甘露寡糖在动物饲料中的应用和发展前景

摘要:甘露寡糖是从酵母细胞壁中提取的磷酸化的葡糖甘露聚糖蛋白复合体,广泛存在多种植物和微生物的细胞壁内。作为一种新型微生态效应添加剂,甘露寡糖就能够优化动物胃肠道的微生态环境,提高动物日增重、饲料转化率、机体抗病能力,在动物饲料中有广阔的应用前景。本文介绍了甘露寡糖的来源、生理功能,在动物饲料中的应用,以及影响其作用效果的因素,并对其发展前景进行了展望。

关键词:甘露寡糖;生理功能;应用;影响因素;发展前景

1.甘露寡糖的来源

甘露寡糖又称甘露低聚糖或葡甘露寡聚糖,是由几个甘露糖分子或甘露糖与葡萄糖通过α-1,2、α-1,3、α-1,6糖苷键连接组成的寡糖,广泛存在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田菁胶及多种微生物细胞壁内。

目前商品用甘露寡糖主要通过酶解法进行生产。饲料用甘露寡糖主要来源于酵母细胞壁提取物,其中含有磷酸化的甘露糖,少量葡萄糖和一些蛋白质。

2.甘露寡糖的生理功能

2.1优化动物胃肠道微生态环境,降低胃肠道疾病

动物胃肠道中存在许多微生物,包括有益菌和致病菌,它们共同构成动物胃肠道微生态环境。

甘露寡糖可以作为生长代谢的营养物质,被双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌选择性发酵利用,促进其生长繁殖,而大肠杆菌等致病菌却

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无法利用。

许多病原微生物细胞表面有凝集素,能通过与消化道黏膜上皮细胞相应的糖受体相互作用而黏附。甘露寡糖可结合肠黏膜上皮细胞受体,竞争性地排除病原微生物。

因此,在动物饲料中添加甘露寡糖能够动物胃肠道微生态环境,维持正常的消化道环境。

2.2调节免疫防御,增强动物免疫力

甘露寡糖具有一定的免疫原性,能够刺激机体免疫应答,而且能与某些毒素、病毒和真菌细胞的表面结合,作为这些外源抗原的佐剂,减缓抗原的吸收,增加抗原的效价,从而增强动物体的细胞和体液免疫反应。

2.3吸附霉菌毒素

甘露寡糖可通过物理吸附或直接结合霉菌毒素,消除和减弱霉菌毒素的毒害作用,且不影响饲料中的其他成分。

2.4改善肠道生理形态

肠道的生理形态直接影响动物机体对饲料营养成分的吸收和利用。有研究表明,在饲料中添加甘露寡糖能够改善断奶仔猪小肠黏膜的形态,从而增强小肠的吸收功能。

3.甘露寡糖在动物饲料中的应用

3.1家禽饲料

国外试验证明,在肉鸡饲粮中添加一定量的甘露寡糖,能提高肉仔鸡日增重,降低饲料报酬及减少腹泻率的发生,从而提高经济效益。

3.2猪饲料

仔猪因受补料及断奶引起营养应激和环境应激等的影响,肠道菌群平衡易受到破坏。甘露寡糖不仅能够吸附仔猪肠道病原菌,还能发挥免疫调节的功效。在断奶仔猪日粮中添加甘露寡糖可显著提高仔猪日增重、饲料转化率,并且能够降低腹泻率。

3.3水产动物饲料

水产动物摄食的饲料氮中约有20%-25%用于生长,75%-80%以粪便和代谢物形式排入水环境,不仅对饲料蛋白质造成了极大的浪费,排出的氮还会污染水环境。甘露寡糖作为水产动物饲料添加剂,能够促进鱼类生长,降低死亡率,减少粪便中氮的排放量,防止污染。有研究发现,甘露寡糖也能提高水生动物的疾病抵抗力、促进水生动物免疫器官的发育及提高水生动物非特异性和特异性免疫力。以下简要地介绍甘露寡糖作为水产动物饲料添加剂的研究情况。

3.3.1奥尼罗非鱼

刘爱君等(2009)报道,在奥尼罗非鱼饲料中添加0.50%、0.75%的甘露寡糖可显著提高鱼体增重率,降低饲料系数;而添加0.25%、0.5O%、0.75%的甘露寡糖能显著提高小肠绒毛高度、宽度、密度,降低肠壁厚度,提高胃、肠蛋白酶活性和干物质消化率,提高血清超氧化物歧化酶(SOD)活性和碱性磷酸酶活性,但对小肠绒毛杯状细胞数量无显著影响。奥尼罗非鱼饲料中的甘露寡糖适宜添加量推荐为0.50%。

3.3.2斑点叉尾鮰

黄辨非等(2010)按照斑点叉尾鮰体重的0.15‰向饲料中添加甘露寡糖,斑点叉尾鮰的死亡率降低。而且随着投喂的时间延长,其死亡率呈明显的下降趋势。同时,他们还发现,甘露寡糖在促进斑点叉尾鮰的生长速度上具有明显的作用。

3.3.3鲤鱼

马志红等人(2010)以甘露寡糖为饲料添加剂进行鲤鱼的对比饲喂试验发现,甘露寡糖可以提高鲤鱼的生长性能和非特异性免疫功能。鲤鱼的饲料系数、相对增重率、白细胞吞噬率、吞噬指数、脾脏指数和血清溶血素活力均显著提高。

张红梅等(2004)报道,在基础日粮中添加甘露寡糖可以提高鲤鱼的生产性能。随添加量的增加,养殖成活率先升后降,当添加量增加到0.2%时达到最高99.40%,而后成活率降低。

3.3.4黄颡鱼

于艳梅等(2010)通过实验发现,在饲料中添加不同浓度的魔芋甘露寡糖对黄颡鱼肾脏、脾脏都有明显的促进作用,并推测魔芋甘露寡糖对黄颡鱼幼鱼的促生长作用可能和其提高幼鱼的免疫机能、增加免疫器官指数、改善肠道微生态系统相关。

3.3.5青虾

潘云生等发现,在青虾养殖过程中添加寡糖能够增强青虾免疫力,提高成活率,大规格青虾产量明显提高,养殖效益明显增加。

4.影响甘露寡糖作用效果的因素

影响甘露寡糖在饲料中使用效果的因素有很多,主要表现在以下

几个方面。

4.1饲喂条件

饲养环境良好,添加甘露寡糖的作用效果不明显。只有在饲养环境较差,生产性能受肠道因素影响较大时,其促生长作用才能显现。例如,在有疫病历史的畜舍中饲喂时,添加甘露寡糖效果明显。

4.2饲喂方式

有研究发现,采用递减的方式投喂甘露寡糖的效果较好,即开始投喂时的添加量较大,以后逐渐减少。

4.3基础饲料类型

不同饲料原料中天然寡糖的含量差别较大,玉米中非消化糖类很低,但大麦、小麦、大豆等饲料原料中很多。因此,不同种类的基础饲料类型会影响甘露寡糖的作用效果。

4.4动物种类、年龄及健康状况

动物种类、年龄及健康状况是影响甘露寡糖的直接因素。

动物种类不同,其消化道结构和功能不同,甘露寡糖的作用效果差异很大。例如,甘露寡糖能增加家禽消化道双歧杆菌数量,并能显著提高其生产性能,但是对猪的影响不显著。

年龄和生长发育阶段不同,消化道菌群变化很大。例如,仔猪断奶后,大肠杆菌等致病菌浓度上升,乳酸菌明显下降,是导致腹泻的主要原因之一,在此阶段添加寡糖效果极佳。

动物的健康状况会影响动物的摄食,进而影响甘露寡糖的摄入量和吸收量,从而影响其作用效果。

4.5甘露寡糖的添加量

要发挥甘露寡糖的生理作用,就必须添加适当的量。添加量过大,不仅增加饲料和饲养成本,还会引起后肠的过度发酵,使动物发生轻微腹泻,影响对养分的吸收与利用,从而抑制动物生长。如果添加量不足,就起不到明显的效果。

4.6与其它元素的协同作用

有试验结果表明,甘露寡糖与其它元素协同作用时,效果比单一添加会更好。如甘露寡糖与益生素共同使用时,益生素分泌的消化酶,可把寡糖进一步消化为单糖,供有益菌或机体利用。可以延长饲用微生物的作用时间,提高饲用微生物到达后肠的成活数,促进外源有益微生物在肠内的定植和生长。寡糖与益生素两者相互促进,相互补充,协同作用效果明显。

5.甘露寡糖的发展前景

饲用抗生素应用于饲料中,极显著地提高了动物生产的效率,为人类提供了大量的动物产品。但是,长期使用抗生素易造成药物残留和产生耐药菌株,严重影响食品质量安全和生态环境,对人类健康造成威胁,许多国家已禁止在饲料中使用抗生素。近些年,随着人类对动物食品安全性的关注程度日益提高,寻找能够取代抗生素的健康绿色添加剂成为研究的热点。

甘露寡糖可以增强动物的免疫能力,提高成活率、饲料转化率和动物的生长速度,且无残留、无污染、无毒副作用,效果明显,性质稳定,是抗生素的理想替代品,具有广阔的发展前景。

目前许多科学研究发现,甘露寡糖取代抗生素确实获得了不错的效果。但是,它在动物营养上的作用机理尚不清楚,还需要更进一步的研究。相信在不久的将来,甘露寡糖作为安全环保的饲料添加剂将得到广泛的应用。

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