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低聚果糖在动物营养中的研究应用

发布时间:2012-10-25发布人:admin 阅读次数:5590
    低聚果糖在动物营养中的研究应用

    摘要:低聚果糖作为典型的益生元在人类食品中的应用已相当广泛,在动物健康调节方面也取得了很多的实验及应用数据。本文重点回顾低聚果糖在动物营养中的研究成果及应用实例。
    关键词:低聚果糖  动物营养

    低聚果糖(FOS)又叫寡果糖,蔗果低聚糖,这种碳水化合物在36000多种植物中都天然存在,主要指蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)和蔗果五糖(GF4)及其混合物。因为低聚果糖分子是由β-1,2-糖苷键相连而成,不易被人或动物体内分泌的消化酶水解,因此能顺利通过胃和小肠而不被降解。而大肠中的乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌可利用低聚果糖为营养源大量增殖;其他有害菌如,梭状芽孢杆菌、沙门氏菌则因不能利用低聚果糖而受到抑制,由此低聚果糖就达到了调整肠道微生态菌群平衡的目的。大量研究成果表明,低聚果糖具有促进体内益生菌(双歧杆菌、乳酸杆菌等)增殖、维护肠道菌群平衡、润肠通便、增强免疫力、促进钙、镁、铁等矿物质吸收等功能。在各种功能性低聚糖中,FOS是被人类发现较早、研究最为深入的一种低聚糖,其对人体和动物健康的安全与功效早已得到权威认可。
    一、低聚果糖在生猪养殖中的研究与应用
    许多研究者对生猪饲料中添加低聚果糖已做了大量工作,在仔猪、母猪(种猪)、育肥猪中的应用取得了一定量的数据。
    仔猪胃肠道发育尚未成熟、免疫机能尚未健全,在补料、断奶、转群等状态下易产生应激反应,引起腹泻与发育受阻。饲料中补充一定量的低聚果糖,可促进有益菌生长繁殖,抑制大肠杆菌等有害菌,从而改善肠道微生态环境,保障仔猪的正常生长。Fukuyasu(1987、1988)、Nakamura(1988)、 卢福庄等(1999)、袁涛等(2003)在断奶仔猪饲料中添加FOS,日增重提高,饲料效率改善,减少下痢和软粪现象,饲料成本减少。Furnworth(1992)在断奶仔猪饲粮中添加1.5%寡果糖(寡果三糖28%、寡果四糖60%、寡果五糖12%),日增重显著提高。王亚军等(2000)在杜洛克仔猪饲料中添加0.2%低聚糖,仔猪日增重提高19.88%(P<0.01),饲料报酬提高2.2%(P>0.05),采食量提高18.04%,腹泻率降低46.7%。Estrada(2001)报道,饲喂含1.5%低聚果糖日粮的18日断乳小猪,第一周内平均日增重、饲料利用率较对照组提高,饲喂的第七天,实验组小猪的粪便中双歧杆菌数量增加,梭状芽孢杆菌的数量减少。
    日本北里大学研究表明,饲料中添加低聚果糖可提高母猪泌乳量,减少母猪腹泻,缩短发情间隔,增加母猪产仔数。日本某农场长期使用低聚果糖后发现,母猪产仔数平均增加0.7头,公猪精子密度提高20~25%,受胎率提高,仔猪断奶重从5.4kg提高到6.3kg,下痢大幅下降。刘学剑(2004)在母猪饲料中添加FOS,母猪平均泌乳量提高32%,母猪初乳中的免疫物质含量也有所增加,而且母猪从断乳到发情的间隔时间由原来的10d缩短到7d左右。
    胡彩虹(2001)研究了FOS对“杜长嘉”育肥猪生长及肠道菌群和消化酶活性的影响,日粮中添加0.50%和0.75% FOS使日增重分别提高了9.67%(P<0.01)和10.67%(P<0.01),使料重比分别降低了8.19%(P<0.01)和7.60%(P<0.05)。
    二、低聚果糖在肉鸡中的研究应用
    吴天星(1997)对肉鸡日粮中低聚果糖的最佳添加剂量进行了研究,将200只15日龄小狄高鸡随机分为四组,添加剂量分别为0、0.25%、0.50%和1.00%,饲养至56日龄。实验表明,肉鸡日粮中低聚果糖的添加水平以0.25%~0.50%为宜,其间可明显促进鸡的生长和改善饲料报酬,但当添加量达到1.00%后,肉鸡腹泻率却增加,饲料报酬及日增重还低于添加水平为0.50%的组。
    鸡寡果糖应用于鸡可改善采食量、增重和饲料报酬;肠道乳酸杆菌、双歧杆菌显著增加;沙门氏菌、大肠杆菌减少;在热应激条件下添加寡果糖效果更好。Ammerman(1998)报道,作为替代亚治疗剂量抗生素的寡果糖以0.375% 和0.75%两水平添加到1日龄雌肉雏鸡日粮中,结果发现,与对照组和饲喂抗生素组相比较,0.375%寡果糖组47日龄有更高的体重和胸肌百分率(胸肌占整个胴体的百分比)。FOS可在亚治疗剂量水平取代抗生素而提高肉鸡的生长和生产效率(Am.merman,1989)。
    穆淑琴等(2000)在低聚果糖添加到肉鸡日粮中的应用效果试验中报道,肉鸡日粮中前期添加0.25%、后期添加0.15%的低聚果糖对提高平均日增重、饲料转化效率及降低死亡率,与日粮中添加50mg/kg金霉素+5mg/kg黄霉素相比,效果更好,前者的平均日增重提高了2.88%,饲料转化效率提高了2.6l%,死亡率降低了2.5%。
    三、低聚果糖在鱼类养殖中的应用
    国家海洋局第一海洋研究所、国家海洋局海洋生物活性物质重点实验室、皖南药学院郝林华、陈靠山等用果寡糖GF13对大菱鲆的生长和免疫机能的影响做了研究(1)对大菱鲆生长情况的影响是:增重率提高了46.60%,特定生长率提高了35.97%,饲料利用率提高了53.99%,增长率提高了36.39%,(2)对大菱鲆血清中免疫相关酶的活力的影响是:ACP(酸性磷酸酶)活力提高了112.06%,AKP(碱性磷酸酶)提高了91.82%,LSZ(溶菌酶)提高了33.15%,SOD(超氧化物歧化酶)提高了60.88%,PO(酚氧化酶)提高了117.65%。数据表明,在大菱鲆饲料中添加果寡糖GF13,可以显著提高大菱鲆血清中与体液免疫相关的多种酶的活力,从而提高机体的免疫力。(3)对血液中白细胞吞噬金黄色葡萄球菌吞噬性能的影响是:血液中白细胞的吞噬率提高69.24%。由此可以推断,果寡糖GF13对大菱鲆血液中白细胞的吞噬性能有显著的促进作用。
    木源稔等(1995)在他们的专利中报道,低聚果糖能够提高鱼体增重22%, 提高饲料转化率7.6%,并能减少死亡率,降低粪便中氨的排放量,低聚果糖用量以0.1~1%为宜。吴世林等(2000)用1000条鱼试验表明,添加寡果糖可促进生长,寡果糖在鱼饲料中的添加量以0.1%~1%为宜。据报道,在鲑鱼中添加适量的低聚果糖,饲喂5周后遭遇疾病袭击,发现幼鱼死亡率比对照组降低28%。在商业试验池中对鳟鱼苗的试验表明,饵料中加入FOS可增强免疫力,鳟鱼苗在体重1~7g受冷水病原菌侵袭后死亡率高达25%,而饵料中加入0.7%FOS后可使该阶段的死亡率下降到1%。Yoshida等研究表明,在非洲鲶饲料中添加0.1%低聚果糖,并同时接种水生单孢菌,12、24h后分别查血清、脾中的细菌数,发现有明显减少。周小秋等以基础饵料为对照组,研究了在基础饵料中添加0.03%和0.06%果寡糖对鲤鱼生长和运输的影响。结果发现,与对照组相比,添加0.03%和0.06%果寡糖的试验组分别极显著(P<0.01)和显著地(P<0.05)提高生长速度45.07%和7.28%,两组的饵料利用率分别提高27.97%和18.78%,表明寡聚糖对鲤鱼有显著的促进生长作用。张红梅等报道,在基础饲料中添加0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%低聚果糖,饲喂鲤鱼45d,分析其生长性能和肠道菌群,发现添加0.3%低聚果糖组饵料系数达到最小,肠道中的有害菌也显著减少,而使有益菌有所上升。
    何四旺等(2003)研究在日粮中添加不同水平的低聚果糖对罗非鱼生长及非特异性免疫的影响,添加0.2%低聚果糖、0.6%低聚果糖和对照组,各组基础日粮相同。试验时间为58 d。添加低聚糖组和对照组鱼生长比速和饲料效率没有显著差异,说明低聚果糖对罗非鱼生长没有促进作用,这可能与鱼的品种、饲养阶段有关,有待进一步研究。但添加低聚果糖组鱼成活率显著高于对照组,说明添加低聚果糖在一定程度上可以增强鱼抵抗疾病和应激的能力,促使其成活率提高。鱼类是较低等的脊椎动物,它的特异性免疫机制还很不完善,因此非特异性免疫在鱼类免疫防御中具有重要作用。鱼类血清溶菌酶活力是机体非特异性免疫反应的重要指标,溶菌酶活性的提高表明吞噬细胞活性增加,促进机体的免疫保护。试验表明,添加低聚糖组鱼血清溶菌酶活性高于对照组,说明低聚果糖可以增强罗非鱼非特异性免疫,提高其免疫功能。补体是人和动物在长期生物进化过程中形成的非特异性免疫系统的一部分,主要由肝细胞和巨噬细胞合成。补体系统当存在抗原抗体复合物或其他激活因子时,可起到辅助和加强吞噬细胞和抗体防御能力的作用。本试验添加0.6%低聚果糖显著提高了罗非鱼血清补体活性,0.2%低聚果糖也提高了罗非鱼血清补体活性,说明低聚果糖都可以激活罗非鱼补体系统,提高血清中补体的活性,增强罗非鱼的非特异性免疫,提高鱼的成活率。
    四、低聚果糖在宠物营养中的研究应用
    与人类一样,猫和狗的肠道微生物菌群也影响着宿主的身体健康。虽然涉及宠物的低聚果糖研究文献不像涉及人类的那么丰富,但也已有超过10年的研究。给狗喂食低聚果糖可以增加肠道的长度、质量、表面积、结肠血流量和小肠的葡萄糖摄取量。低聚果糖在结肠中的发酵导致了短链脂肪酸的产生,降低了肠道内的PH值从而限制致病菌的生长。致病菌存在时,会通过降解含氮化合物产生分解代谢产物(例如,氨、苯酚、硫酸盐混合物),这些产物不仅与肠道疾病相联系,而且使排泄物带有恶臭气味。Swanson等,(2002)对成年狗进行研究表明:4g/d的低聚果糖可使狗的粪便中丁酸盐、乳酸盐浓度上升,好氧菌、双栖杆菌和乳酸杆菌增加,吲哚浓度下降。矿物质的吸收率对狗的生命活度、生理状况和繁殖非常重要。Beynen等(2002)对成年狗进行了低聚果糖影响矿物质吸收的实验。狗在食用1%的低聚果糖饮食后,钙和镁的吸收明显增加。
    Sparkes等,(1998 )对12只成年猫的研究发现,添加0.75%的低聚果糖,可使粪便中产气荚膜梭菌、大肠杆菌减少,乳酸杆菌和拟杆菌增加。迄今为止,对猫的实验还不是很多,但均表现出排便次数增加,粪便体积增加,粪便更柔软,蛋白质分解代谢产物减少。此外,我国有关机构对大熊猫作过试验,也证明低聚果糖对增进其食欲、缩短发情周期、提高受精率等有显著作用。近年来,国外也有将低聚果糖应用于宠物食品的先例,以提高宠物的健康水平。
    低聚果糖在动物生产中具有广阔的应用前景。抗生素在预防和控制畜禽疫病,促进动物生长,提高畜禽产量等方面起到过很大的作用。但随着发展,抗生素带来的抗药性、药物残留问题,影响着人类健康和破坏生态平衡,因此许多国家们相继颁布法令,禁止或限制抗生素在饲料中的应用。欧盟成员国2006年已全面停止饲用抗生素。作为抗生素的换代产品,低聚果糖在饲料领域中应用得到前所未有的发展,世界各国政府、组织,如:澳大利亚/新西兰、加拿大、美国、欧盟等,先后许可将低聚果糖在饲料领域应用。中国对低聚果糖在饲料中应用的法律许可,早在1999年公布的《允许使用的饲料添加剂》中(农业部公告第105号)已经列入。2003年12月9日公布的农业部第318号公告,低聚果糖也在《饲料添加剂品种目录》中。最近发布的《饲料添加剂品种目录(2010)》(征求意见稿)中,低聚果糖的适用范围是:可在各种养殖动物中使用。低聚果糖作为一种能有效促进动物肠道中有益菌增殖的功能性低聚糖,在动物产品中应用有提高动物免疫力、预防禽畜下痢、提高了对矿物质的吸收、提高饲料报酬率、减小粪便气味等功效,具有广泛的实用价值。
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