糖结合后无法在肠道固定下来,随粪便排出体外,从而失去了对动物的危害作用。病原菌的细胞表面含有一种特殊的用于细胞识别的蛋白质(外源凝集素),能与肠内壁细胞表面上的受体结合而黏附在肠上皮细胞繁殖。肠内壁细胞表面的受体结构是短链带分支的糖类物质,寡糖与其结构相似,在肠道竞争性地和病原菌细胞表面的外源凝集素结合。
1.2提高机体免疫力
寡糖可以充当免疫刺激因子,能提高药物或抗原免疫应答能力,从而增加动物体液及细胞免疫能力。寡糖分子可作为外源抗原佐剂,减缓抗原吸收,增加抗原效价,提高机体免疫力。其次,寡糖可促进有益菌(双歧杆菌等)的大量增殖,双歧杆菌可以提高机体的抗体水
平,激活巨噬细胞的吞噬活性,从而影响机体的免疫功能。
1.3影响胃肠道组织的结构
饲料中添加寡糖可显著增加猪、禽的肠绒毛高度和肠壁厚度,其原因可能是寡糖可影响肠道菌群,促进有益菌生长繁殖,有益菌代谢产生的大量丙酸,是黏膜代谢的主要能源,具有促进正常细胞形成的作用。
1.4改善畜禽生产性能
寡糖作为饲料添加剂应用于动物生产可明显提高畜禽生产性能。推测其可能的作用机理:寡糖促进肠道有益菌的增殖,抑制病原菌和腐败菌,使它们产生的毒素与有毒有害代谢产物大量减少,从而降低动物疾病及腹泻等的发生率。其次,寡糖能够生成营养物质。有益菌双歧杆菌在肠道能合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸、叶酸和各种氨基酸。寡糖还能促进矿物质元素的吸收。寡糖发酵产生乙酸、丙酸、丁酸等有机酸性物质降低肠道pH,提高肠道内不溶性的钙盐、镁盐溶解度,促进钙、磷、镁的吸收率。寡糖可增加肠绒毛高度,使机体消化功能增强。综合以上几方面因素,寡糖能提高动物的生产性能。
1.5降低血清胆固醇
寡糖可降低机体的血清胆固醇水平,其原因可能是:①胆固醇吸收率降低,寡糖可促进双歧杆菌、嗜酸杆菌等有益菌的增殖,而这些有益菌使胆固醇转化为机体不能吸收的类固醇物质,而降低血清胆固醇;②控制胆固醇的合成量,双歧杆菌可通过影响β-羟基-β-甲基戍二酸单酰辅酶A还原酶的合成,抑制体内胆固醇合成量;③寡糖可通过降低肝脏中脂肪酸的合成量而降低血清甘油三酯水平。 2寡糖在畜牧业中的应用效果
寡糖主要包括甘露寡糖、果寡糖、低聚葡萄糖、低聚乳糖、低聚木糖、异麦芽寡糖等,其中甘露寡糖和果寡糖作为饲料添加剂,广泛应用于营养研究。
2.1在养猪业中的应用
目前甘露寡糖的研究主要为仔猪阶段,对生产性能的影响结果不一。据报道,饲粮中添加甘露寡糖可提高1~49日龄仔猪的日增重和饲料转化率。在与抗生素复合使用和替代抗生素的条件下,甘露寡糖均可提高断奶仔猪的日增重。甘露寡糖和粪链球菌一起饲喂,可提高仔猪日增重、饲料转化率和粗纤维的消化率。也有报道称日粮中添加甘露寡糖不影响仔猪的生产性能。在断奶仔猪日粮中添加1.0%的寡糖,可降低动物日增重和饲料转化效率。在日粮中添加甘露寡糖和果寡糖复合物,与对照组相比可降低采食量,但提高仔猪腹泻发生率
[1]。研究结果不一,可能是由于寡糖添加效果受寡糖种类、基础日粮类型、最适添加量及与其他微量养分互作的影响。寡糖针对生长猪、育肥猪及种用猪研究较少。果寡糖对育肥猪生长性能的影响研究表明,饲粮中添加0.50%和0.75%果寡糖可提高动物日增重和饲料转化率。哺乳母猪饲粮中添加甘露寡糖可缩短发情间隔,提高产仔窝重、仔猪断奶体重,降低断奶前仔猪死亡率[2]。母猪妊娠后期和哺乳期日粮中补动物营养17饲甘露寡糖,可提高仔猪在保育期的生长速度。长期使用寡糖饲料添加剂,可提高母猪产仔数、公猪精子密度和配种率,降低母猪分娩前后便秘的发生率。
2.2在养禽业中的应用
据报道,在肉用仔鸡饲粮中添加寡糖可提高日增重和饲料转化率[3]。但Oyofo等报道,在肉鸡饮水中补充甘露寡糖对增重没有影响。报道结果的不一致,与使用阶段和添加量有关。陈绍红等报道,三黄鸡肉仔鸡11~30 d饲粮中,添加0.20%的寡糖效果显著,超过30日龄或超过此添加量对生产性能无影响[4]。蛋鸡饲粮中添加甘露寡糖可降低鸡蛋胆固醇含量,改善产品品质。另外甘露寡糖可显著提高肉鸭日增重[5]。
2.3在反刍动物生产中的应用
可提高犊牛日增重,减少呼吸道疾病,降低腹泻率的发生,从而节约饲养成本。研究表明,在日粮中添加甘露寡糖可提高奶牛产奶量和经济效益,改善乳品质(提高乳脂率和乳蛋白),提高奶牛的健康水平。甘露寡糖进入瘤胃以后,可被有益微生物利用,不通过分解碳水化合物而直接获取碳源,从而提高微生物的活性,改善反刍动物生产性能[6]。
2.4在经济动物中的应用
在水貂饲粮中添加果寡糖和甘露寡糖可抑制大肠杆菌在肠道的繁殖,促进乳酸杆菌的增殖,从而减少水貂腹泻率的发生。初步确定饲粮寡糖添加水平为0.25%和0.50%时,肠道有益菌的增殖效果比较理想,并推测,在经济动物生产中,寡糖可部分替代抗生素作为促生
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3结语
综上所述,基于寡糖具有改善动物胃肠道菌群,提高机体免疫力等生物学功能,在饲粮中添加寡糖可改善生产性能。寡糖作为一种无毒、无污染、无残留的新型添加剂,与抗生素相比,具有无法比拟的优势。甚至可断言,寡糖有可能替代抗生素。而寡糖要广泛应用于畜禽养殖业仍存在以下几个方面的问题:①寡糖的添加种类及对不同动物的使用阶段;②寡糖在动物生产中的最适添加量;③寡糖与其他添加剂之间的互作效应。

