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果寡糖的营养研究进展

作者:admin 发布时间：2010/11/28 阅读次数：1742 字体大小: 【小】【中】【大】

寡糖作为饲料添加剂是动物营养研究近20年来的热点之一。继抗生素、益生素的研究之后，动物营养学家对寡糖投以极大的关注，其中果寡糖是寡糖最重要的组成部分之一。果寡糖是抗生素的替代品之一，其作用显著优于抗生素及益生素。在日本，果寡糖约有500多种产品，已被视为一种食品，有报道在煎制牛肉时添加果寡糖可以降低不同形式的芳香族胺的形成。在动物饲养中，果寡糖可以促进肠道内有益菌的增生，而抑制有害菌的繁殖，从而改善动物体内的微生态环境、提高动物的免疫力及生产性能。
1 果寡糖的概况
果寡糖（Fructooligosaccharide，FOS）又称为低聚果糖、寡果糖，是在蔗糖分子上以β－1、2－糖苷键结合1－3个D－果糖所形成的寡糖的总称，分子式为G-F-Fn（C为葡萄糖，F为果糖，n＝13）。果寡糖为无色粉末，溶解性好，溶液呈无色透明。在中性条件下，果寡糖对热相当稳定，但在酸性条件下，温度达到70℃以后极易分解。果寡糖存在于多种天然植物中，其中菊芋块茎中含量最丰富。用于饲料添加剂的果寡糖主要有寡果三糖（CF2）、寡果四糖（CF3）和寡果五糖（CF4），它们具有低热、稳定、安全无毒的理化性能，大部分不能被动物本身的消化酶所消化，但到达肠道后可作为有益微生物的底物，但却不能被病原微生物利用，从而促进有益微生物的繁殖和抑制有害微生物。
2 果寡糖的消化和代谢
2.1 果寡糖的消化
对于哺乳动物和单胃动物来说，对碳水化合物的消化主要限于α-1，4糖苷键。对β－1，2糖苷键和其他糖苷键的分解能力很弱或不能分解，也就是说，对寡糖具有不可消化性或消化性很低，故称为非消化性寡糖（NDO）。Tokonaga等于1989）用14C标记的FOS饲喂无菌家鼠的试验表明，FOS不能被胃小肠降解为单糖，不能被小肠吸收，而直接进入小肠后部如盲肠、结肠和直肠。
2.2 果寡糖的代谢
经研究得出的结论：动物本身不能消化果寡糖，胃肠道中微生物可代谢果寡糖；胃肠道中果寡糖被微生物代谢分解生成挥发性脂肪酸，丁酸（28.5%）、乙酸（17.2%）、丙酸（15.6%）和戊酸（5.6%），经盲肠吸收，参与代谢。
2.3 果寡糖的利用
并不是所有的肠道微生物都能很好地利用果寡糖。大量试验表明，乳酸菌属的双歧杆菌能特异性地利用果寡糖，而其他类有害菌则不能利用或只能在很低程度上利用果寡糖。
3 果寡糖的作用及机理
3.1 增殖肠内有益菌，抑制有害菌
双歧杆菌和乳酸菌可将肠道内的低聚果糖发酵生成有机酸，降低肠道pH值，并产生抑制有害菌（如革兰氏阴性菌）的细菌素、过氧化氢等，同时在动物肠道中合成蛋白质、B族及K族维生素。试验表明：在初生仔猪日粮中添加果寡糖可以提高粪便中双歧杆菌浓度（Howard，1995）；人服用果寡糖后，双歧杆菌浓度增加10-1000倍（Wada，1990）。因双歧杆菌具有较强的免疫活性，可提高机体免疫力和延缓机体衰老；嗜酸乳杆菌有很好的粘附能力，可通过竞争生存空间而达到抑制病原菌的目的；芽孢杆菌可以消耗肠内氧气，造成厌氧环境，有利于厌氧微生物的生长，从而把失调菌群恢复到正常状态。
Gibson等（1995）和Marcel等（2000）研究也发现，果寡糖进入肠道后，不能被病原菌（如沙门氏菌）利用，只能被有益菌（如乳酸杆菌、双歧杆菌）分解利用，产生挥发性脂肪酸，在促进有益菌大量繁殖的同时，使肠道pH值下降。这样，一方面直接抑制病原菌的生长，另一方面使肠道还原电势降低，具有调节肠道正常蠕动的作用，间接阻止病原菌在肠道中定植，从而起到有益菌的增殖因子的作用。

王岭（2003）研究表明，在肉仔鸡日粮中添加果寡糖可以显著增加有益微生物的数量，这可能是由于肉仔鸡在幼雏期阶段。肠道微生物区系的建立还未达到完善，缺乏具有保护作用的肠道正常菌群，而果寡糖的添加能够促进肠道健康微生物菌落的形成。但成鸡由于肠道内微生物区系已达到平衡，果寡糖的添加表现不出显著的效果。
3.2 对胃肠道组织学的影响
肠道组织结构，特别是肠黏膜细胞的数量和形态，直接影响到营养物质的吸收和利用。Howard等（1993）在哺乳仔猪日粮中添加果寡糖的研究表明，果寡糖对仔猪的盲肠、结肠黏膜细胞增殖速度比对厢组快，并有防止黏膜上皮萎缩作用。占秀安（2003）等研究也表明，添加4000mg／kg，6000mg／kg果寡糖使肉鸡盲肠上皮黏膜隐窝深度和细胞密度显著增加，显著地提高了盲肠中乙酸、丁酸和总短链脂肪酸含量；添加2000mg／kg，4000mg／kg和6000mg／kg果寡糖显著提高了丙酸含量。Sakata等曾报道，补充短链脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸的混合物）可促进兔和大鼠的大肠上皮黏膜细胞的增殖，丁酸盐是正常结肠细胞生长的首选原料，且能通过稳定DNA和修复损伤来促进正常细胞的形成。因此，果寡糖可能通过提高肉鸡盲肠中短链脂肪酸水平，从而促进盲肠上皮黏膜细胞的增殖。
3.3 刺激和加强机体的免疫反应
寡糖调节机体免疫系统主要是通过充当免疫刺激的辅助因子来发挥作用，提高机体免疫应答能力，从而增加动物体液及细胞免疫能力。有研究表明寡糖可结合于一些毒素、病毒的表面，能减缓外源抗原的吸收，增加抗原的效价。猪饲喂寡糖，胆汁中、肠道内及血清中的免疫球蛋白的浓度显著升高，肠道淋巴细胞数也显著增加；甘露寡糖可显著提高火鸡血清IgA、IgG的水平，这说明寡糖可以提高仔猪的体液免疫功能。有报道口服寡糖能极显著提高哺乳仔猪淋巴细胞转化率、白细胞的吞噬能力。另外，寡糖也会使白介素的浓度提高，通过白介素可促进T细胞的增殖和分化，同时也可使T细胞分泌的细胞激动素活力增加，即机体的细胞免疫功能增加。
3.4 促生长作用
果寡糖作为一种饲料添加剂，是一种良好的促生长因子。吴天星等（1999）试验表明，肉鸡日粮中添加FOS对肉鸡生长和饲料报酬有明显的促进作用，日粮中FOS的添加水平以0.25%－0.50%为宜。石宝明（2000）通过试验表明，果寡糖可提高仔猪日增重和饲料转化效率。胡彩虹等（2001）发现，对于肥育猪，添加0.50%和0.75%果寡糖能显著提高肥育猪的日增重和饲料转化效率，并且0.50%和0.75%果寡糖组之间差异不显著。
3.5 促进矿物质的吸收利用
Seigo等（1996）在鼠日粮中添加果寡糖，以Cr2O3作为外源性标记来测定钙和镁的表观消化率：试验结果发现，果寡糖可以明显地提高钙和镁的表观消化率。这可能是由于果寡糖产生的短链脂肪酸降低了消化道的pH值，从而使钙、镁盐的溶解性升高并促使钙、镁离子的吸收。
3.6 促进脂类代谢
果寡糖的重要作用之一是能降低血脂。Djouzi等（1997）报道：FOS具有降低血清胆固醇的作用。Kok（1998）研究表明，FOS能显著降低血液及肝脏中的甘油三酯与磷脂水平。
3.7 抗肿瘤作用
田萍等（2003）研究表明，肠道内某些细菌可以产生13-葡萄糖苷酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和偶氮还原酶等，这些酶作用于动物肠道内源物可以产生生殖性毒物致癌因子。而双歧杆菌和乳酸菌中这些酶的活力与梭状芽孢杆菌等有害菌相比很低。所以可以通过果寡糖抑制有害菌生长而降低肠道中这些酶的活性。此外，消化道中蛋白质和氨基酸的降解可能产生酚、吲哚、氨和胺等有害物质，而果寡糖能够减少这些有害物质。
4 果寡糖的饲喂效果
目前国内外对于果寡糖的饲养效果研究报告较多，综合来看，其对畜禽、水产生物均有明显的效果。
4.1 果寡糖对猪的作用效果
目前的研究表明果寡糖对猪的作用效果是多方面的。胡彩虹研究了果寡糖对三元杂交育肥猪的生长、消化酶含量及肠道微生物菌群的影响，结果发现添加0.5%的果寡糖可使猪日增重提高9.67%，乳酸杆菌数增加314.81%。日本北里大学等单位证明果寡糖可提高母猪泌乳量，同时未成熟胎儿发生率降低10%。另外还有报道在猪饲料中添加0.5%果寡糖组日增重较对照组提高13.84%、饲料利用率提高8.08%、仔猪腹泻频率降低0.8%、断奶仔猪平均体重增加0.9kg。在种猪日粮中添加1%果寡糖，母猪平均产仔数会增加0.8头，母猪分娩后便秘的发生减少、受胎率提高，母猪的平均泌乳量增加，母猪初乳里免疫物质的含量更多。
4.2 果寡糖对家禽的作用效果
ZR.等人的研究表明用添加4.0g／kg果寡糖的日粮饲喂1日龄艾维茵肉仔鸡，可引起鸡平均日增重明显增加，料肉比降低；消化道中的大肠杆菌数明显降低，而乳酸菌数明显增加，淀粉酶和蛋白酶活性明显提高。占秀安向基础日粮中添加0.4%的果寡糖，试验组艾维茵肉仔鸡日增重提高9.53%，料重比降低7.87%；盲肠中梭菌数降低79.36%，大肠杆菌数降低71.35%，而乳酸杆菌数增加67.97%；盲肠中乙酸、丙酸、丁酸含量分别提高23.25%、73.22%、144.31%。王明海研究发现罗曼蛋鸡饲喂18周添加果寡糖的日粮后，产蛋率提高18.91%，饲料利用率提高8.49%，蛋壳厚度增加5.7%，经济效益提高7.46%。综合看来，肉鸡日粮中果寡糖的添加水平以0.25%－0.5%为宜，这一添加量对鸡的生长和饲料报酬提高有明显的促进作用；而当果寡糖添加量超过1.0%后，肉鸡腹泻增加，饲料报酬和日增重低于添加水平为0.5%的组。
5 影响果寡糖吸收的因素
单胃动物对碳水化合物的消化仅限于α-1，4糖苷键，而对于β－1，2糖苷键或其他糖苷键的消化能力极低，所以说单胃动物体内酶不能分解利用果寡糖。有试验表明果寡糖不能在小肠消化吸收，而直接进入后部的盲肠、结肠、直肠，在此处由微生物分解产生一些乳酸、丙酸、丁酸类的酸性化合物，经盲肠吸收后被利用。Kaplan
H.等采用同位素示踪法对果寡糖的转运和吸收情况进行了研究，结果表明细胞能量水平及所处环境的物质成分可以影响果寡糖的转运和吸收，其中葡蓟糖、果糖、蔗糖可抑制果寡糖的吸收，而其他的单糖、双糖和三糖则不受影响；氟化钠等抑制剂可使果寡糖的转运率降低60%，这种转运和吸收依赖于ATP的存在。竞争性试验表明不同种类果寡糖的转运和吸收情况不同，果寡三糖和果寡四糖比果寡五糖更容易被转运和吸收。
6 结束语
FOS作为一种新型饲料添加剂，是一种稳定性、安全性和环保性良好的抗生素替代物。FOS可以促进肠道内双歧杆菌及乳酸杆菌等有益微生物的大量增殖，同时抑制沙门氏菌与大肠杆菌等病原菌的繁殖，从而改善肠道微生态，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，对建立正常的肠道微生物区系发挥重要作用。同时，它还可以改善脂质代谢，对蛋白质的代谢也有一定影响，生产实践表明可促进畜禽生长，减少断奶仔猪下痢。

来源：功能食品配料网

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