低聚果糖在畜牧業(yè)的應(yīng)用

云淡雪霽

　　低聚果糖（Fructoolygosaccharidl）又稱寡果糖、果寡低聚糖、蔗果三糖族低聚糖等，分子式為G-F-Fn(G葡萄糖，果糖，n=l～3)，是在蔗糖分子上以β-l,2糖節(jié)鍵結(jié)合數(shù)個(gè)D果糖所形成的一組低聚糖總稱，廣泛存在于香蕉、大麥、小麥、大蒜，洋蔥、黑麥、馬鈴薯、洋姜、萵苣、菊芋等植物及酵母中，但提取較為困難，且難以批量生產(chǎn)，高品位FOS制劑主要是利用微生物和植物中具有的果糖轉(zhuǎn)移活性酶（β-吠喃果糖苷酶、果糖轉(zhuǎn)移酶)作用于蔗糖，經(jīng)脫色、過(guò)濾、脫鹽及濃縮精制而成，主要含GFn型，其產(chǎn)品是GF2、GF3 、GF4、蔗糖、葡萄糖與果糖的混合物，其中含GFn57%、葡萄糖與果糖33%、蔗糖10%。植物中的FOS存在形式多種多樣，而作為添加劑應(yīng)用于飼料中的主要為寡果三糖(GF2)、寡果四糖(GF3)和寡果五糖(GF4)。
　　1  FOS的理化特性
　　固體的FOS為無(wú)色粉末，溶解性好，溶液無(wú)色透明，其溶液的熱穩(wěn)定性受酸堿度影響較大。當(dāng)pH為中性時(shí)，12O℃條件下相當(dāng)穩(wěn)定，但在酸性條件下（pH=3）時(shí)，溫度達(dá)到70℃以后極易分解。甜度較高，比蔗糖甜味清爽，所含熱值較低，體內(nèi)測(cè)定的FOS能量?jī)H為6.28J/g 。0～70℃范圍內(nèi)，F(xiàn)OS的粘度隨溫度上升而降低。FOS的吸濕性差，添加于飼料中可緩解飼料因吸濕而發(fā)霉、變酸，防霉性能好，可延長(zhǎng)飼料保存期。
　　2  FOS的作用機(jī)理
　　2.l  FOS與腸道微生態(tài)  FOS對(duì)腸道微生態(tài)具有調(diào)節(jié)作用。動(dòng)物體內(nèi)分泌的α-淀粉酶、蔗糖酶、麥芽糖酶不能水解以β-1,2-糖甘鍵相連的FOS，因此FOS大都能順利通過(guò)胃和小腸而不被降解利用，而大腸中的乳酸桿菌、雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌可產(chǎn)生一系列的果糖苦酶，因此這些有益菌可利用FOS而大量增殖，而有害菌如大腸桿菌、沙門氏菌則不能分泌果糖苷酶，不能利用FOS。同時(shí)有益菌增殖后，會(huì)通過(guò)各種途徑抑制有害菌，從而使腸道微生態(tài)系統(tǒng)調(diào)整到正常狀態(tài)。Bailey（1991）報(bào)道，雙歧桿菌、消化道鏈球菌與克雷伯氏桿菌可利用FOS，而梭狀芽抱桿菌、大腸桿菌和沙門氏菌不能利用FOS，所測(cè)試驗(yàn)的20種血清型沙門氏菌中，無(wú)一能在以FOS為惟一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；當(dāng)在雞飲水中加入2%F0S時(shí)，沙門氏菌數(shù)減少，這是因?yàn)镕OS改變了腸道微生物區(qū)系的組成，從而降低了雞對(duì)沙門氏菌感染的敏感性。Oyarzabal等(1995)研究了13種直接飼喂的微生物和6種血清型沙門氏菌在添加FOS或以FOS為惟一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)及抑制情況，結(jié)果表明，兩種雙歧桿菌、糞鏈球菌、兩種乳酸桿菌和片球菌明顯抑制了6種血清型沙門氏菌的生長(zhǎng);糞鏈球菌、乳酸桿菌和片球菌可在添加有FOS或以FOS為惟一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；6種沙門氏菌可在添加有FOS的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而沒(méi)有一種沙門氏菌可在以FOS為惟一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。埃希氏大腸桿菌等多種致病菌不能利用FOS，體外試驗(yàn)表明，F(xiàn)OS能被雙歧桿菌和某些乳酸桿菌、擬桿菌、鏈球菌及腸細(xì)菌所利用。雙歧桿菌和乳酸桿菌可將腸道內(nèi)的FOS發(fā)酵生成有機(jī)酸，從而降低pH值，可以抑制包括很多革蘭氏陰性菌在內(nèi)的病源菌的繁殖，并產(chǎn)生可以抑制有害菌的細(xì)菌素、過(guò)氧化氫等。同時(shí)還可在動(dòng)物腸道中合成蛋白質(zhì)及B族和K族維生素。Oyarzabal等(1994)在培養(yǎng)基中加入1%mFOS，經(jīng)6h培養(yǎng)可使pH值從6.52降至5.1O,pH值的降低是片球菌具有抑制效應(yīng)的主要原因。Gibson(1994)報(bào)道了8種雙歧桿菌對(duì)沙門氏菌及其他病源菌的抑制效應(yīng)，在pH7.0時(shí)雙歧仟菌培養(yǎng)物中的甲醇、丙醇提取物對(duì)病源菌同樣具有抑制效應(yīng)，這表明產(chǎn)生有機(jī)酸并不是抑制效應(yīng)的惟一原因。雙歧桿菌也可產(chǎn)生抗微生物物質(zhì)而具有抑制效應(yīng)，雙歧桿菌數(shù)量的增加，可抑制有害菌的生長(zhǎng)。此外雙歧桿菌也具有較強(qiáng)的免疫活性，可提高機(jī)體免疫力和延緩機(jī)體衰老。
　　2.2 FOS與腸道生理FOS可以促進(jìn)動(dòng)物腸道發(fā)育。Tokunaga(1986)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OS增加了大鼠的盲腸與結(jié)腸濕重。Howard(1993)發(fā)現(xiàn)了FOS增加大鼠盲腸壁的重量，促進(jìn)了盲腸上皮細(xì)胞的增殖；新生仔豬補(bǔ)飼FOS后，盲腸上皮粘膜細(xì)胞密度及標(biāo)記細(xì)胞數(shù)增加；結(jié)腸近端上皮粘膜隱窩深度、標(biāo)記細(xì)胞高度、標(biāo)記細(xì)胞數(shù)、增殖區(qū)細(xì)胞數(shù)、標(biāo)記指數(shù)及細(xì)胞密度增加；結(jié)腸遠(yuǎn)端上皮細(xì)胞粘膜隱窩深度、標(biāo)記細(xì)胞高度、細(xì)胞密度、標(biāo)記細(xì)胞、增殖區(qū)細(xì)胞及橋記指數(shù)增加。lto(1993)認(rèn)為，F(xiàn)OS對(duì)腸道內(nèi)源糖分解酶具有抗性，可完整地通過(guò)腸道而到達(dá)后腸，在后腸被發(fā)酵，其發(fā)酵的產(chǎn)物丁酸是結(jié)腸粘膜的主要能源物質(zhì)，并可刺激上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)。日糧中添加FOS后，盲腸丁酸濃度含量上升，短鏈脂肪酸上升，pH值降低，盲腸總重及盲腸壁重增加，但對(duì)結(jié)腸壁沒(méi)有影響;盲腸中雙歧桿菌及總厭氧菌數(shù)增加，好氧菌數(shù)減少。日糧中的FOS被代謝后產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低了pH值及促進(jìn)雙歧桿菌的增殖而改善了腸道健康。結(jié)腸細(xì)胞生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要來(lái)源于細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，而丁酸氧化提供了人結(jié)腸組織生長(zhǎng)所需能量的70%，大鼠結(jié)腸粘膜可優(yōu)先利用丁酸作為能源物質(zhì)。Ohta用FOS飼喂大鼠，結(jié)果使大腸、小腸粘膜重及其總蛋白含量都得到增加。因此FOS可通過(guò)腸道細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，而促進(jìn)粘膜細(xì)胞的增殖。飼喂FOS促進(jìn)了丁酸水平的提高，結(jié)腸細(xì)胞優(yōu)先利用丁酸，從而促進(jìn)結(jié)腸細(xì)胞增生。FOS增加了盲腸總重及盲腸壁重，是因?yàn)镕OS通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生丁酸提供能源而增加了隱窩深度及細(xì)胞密度。
　　2.3  FOS與脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)代謝 FOS具有降脂效應(yīng)。高血脂病人和糖尿病人服用Fos后，脂質(zhì)代謝可得到改善。日糧中加入FOS后，大鼠腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸減少，而丙酸與丁酸的量上升，乙酸極少被利用，而丁酸則從肝臟中被清除掉。因此FOS在大鼠肝臟中主要代謝形式為丙酸，丙酸通過(guò)門靜脈到達(dá)肝臟后，對(duì)膽固醇的合成進(jìn)行調(diào)控，從而改善脂質(zhì)代謝。
　　FOS對(duì)動(dòng)物的糞氮代謝與尿氮代謝具有調(diào)節(jié)作用。用菊粉飼喂大鼠，促進(jìn)了盲腸的擴(kuò)張與盲腸內(nèi)容物的酸化。菊粉對(duì)凈氮平衡沒(méi)有影響，但明顯抑制了氮消化率，這表明氮排泄由腎臟轉(zhuǎn)向腸道。尿素氮轉(zhuǎn)移(血漿－盲腸)與氨態(tài)氮轉(zhuǎn)移(盲腸血漿)間的平衡為正，表明菊粉使盲腸中的尿素氮沉積為正。飼喂菊粉(含45%酪蛋白)日糧，尿素氮轉(zhuǎn)移量高，但大部分都以氨的形式被重新吸收，這表明細(xì)菌對(duì)其利用率很低。菊粉提高了盲腸中游離氨基酸的濃度，但盲腸對(duì)氨基酸的重吸收很少，因此菊粉顯著增加了糞氮排泄而抑制了尿氮排泄，但對(duì)蛋自質(zhì)的總利用率沒(méi)有影響。菊粉之所以能有效地促進(jìn)尿素氮向腸道轉(zhuǎn)移，是因?yàn)榫辗蹖?duì)小腸滲透壓產(chǎn)生影響，從而增加回腸末端尿素的量，或者菊粉通過(guò)促進(jìn)尿素分解菌的繁殖或通過(guò)促進(jìn)尿素氮的擴(kuò)散，而增加了尿素的分解。
　　FOS可促進(jìn)鈣、鎂、鐵等礦物質(zhì)的吸收。Ohta（1993、1994、1995)報(bào)道，日糧中補(bǔ)充5%F0S使大鼠對(duì)鈣、鎂的吸收率分別增加28%和41%。0hta(1998a)報(bào)道，大腸中鈣的吸收率與鈣結(jié)合蛋目的相對(duì)含量呈正相關(guān)，而小腸中鈣的吸收率與鈣結(jié)合蛋白D9K的相對(duì)含量呈負(fù)相關(guān)，補(bǔ)充FOS后增加了大腸中而減少了小腸中鈣結(jié)合蛋白D9K的水平，這表明FOS可能通過(guò)轉(zhuǎn)細(xì)胞途徑刺激了大腸中鈣的吸收。Ohta(1997)證實(shí),FOS促進(jìn)鈣吸收的主要途徑是大腸 －盲腸、結(jié)腸、直腸。FOS可完整地經(jīng)過(guò)小腸而進(jìn)入大腸，被腸腔中的細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸如乙酸、丙酸和丁酸，這些有機(jī)酸可溶解腸腔內(nèi)容物中的不溶性鈣鹽，并通過(guò)旁細(xì)胞途徑促進(jìn)了鈣的吸收。另?yè)?jù)報(bào)道，雞腎細(xì)胞培養(yǎng)物中加入丁酸鈉促進(jìn)了1,25-VD3受體活性及鈣結(jié)合蛋白D28K的量增加，而FOS經(jīng)發(fā)酵可產(chǎn)生丁酸，因而飼喂FOS通過(guò)產(chǎn)生丁酸以類似的機(jī)制刺激了大腸粘膜細(xì)胞中鈣結(jié)合蛋白D9K產(chǎn)生。Ohta(1995、1997、1998b)報(bào)道，大鼠胃切除后導(dǎo)致貧血及骨質(zhì)減少，而攝人FOS可增加鐵的吸收，并促進(jìn)貧血的恢復(fù)，盲腸內(nèi)容物可溶性提取物中鐵的濃度升高，這表明，鐵不僅在小腸內(nèi)吸收，還可以在大腸內(nèi)吸收。FOS促進(jìn)鐵吸收的主要機(jī)制:1)FOS可使蛋白質(zhì)的組成發(fā)生改變從而增加鐵在小腸內(nèi)的吸收增加；2）FOS所致的鈣吸收，也增加了鐵的吸收；3)FOS代謝所產(chǎn)生的丙酸，可刺激血紅素的合成。
　　2.4  FOS與機(jī)體免疫  在20世紀(jì)60年代，F(xiàn)OS就被認(rèn)為是一種免疫促進(jìn)劑，可提高動(dòng)物的免疫功能，主要是通過(guò)以下幾方面來(lái)實(shí)現(xiàn):
　　2.4.1  促進(jìn)雙歧桿菌增殖及增強(qiáng)動(dòng)物免疫機(jī)能試驗(yàn)證明，攝入雙歧桿菌活西域死菌均可提高機(jī)體的抗體水平，激活巨噬細(xì)胞的吞噬活性，這對(duì)提高機(jī)體的抗感染能力，預(yù)防、抑制和殺死腫瘤細(xì)胞有重要作用，而胃腸道中乳酸桿菌、雙歧桿菌在腸壁的定植，可激發(fā)機(jī)體發(fā)生特異免疫反應(yīng)。
　　2.4.2  有免疫佐劑和抗原特性 FOS具有免疫佐劑及免疫調(diào)節(jié)作用。FOS對(duì)脂多糖有輔助作用，從而增強(qiáng)細(xì)胞和體液免疫功能，此外FOS還具有抗原作用，可引起直接的抗體應(yīng)答。
　　2.4.3  激活機(jī)體體液免疫和細(xì)胞免疫。
　　3  FOs在飼料中的應(yīng)用
　　3.1  FOS在豬日糧中的應(yīng)用  Farnworth等(1992)報(bào)道，斷奶仔豬日糧中添加寡果三糖、寡果四糖和寡果五糖的混合物(比例為7:15:37)，添加量為l.5%，結(jié)果日增重顯著提高。盧福莊等(1999)在仔豬日糧中添加FOS發(fā)現(xiàn)，仔豬日增重提高6.4%，單位增重的飼料消耗下降11.7%，飼料效率提高10%。Russe1等(1996)報(bào)道，給斷奶仔豬每天補(bǔ)充0.1gF0S，促進(jìn)了仔豬結(jié)腸中有益微生物的增殖，而阻止病原微生物的定植，并改善了斷奶后的生長(zhǎng)性能，但Krngay(l992)則認(rèn)為，F(xiàn)OS對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能沒(méi)有影響。Aoudijk(1998)認(rèn)為，仔豬對(duì)FOS具有一段適應(yīng)期，且飼喂FOS具有補(bǔ)償生長(zhǎng)效應(yīng)。王亞軍等(2000)報(bào)道，仔豬日糧中添加0.1%的FOS，提高了斷奶仔豬的日增重19.88%(P＜0.01)，提高采食量18.04%(P＞0.05)，降低料重比2.2%(P＞0.05)，降低斷奶仔豬腹瀉發(fā)病率46.7%。日本北里大學(xué)報(bào)道,FOS可提高母豬泌乳量，同時(shí)末成熟胎兒發(fā)生率降低10%，母豬從斷奶至發(fā)情的時(shí)間間隔從10d縮短至7d。日本農(nóng)場(chǎng)長(zhǎng)期使用FOS后發(fā)現(xiàn)，母豬產(chǎn)仔數(shù)平均增加0.7頭，公豬精子密度提高20%-25%，受胎率提高，母豬便秘減少，斷奶仔豬體重從5.4kg提高到6.3kg，腹瀉大幅下降，亦可改善夏季采食量下降對(duì)豬造成的不利影響。Howard等(1993)在乳豬日糧中添加0.3%FOS，新生仔豬(36h～15d)盲腸上皮粘膜、細(xì)胞密度、標(biāo)記細(xì)胞數(shù)、結(jié)腸上皮粘膜、隱窩深度、標(biāo)記細(xì)胞高度、邊緣、增值區(qū)均上升。
　　3.2  F0S在雞日糧中的應(yīng)用  吳天星(1998)將200只15日齡狄高雞隨機(jī)分為4組，日糧中FOS添加量分別為0、0.25%、0.50%和1.00%，飼養(yǎng)至56日齡，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表l。

表1  不同水平S的FPS對(duì)狄高雞生產(chǎn)性能的影響

添加水平（％）	存活率（％）	體增重（g）	料重比	腹瀉率（％）
0	86	1407	2057	15.61
0.25	96	1452	2.40	4.90
0.50	96	1511	2.24	1.50
1.00	92	1454	2.38	10.20

　　表1 表明，肉雞日糧中FOS的添加水平C  0.25％～0.50％為宜，當(dāng)添加量達(dá)到1.00％以后肉雞腹瀉增加，飼料報(bào)酬及日重低于添加水平為0.50％的組，認(rèn)為是雞腸道微生物對(duì)FOS的利用能力有限所致。
　　在肉雞日糧中添加一定量的FOS，可改善采食量、增重和飼料報(bào)酬，腸道乳酸桿菌、雙歧桿菌顯著增加，沙門氏桿菌、大腸桿菌減少。在熱應(yīng)激條件下添加FOS的效果更好。
　　3.3  FOS在魚(yú)日糧中的應(yīng)用  FOS在魚(yú)日糧中應(yīng)用的研究目前雖然很少，但零星的研究結(jié)果，卻帶來(lái)了巨大的希望。木源鯰等（1996）在他們的專利中，介紹了將FOS能促進(jìn)魚(yú)類生長(zhǎng)，減少死亡率，降低糞便中氨排放量，防止污染水質(zhì)。他們使用了1000條魚(yú)試驗(yàn)，結(jié)果表明，添加FOS可促進(jìn)生長(zhǎng)，F(xiàn)OS在魚(yú)飼料中的用量以0.1％～1％為宜，詳見(jiàn)表2。

表2  不同含量的FOS對(duì)魚(yú)增重的影響  

	FOS含量（％）	超媽重（g）	平均體重（g）
			2周	4周	6周	8周
對(duì)照組
	0	50	64	81.9	104.9	134.2
	0.005	50	67	80.5	103.2	136
	0.01	50	64	83.2	108.1	140.5
試驗(yàn)組
	0.1	50	60	85	118	145.1
	1	50	65.6	84.3	118	145.1
	10	50	68	82	107.7	140.1
	15	50	60	82	106.6	135.4

wwjkinghoo

挺詳細(xì)的啊，學(xué)學(xué)，天天向上

云淡雪霽

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