化学益生素及其在猪_鸡饲料中的应用

1、收稿日期 :2001- 10-31(, 饲料添加剂化学益生素及其在猪 、 鸡饲料中的应用史新娥 讲师史新娥 , 王建华(西北农林科技大学 畜牧兽医学院 , 陕西 杨凌 712100摘 要 :介绍了化学益生素的种类 、 作用机理及 其在猪 、 鸡饲 料中的 应用效 果和注意 事项 , 并对 化 学益生素的应用前景进行了展望 。关键词 :饲料 ; 化学益生素 ; 猪 ; 鸡 ; 作用机理 ; 应用中图分类号 :S 816. 73 文献标识码 :A 文章编号 :1003-6202(2002 02-0026-03Probiotics and Their Application in Pig and C

2、 hicken FeedsABSTRACT As a feed additive, probiotics has become the focal point of research. Its kind, functionalmechanism and its application resul ts i n pig and poultry feeds as well as points for attention are overviewed, and its application prospects are looked forward.KEYWORDS feed; probiotics

3、; pig; chicken; functional mechanis m; applicati on抗生素作为饲料添加剂在畜牧业中的广泛应用 , 为畜牧业的发展起到了不可磨灭的促进作用。但研 究发现 , 抗生素作为饲料添加剂存在着诸多弊端 , 如 抗生素的滥用引起动物内源性感染或二重感染 , 耐药 菌株的产生 , 畜禽细胞免疫、 体液免疫功能的下降以 及它们在畜禽产品中的残留 , 直接威胁着人类健康并 破坏生态环境 1。鉴于这些原因 , 世界各国纷纷着手 进行抗生素替代品的研究。首先 , 人们找到的是益生 素 , 又称益生菌、 利生素、 活菌制剂等。从 20世纪 80年代起 , 人们又发现了

4、化学益生素 , 它能选择性刺激 肠道有益菌的繁殖而不能被大部分有害菌利用。实 践证明 , 化学益生素比益生素的优势较大 , 如能耐受 氧气、 高温等不利的储运条件 , 以及饲料极端加工条 件等对活菌制剂不利的因素 ; 能耐受胃酸的失活作用 , 长期饲用无毒副作用等 2。1 化学益生素的种类及化学本质化学益生素一词译为 Probiotics , 也称前生素、 益生元等。它是一种非消化性食物成分 , 到后肠后 可选择性地为大肠内的有益菌降解利用 , 却不为有 害菌所利用。它包括多种物质 , 如含氧多糖或寡糖、 辅酶、 某些氨基酸和维生素 , 甚至包括半纤维素和果 胶等 3, 但现在研究较多的是寡糖

5、类物质。寡糖又 称低聚糖、 寡聚糖 , 通常是由 220个单糖通过糖苷 键连接形成的直链或支链低度聚合糖 4, 有功能性 低聚糖和普通性低聚糖两大类。蔗糖、 乳糖和麦芽 糖等属于普通低聚糖 , 它们可被机体消化吸收。功能性低聚糖 , 大多为难于消化或非消化性糖 , 所以现 研究的化学益生素实质上 就是功能性低 聚糖。当 前 , 用作饲料添加剂的主要有异麦芽低聚糖、 低聚果 糖、 甘露低聚糖、 大豆低聚糖、 反式半乳寡糖、 低聚葡 萄糖等。现将这几种低聚糖的化学本质概述如下。 1 1 异麦 芽低聚 糖 ( -Glucooligosaccharides, -GOS -GOS, 又称分支低聚糖、 异

6、麦芽寡糖、 -寡 葡萄糖等。 -GOS 中 至少含有一个通过 -1, 6糖苷键结合的异麦芽糖 , 其他的葡萄糖分子可以通 过 -1, 2、 -1, 3、 -1, 4糖苷键组成寡聚糖。 1 2 低聚果糖 (Fructooligosacc harides, FOSFOS 又称寡果糖、 蔗果 三糖族低聚糖。 FOS 是 在蔗糖分子 上以 -1, 2糖 苷键结合 几个 (n 8 D -果糖所形成的一组低聚糖的总称。它们广泛存 在于大麦、 大蒜、 洋葱、 黑麦、 马铃薯、 芦苇根、 菊芋、 小麦、 黑小麦等植物及酵母中。但应用在饲料添加 剂上的主要是寡果三糖 (1-Restose, GF 2 、 寡果四

7、糖 (nystose, GF 3 及 寡 果 五 糖 (1F -P -frutofuranosylnystose, GF 4 的混合物。1 3 甘露低聚糖 (MannanOligosaccharides, MOSMOS 是几个甘露糖 分子或甘露糖 与葡萄糖通 过 -1, 2、 -1, 3、 -1, 6糖苷键组成的寡聚糖。 饲料 MOS 主要来源于酵母细胞壁提取物。 1 4 大豆低聚糖大豆低 聚糖是包含在大豆中的低聚糖的总称 , 其 主要成分为蔗 糖、 棉籽糖和水苏糖 , 此外还有微量的阿26粮食与饲料工业 /2002年第 2期 CEREAL &FEED IN DUSTRY /2002,

8、 N o. 2拉 伯糖。大豆低聚糖分子 主要由 -半乳糖苷组成 。 1 5 反 式 半 乳 寡 糖 (Thans -galacto -oligosaccharides, TOSTOS 是由半乳糖 -(半乳糖 n -半乳糖构成 (n =14 , 通过 -1, 6、 -1, 4、 -1, 3糖苷键连接。 1 6 低聚葡萄糖 ( -Glucooligosaccharides, -GOS -GOS 即 -寡聚葡萄糖 , 是葡萄糖通过 -1, 6或 -1, 4糖苷键组成的寡聚糖。综上所述 , 化学益生素中不含有或很少含有 -1, 4糖苷键。而猪、 鸡对糖类物质的消化 主要依 赖肠壁及消化腺分泌的糖类消化

9、酶来完成 , 并且糖 类消化酶对碳水化合物的分解仅限于直链 -1, 4糖苷键。故化学益生素在通过肠道的过程中不能为 猪、 鸡所消化。2 化学益生素的作用机理关于化学益生素在动物体内的作用机理 , 有不 少报道 , 但有些化学益生素的机理尚不十分明确。 2 1 化学益生素可作为肠道内有益菌的增殖因子 大部分化学益生素具有促进双歧杆菌、 乳酸菌 等菌种的增殖 , 并通过有益菌的增殖而抑制病原菌 的作用。(1 化学益生素对肠道有益菌有增殖作用 , 这些 有益菌可在肠内合成维生素 B, K 族及蛋白质 , 从而 加强动物体的营养代谢 3。(2 有益菌可促进肠道分泌物的增加 , 特别是当 双歧杆菌发酵低

10、聚糖后可产生大量的短链脂肪酸 , 刺激肠道蠕动 , 增加粪便湿润度并保持一定的渗透 压 , 从而可预防和治疗软便、 便秘等毛病 5。(3 有益菌增殖 , 可促进吞噬细胞的活性 2, 提 高动物的免疫力 , 因而能抵御病原菌的感染。(4 有益菌对病原菌有抑制作用。乳酸菌等有 益菌对病原菌的抑制主要通过以下两个途径。 a. 通过竞争性排斥作用抑制病原菌。大肠杆菌 等要产生致病作用 , 必须首先定植 在肠道粘膜上。 而有益菌 (如乳酸菌、 双歧杆菌 是动物正常定植菌 群 , 它与致病菌相比 , 在肠道营养物质方面具有较强 的竞争优势 , 这样就可抑制肠腔的病原菌定植到肠 粘膜上 , 以此来抑制病原菌

11、的致病。b. 代谢产物对病原菌的抑制作用。化学益生素 经有益菌发酵 产生的有机酸 (乳 酸、 醋酸、 丙酸、 丁 酸 具有抗菌作用。另外 , 一些体外试验还表明 , 乳 酸菌、 双歧杆菌、 肠细菌等能产生细菌素类物质 , 这 些物质对病原菌有抑制作用。2 2 有些化学益生素对病原菌有吸附作用据报道 , 许多病原细菌表面都具有外源凝集素 ( 化合物 , 而这种碳水化合物就为短链分支的糖类物 质。故化学益生素加入饲料中时 , 进入肠道 , 可竞争 性地与细菌细胞外源凝集素结合 2, 使细胞表面的 外源凝集素失去与动物细胞表面的糖类物质的粘附 能力 , 从而细菌就不会粘附到动物细胞表面 , 动物也

12、就不会被细菌感染。2 3 化学益生素可增强机体免疫能力(1 化学益生素可促进动物肠道后段有益菌 , 特 别是双歧杆菌的增殖 , 从而增强机体免疫。大量动 物试验表明 , 摄入双歧杆菌活菌或死菌均可以提高 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 , 以及预防、 抑制和杀死肿瘤 细胞的产生有重要作用。(2 化学益生素可具有免疫佐剂和抗原特性 , 促 进机体免疫能力的增加。所谓免疫佐剂 , 又称为免 疫辅剂 , 是能增加免疫系统对疫苗、 药物和抗原免疫 应答的物质 4。如美苏威动物保健品公司利用芦荟 开发生产的 乙酰甘露聚糖 产品 , 作为马立克氏疫 苗的佐剂 , 在

13、畜牧业生产实践中得到广泛认可。化 学益生素除具有免疫佐剂的作用之外 , 还有抗原作 用 , 可以引起直接的抗体应答。除此之外 , 含甘露糖 的寡糖还可以使肝脏分泌甘露糖结合蛋白 , 从而影 响免疫系统。(3 化学益生素可激活机体液免疫和细胞免疫 , 提高抗体的免疫能力。化学益生素 (MOS对仔猪加 强免疫防御能力的作用的研究结果表明 :饲喂 MOS 的常规猪、 无菌猪胆汁中、 肠道内及血清中的免疫球 蛋白的质量浓度显著升高 , 肠道淋巴细胞数也显著 增加 4。这一结果说明 MOS 可以提高仔猪的体液 免疫功能。另外 , MOS 也会使白细胞介素 (IL-2 的 质量浓度提高 , 而它是参与 T

14、 细胞的增殖和分化的 , 同时也可使活化 T 细胞分泌的细胞激动素 I FN 活力 增加 , 即机体的细胞免疫功能增加。3 化学益生素在猪 、 鸡饲料中的应用3 1 应用概况20世纪 80年代后期 , 日本首先把化学益生素开 发成饲料添加剂产品 , 但因价格贵而没有被重视。 20世纪 90年代中期 , 为了寻找绿色饲料添加剂 , 化学益 生素又成为研究热点。 1994年日本生产的三分之一 化学益生素产品用于饲料工业 , 在 40%的仔猪饲料中 都添加化学益生素。目前 , 欧洲和世界上其他很多地 区都已将化学益生素广泛应用于猪饲料中。我国对化学益生素的研究起步较晚 , 在 20世纪 90年代后期

15、才着手。目前认为 , 低聚异麦芽糖作为 饲料添加剂较有前途 , 低聚果糖也是一种较好的饲 27史新娥等 :化学益生素 及其在猪 、 鸡饲料中的应用 /2002年第 2期一些。现已研制出国产化学益生素产品 , 如以玉米 为原料制备异麦芽低聚糖 5, 以魔芋和玉米等为原 料制备有甘露寡糖 6, 用固定酶法制成蔗果低聚糖 浆 7。迄今为止 , 我国对化学益生素还处于试验阶 段 , 没有广泛推广使用。3 2 应用效果近年来 , 化学益生素的应用研究取得很大进展 , 其种类不断增加。应用对象涉及猪、 鸡等许多种类 , 在猪、 鸡饲料中的应用效果报道较多。3 2 1 在猪生产中的应用效果日本将化学益生素作

16、为饲料添加剂应用较早。 根据日本农场长期使用化学益生素的结果及日本北 里大学的研究 , 总结如下 :(1 化学益生素可提高母 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 10d 缩短至 7d; (2 可 使母猪产仔数增加 0. 7头 , 公猪精子密度提高 20% 25%, 受胎率提高 ; (3 减少母猪分娩前后便秘的 发生 ; (4 离体仔猪平均体重从 5. 4kg 增至 6. 3kg; (5 预防感染、 呕吐以及发热猪的饲料摄入不足。 我国营养界对化学益生素在猪饲料中的应用效 果也作了不少试验 , 其效果不尽一致。一些试验表 明 :化学益生素可提高仔

17、猪日增重 , 料肉比下降 , 腹 泻率增加。但对断奶仔猪添加 FOS 效果试验 , 试验 结果为在早期断奶仔猪饲粮中添加 FOS, 可促进生 长 , 提高饲料效率 , 其添加量 以 0. 5%的为佳 , 添加 量为 0. 2%0. 5%时对仔猪腹泻影响不大 , 此结果 与其他报导不尽一致 7。3 2 2 在鸡生产中的应用效果对寡聚糖在肉鸡生产中对抗生素替代能力的研 究结果表明 :溢康素 (主要成分为寡聚糖 组腹泻率 比金霉素组下降 39. 14%(P >0. 05 , 比益生素组下 降 53. 35%(P <0. 05 ; 料 肉 比 比金 霉 素 组 下 降 2. 3%(P &l

18、t;0. 05 8。这说明化 学益生素取代 抗生 素比益生素的优势要大。3 3 注意事项 2在应用中 , 化学益生素确能提高单胃动物的抗 病能力 , 并提高日增重 , 有显著促生长作用。但由于 化学益生素本身的性质 , 在使用时须注意几点。 (1 不可直接加入大批料中混合 , 否则会瞬间吸 湿结块 , 难于混合均匀 , 故先需与 58倍含水量较 低的载体 (如石粉等 预混合后再投入大批料中 , 搅 拌至均匀。一次未用完需扎紧包装袋 , 否则也会使 产品形成结块 , 但吸湿对功效并无影响。(2 过多添加会引起动物消化不良性腹泻。一 般来说各种动物饲料最大添加量不 能大于 5%, 而 仔猪不能大于

19、 1%。 均可使用 , 也可用于饮水。4 展望由于长期使用抗生素带来许多弊端 , 而化学益 生素与益生素相比 , 具有较大优势 , 通过前面的叙述 我们可以看出 , 化学益生素具有绿色饲料添加剂应 具备的特征 , 如能促进畜禽生 长 , 不影 响饲料适口 性 , 长期使用无毒副作用且与其他药物添加剂混用 , 不发生或少发生配伍禁忌等 9。加之已有用生物技 术制备化学益生素 且原料为玉米、 魔芋等 , 其分布 广 , 产量大 , 价格低廉 , 因此用它们作为化学益生素 的原料具有成本低、 生产不受季节限制等优点。 不过 , 通过对化学益生素应用效果的研究 , 其结 果都不尽一致 , 这可能是由于

20、动物种类、 化学益生素 的种类、 添加量、 添加时期及方法不同造成的 , 并且 化学益生素的作用机理尚不十分清楚 , 添加之后饲 料成本较高。鉴于此 , 应从以下几个方面对化学益 生素进行深入研究。(1 化学益生素的作用机理研究。(2 降 低 化学 益 生素 用 量 , 提 高 其 有 效性 的 研究。(3 化学益生素的特异性研究。(4 降低化学益生素成本的新工艺和新方法的 研究。(5 化学益生素与其他添加剂的加性效应研究。 总之 , 化学益生素作为绿色饲料添加剂在猪、 鸡 生产中有较广阔的应用前景。参考文献1 石现瑞 , 高峰 抗生素添加剂的负面效应及其替代产品的研 究 J 饲料博览 , 2000(3:2426.2 刘亚力 化学益生素的应用机理 J 饲料工业 , 1999,