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低聚糖在饲料的发展应用

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低聚糖在饲料的发展应用低聚糖在饲料的发展应用低聚糖亦称寡糖,是由2一10个单糖通过糖昔键连接形成直链或支链的低度聚合糖,由于其聚合度低,故称为低聚糖,有功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖等属于普通低聚糖,它们可被机体消化吸收,不是肠道有益细菌双歧杆菌的增殖因子。功能性低聚糖指不为人或动物内源酶所降解,在小肠中不被吸收的低聚糖,亦即非消化性低聚糖,主要有低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、果寡糖、低聚木糖、甘露寡糖、低聚壳聚糖、低聚乳果糖、乳酮糖、大豆低聚糖、低聚半乳糖、黑曲霉低聚糖等。1999年中国公布的‘·功...

低聚糖在饲料的发展应用
低聚糖在饲料的发展应用低聚糖亦称寡糖,是由2一10个单糖通过糖昔键连接形成直链或支链的低度聚合糖,由于其聚合度低,故称为低聚糖,有功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖等属于普通低聚糖,它们可被机体消化吸收,不是肠道有益细菌双歧杆菌的增殖因子。功能性低聚糖指不为人或动物内源酶所降解,在小肠中不被吸收的低聚糖,亦即非消化性低聚糖,主要有低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、果寡糖、低聚木糖、甘露寡糖、低聚壳聚糖、低聚乳果糖、乳酮糖、大豆低聚糖、低聚半乳糖、黑曲霉低聚糖等。1999年中国公布的‘·功能性低聚糖通用技术规则行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ”对功能性低聚糖的定义为:①功能性低聚糖(functionaloligosaccharide)是由2一10个相同或不同的单糖以糖昔键聚合而成;②具有糖类某些共同的特性,可直接代替糖料作为甜食品配料,但不被人体胃酸、胃酶降解,不在小肠吸收,可到达大肠部;③具有促进人体双歧杆菌的增殖等生理功能。1低聚糖的特性和生理功能低聚糖主链由不同单糖残基通过a-(1,2),。-糖昔键连接组成。低聚糖本身不能被动物消化、吸收,湿性、耐酸性、耐热性和防结晶析出等方面性能优良,和功能的完整性不被破坏。由于来源及加工方法不同,(1,3)、a-(1,6)、R-(1,4)或0-(1,3)具有低甜度、低热量、稳定性高等特性,在保能承受饲料加工制粒的高温处理,保持其结构低聚糖结构上差异较大,故理化性质亦有很大不同[’一〕。低聚糖的生理功能主要有:促进双歧杆菌等有益菌增殖、阻断有害菌定植和抑制有害菌繁殖、吸附霉菌毒素、减少有害代谢物和有害酶产生、抗氧化损伤和抗肿瘤、防止腹泻和便秘、调节脂类代谢、降低胆固醇和血脂、降血压、改善养分消化吸收、抗应激和抗感染、抗龋齿、增强免疫力和保护肝脏等。2低聚搪在饲料中应用的作用机理低聚糖应用于饲料中主要作用是阻断病原菌定殖、促进有益菌增殖、保护动物肠道健康、调节脂类代谢、抗氧化损伤、增强免疫功能和抗病能力等,从而提高动物生产性能、改善饲料利用率。2.1阻断病原菌定殖和抑制病原菌繁殖研究表明,动物细胞表面的寡糖受体是病原微生物致病基础,病原微生物通过其表面凝集素与宿主细胞寡糖受体特异性结合,动物机体内私附、定植和繁殖后致病。针对饲料中添加低聚糖阻断病原菌定殖的研究主要集中于肠道病原菌,饲料中的低聚糖能与病原菌结合,阻断病原菌在肠道勃膜上皮细胞上的赫附、定植。低聚糖可抑制大肠杆菌、沙门菌属、金黄色葡萄球菌等病原菌和某些真菌等的生长。2.2促进有益菌增殖低聚糖最主要的作用之一是促进双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖。低聚糖可使老鼠大肠中的乳酸杆菌和双歧杆菌数显著增加,低聚木糖使乳酸杆菌增加了10倍。在肉鸡、猪等动物中的研究中也得到了类似的结果2.3增强免疫功能低聚糖能与细菌、某些病毒等的表面结合,作为这些抗原的佐剂;可以增强动物的非特异性能。3低聚糖在饲料中的应用研究低聚糖在饲料中的应用研究已有大量报道,研究较多的有:低聚木糖、低聚壳聚糖、果寡糖、甘露寡糖和大豆低聚糖等,主要集中于对动物生产性能、肠道菌群和结构、内源消化酶和免疫功能等指标的影响。3.1低聚糖在猪饲料中的应用研究低聚糖在猪饲料中的应用研究以仔猪为主,重点研究其添加效果及替代抗生素的可行性,试验用低聚糖有果寡糖、低聚木糖、甘露寡糖、低聚壳聚糖、低聚异麦芽糖和低聚半乳甘露糖,添加量差异较大。试验结果表明,低聚糖能提高仔猪生产性能和饲料养分利用率,降低仔猪腹泻发生率,增强仔猪细胞和体液免疫功能,增加肠道内双歧杆菌、乳酸菌数量和降低大肠杆菌及沙门氏菌数量,降低仔猪肠道和粪便pH,提高肠道中的消化酶活性和总挥发性脂肪酸量,提高抗体效价和血清生长激素、胰岛素样生长因子(IGF)水平,改变乳中某些生物活性因子,亦可影响IGF-I等的基因表达水平。对生长肥育猪的研究表明,低聚糖能提高猪的生产性能,促进肠道内有益菌生长和抑制有害菌,提高内源酶活性,增强抗氧化能力,调节胆固醇代谢。与抗生素相比,低聚糖表现出了一定的优势,对抗生素具有可替代性。亦有研究表明,果寡糖对断奶仔猪影响不大3.2低聚糖在家禽饲料中的应用研究低聚糖在家禽饲料中的研究主要以肉鸡为主。研究表明,饲料中添加低聚壳聚糖、果寡糖、大豆低聚糖、甘露寡糖和低聚木糖等均对肉鸡具有多种有益作用,能提高采食量、增重和饲料转化率,提高饲料养分利用率,改善肠道形态,增加小肠绒毛高度、降低隐窝深度、提高绒毛高度/隐窝深度比值,提高肠道淀粉酶、脂肪酶和胃蛋白酶的活性,增加肠道中乳酸杆菌等有益菌数量,提高肠道中乙酸、丁酸和总短链脂肪酸含量,减少大肠杆菌和沙门氏菌等有害菌数量,促进雏禽免疫系统的成熟,提高免疫器官指数,提高抗体效价水平和巨噬细胞的吞噬力,使粪中NH3和H2S的散发量分别降低,减少粪便臭气物质的产生量,与抗生素比较,亦表现出了较好的效果,是最为主要的抗生素替代品。并可使鸡肉pH呈上升趋势,肌纤维趋于变细,剪切力和滴水损失下降,丙二醛含量呈显著下降趋势,肌昔酸含量呈显著上升趋势,改善肉的鲜味;肉仔鸡肌肉中胆固醇的含量。能显著降低肉鸡排泄物(粪尿混合物)中钙、磷、镁、锌、铜、锰,的含量,增加铅、铝排出量。在蛋鸡饲料中的应用研究表明,低聚糖可提高蛋鸡产蛋率,降低料蛋比,降低鸡蛋中的胆固醇含量,提高鸡蛋品质。饲料中添加低聚糖可提高肉鸭增重,降低料重比,改善干物质、粗灰分、粗蛋白的利用率,增加肠道中有益菌数量,减少大肠杆菌数量。3.3低聚糖在其他动物饲料中的应用低聚糖在其他动物饲料中的应用也进行了部分研究。饲料中添加低聚糖能够改变断奶羔羊瘤胃菌群结构,提高羔羊瘤胃总菌、黄化瘤胃球菌和产唬拍酸丝状杆菌数量,增加其小肠勃膜免疫相关细胞数量,增强断奶羔羊小肠豁膜免疫功能,提高其免疫力,提高氮利用率,降低反当动物的甲烷排放量。4低聚搪应用研究存在的问题低聚糖在饲料中的应用研究尚不够系统深人,还存在着一些问题,不同种类或相同种类由不同方法生产的低聚糖添加量由几十到数万毫克/千克不等,相差上千倍,所得的试验结果亦有一定差距。影响低聚糖在饲料中的作用效果的因素主要有:低聚糖品种、添加量、纯度、分子大小(聚合度)及动物种类和生长阶段、日粮类型和营养水平、饲养环境、应激、健康状况等,特别是添加量、分子大小等影响较大,需在今后的研究中予以重视。4.1低聚糖的添加量一般认为,不同阶生产阶段的动物应添加不同的比例,且添加量不宜过高。有研究表明,甘露寡糖的添加量过多,会引起后肠过度发酵,使动物发生轻微腹泻,影响养分吸收利用,从而抑制动物生长;3%壳聚糖组肉仔鸡的生长性能低于对照组,而添加更高水平的壳聚糖对肉仔鸡的生长性能有负面作用;长添加0.5%大豆低聚糖对肉鸡有较佳的作用效果,但添加2.00%大豆寡糖则降低饲料养分利用率。4.2低聚糖分子量的大小低聚糖分子量大小对其应用效果影响极大。研究较多的是低聚壳聚糖,Jeon等指出相对分子质量是壳寡糖抑制微生物生长的最重要因素。壳寡糖的吸收及分布与分子质量相关,分子质量越小,吸收增加。相对分子质量为500的壳寡糖开始对对大肠杆菌有明显的抑菌效果,但一定时间后因其含有大量单糖,能被大肠杆菌作为碳源利用,反而促进其生长;相对分子质量为5200,9000的壳寡糖对大肠杆菌抑制作用不强;相对分子质量为2100,3700在整个过程中均保持强抑菌能力,以相对分子质量2100的壳寡糖对大肠杆菌抗菌作用为最强,其抑菌作用随壳寡糖质量浓度的增加而增强。分子量为(14000,11000,5000,3000,1600,700)Da的低聚壳聚糖,同一浓度下随着分子量的减小对金黄色葡萄球菌的抑菌效果越来越好。分子量分别为3kDa,300一400kD。和700kDa(脱乙酞度85%以上)的三种壳聚糖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用以及对两种菌细胞膜通透性的影响随分子量增大而减小[63]。小分子量壳聚糖(3kDa)在短时间内迅速进入细胞,大分子量壳聚糖(300-400kDa与700kDa)则不能进人细胞,堆积在细胞膜的表面。扫描电镜结果显示,壳聚糖对细胞膜完整性有破坏作用,细菌核内物质渗漏,最终导致菌体死亡。壳聚糖能破坏细菌的表面结构,影响屏障功能,使菌内物质泄漏。壳聚糖的抗菌作用机理为:壳聚糖吸附在细胞表面形成一层高分子膜,阻止营养物质向细胞内运输,从而起到抑菌杀菌作用;或壳聚糖渗透进入细胞体内,吸附细胞体内带有阴离子的细胞质,并发生絮凝作用,扰乱细胞正常的生理活动,从而杀灭细菌。高分子量壳聚糖主要在细胞表面形成分子膜;而低分子量壳聚糖成膜并可进人细胞内,故抑制作用较高分子量壳聚糖好。壳聚糖分子量越小,越容易进入细胞壁的空隙结构内,从而干扰细胞的新陈代谢,对大肠杆菌的抗菌作用越明显;壳聚糖对大肠杆菌的抑菌作用与其氨基的质子化有关。壳聚糖可能通过破坏幽门螺杆菌(Hp)外膜的结构、功能和通透性,使细菌内容物渗出,细菌破裂,并从破损的细胞外膜进入Hp内,与胞质作用,扰乱其代谢。这两方面机制发挥抗Hp作用[687。壳聚糖都对金黄色葡萄球菌的抑菌率接近100%,最低抑菌浓度为0.03%,脱乙酞度相同(为75.3%或93.7%)、平均分子量不同(在40万一80万Da之间)的壳聚糖抑菌作用随分子量升高而增强,而分子量相近脱乙酞度不同的壳聚糖对金黄色葡萄球菌、假单胞菌、枯草杆菌和大肠杆菌的抑菌作用差别不大。壳聚糖分子量大小对自由基的清除能力有较大影响。低分子量((9x103Da)壳聚糖时对氧自由基清除率远大于高分子量(7.6x105Da)壳聚糖[707。不同分子量壳寡糖[分别为(1200,3210,4321,5101,7681,9987)Da」对于胰岛p细胞体外增殖具有明显的促进作用,并可以显著促进胰岛p细胞的胰岛素分泌,低分子量壳寡糖在体内能有效改善糖尿病大鼠的体重减轻、多饮、多食等症状。亦有研究表明,壳聚糖分子量对抑菌效果的影响无特定规律,亦与壳聚糖的脱乙酞度有关[”〕。壳聚糖对细菌的抑菌作用比低聚壳聚糖更强,可更有效的抑制细菌生长,且对革兰氏阳性菌的抑菌作用比对革兰氏阴性菌的抑菌作用更强[”性分子量为1000一3000D。低聚壳聚糖较分子量小于1000Da的低聚壳低聚糖对活细胞具有更强的抗蛋白质氧化作用[747。对革兰氏阳性菌(葡萄球菌)的抑菌作用随分子量增大而增强,而对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的抑菌作用则随分子量减小而增强[”〕。4.3日粮类型和饲养环境豆粕中存在多种大豆低聚糖,各种饲料原料中存在的纤维素、半纤维素成分在酶和微生物的作用下可能降解为一些低聚合度的糖类,这些产物一定程度上具有低聚糖的生物活性,从而影响低聚糖应用效果。低聚糖能促进动物体内有益菌增殖,提高内源消化酶活性,防止病原微生物感染,据此可以推断,在饲养环境相对较差、应激、亚健康等条件下应用低聚糖将会有更佳的效果。5低聚搪的发展趋势目前,应用于饲料中的低聚糖品种多,质量差异大,亦无可靠、简便的方法和明确的指标进行测定评价。虽可用分子量等进行评价,但由于各低聚糖产品多为多种低聚糖混合物,其分子量为平均分子量,平均相对分子质量较低的低聚糖可能含有较多的小分子低聚糖,具有更强的生物活性,也可能含有较多的单糖而影响活性。将低聚糖进行分离纯化,用高纯度的低聚糖进行饲料应用及其作用机制研究,将获得更为准确的结果。随着对病原微生物研究及其致病机制了解的深人,多种病原微生物受体的分子结构已阐明,针对病原微生物受体结构进行低聚糖分子结构设计并进行饲料应用研究是将来的重点之一,以此为理论基础,开发可降低病原微生物私附力及毒力的低聚糖产品将更具意义;通过将低聚糖与益生菌等组装为合生素将可发挥两者的协同作用,对替代抗生素、推动健康养殖具有重要意义。
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分类:其他高等教育
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