李國(guó)輝，王金榮*，蘇蘭利，陳曉鴿，楊 強(qiáng)

（ 1.河南工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，鄭州 450001； 2.河南省畜牧局飼料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，鄭州 450003）

飼用甘露寡糖在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用研究

李國(guó)輝1，王金榮1*，蘇蘭利1，陳曉鴿2，楊 強(qiáng)1

（ 1.河南工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，鄭州 450001； 2.河南省畜牧局飼料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，鄭州 450003）

甘露寡糖是一種新型添加劑，能夠優(yōu)化動(dòng)物胃腸道的微生態(tài)環(huán)境，提高動(dòng)物日增重、飼料轉(zhuǎn)化率、機(jī)體抗病能力，在動(dòng)物飼料中有廣闊的應(yīng)用前景。文章以甘露寡糖為研究對(duì)象，介紹甘露寡糖的來(lái)源、理化性質(zhì)與生理功能以及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行展望。

甘露寡糖；飼料添加劑；動(dòng)物生產(chǎn)

甘露寡糖（MOS）廣泛存在于多種微生物細(xì)胞壁，如魔芋粉、瓜兒豆膠、田菁膠等。飼用甘露寡糖主要來(lái)源于酵母細(xì)胞壁中提取出的一類(lèi)寡聚糖，以葡萄糖或者甘露糖為單元分子，是由二聚糖、三聚糖或者四聚糖等結(jié)構(gòu)組成的混合物[1]。近年來(lái)，甘露寡糖（MOS）作為飼料添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，由于其添加劑量小、天然、無(wú)殘留且穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)槠淠軌蛘{(diào)節(jié)腸道生理健康和具有免疫調(diào)節(jié)雙重作用，因此作為動(dòng)物保健劑具有替代抗生素的潛力。

1 甘露寡糖的理化性質(zhì)與作用

1.1 理化性質(zhì)

甘露寡糖的甜度小于蔗糖，溶于水和一些極性溶劑，在有機(jī)溶劑中易沉淀或結(jié)晶。在正常生理pH和飼料加工條件下比較穩(wěn)定，隨著溫度升高，其粘度逐漸下降，冷卻后粘度升高。從酵母細(xì)胞壁中提取出的MOS經(jīng)過(guò)飼料加工高溫處理（121℃，20 min），其結(jié)構(gòu)和功能保持完整性。甘露寡糖和一些功能性寡糖與很多飼料纖維具有相似結(jié)構(gòu)，其中一些化學(xué)鍵不能被動(dòng)物腸道消化酶和酸堿性改變所破壞，因此，小腸幾乎不能破壞和利用甘露寡糖。

1.2 生物學(xué)功能

MOS的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易被動(dòng)物消化也不能被有害菌利用，消化道中的有益菌群（如雙歧桿菌和乳酸菌）卻能利用。MOS通過(guò)改善腸道內(nèi)微生物的組成，對(duì)宿主起有益的保健作用。MOS能夠?qū)σ恍┯泻R(shí)別、黏附和排除，加速了有害細(xì)菌從腸道內(nèi)排出，增強(qiáng)了動(dòng)物非特異性免疫功能，提高動(dòng)物機(jī)體的抵抗力。

1.2.1 對(duì)腸道微生態(tài)環(huán)境的影響

MOS對(duì)腸道微生態(tài)環(huán)境的的影響主要是通過(guò)促進(jìn)腸道有益菌生長(zhǎng)繁殖以及對(duì)有害菌的粘附和排除作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于腸道病原菌（大腸桿菌、沙門(mén)菌和梭菌桿菌等）的細(xì)胞壁或絨毛上均含有外源凝集素，可以和腸壁細(xì)胞上的糖殘基發(fā)生特異性結(jié)合，而腸道益生菌（乳酸桿菌等）不具有外源凝集素，因此MOS不會(huì)對(duì)有益菌產(chǎn)生黏附和排除作用。Ghasemian等研究表明，在日糧中低聚MOS可以快速的使黏附到腸上皮細(xì)胞壁的大腸桿菌脫落，而常見(jiàn)的葡萄糖及半乳糖卻沒(méi)有效果[2]。很多試驗(yàn)研究也證明了這一作用機(jī)制。Guedes等在兔飼料中添加MOS，發(fā)現(xiàn)可以顯著降低兔盲腸和結(jié)腸的大腸桿菌質(zhì)量濃度，提高盲腸乳酸桿菌和雙歧桿菌質(zhì)量濃度[3]。張建斌等研究表明，MOS可以顯著增加蛋雛雞盲腸和回腸內(nèi)容物中雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量，降低腸道中大腸桿菌數(shù)量[4]。溫若竹等利用PCR-DGGE技術(shù)研究表明，MOS能促進(jìn)肉仔雞腸道乳酸桿菌等有益菌的生長(zhǎng)，同時(shí)抑制梭菌屬等有害菌的生長(zhǎng)[5]。

1.2.2 對(duì)動(dòng)物小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

小腸是動(dòng)物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要場(chǎng)所，MOS能改變小腸黏膜的形態(tài)，增加絨毛高度和絨毛密度，使小腸絨毛的吸收面積擴(kuò)大，有利于腸道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收。孟巖等在肉雞飼料中添加甘露寡糖，結(jié)果表明，甘露寡糖能改善小腸的腸絨毛高度、隱窩深度、黏膜厚度及絨毛表面積，促進(jìn)小腸的消化吸收，從而提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能[6]。Zhang等在對(duì)蝦飼料中添加MOS表明其促進(jìn)了對(duì)蝦腸道微絨毛結(jié)構(gòu)的形態(tài)發(fā)育，提高了機(jī)體的特定增長(zhǎng)率[7]。劉愛(ài)君等研究甘露寡糖對(duì)奧尼羅非魚(yú)腸道結(jié)構(gòu)功能的影響，發(fā)現(xiàn)添加甘露寡糖能顯著增加小腸絨毛高度、絨毛寬度和絨毛密度，有利于腸道吸收面積的擴(kuò)大和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化利用率的提高，從而提高動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)性能[8]。

1.2.3 對(duì)動(dòng)物機(jī)體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

MOS是一類(lèi)新型抗原活性物質(zhì)，具有免疫原性，能通過(guò)刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。動(dòng)物體胃腸道特異性免疫反應(yīng)以抗體為主，黏膜抗體通過(guò)抑制入侵菌和毒素腸上皮附著，釋放介質(zhì)直接殺死細(xì)菌。馬志紅等對(duì)免疫力低下的小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，添加MOS組的小鼠巨噬細(xì)胞吞噬率、吞噬指數(shù)都有顯著增加，表明MOS能夠增加小鼠的非特異性免疫力[9]。伍淳操等在仔豬飼料中添加MOS能夠顯著提高血清中的免疫球蛋白的含量（P<0.05）[10]。金亞?wèn)|等在犢牛飲用奶中添加甘露寡糖，發(fā)現(xiàn)其能顯著提高牛的生長(zhǎng)性能及機(jī)體的免疫抵抗能力（P<0.05）[11]。王際英等以刺參為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)在日糧中添加甘露寡糖可以提高刺參免疫力[12]。高林通過(guò)在肉雞日糧中添加不同濃度的甘露寡糖，研究表明甘露寡糖對(duì)肉雞血清免疫指標(biāo)有積極影響，可提高機(jī)體免疫水平，促進(jìn)免疫器官發(fā)育[13]。游金明等發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加甘露寡糖和丁酸鈉能顯著提高斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和免疫功能[14]。

2 甘露寡糖在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖

水產(chǎn)飼料中添加甘露寡糖有利于提高水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)速度和飼料轉(zhuǎn)化效率。劉愛(ài)君等研究在羅非魚(yú)飼料中添加MOS 0.5%，可以提高羅非魚(yú)的增重率，干物質(zhì)消化率和蛋白質(zhì)消化率[8]。譚崇桂等研究表明，MOS 0.4%可顯著提高凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)性能，降低餌料系數(shù)，顯著提高一些酶的活性（如溶菌酶、胃蛋白酶和肝胰臟脂肪酶）（P<0.05）[15]。于艷梅等在健康黃顙魚(yú)的基礎(chǔ)飼料中分別添加魔芋甘露寡糖0.1%、0.2%、0.3%及酵母甘露寡糖0.3%，研究表明，魔芋甘露寡糖0.2%組質(zhì)量增加率最高、餌料系數(shù)最低，酵母甘露寡糖0.3%組與對(duì)照組相比也能顯著促進(jìn)黃顙魚(yú)的生長(zhǎng)，但其效果沒(méi)有魔芋甘露寡糖0.2%組的效果好[16]。

2.2 家禽生產(chǎn)

在家禽養(yǎng)殖中，適量的MOS對(duì)胃腸道中的有益菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌等）具有促進(jìn)作用，能減少病原菌的增值，提高免疫力，從而減少疾病的發(fā)生，提高生產(chǎn)性能。閻桂玲等研究表明，在肉仔雞日糧中添加啤酒酵母源甘露寡糖能顯著減少盲腸內(nèi)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的數(shù)量（P<0.05），提高肉仔雞的免疫機(jī)能[17]。李啟琳等使用甘露寡糖替代抗生素，發(fā)現(xiàn)添加甘露寡糖能有效提高肉雞成活率、日增重和降低料重比[18]。薛軍等研究表明，甘露寡糖可提高鵪鶉的日增重、采食量和飼料轉(zhuǎn)化率，降低其膽固醇含量[19]。武威等在肉仔雞日糧中添加甘露寡糖，結(jié)果表明甘露寡糖能夠改善肉仔雞生產(chǎn)性能[20]。朱秀乾等研究表明，在日糧中添加甘露寡糖0.2%可以顯著提高肉雞的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率（P<0.05）[21]。

2.3 豬生產(chǎn)

目前MOS對(duì)豬的研究主要集中在仔豬階段，尤其是斷奶仔豬。MOS在仔豬體內(nèi)具有吸附腸道病原菌和發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的雙重功效。杭蘇琴等在仔豬飼糧中添加甘露寡糖，與對(duì)照組相比，發(fā)現(xiàn)添加甘露寡糖可顯著增強(qiáng)仔豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率（P<0.05），提高仔豬的生產(chǎn)性能[22]。李玉欣給28日齡斷奶仔豬飼喂畢赤酵母甘露寡糖0、0.1%、0.2%后，發(fā)現(xiàn)添加畢赤酵母甘露寡糖0.2%組的日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率均顯著提高（P<0.05）[23]。伍淳操等研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加MOS，可顯著提高斷奶仔豬的日增重和降低料肉比（P<0.05）[10]。段緒東在仔豬日糧中添加甘露寡糖，研究表明仔豬日糧添加甘露寡糖提高了仔豬生長(zhǎng)性能和部分非特異性免疫應(yīng)答能力及改善腸道微生態(tài)環(huán)境[24]。

2.4 反芻動(dòng)物飼料

由于反芻動(dòng)物的瘤胃對(duì)寡糖具有強(qiáng)烈的降解作用，同時(shí)瘤胃微生物對(duì)飼料中的纖維素、半纖維素的消化也會(huì)產(chǎn)生大量的寡糖，因此功能性寡糖在反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)方面研究較少。肖宇等對(duì)外源甘露寡糖對(duì)奶山羊血清生化指標(biāo)和抗氧化指標(biāo)的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明血清丙二醛含量和谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性降低，血清中球蛋白和血清磷含量卻顯著提高，表明添加MOS能提高奶山羊的抗氧化能力，改善機(jī)體脂質(zhì)代謝與蛋白質(zhì)合成[25]。戈婷婷等通過(guò)體外批次培養(yǎng)法研究表明MOS、果寡糖（FOS）和大豆寡糖均能顯著增加培養(yǎng)液揮發(fā)性脂肪酸和菌體蛋白濃度（P<0.05）[26]。鮑延安等在奶牛日糧中添加MOS，發(fā)現(xiàn)其能顯著增加奶牛的產(chǎn)奶量（P<0.05）[27]。

3 影響甘露寡糖作用效果的主要因素

影響甘露寡糖對(duì)動(dòng)物應(yīng)用效果因素很多，其中甘露寡糖的種類(lèi)是最主要的因素之一，包括甘露寡糖的單糖連接方式、甘露寡糖純度與聚合度以及kg甘露寡糖生物學(xué)活性等，均會(huì)對(duì)其作用效果產(chǎn)生不同影響。甘露寡糖的添加水平也會(huì)影響甘露寡糖效果的發(fā)揮，甘露寡糖添加量不足，起不到增殖效果；添加過(guò)度，會(huì)增加飼料成本，而且會(huì)造成飼料的適口性差，動(dòng)物的攝食量降低，還可能造成動(dòng)物腹瀉。不同發(fā)育階段的動(dòng)物個(gè)體中腸道的微生物菌群會(huì)隨著發(fā)育階段而變化，因此動(dòng)物的年齡是影響甘露寡糖使用效果的直接因素，如斷奶后仔豬大腸桿菌等致病菌濃度上升，此時(shí)仔豬容易腹瀉，在該階段添加一定濃度的甘露寡糖能有效減少致病菌的增殖。此外，甘露寡糖與其他物質(zhì)的協(xié)同作用也會(huì)影響其作用效果，如寡糖與益生素協(xié)同作用時(shí)，效果比單一添加好，可以延長(zhǎng)飼用微生物的作用時(shí)間和到達(dá)后腸的成活數(shù)，促進(jìn)有益微生物在腸內(nèi)的定植和生長(zhǎng)。

4 小 結(jié)

甘露寡糖的作用機(jī)制與效果還有很多未能解決的問(wèn)題，在養(yǎng)殖業(yè)中的推廣應(yīng)用還有一定制約性。因此需要加強(qiáng)對(duì)甘露寡糖的理化結(jié)構(gòu)與其功能的內(nèi)在關(guān)系研究，弄清甘露寡糖的作用機(jī)制；研究不同動(dòng)物在不同生理狀態(tài)下甘露寡糖的適宜添加量及添加方式以及與其他營(yíng)養(yǎng)因素或者飼料添加劑（酸化劑、抗生素、益生素）配合使用時(shí)的協(xié)同和頡頏作用，同時(shí)對(duì)不同類(lèi)型日糧對(duì)甘露寡糖的影響進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為甘露寡糖在飼料中合理應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

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Study on Application of Feed Mannan Oligosaccharides in Animal Production

LI Guohui1,WANG Jinrong1*,SU Lanli1,CHEN Xiaoge2,YANG Qiang1

（1.College of Biological Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China;2.Feed Product Quality Supervision and Inspection Station of Henan Animal Husbandry Bureau,Zhengzhou 450003,China）

Mannan oligosaccharide is a new type of additives.It can optimize the microecological environment of the gastrointestinal tract of animals,improving the daily gain,feed conversion rate,the body's resistance.It has a broad application prospect in animal feed.In this paper,the origin,physicochemical properties and physiological functions of mannan oligosaccharides and its application in animal production were reviewed.

mannan oligosaccharides;feed additives;animal production

S816.7；S814

A

1001-0084（2017）11-0020-04

2017-07-06

河南工業(yè)大學(xué)?；鸹A(chǔ)研究重點(diǎn)培育項(xiàng)目（2012JCYJ08）；河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目（162102410016）；國(guó)家自然基金項(xiàng)目（U1604106）

李國(guó)輝（1992-），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向?yàn)閯?dòng)物營(yíng)養(yǎng)。

*

教授，E-mail:wangjr@haut.edu.cn。