无公害饲料添加剂 — 低聚木糖的开发与利用

一、新形势下的养殖业呼唤绿色饲料添加剂

      改革开放以来，我国的养殖业得到了迅猛的发展，部分畜禽产品总产量已跃居世界第一位，从而带动了以养殖业为基础的饲料工业也得到了迅速的发展，目前我国已成为饲料工业生产大国，年产饲料约7000万吨。但随着人民生活水平的提高和健康意识的日益加强，人们对“病从口入”有了更进一步的认识，老百姓关心的不再是吃饱而是吃好的问题，对包括畜禽和水产品在内的食品提出了更高的要求。近年来，无污染、无残留和无公害的安全绿色食品已成为人们的一种消费时尚，畜禽水产品中有害物质的残留问题已引起了人们的高度警惕，有害物质残留已成为阻碍我国养殖业发展和产品出口创汇的一个关键因素。

      在集约化的养殖过程中，由于饲养环境、疾病威胁和营养限制等因素，必须在饲料中添加一定量的饲料添加剂，以保证动物健康，提高肉禽蛋产量，从而提高养殖效益。药物饲料添加剂随饲料进入动物体内后，绝大部分经代谢后排出体外，但仍有极少量没有排出而积累在动物体内，并通过食物链最终在人体中富集，严重损害了人体的健康。因此饲料添加剂是引起畜禽和水产品中有害物质残留的主要原因之一，其中添加剂中的抗生素是最根本的因素。抗生素在养殖业上的广泛应用产生了一些影响动物健康并最终危害人类健康的负面效应，其中最主要的是有害物质的残留在人体中产生耐药菌株，使人体失去对某些疾病的抵抗力，或有害物质的大量蓄积对人体产生毒害作用等。因此近年来在我国饲料工业界掀起了一股无残留、无公害饲料添加剂的研究生产热潮，既具有防病抗病能力，又能大幅度提高养殖产量的新型、高效、无公害绿色饲料添加剂的开发和应用，必将使我国的饲料科技水平和养殖业再上一个新台阶。

      在各种绿色饲料添加剂中，研究得最多的是活菌制剂（也称微生态制剂、益生素）、功能性低聚糖、中草药等，其中在饲料中已广泛应用的是活菌制剂和功能性低聚糖。

二、动物体内的细菌

      动物体中存在着大量的细菌，达几百余种。就动物健康而言，正常存在于动物肠道中的细菌大体可分为三类。第一类是益生菌，如双歧杆菌、乳酸杆菌等，数量最多，对动物有益无害，是动物健康必不可少的；第二类是中间类型，如大肠杆菌、肠球菌等，正常情况下它们益多害少，但在一定条件下也可能对动物造成不利影响；第三类为致病菌，如产气荚膜梭菌、假单孢菌等，它们害多利少，但数量较少，在正常条件下一般不会致病。如果后两类细菌“超生”，就会导致疾病。健康动物体内的各种菌群种类、数量和定位的分布都是有规律性的，它们构成肠道内的一个微生态环境，保持这个微生态平衡是动物健康所必需的。但是，肠道菌群之间的比例并非一成不变的，它会随环境条件（如饲料结构）、年龄和生理状态的变化而有规律地演变。

三、动物体中最重要的有益菌 —— 双歧杆菌

      在众多的肠道正常菌群中，具有最重要作用的益生菌是各种双歧杆菌。双歧杆菌之所以对动物健康很重要，主要是因为它具有以下生理功能：

     1、产生醋酸、乳酸使肠道pH下降，抑制致病菌的生长。

      2、合成B族维生素。

      3、促进肠道蠕动，防止便秘。

      4、参与食物的消化作用，促进蛋白质的消化吸收。

      5、分解有害、有毒物质。

      6、提高动物免疫力。

      如果能创造条件，调整肠道内菌群结构，使肠道内双歧杆菌等有益菌处于一种优势状态，将对动物健康具有重要作用。目前，动物体内双歧杆菌增殖方法主要有在饲料中添加活菌制剂（微生态制剂）和摄入功能性低聚糖使其在肠道内自然增殖这两种方法。近年来，以双歧杆菌为主要成分的活菌制剂异军突起，但活菌制剂在生产和服用时存活性是个难题。服用过程中经过酸性胃液、胆汁破坏以及漫长的消化道抵达大肠时，能发挥繁殖作用的活菌体已所剩无几。此外，人工培养的双歧杆菌与动物肠道的天然菌群是否具有同样的功效以及对动物的遗传是否有影响还是一个未知数，因此，服用活菌制剂的安全性和可行性在科学界一直是一个有争议的问题。面对这一难题，日本科学家最先将眼光瞄准低聚糖，通过摄入功能性低聚糖来促使肠道内双歧杆菌的自然增殖更切实可行，安全可靠。

四、功能性低聚糖

      低聚糖或称寡糖（oligosaccharides），是由2～8个单糖通过糖苷键连接形成的具有直链或支链的低度聚合糖类的总称，分子量约 300～2000。它又分为功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖、环糊精及麦芽低聚糖等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收，产生能量。而功能性低聚糖，是指具有特殊的生物学功能，特别是能促进肠道内双歧杆菌的增殖，有益于人体健康的一类低聚糖，即所谓的双歧因子。

      功能性低聚糖具有多项优异的生理功能，业已确认的功能性低聚糖的生理功能主要表现在以下几个方面：

      1、双歧杆菌的增殖效应。功能性低聚糖较难被动物体吸收，要到双歧杆菌存在的大肠内才能被肠内细菌利用，从而迅速促进双歧杆菌的增殖，而肠内的有害细菌产气荚膜梭菌和大肠杆菌几乎不能利用它。

      2、排除、抑制病原菌的生长。摄入功能性低聚糖后，使大肠粘膜双歧杆菌大量生长，相对抑制了有害菌的生长，同时双歧杆菌产生的醋酸、乳酸降低肠道pH值，抑制了致病菌的生长。

      3、提高动物免疫力。功能性低聚糖能促进肠内有益菌的生长，抑制有害菌的生长，正常菌群具有广谱免疫原性，能刺激和促进动物体产生免疫功能，提高免疫力。

      4、防止便秘。双歧杆菌利用功能性低聚糖产生的醋酸、乳酸，能刺激肠道蠕动、增加粪便湿润度并保持一定的渗透压，从而防止便秘的发生。

      5、合成各种维生素。功能性低聚糖促使增殖的双歧杆菌能合成维生素B1、B2、B6和B12、烟酸和叶酸等。

      6、参与食物的消化作用。摄入功能性低聚糖促使双歧杆菌增殖，双歧杆菌可将各种蛋白质分解成氨基酸或肽，使人体更易吸收，并能分解胆固醇、脂类等。

      7、具有膳食纤维的部分生理功能。功能性低聚糖不易被动物体消化吸收，属水溶性膳食纤维，具有膳食纤维的部分生理功能。正因为功能性低糖具有以上重要的生物功能，它将在动物饲料添加剂领域大有作为。目前已发现具有特殊生理功能的新型低聚糖共有十几种。国外作为商品进入市场的主要品种是低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、帕拉金糖、低聚木糖等；国内研究主要集中在低聚木糖、大豆低聚糖、低聚异麦芽糖和低聚果糖上，国内饲料工业上应用较多的是低聚异麦芽糖和低聚果糖。

五、低聚木糖

      低聚木糖（xylo-oligosaccharides）是由2 ～ 8个木糖以β-1,4-糖苷键连接而成的低聚糖。与其它功能性低聚糖（低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、帕拉金糖等）相比，低聚木糖由于具有以下几个特点而被公认为最好的功能性低聚糖。

      1、低聚木糖很难被动物的消化酶系统所分解。

      动物的唾液、胃液、胰液和肠液对低聚木糖的消化试验结果如表1。试验结果表明，各种消化液几乎不能分解低聚木糖，它的能量值几乎为零。因此，如果作为动物饲料添加剂饲
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