低聚果糖在饲料中的应用及研究进展.doc

低聚果糖在饲料中的应用及研究进展低聚果糖在饲料中的应用及研究进展杨玉峰冯光德何建李自金豆松方(四川铁骑力士实业有限公司,四川绵阳625014)抗生素在畜牧业生产上已使用了半个世纪,随着人们的健康意识增强,抗生素的应用逐步受到限制,使用新型绿色饲料添加剂逐步代替抗生素是畜牧业可持续发展的必然趋势低聚果糖(Fructoolygosaccharidl,FOS)又称寡果糖,蔗果三糖等,分子式为GFFn(G为葡萄糖,F为果糖,n=13),是在蔗糖分子上以B一1,2糖苷键结合数个D果糖所形成的低聚糖的总称.广泛存在于香蕉,大麦,小麦,大蒜洋葱,黑麦,马铃薯,莴巨,菊芋等植物及酵母中,但提取较为啦辅目期:200OI1一I3水平因种属而异,且呈剂量依赖型.参考文献】1】艾晓杰半胱胺对小鹅血浆中BEND和某些激素的影响.畜牧兽医,l998.29(3):285288.2】王艳玲.半胱胺对奶牛产奶量厦血浆生长抑紊,生长激素水平的影响中国畜牧杂志1999,35(1)14153】GMlavmaEffectsofperomleystearaine(2一aminthanethio1)onovinesomatostatin(SRIF),feedintakelFI).thym:dne()andtrllodothynknefT)JournalofAnimalScience1998,Vo166(10):Sup.277AI4】LeeHSExogenouscysteamineinerebspancreaticexocrinesecretionin1hemLJournal0fKoreMedicscience199914(119困难,且难以批量生产.商品低聚果糖制剂主要是利用微生物和植物中果糖基转移酶(13一呋喃果糖苷酶,果糖转移酶)作用于蔗糖,经脱色,过滤,脱盐及浓缩精制而成,其产品是GF2,GF,Gn,蔗糖,葡萄糖与果糖的混合物,其中含GFn57%,葡萄糖与果糖33%,蔗糖10%.植物中的低聚果糖存在形式多种多样,工业发酵制取的产物大多为直链肽,而作为添加剂应用于饲料中主要为寡果三糖(GR),寡果四糖(GF)和寡果五糖(GF).1低聚果糖的研究历史最早发现低聚果糖的是Bacon与Edelman以及5】王艳玲半眭胺对大鼠泌乳量及血液,组织几种激素含量的影响中国应用生理学杂志I998,Vol14I)6】王艳玲不同剂量半脆胺对肉用仔鸡增重及血液生长抑素,生长激素的影响中国畜牧杂志,l997.V0U3【4).7】刘暂洁半胱胺对香猪胃液分泌,血液胃泌素和生长抑素水平的影响畜牧与兽医,l998.30(8).8】刘宗柱人工瘤胃中半胱睦的稳定性及其对瘤胃发酵的影响畜牧兽医.1998,29(6)513516.9】刘宗柱去势及灌注半胱胺对谰羊消化代谢的影响南京农业大学.1996,19f2J5458.1O】王艳琦半胱胺对大鼠出生重及血浆生长激素,生长抑素古量的影响河南农业大学,1997.3I(2)1I1MClodCystemineInducedDepletionofSomatostatininSheep:TimeCourofDepetionandChangesinplasmaMetabolim.InsulinandGwthHormoneJAttimSel,I995,7877一S7稳斡瞎琶2001辛摹6瘴Blmchard与Albon.他们于1950年在研究转化酶(irrcertase)时,分别发现了一类新型的三糖+该三糖及其同系物的效果后来得到了进一步的确定,并被命名为蔗果=:糖(低聚糖)1952年Whallev等用酵母转化酶作用于蔗糖,分离得到蔗果三糖(kestose)并测定其结构.次年Bacon和Bell用高峰淀粉酶作用于蔗糖,从产物中分离出异蔗果三糖(isokestose).1954年Gross等又分离得到新蔗果三糖(neokestose).1982年,日本首次利用酶法进行工业化生产低聚果糖产品,并被广泛用作保健食品及功能性饲料添加剂在日本,低聚果糖年产量达4500t,其中1500t用于功能性饲料添加剂.1994年,在日本生产的40%猪饲料中加入包括低聚果糖在内的各种低聚糖.早在6O年代,低聚糖就被认为是一种免疫促进剂.目前韩国,中国,欧洲及美国都在研究生产.2低聚果糖的理化特性固体的低聚果糖为无色粉束,溶解性好,溶液无色透明,其溶液的热稳定性受酸碱度影响较大.当pH为中性时,12Ooc条件下还相当稳定,但在酸性条件下tpH=3)时,温度达到70C以后极易分解.甜度较高,低聚果糖热值仅为6.28MJ/g,07Ooc范围内,低聚果糖的粘度随温度上升而降低.低聚果糖的吸湿性差,添加于饲料中可缓解饲料因吸湿而发霉,变酸,防霉性能好,可延长饲料保存期.3低聚果糖的作用机理3.1低聚果糖与肠道微生态低聚果糖对肠道微生态具有调节作用.动物体内分泌的消化酶不能水解低聚果糖,因此低聚果糖大都能顺利通过胃和小肠而不被降解利用,但大肠中的乳酸杆菌,双歧杆菌,梭状芽胞杆菌可产生一系列的果糖苷酶,因此这些有益菌得到养分而大量增殖,而有害菌如大肠杆菌,沙门氏菌则不能利用低聚果糖同时,有益菌增殖后,会通过各种途径抑制有害菌,从而使肠道微生态系统调整到正常状态.Bailey(1991)报道,双歧杆菌,消化道链球菌与克雷伯氏杆菌可利用FOS,而棱状芽胞杆菌,大肠杆菌和沙门氏菌不能利用FOS:所测试验的2O词粹博览2(23年肇6期种血清型沙门氏菌中,无一能在以FOS为唯一的碳源的培养基上生长;当在鸡饮水中加人2%FOS时,沙门氏菌数减少,这是因为FOS改变了肠道微生物区系的组成+从而降低了鸡对沙门氏菌感染的敏感性.Oyarzabal等(1995)研究了13种直接饲喂的微生物和6种血清型沙门氏菌在添加FOS或以FOS为唯一碳源的培养基上的生长及抑制情况,结果表明,两种双歧杆菌,粪链球菌,两种乳酸杆菌和片球菌明显抑制了6种血清型沙门氏菌的生长;粪链球菌,乳酸杆菌和片球菌可在添加有FOS或以FOS为唯一的碳源的培养基上生长;6种沙门氏菌可在补充有FOS的培养基上生产.但是,不同血清型沙门氏菌的生长情况不同,当以FOS为唯一碳源时,没有一种沙门氏菌可生长.埃希氏大肠杆菌等多种致病性菌不能利用低聚果糖,通过体外试验表明,低聚果糖能被双歧杆菌和某些乳酸杆菌,拟杆菌,链球菌及肠细菌所利用.双歧杆菌和乳酸杆菌可将肠道内的低聚果糖发酵生成有机酸,从而降低pH值,可以抑制包括很多革兰氏阴性菌在内的病源菌的繁殖,并产生可以抑制有害菌的细菌素,过氧化氢等;同时,还可在动物肠道中台咸蛋白质及B族和K族维生素.Oyarzabal等(1994)报道,培养基中加入1%FOS,经6小时培养可使pH值从6.52降至5.10,pH值的降低是片球菌具有抑制效应的主要原因.Gibson(1994)报道了8种双歧杆菌对沙门氏菌及其它病源菌的抑制效应,在pH7.0时双歧杆菌培养物的甲醇,丙醇提取物对病源菌同样具有抑制效应,这表明产生有机酸并不是抑制效应的唯一原因.双歧杆菌也可产生抗微生物物质而具有抑制效应,双歧杆菌数量的增加可抑制有害菌的生长.此外双歧杆菌也具有较强的免疫活性,可提高机体免疫力和延缓机体老化.3.2低聚果糖与肠道生理Tokunaga(1986)发现,FOS增加了大鼠的盲肠与结肠重Howard(1993)发现FOS增加大鼠盲肠的重量,促进盲肠上皮细胞的增殖;新生仔猪补饲FOS后,盲肠上皮粘膜细胞密度及标记细胞(MarkerCel1)数增加;结肠近端及远端上皮细胞粘膜隐窝深度,标记细胞高度,细胞密度,标记细胞增殖区细胞及标记指数增加.Ito(1993)认为,FOS对肠道内源糖分解酶具一l0一有抗性,可完整地通过肠道而达到后肠,在后肠被发酵,其发酵的产物丁酸是结肠粘膜的主要能源物质,并可刺激上皮细胞的生长.日粮中添加FOS后,盲肠丁酸浓度上升,短链脂肪酸上升,pH值降低,盲肠总重及盲肠壁重增加,且盲肠中双歧杆菌及总厌氧菌数增加,好氧菌数减少.结肠细胞生长的营养物质主要来源于细胞发酵产生的短链脂肪酸,而丁酸氧化提供了人结肠组织生长所需能量的70%.Ohta用FOS饲喂大鼠,结果使大肠,小肠粘膜重及其总蛋白含量都增加.因此FOS可通过肠道细菌发酵产生的短链脂肪酸而促进粘膜细胞的增殖3.3低聚果糖与脂质,蛋白质,矿物质代谢FOS具有降脂效应高血脂病人和糖尿病人服用FOS后,脂质代谢得到改善.日粮中加入FOS后,大鼠肠遭微生物发酵产生的乙酸减少而丙酸与丁酸量匕升FOS在大鼠肝脏中主要代谢形式为丙酸,丙酸通过门静脉到达肝脏后,对胆固醇的台成进行调控.从而改善脂质代谢.Ohta(19931994,1995)报道,日粮中补充了5%的FOS使大鼠对钙,镁的吸收率分别增加28%和41%.Ohta(1998a)报道,大肠中钙的吸收率与钙结台蛋白的相对含量呈正相关,而小肠中钙的吸收率与钙结合蛋白D9K的相对含量呈负相关,补充FOS后增加r大肠中而减少了小肠中钙结合蛋白D9K的水平,这表明FOS可能通过转细胞途径刺激了大肠中钙的吸收.Ohta(1997)证实,FOS促进钙吸收的主要途径是大肠一盲肠,结肠,直肠.许多研究都证实FOS可完整地经过小肠而进人大肠,经细菌发酵产生有机酸如乙酸,丙酸和丁酸,这些有机酸可溶解肠腔内容物中的不溶性钙盐,并通过旁细胞途径促进了钙的吸收.Ob,ta(19951997,l998131报道.大鼠胃切除后导致贫血及骨质减少,而摄人FOS可增加铁的吸收并促进贫血的恢复.盲肠内容物的可溶-性提取物中铁的浓度升高,这表明,铁不仅在小肠内吸收,还可以在大肠内吸收.FOS促进铁吸收的主要机制:FOS町使蛋白的组成发生改变从而增加铁在小肠内的吸收;FOS所致的钙吸收也增加了铁的吸收;FOS代谢所产生的丙酸可刺激血红素的合成.3.4低聚果糖与机体免疫早在60年代,FOS就被认为是一种免疫促进剂,能提高动物的免疫功能,主要是通过以下几方面来实现:促进双歧杆菌增殖,增强动物免疫机能.试验证明,摄人双歧杆菌活菌或死菌均可提高机体的抗体水平,激活巨噬细胞的吞噬活性,这对提高机体的抗感染能力,预防,抑制和杀死肿瘤细胞有重要作用,而胃肠道中乳酸杆菌,双歧杆菌在肠道定植,可激发机体发生特异免疫反应;具有免疫佐剂和抗原特性.FOS具有免疫佐剂及免疫调节作用.FOS对脂多糖有辅助作用,从而增强细胞和体液免疫功能,此外,FOS还具有抗原作用,可直接引起抗体应答;激活机体体液免疫和细胞免疫4低聚果糖在饲料中的应用4.1低聚果糖在猪日粮中的应用效果Farnworth等(1992)报道,断奶仔猪日粮中添加1.5%寡果三糖,寡果四糖和寡果五糖的混合物(混合比为7:15:37),日增重显着提高.卢福庄等(1999)在仔猪日粮中添加低聚果糖(百福乐)发现,仔猪日增重提高6.4%,单位增重的饲料消耗下降I1.7%,饲料效益提高10%.Russel等(1996)报道.给断奶仔猪每天补充0.1克FOS,促进了仔猪结肠中有益微生物的增殖.阻止病原微生物的定植并改变了断奶后的生产性能.但Korngay(1992)则认为FOS对仔猪生产性能没有影响.AoudijkI1998)认为仔猪对FOS有适应期,且饲喂FOS具有补偿生长效益.王亚军等l2000)报道,仔猪El粮中添加0.1%的低聚果糖提高了断奶仔猪的El增重19.88%(PO1),提高采食量18.04%.05),降低料重比2.2%(舢05J.降低断奶仔猪腹泻发病率467%.Fukuyarr等(1998)在饲料中添加0.25%和0.5%的FOS,使仔猪日增重提高35.85%和73.58%日本北里大道,低聚果糖可提高母猪泌乳量,同时未成熟胎儿发生率降低10%.母猪从断奶至发情的时间间隔从10天缩至7天日本农场长期使用低聚果糖发现,母猪产仔数平均增加0.7头,公猪精子密度提高20%25%,受胎率提高,母猪便秘减少,断奶仔猪体重从5.4kg提高到6.3kg,下痢大幅下降,亦可改善夏季采食量下降对猪造成的不利影响.Howard等f1993)在乳猪El粮中添加0.3%寡果糖,新生仔猪(36t315d)盲肠上皮粘膜,细胞密度,标记细胞镯群博览2001丰第6期数,结肠E皮粘膜,隐窝密度,标记细咆高度均上升.4.2低聚果糖在鸡日粮中的应用效果吴天星(1998)将200只15日龄狄高鸡随机分为4组,日粮中低聚果糖添加量分别为0,0.50%和1.oo%饲养至56日龄.结果表明,肉鸡日粮中低聚果糖的添加水平以025%一0.50%为宜,但当添加量达到1oo%以后,肉鸡腹泻增加,饲料报酬及日增重低于添加水平为0.50%的组,认为是鸡肠道微生物对低聚果糖的利用能力有限所致.在肉鸡日粮中添加一定量的寡果糖,可改善采食量,增重和饲料报酬,肠道乳酸杆菌,双歧杆菌显着增加,沙门氏杆菌,大肠杆菌减少.在热应激条件下添加低聚果糖的效果更好(Bailey等,1991,Orbarn等,1997).但低聚果糖的最佳使用量尚没有确切的研究结果.低聚果糖与杆菌肽亚甲基二水杨酸fbacitracinmethylenedisalicylate,BMD)间有拮抗作用4.3低聚果糖在鱼饵料中的应用效果在鱼饵料中添加抗生素类生长促进剂,虽然可显着改善生长,但随着使用时间的延长,常常带来很大的副作用,特别是运输应激死亡.木源鲶等(1996)发现寡聚糖能促进鱼类生长,减少死亡,降低粪便中氨排放量,防止污染.他们用1000条鱼试验表明,添加低聚糖可促进生长,低聚糖在鱼饲料中的用量以0.1%1%为宜.综上,可以得出以下几点结论:动物内源消化酶几乎不能分解低聚果糖,胃肠道中有益菌群能充分利用低聚果糖,而有害菌群则很少利用;在日粮中添加低聚果糖能提高鸡,猪,鱼增重和饲料利用率,增强机体免疫力提高鱼成活率,减少鸡胴体沙门氏杆菌污染:在高温环境下鸡日粮中使用低聚果糖效果更显着;低聚果糖通过改变肠道微生态,消除消化道内病原菌和激活机体免疫系统,从而在建立健康的肠道微生物区中系发挥作用.但低聚果糖刺激机体免疫机能的机制目前尚不清楚;低聚果糖是一种稳定性,安全性和环保性良好的抗生素替代物,但其在畜禽饲料中的适宜用量和最佳使用时间尚未确定.因动物种类,年龄,饲养条件,日粮类型对使用效果的影响尚需进一步研究;低聚果糖与抗生素的相互关系尚待探讨.参考文献揭幸博览2001年筘6期l21】杨曙明寡糖在动物营养研究中的进展.动物营养,I999.Vol11.No1,192】江渡,王璋功能性饲料器加剂一低聚果糖,粮食与饲料工业,I997.7:27283】卢福庄,戴贤君果聚寡糖在断奶仔猪上的应用,中国饲料.1999,11:12一l34】周中楷,夏英新型饲料添加剂一功能性低聚糖,饲料工业,I999.2:2830.5】张伟.韩友文.果寡低聚糖的营养及应用研究进展,饲料研究,2000,2:14186姚建国,周岩明等.低聚果糖在单胃动物中应用的研究进展,国外畜牧科技,2000,6:2427