■范程瑞 黎佳穎 王雨雨 王保哲 莊 蘇

（南京農業(yè)大學動物科技學院，江蘇南京210095）

自抗生素問世以來，因其可以提高畜禽生產性能、預防疾病而大量地應用在畜牧業(yè)生產中。雖然抗生素在生產中給養(yǎng)殖者帶來一定經濟效益，但是也埋下了隱患，比如致病菌株的耐藥性增加，以及動物產品中存在藥物殘留問題，這給人類的食品安全帶來風險。2000年丹麥政府下令禁止在所有動物飼料中使用一切抗生素，2006年歐盟全面禁止在動物飼料中使用以促生長為目的的抗生素。目前，我國雖然沒有禁止抗生素在飼料中使用，但是對飼料中抗生素的使用作出了明確的規(guī)定和限制。隨著人們對動物性產品消費量的增加以及對食品安全認識的增強，研究開發(fā)一種新型綠色環(huán)保的飼料添加劑已經迫在眉睫。寡糖因其無毒、無害、無污染,并在生理與功能上具有特殊功效而受到廣泛關注。為此，本文就寡糖分類、作用及作為飼料添加劑最新研究進展進行綜述，以期為寡糖的合理使用提供借鑒。

1 寡糖的定義、分類與基本特性

寡糖是一類包括2～10個單糖基團的糖類，或認為是由3～19個單糖單元構成的糖類。目前，根據寡糖的功能分為普通寡糖和功能性寡糖兩類。普通寡糖則是能被機體消化吸收并為機體提供能量的一類物質，如海藻糖和麥芽糖。而功能性寡糖是一類低聚合度、低分子量的碳水化合物，其糖苷鍵的空間構型可以抵抗腸道消化酶的水解作用，但是大腸微生物產生的酶可以將寡糖發(fā)酵成單糖，最終轉變成短鏈脂肪酸和氣體，為機體間接提供能源，同時參與調節(jié)細胞的代謝、促進細胞的增殖與分化。目前用于食品、飼料添加劑主要是功能性寡糖，包括大豆寡糖、果寡糖、低聚木糖、殼寡糖、甘露寡糖和半乳寡糖等。寡糖一般可溶，甜度低，甜度只有蔗糖的30%～60%，甜度高低取決于其化學結構、聚合度以及單糖與二糖混合的程度。寡糖性質穩(wěn)定，在酸性和高溫環(huán)境中能保持結構的完整性，并具有很強的持水力。寡糖的熱值低，大約是蔗糖熱值的40%～50%。因寡糖的特殊效應，目前在飼料中研究較多的是功能性寡糖。

2 寡糖的作用機制

2.1 促進礦物質的吸收

許多研究表明功能性寡糖能促進動物對礦物質整體吸收量。實驗證明，寡糖可提高小鼠鈣和鎂的吸收和骨鹽沉積，促進鈣平衡，降低骨轉化率，提高腿骨中鈣的含量。這可能是由于寡糖進入大腸后被腸道細菌分解成短鏈脂肪酸（SCFA），降低了腸道pH值，使原本不溶且難以吸收的礦物質轉變成為可吸收的離子形式；同時，酸性環(huán)境和SCFA促進了腸道上皮細胞的增殖，擴大了腸道表面吸收面積，從而提高礦物質的吸收。寡糖增加腸道緊密連接蛋白的滲透性，促進了礦物質在回腸中的轉運擴散作用（Kishi，1996）。Ohta（1998）和Sakai（2000）證實，果寡糖可以提高盲腸、結腸直腸黏膜中鈣結合蛋白D-9K的表達量而促進鈣吸收。

2.2 對免疫機能的影響

寡糖對動物體免疫機能的影響包括以下幾個方面：一是選擇性促進腸道中有益優(yōu)勢的菌群的增殖，這些菌群在大腸中與致病菌競爭能量、定植點，形成拮抗效應，最終維持腸道環(huán)境的穩(wěn)態(tài)；二是寡糖的終產物短鏈脂肪酸能夠促進腸上皮細胞的增殖。腸上皮細胞是腸道免疫系統(tǒng)中非常重要的物理屏障，同時短鏈脂肪酸形成的酸性環(huán)境可以抑制部分病原菌的生長與定植；三是寡糖有抗炎特性。在小腸Caco-2細胞中，寡糖能夠通過提高過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARγ）和肽聚糖識別蛋白3（PGlyRP3）的活性來減少促炎因子基因的表達。寡糖還可以作為TLR4的配體并與之結合，因此可以減少TLR4與脂多糖特異結合引發(fā)的炎癥反應。

2.3 防止便秘

寡糖有類似日糧纖維的特性，有吸水性，使腸內容物膨脹，增加糞中的含水量。在日糧中添加低聚木糖，可以增加糞中乙酸的含量，降低了糞的pH值。乙酸能夠促進大腸的蠕動，從而提高了腸動力，改善便秘。同時，寡糖在腸道中發(fā)酵產生的甲烷、二氧化碳、氫氣等氣體能夠促進腸蠕動，利于排便。

2.4 對抗氧化能力的影響

超氧化物歧化酶（SOD)是生物體內重要的自由基清除劑。過氧化脂質是氧自由基與多聚不飽和脂肪酸反應的產物，它能破壞生物膜、核糖核酸和脫氧核糖核酸。楊艷燕等（2001）研究表明，高濃度的低聚糖溶液顯著提高小鼠體內SOD的活性，降低其過氧化脂質（LPO）水平。寡糖通過清除自由基發(fā)揮其抗氧化作用以保護細胞膜完整性、防止細胞DNA突變以及某些疾病的發(fā)生和衰老。

2.5 難消化特點

寡糖大多是由果糖、半乳糖、蔗糖或木糖等單糖通過β-糖苷鍵連接而成。一般來說，β-糖苷鍵比α-糖苷鍵穩(wěn)定，不能被體內消化酶所水解。體外試驗證明，低聚木糖經過唾液、胃液、胰液和小腸黏膜酶液消化后的留存率均在99.5%以上；菊粉很難被消化液降解，在回腸中回收率達到87%，并且在小腸中損失的一部分菊粉可能是由酸解或者是寄生在遠端小腸的微生物降解的。寡糖進入大腸后可以被腸道厭氧菌分解利用。有研究表明，結腸與盲腸內容物發(fā)酵低聚木糖的速度比回腸內容物的快，SCFA積累的更快、更多。

2.6 調節(jié)腸道微生物菌群

功能性寡糖又被稱為益生元，是一種膳食補充劑，通過選擇性的刺激腸道中一種或幾數種有益菌的生長繁殖與活性，進而對宿主產生有利的影響。寡糖在腸道內能選擇性地促進雙歧桿菌的增殖，故被稱為雙歧因子。體外試驗表明，雙歧桿菌能有效利用反式低聚半乳糖與大豆寡糖，而真菌、梭菌和鏈球菌沒有此作用。青春雙歧桿菌能以低聚木糖為能量源進行發(fā)酵利用，但是梭菌和大腸桿菌不能利用低聚木糖。在糖源上，寡糖和葡萄糖及乳糖對雙歧桿菌作用是相同的。體內試驗進一步證明，寡糖能夠有效地選擇性地促進腸道中雙歧桿菌的生長與增殖，使其成為腸道中的優(yōu)勢菌群，從而改善腸道微生物區(qū)系，維護動物本身的健康。每天喂入適量寡糖，能顯著提高腸道中雙歧桿菌的數量以及SCFA含量，抑制腸道中革蘭氏陰性厭氧菌、需氧菌、擬桿菌和腸桿菌的生長，減少腸道腐敗物質的產生，從而改善腸道健康狀況。雙歧桿菌不僅能夠合成維生素，參與營養(yǎng)物質的消化吸收，提高機體免疫應答，同時其發(fā)酵寡糖產生大量短鏈脂肪酸還能為腸道上皮細胞提供能量源，促進上皮細胞增殖分化，而且降低腸道pH值，減少腸道細胞對氨和胺類有害物質的吸收，最后還能產生部分抗菌效應。Gibson等（1994）發(fā)現，雙歧桿菌可以產生一種具有廣譜抗菌活性的物質，這種物質對沙門氏菌屬、李斯特菌屬、彎曲桿菌屬、志賀氏菌屬以及霍亂弧菌屬都有抑制效果。寡糖還存在另一種可能抑菌機制。N-乙酰氨基葡萄糖是殼寡糖的基本組成成分。它是許多哺乳動物黏蛋白糖復合物成分，這種黏蛋白有細菌黏附結合位點，可以與腸上皮細胞的結合位點競爭，阻止病原微生物與腸上皮細胞結合。因此，富含N-乙酰氨基葡萄糖的殼寡糖在腸道中可以通過結合病原菌，阻止病原菌在腸道中定植從而達到抑菌效果。

3 寡糖在畜牧水產養(yǎng)殖業(yè)中應用

3.1 寡糖在豬生產中的應用

寡糖因其特殊的結構和性質在斷奶仔豬飼料中的應用越來越廣泛。Liu（2008）和Yang（2012）研究表明，適量的殼寡糖能夠顯著提高仔豬的平均日增重、平均日采食量，降低料重比。在早期斷奶仔豬日糧中分別添加0.025%殼寡糖和0.20%半乳甘露聚糖可以顯著提高仔豬血清中生長激素（GH）和胰島素樣生長因子（IGF-1）的水平，提高仔豬肝臟和肌肉中IGF-1 mRNA的表達量，最終提高仔豬生長性能。仔豬因免疫功能發(fā)育不健全，容易受到病原微生物的感染，這是引起早期斷奶仔豬腹瀉的主要原因之一。潘靈輝等（2006）報道，在日糧中添加低聚木糖可以顯著降低仔豬的腹瀉率。相關報道也得出類似結果。這些結果說明寡糖在仔豬腸道中發(fā)揮著調節(jié)腸道菌群、促進有益菌的增殖及抑制致病菌生長的作用，從而保護動物健康。Oli等（1998）給急性分泌型腹瀉的豬灌服含果寡糖的電解質溶液能夠促進其腸道益生菌的恢復。在仔豬日糧中添加不同劑量的殼寡糖或低聚木糖能夠顯著增加結腸、盲腸、直腸、糞中雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量，降低大腸中金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的數量。除上述作用外，寡糖也能提高仔豬的免疫功能。Yin（2008）報道，半乳甘露寡糖顯著提高早期斷奶仔豬空腸和淋巴結中白細胞介素基因的表達，提高血清中IL-1β、IL-2、IL-6等細胞因子以及免疫球蛋白IgA、IgG和IgM等抗體的水平。甘露寡糖能夠顯著提高血液中IgG的水平。細胞因子能夠通過降低仔豬患病率、提高抵抗力來調節(jié)免疫應答，抗體能夠阻止細菌對腸道表面的傷害，維護腸道功能，寡糖對抗體的影響也可能與腸道菌群以及腸道免疫系統(tǒng)有關，因此寡糖在提高仔豬的免疫水平的同時，間接地促進了仔豬的生長。除了對仔豬作用外，在妊娠后期至泌乳期母豬的日糧中添加甘露寡糖雖然不能對母豬繁殖性能和特異性免疫力產生影響，但顯著提高了其后代仔豬在哺乳期和斷奶后15 d的生長性能和免疫能力。推測在母豬日糧中添加甘露寡糖為仔豬免疫系統(tǒng)的建立提供了幫助。日糧中添加寡糖對仔豬腸道形態(tài)結構也起著重要作用。在斷奶仔豬日糧中，添加低聚木糖能夠提高回腸絨毛高度；殼寡糖在提高空腸和回腸的絨毛高度的同時提高絨毛隱窩比；有研究認為，酵母菌可以促進絨毛的生長，這可能與酵母屬菌對刷狀緣二糖酶的產生有積極的影響有關。絨毛高度和絨毛隱窩比的提高意味著增大腸道表面積，有利于營養(yǎng)物質吸收，促進仔豬的生長。試驗已經證實，每千克飼料添加1 g甘露寡糖顯著提高仔豬鈣和磷的消化率；每千克飼料添加200 mg殼寡糖能夠顯著提高仔豬干物質、總能、粗蛋白、粗脂肪、鈣和磷的表觀消化率；董殿元（2013）報道，在育肥豬后期日糧中每千克飼料添加350 mg果寡糖顯著提高生長性能，降低料重比，而且對胴體瘦肉率無不良影響。Nochta（2008）報道，添加1 g/kg的甘露寡糖提高仔豬的非特異免疫和特異性免疫反應，但是，增加甘露寡糖的用量不會產生更好的效果。有關寡糖添加效果也有不一致報道。White（2002）與Nochta（2010）等在早期斷奶仔豬日糧中添加甘露寡糖并不影響仔豬的生長性能，甚至有研究發(fā)現，添加寡糖會降低仔豬前期的生長性能，但是飼養(yǎng)后期仔豬會有補償生長，這可能是因為仔豬對寡糖飼料需要適應期。分析其原因，這可能與仔豬的斷奶時間、健康狀況、飼養(yǎng)環(huán)境及基礎日糧組成、寡糖純度和添加量有關。另外，于明等（2008）研究表明，在肥育豬飼料中適量添加中草藥與果寡糖能顯著改善其生長性能，提高飼料蛋白質和脂肪的消化率。而馮敏山等（2012）將益生素和異麥芽低聚糖在生長育肥豬日糧中聯合使用，對其生長性能沒有顯著影響。其他添加劑與寡糖配伍使用的效果表現不一致，還需要進一步的研究。

3.2 寡糖在家禽生產中的應用

Gómez-Verduzco等（2009）在肉用仔雞日糧中添加0.05%的酵母細胞壁不僅能夠促進雛雞腸道和氣管中IgA的分泌，提高其細胞和體液的免疫應答，而且能減少球蟲病感染的仔雞糞中球蟲的排泄。Nollet等（2007）也發(fā)現，果寡糖與抗球蟲疫苗聯合使用對感染球蟲病的雛雞作用效果最好；同時，果寡糖還能夠顯著提高肉雞血清中IgM和IgG的水平，殼寡糖能夠顯著提高蛋雞脾臟中腫瘤壞死因子（TNF-α）和IL-2基因的表達。因此，可以認為寡糖參與調節(jié)雞的免疫應答，提高雞的免疫力。最近幾年相關試驗研究表明，寡糖具有提高家禽對飼料養(yǎng)分的吸收率和利用率，促進家禽生長和生產性能的作用。Saleh等（2014）報道果寡糖顯著提高肉雞生長激素促分泌素受體、IGF-1、胰島素樣生長因子受體的表達。這可能是寡糖改善動物生長性能作用機制。Bozkur（2012）報道，添加甘露寡糖不僅能顯著提高蛋雞的產蛋量，而且能增加蛋黃的抗氧化能力；雖然王紅衛(wèi)（2013）的試驗結果表明，添加殼寡糖對蛋雞生產性能沒有產生顯著性影響，但是添加不同分子量的寡糖能夠提高雞蛋的哈夫單位值，改善蛋的品質。肉鴨試驗表明，日糧中添加0.1%～0.2%的甘露寡糖可以改善肉鴨的生長性能及營養(yǎng)物質的利用率；日糧中添加0.5%甘露寡糖能夠顯著提高火雞血液中鐵、鋅以及VC的含量，增強機體抗氧化能力、改善生產性能。寡糖在增加家禽生產性能同時參與調節(jié)家禽腸道微生態(tài)環(huán)境。Tako等（2014）發(fā)現，小麥源寡糖可以顯著提高肉雞腸道中雙歧桿菌和乳酸菌的數量，菊粉也有相同的效果。而且中草藥添加劑與甘露寡糖聯合使用可以發(fā)揮協(xié)同作用，促進腸道的穩(wěn)定，達到最大生長速度與飼料效率。果寡糖能夠減少腸道中沙門氏菌的數量。甘露寡糖促進肉鴨盲腸乳酸桿菌的增殖，抑制大腸桿菌的數量，降低腸道pH值，形成良好的腸道微生態(tài)環(huán)境。寡糖不僅促進家禽腸道中有益菌增殖，還對腸道結構產生影響作用。甘露寡糖增加肉仔雞十二指腸的絨毛隱窩比，趨勢性升高空腸、回腸的絨毛隱窩比，擴大腸道吸收面積，促進營養(yǎng)物質的消化吸收。另外，甘露寡糖可以減少肉雞腹部脂肪的百分比，這可能與寡糖能夠降低血清中膽固醇與甘油三酯的含量有關。

3.3 寡糖在反芻動物中的應用

寡糖在反芻動物生產應用研究也取得一定成效。Ghosh等（2012）在犢牛日糧中添加甘露聚糖可以降低犢牛的腹瀉率，減少其糞中大腸桿菌的數量，Alam等（2012）報道，殼寡糖對犢牛腹瀉有很好的治療作用，體外試驗證實，殼寡糖可以抑制大腸桿菌和沙門氏菌的增殖。同時，寡糖能夠提高犢牛采食量、日增重和飼料轉化率。果寡糖還能夠提高早期斷奶犢牛生長性能，防止早期斷奶引起的犢牛腸道萎縮，維持腸道正常的形態(tài)結構，提高犢牛免疫性能，緩解早期斷奶對犢牛的應激。近期研究表明，寡糖能夠提高反芻動物瘤胃中粗飼料的降解率。推測原因可能是寡糖改善了瘤胃的發(fā)酵功能和內環(huán)境，為瘤胃微生物提供了更好的生存環(huán)境，也可能是寡糖促進了瘤胃中纖維素分解菌等微生物的增殖及相關酶的分泌，從而促進粗飼料的降解。肖宇等（2011）報道，寡糖降低奶山羊瘤胃液pH值和NH3-N濃度，提高乙酸和總揮發(fā)性脂肪酸的含量。在奶山羊飼糧中添加寡糖可以顯著提高瘤胃內纖維素分解菌、原蟲及真菌的數量，提高瘤胃液纖維素酶活性和α-淀粉酶的活力。劉立恒等（2012）研究結果表明，飼糧中添加功能性寡糖組合（0.8%甘露寡糖+1.0%果寡糖+0.8%大豆寡糖）顯著增加錦江黃牛瘤胃液細菌菌群種類，影響瘤胃菌群區(qū)系，增強其穩(wěn)定性。綜合以上研究結果，寡糖可以通過改善反芻動物瘤胃發(fā)酵功能和促進瘤胃內微生物的增殖來提高粗飼料的瘤胃降解率。張學峰（2007）發(fā)現，在瘤胃和十二指腸灌注寡糖可以增加綿羊外周血中T淋巴細胞CD4亞群的數量，提高了CD4+/CD8+比值和血清中IgG、IgA含量，結果說明寡糖對提高反芻動物的免疫功能有較好作用。

3.4 寡糖在水產養(yǎng)殖上的應用

張榮斌等（2012）報道，一定量的低聚木糖顯著提高奧尼羅非魚腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量；1%的菊粉能顯著提高鰉魚腸道中乳酸菌的數量；酵母細胞壁或低聚異麥芽糖可減少中華鱉腸道中弗氏檸檬酸桿菌的數量。寡糖通過促進有益菌的增殖，抑制致病菌的生長來改善腸道微生態(tài)環(huán)境，對宿主產生有益的保護作用。同時，寡糖能夠提高水產動物的免疫力和抗病原菌的感染力，從而提高了存活率，這主要是通過寡糖充當免疫佐劑以及激活機體體液與細胞免疫來完成。除此之外，低聚木糖、甘露寡糖、果寡糖等能夠促進水產動物生長，提高飼料利用率。甘露寡糖能夠顯著提高龍蝦的生長性能、特定生長率和周增重；日糧中添加500 mg/kg殼寡糖，大菱鲆特定生長率和增重率分別提高了15.79%與25.26%；殼寡糖可以顯著提高黃河鯉生產性能和改善餌料系數。除上述效果外，寡糖還能夠提高水產動物內源性消化酶的活性，改善腸道形態(tài)，促進養(yǎng)分的消化吸收。2 100 mg/kg的低聚木糖能夠顯著提高異育銀鯽蛋白酶和淀粉酶的活力。甘露寡糖能提高海鯛幼魚絨毛的高度和微絨毛的長度，甘露寡糖能改善南美白對蝦的腸道形態(tài)，增大吸收面積。寡糖還能夠通過提高水產動物的抗氧化能力來改善其免疫狀況，提高其抗病力。Liu等（2013）發(fā)現，240～480 mg/kg甘露寡糖能提高異育銀鯽肝臟總抗氧化能力和SOD的活力，試驗表明，寡糖與枯草芽孢桿菌形成的微生態(tài)制劑對水產動物的效果較好。

4 影響寡糖使用效果的因素

4.1 添加寡糖的種類與劑量

不同的寡糖作用效果存在差異，而且每種寡糖在使用時的純度也不一樣。酵母細胞壁中甘露寡糖的含量比較低，而成品中甘露寡糖的純度比較高，這樣就會造成試驗結果的不一致。寡糖的實際添加量是影響其作用效果的根本原因，添加量太少不足以起到積極的作用，但是添加過多不僅會增加飼養(yǎng)成本，還會造成副面作用，因此，選擇合適的添加劑量則很重要。

4.2 動物的種類與生長階段

由于動物的種類，消化道結構、生理階段存在差異性，因此，寡糖的應用效果也不盡一致。從試驗研究中可以發(fā)現寡糖對仔豬的作用效果比育肥豬的作用效果好，這可能是因為肥育豬的各個消化、生理系統(tǒng)已經發(fā)育健全所致。

4.3 飼養(yǎng)環(huán)境

國內外研究表明，仔豬處于干凈舒適的飼養(yǎng)環(huán)境時，其日糧中添加寡糖對生產性能未見有影響；相反，仔豬處于惡劣環(huán)境、生產性能較差或患病時，其日糧中添加寡糖可進一步改善仔豬生產性能。

4.4 日糧組成

飼料原料中含有一些天然寡糖，如豆科飼料含毛燕花糖、水蘇糖、棉籽糖等天然寡糖。小麥麩皮含有低聚木糖。飼料原料中的天然寡糖的掩蓋或稀釋效應可能會影響實驗結果。

4.5 與其他添加劑的配伍使用

就目前研究結果來看，寡糖與抗生素、中草藥制劑或益生菌聯合使用的效果，雖取得一定效果，但表現并不一致，因此，關于它們之間的相互配伍關系還需要更進一步的探討研究。

（參考文獻78篇，刊略，需者可函索）