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大豆低聚糖的生理功能及在家禽生产中的应用
发布时间:2011/1/20  阅读次数:1947  字体大小: 【】 【】【

       大豆低聚糖(SBOS)是一种新型的功能性糖类,是大豆中可溶性糖类的总称。主要成分是蔗糖、棉籽糖和水苏糖,约占大豆中总糖类的7 %~8 %。除了大豆,豇豆、扁豆、豌豆、蚕豆、绿豆和花生等豆类作物中均有存在。长期以来,大豆低聚糖被认为是个不受欢迎的胀气因子,并尽力在加工过程中减少甚至清除,造成资源的巨大浪费。随着研究的深入,发现大豆低聚糖是一种功能性低聚糖,具有调节肠道菌群平衡、调节脂肪代谢、降低血压、抗氧化和增强机体免疫力等生理功能。因此,对大豆低聚糖的研究有重要的经济和社会价值。我国对大豆低聚糖的研究尚属起步阶段,就大豆低聚糖的理化性质、生理功能及其在家禽生产中的应用进展进行了论述。以期为大豆低聚糖在养禽业中开发应用提供参考。

1    大豆低聚糖的结构及物化性质

       典型的大豆低聚糖主要由水苏糖、棉籽糖和蔗糖3部分构成,其中蔗糖占65 %,棉籽糖占5 %~7 %,水苏糖占30 %~32 %,此外,还有少量葡萄糖、果糖、右旋肌醇甲醚和半乳糖苷肌醇甲醚等其他糖类。高效液相色谱分析表明:大豆低聚糖的主要单糖含量为半乳糖(65.3 %)、甘露糖(15.6 %)、果糖(7.8 %)和葡萄糖(8.7 %)。水苏糖和棉籽糖都是由半乳糖、葡萄糖和果糖组成的支链杂低聚糖,是在蔗糖的葡糖糖残基一侧以 α-1, 6 糖苷键连接 1 个或 2 个半乳糖,水苏糖和棉籽糖化学结构见图1。

       液态的大豆低聚糖为淡黄色,呈透明黏稠状;固体产品为淡黄色粉末,极易溶于水。其黏度高于蔗糖和高果糖浆 ( 含 55 % 果糖的果葡糖浆 ),低于麦芽糖浆 ( 含麦芽糖 55 %),与其他糖浆一样,温度升高,黏度降低。其渗透压略高于蔗糖,低于55 % 的高果糖浆;其吸湿性和保湿性比蔗糖小,但优于果葡糖浆,质量浓度为 50 %~70 % 时,其水分活度接近蔗糖。大豆低聚糖能溶于低分子烯醇,但不溶于非极性有机溶剂,其稳定性较高,即使在 140 ℃高温或在 pH3 的酸性条件下加热,或经发酵处理,仍保持其稳定性。大豆低聚糖甜味纯正,近似蔗糖,甜度为蔗糖的 70 %~75 %;其热能是 8.36 kJ/g,仅是蔗糖热能的 1/2。将大豆低聚糖中的蔗糖成分去除后制成的改良大豆低聚糖,其甜度为蔗糖的22 %,能量值更低。

2   大豆低聚糖的生理功能

2.1   促进双歧杆菌生长繁殖,改善肠内菌群结构

       大豆低聚糖是一种安全无毒的天然产品,由于人及动物体肠道内缺乏水解水苏糖和棉籽糖的α-D- 半乳糖苷水解酶,因此不能被人及动物体直接利用,但在消化道的后段可以被肠道内的双歧杆菌和乳酸杆菌等充分利用。其中,水苏糖是促双歧杆菌增殖生长的主要成分。双歧杆菌是人和动物肠道内的有益菌,属厌氧性革兰阳性菌,发酵产生短链脂肪酸(主要是醋酸和乳酸及少量的蚁酸)和某些抗菌物质(Bifilong 和 Bifidin 等),降低肠道内pH 和电位,双歧杆菌定植在肠绒毛膜内,形成生物膜屏障,阻止有害菌的入侵与定植,从而抑制外源致病菌和肠内固有的腐败细菌生长繁殖,改善肠道内菌群结构与环境,且有机酸可促进肠道蠕动,防止便秘。

2.2   调节脂肪代谢,降低血压

       摄入大豆低聚糖,能够降低血清胆固醇水平。大豆低聚糖具有增加高密度脂蛋白 (HDL)、降低胆固醇 (TC) 和三酰甘油 (TG) 及提高 HDL/TC 比值的作用。一方面,人体肠道内的双歧杆菌可通过降解胆酸盐,增加粪便中胆汁酸的排出而减少或干扰肠道对胆固醇的吸收,从而降低血浆三酰甘油质量浓度。Bouhnik 等在给予12 名健康志愿者的日常膳食中增加低聚糖 8 g/d,4 周后发现试验组粪便中双歧杆菌和胆固醇含量较试验前明显增加,表明通过促进肠道中双歧杆菌增殖和粪胆汁酸的排泄是低聚糖降低血清胆固醇的机制之一。另一方面,低聚糖作为益生元在肠道中被双歧杆菌发酵增殖,产生的短链脂肪酸(SCFA) 可以阻止肝胆固醇合成,从而降低血浆胆固醇质量浓度。低聚糖被双歧杆菌利用生成的 SCFA 中的丙酸和乳酸经门静脉进入肝,可以阻止肝胆固醇和脂肪生成,调节血浆及肝胆固醇质量浓度,从而降低血清脂质水平。Fung 等试验表明:大豆低聚糖在肠道内被双歧杆菌发酵降解成的大量 SCFA 中,主要含丙酸、乙酸和丁酸,表明大豆低聚糖被双歧杆菌分解成大量 SCFA 中的丙酸和乙酸,可能介导了肝胆固醇合成途径,从而降低血浆胆固醇质量浓度。

2.3   抗氧化和增强机体免疫力

       大豆低聚糖具有提高机体颉颃过氧化损伤的能力,通过增强体内超氧化歧化酶(SOD)活性,减少过氧化脂质(LPO)生成,有效调节血脂紊乱,具有抗动脉粥样硬化(AS)作用。董玉枝等在试验中观察到大豆低聚糖能降低高脂血症大鼠心肌 LPO水平,提高心肌组织 SOD 活性,而 SOD 在清除自由基和抗氧化过程中发挥重要作用。王素敏等研究发现,摄入大豆低聚糖使高脂血症大鼠血清 SOD活力提高15 %,而血清LPO含量下降34 %。

       大豆低聚糖具有增强体液免疫和细胞免疫的作用。通过对小鼠灌服大豆低聚糖后,测定小鼠血清溶血素的含量表明,灌服大豆低聚糖组光密度值与对照组相比显著提高,即血清溶血素含量升高,2组间差异达到极显著水平,灌服大豆低聚糖可以显著提高小鼠血清溶血素含量,从而证明大豆低聚糖对小鼠体液免疫功能具有显著促进作用。胡刚等(2002)研究表明:大豆低聚糖可以直接作用于脾淋巴细胞和自然杀伤(NK)细胞,促进脾淋巴细胞的转化,提高 NK 细胞的杀伤活性。并且,大豆低聚糖还可以通过增殖双歧杆菌间接对肠道免疫细胞产生刺激,提高肠道免疫球蛋白 A 浆细胞产生能力,诱导免疫反应,增强机体免疫力。巨噬细胞具有强大的吞噬作用,是机体防御功能的重要组成部分,包括消灭病原体、清除异物、清除体内衰老死亡细胞及吞噬处理抗原等。大豆低聚糖是通过增殖的双歧杆菌而激活机体免疫系统中的巨噬细胞,提高其吞噬能力,同时分泌 IL- 6 等具有杀瘤活性的重要介质。双歧杆菌细胞壁的最主要成分为完整肽聚糖(WPG),目前已知 WPG 是巨噬细胞强有力的激活剂。Hatcher 等发现,青春型双歧杆菌的 WPG 能增强小鼠腹腔巨噬细胞吞噬活的沙门菌的能力。王立生等证实,分叉双歧杆菌的 WPG 能促进小鼠腹腔巨噬细胞分泌 IL-1、IL-6、IL-12 和大量的 IL-18,IL-18 是一种多功能免疫调节蛋白,它不仅能诱导CD4+T淋巴细胞产生γ干扰素(IFN- γ),而且还能增强NK细胞的杀伤活性。

2.4   促进肠内营养物质的生成与吸收

       大豆低聚糖具有促进肠内营养物质的生成与吸收作用。第一,大豆低聚糖可在肠道内大量增殖双歧杆菌,而双歧杆菌能自身合成或促进合成维生素 B1、维生素B6、维生素 B12、烟酸和叶酸等;双歧杆菌还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素供应,如能抑制分解维生素 B1 的芽孢杆菌的生长来调节维生素 B1 的供应。第二,大豆低聚糖能使乳糖转化为乳酸,通过调节肠道 pH 和结肠发酵能力起到改善消化的作用,提高各种营养素的利用率,有效缓解乳糖不耐受症状。第三,大豆低聚糖能促进钙的吸收。首先,大豆低聚糖进入结肠后,能够吸收更多的水分而溶解更多的钙;其次,由于其在结肠内被生理性细菌酵解而产生大量短链脂肪酸(乙酸丙酸、丁酸和乳酸等),降低结肠内 pH,提高钙离子质量浓度,从而促进Ca2+ 的吸收;再次,大豆低聚糖还能与肠钙通过钙结合蛋白的主动运转,通过调整肠道菌群来调节雌激素的代谢和改善膳食营养状况等途径来促进钙的吸收。

2.5   保护肝

       大豆低聚糖促进双歧杆菌在肠道内大量繁殖减少有毒代谢产物(主要是胺和氨)的形成和肝分解毒素的负担,所以在防制肝炎和预防肝硬化方面有一定的作用。试验表明:给患肝炎或肝硬化的人长期服用含有双歧杆菌的产品,发现病人血液中氨苯酚和脲酚含量明显减少。

2.6   低能量,不会引起龋齿

       由于大豆低聚糖能值低,且不被人体消化吸收,可在低能量食品中发挥作用,最大限度的满足了那些喜爱甜食又担心发胖者的要求,还可供糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人食用。龋齿主要是由突变链球菌引起的,大量研究表明:突变链球菌产生的葡萄糖转移酶,不能将低聚糖分解成黏着性的单糖,如:葡萄糖、果糖和半乳糖等,另外突变链球菌从大豆低聚糖生成的乳酸也明显比从蔗糖和乳糖生成的乳酸少,故大豆聚糖是一种低龋齿性糖类。

3   大豆低聚糖在家禽生产中的应用

3.1   改善生产性能

       大豆低聚糖具有提高家禽对营养物质的吸收率和饲料的利用效率,及促进家禽生长和生产,改善产品质量的功能。黄仁录等报道,在日粮中添加0.2 %~0.3 % 大豆低聚糖可以显著提高蛋质量和产蛋率,降低料蛋比。王国杰等研究表明:日粮中添加 0.9 % 果寡糖可使鹌鹑产蛋率和蛋质量分别提高1.9 % 和 5.9 %,饲料转化率改善 3.6 %。张振红等研究表明:蛋鸡日粮中添加600 mg/kg 大豆低聚糖,蛋形指数提高了 1.06 %,哈夫单位提高了 2.1 %,蛋壳厚度提高了 5.07 %,蛋壳比率提高了 1.81 %,蛋黄颜色提高了 6.55 %,蛋黄比率提高了 2.64 %,蛋黄中胆固醇含量降低了14.12 %。

3.2   改善肠道微生态环境,除粪臭的作用

       张振红等报道,日粮中添加0.08 %~0.3 % 的大豆低聚糖可以促进肠道中有益菌生长,抑制有害菌,可使肉仔鸡大肠粪便中氨的逸出量减少,改善环境条件。王宝维等报道,在雏鸡日粮中添加 0.5 g/kg大豆低聚糖可促进肠道乳酸菌及双歧杆菌的生长繁殖,对魏氏梭菌的生长呈现抑制作用,对降低大肠粪便氨态氮含量效果显著。

3.3   提高家禽免疫功能及抗氧化能力

       大豆低聚糖具有良好的抗氧化功能,可以提高血清中 SOD 的含量及肉鸡的免疫能力。祖晓伟等研究表明:日粮中添加大豆低聚糖可以显著提高血清中 SOD 的活性;降低血清中丙二醛(MDA)的含量;显著提高血清中免疫球蛋白G(IgG)的含量;显著提高胸腺、脾和法氏囊质量;显著提高胸腺指数、脾指数和法氏囊指数。

4   小结

       大量研究表明:大豆低聚糖具有多种生理功能,在家禽日粮中适量添加可显著提高家禽生产性能 , 增强机体免疫力,提高饲料利用率 , 增加养鸡的经济效益, 可在生产中广泛应用。同时,我国盛产大豆,全国现有规模较大的生产大豆蛋白的厂家 , 生产 1 t大豆分离蛋白就要排放 10 t 大豆乳清 , 大豆低聚糖的资源十分丰富。而绝大多数的大豆蛋白生产厂家都没有对大豆乳清进行综合利用 , 不仅浪费了富含大豆低聚糖的资源,而且严重地污染了环境。因此,开发利用大豆寡糖不仅能变废为宝 , 而且减少豆制品生产过程中排放污水对环境造成的污染,同时,也为畜牧业的发展开辟了一条新的道路。

来源:功能食品配料网
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