新型飼料添加劑——木寡糖

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摘要：木寡糖作為一種新型的功能性添加劑正日益成為研究的熱點。研究表明，木寡糖能改善動物腸道內環境，促進動物新陳代謝和養分的消化利用，對提高動物的生產性能和經濟效益具有重要意義。本文主要闡述了木寡糖的營養生理功能、作用機理及其在生產中的應用，并簡要展望了木寡糖研究和應用的前景。

關鍵詞：木寡糖 ； 營養生理功能 ； 作用機理 ； 添加劑

長期以來，飼用抗生素在保障動物健康、促進動物生長、提高飼料利用率等方面效果明顯，給畜禽生產帶來了巨大的經濟效益。但隨著人民生活水平的提高和健康意識的加強，飼用抗生素所帶來的抗藥性和有害殘留等問題也日益受到人們的重視，于是各國政府紛紛出臺措施嚴格控制抗生素作為飼料添加劑應用。因此，開發抗生素替代品成為了近年飼料添加劑研究的熱點。

　　功能性寡糖因其無污染、無有害殘留和具有獨特的營養生理功能等特點而逐漸成為熱門的抗生素替代品之一。木寡糖（Xylo-oligosaccharide, XOS）又稱低聚木糖，是一種新型的功能性寡糖，最早作為食品添加劑使用，后來隨著研究的深入和生產工藝的改進開始逐漸應用于飼料工業中。目前，在商品生產上一般采用球毛殼霉（Chaetomium globosum）產生的內切型木聚糖酶對玉米芯、甘蔗渣和麩皮等植物原料中的木聚糖進行水解，然后經脫色、脫鹽和精制濃縮等步驟而獲得（陳瑞娟,1993）。木寡糖除具有其它功能性寡糖的普遍功能外，還具有穩定性好，發揮作用所需劑量小等獨特優點。因此，木寡糖作為飼料添加劑的研究和應用正受到業界越來越多的關注。

　　1 木寡糖的結構與理化性質

　　1.1 木寡糖的結構

　　木寡糖是由2~7個木糖以β-1,4糖苷鍵連接而成的寡糖，以木二糖和木三糖為主（鄭建

　　仙,2004），它們是木寡糖的主要有效成分。木寡糖的化學結構如圖1所示。

　　虞潔，四川農業大學動物營養研究所，625014，四川雅安。

　　余冰（責任作者）、陳代文，單位及通訊地址同第一作者。

　　圖1 木寡糖的化學結構

　　1.2 木寡糖的理化性質

　　固體木寡糖為淡黃色或淺褐色粉末。木寡糖的穩定性好，在pH值2.5～8.0的范圍內100 ℃加熱1 h無明顯變化；甜度低，純度為50%的木寡糖甜度僅為蔗糖的30%，且甜味純正，類似蔗糖；粘度低，木寡糖的粘度是所有寡糖中最低的，并隨溫度升高而迅速下降；熱值低，木寡糖的平均熱值約為 14.23kJ；水分活度低，木二糖是木寡糖中水分活度最高的，但與同類二糖相比卻是最低的，其水分活度與葡萄糖相近；抗凍性好，木寡糖溶液在-10℃以下也不易凍結，優于葡萄糖、蔗糖和麥芽糖。

　　2 木寡糖的營養生理功能

　　2.1 改善腸道內環境

　　木寡糖被動物采食后能降低動物腸道內環境的pH值。Campbell等（1997a）和Hsu等（2004）的研究均發現，用含6%木寡糖的飼糧飼喂小鼠可使其盲腸pH值顯著降低（P<0.05）。黨國華（2004）也報道飼糧木寡糖能顯著降低肉仔雞盲腸和直腸的pH值（P<0.05）。

　　動物胃腸道存在著大量的微生物，當其中的雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌占優勢時能夠抑制大腸桿菌等有害菌在腸道內的附著和增殖，從而減少消化道疾病的發生（Meng等,1998）。可見腸道微生態的平衡對于宿主的健康有著極為重要的意義（Floch等,2001）。由于木寡糖對動物腸道有益菌尤其是雙歧桿菌有選擇性增殖效果，被公認為是一種雙歧因子和益生素（Gibson等,1995），因此，國內外就木寡糖調節腸道菌群這一功能進行了大量研究。體外試驗表明，木二糖和木三糖分別使青春雙歧桿菌濃度從0.10 g/l增加到了0.33 g/l和0.47 g/l（張軍華等,2005）。Campbell等（1997a）則報道，木寡糖可以使小鼠糞便和盲腸內的雙歧桿菌數顯著增加（P<0.05），同時使腸道總需氧菌數顯著減少（P< 0.05），而總厭氧菌數顯著增加（P<0.05）。Hsu等（2004）在對小鼠的研究中也注意到木寡糖可以在顯著促進雙歧桿菌增殖（P< 0.05）的同時抑制產氣莢膜梭菌和大腸桿菌的增殖，且效果優于果寡糖。而另外的試驗同樣表明,木寡糖對于兩歧雙歧桿菌、青春雙歧桿菌等雙歧桿菌均有明顯的促增殖作用（Okazaki等,1990;徐勇,2002）。

　　2.2 改變腸道組織形態

　　木寡糖的攝入可以使腸道組織形態發生改變。Howard等（1995）通過對鼠的試驗發現，木寡糖能顯著增加盲腸隱窩深度（P<0.05）。Hsu等（2004）也報道，小鼠飼糧添加6%木寡糖后，小鼠盲腸組織、盲腸壁和盲腸內容物分別比對照組增重了4.4g、1.5g和2.7g，差異均顯著（P<0.05），同時結腸壁重也有顯著增加。Younes等（1995）和Campbell等（1997a）證實，小鼠飼喂含木寡糖飼糧使其結腸和盲腸重以及盲腸壁重均顯著增加（P<0.05），但注意到結腸壁僅略有增重，與對照組相比差異不顯著。此外，還有研究顯示,木寡糖有保護動物腸道粘膜的作用，可防止其損傷（Campbell等,1997b）。

　　2.3 促進動物排便

　　在人體上的試驗表明，木寡糖具有增加糞便含水量，促進排便，對于便秘有一定的緩解作用。便秘病人每天服用適量的木寡糖可以使其通便頻率增加，糞便保持正常柔軟度，但對健康人沒有影響（蘇小冰,2003）。徐宏君等（2003）則報道，木寡糖口服液對老年便秘有很好的療效。國外的研究也證實，便秘孕婦服用木寡糖后能使其糞便保持正常的柔軟度和顏色，有效治療便秘而未見副作用（Tateyama等,2005）。

　　2.4 影響營養物質的代謝

　　2.4.1
影響動物蛋白質代謝

　　木寡糖能夠影響動物機體對蛋白質的吸收和利用狀況，但其具體作用尚不明確。Younes等（1995）報道，給小鼠飼喂含7.5%木寡糖的純合日糧后，血漿尿素氮濃度顯著低于對照組（P<0.05），同時糞中氮的排泄量顯著增加，尿中氮的排泄量顯著減少，與對照組相比差異均達到顯著水平（P<0.05）。由于血漿尿素氮、糞氮和尿氮水平反映了飼料蛋白的消化利用情況，因此，該試驗說明木寡糖影響了機體蛋白質的代謝狀況，導致消化道內飼料蛋白質的分解減弱。而國內則有相反的報道。黨國華（2004）注意到在蛋雞飼糧中添加0.02%的木寡糖使其粗蛋白的表觀消化率提高了 12.26%，而日增重也比對照組高，表明木寡糖促進了飼料蛋白向動物體蛋白的轉化。

　　2.4.2
調控動物脂肪代謝

　　研究表明，木寡糖具有調控動物脂肪代謝的功能，可以減少動物對脂肪的吸收。黨國華（2003）報道，在蛋雞飼糧中加入0.015%和0.020%木寡糖持續飼喂62 d后，其全蛋膽固醇含量與對照組相比分別降低了7.13%和9.14%（P<0.05）。Hsu等（2004）則發現飼糧木寡糖能顯著降低小鼠血清甘油三酯含量，但并未發現血清總膽固醇有顯著變化。

　　3 木寡糖的作用機理

　　已經證明，哺乳動物產生的唾液淀粉酶、胰淀粉酶等內源性碳水化合物消化酶主要作用于α-1,4糖苷鍵，而對寡糖的糖苷鍵不能發揮作用或分解能力較弱（楊曙明,1999; Gibson等, 2000）。由于腸道內的消化酶不能水解β-1,4糖苷鍵，因此，木寡糖不會在胃腸道上段被消化酶水解，而會在消化道后段被腸道微生物發酵，并且木寡糖能夠被腸道微生物很好地利用（Cummings等,2001）。木寡糖在腸道內經有益微生物發酵后的主要產物為乳酸、乙酸、丙酸等短鏈脂肪酸（SCFA）和CO2等氣體（Okazaki等,1990;Gibson等, 2000）。Younes等（1995）和Campbell等（1997a）的研究表明飼糧木寡糖使小鼠盲腸短鏈脂肪酸（SCFA）濃度顯著升高（P<0.05）。這些木寡糖的代謝產物可能正是使動物腸道內 pH值降低的原因。

　　木寡糖被腸道微生物降解后的產物SCFA是一種有益于宿主健康的物質（Buddington等,2001）。其中丁酸鹽被結腸上皮細胞作為首選的能量來源和原料，可以促進結腸上皮細胞的增殖（Roediger,1982;Sakata,1987），這可能是腸粘膜隱窩深度增加的原因。同時木寡糖在腸道內的發酵速度較慢（Smiricky-Tjardes等,2003），并且持續時間較長，使木寡糖通過消化道的時間相對較長，腸道內容物因此在腸道內長時間停留，從而導致動物腸道組織變厚增生，重量增加，腸壁粘膜變薄，有利于營養物質的吸收。

　　木寡糖進入動物消化道后不能被消化酶水解，而在腸道內被微生物所利用。研究表明，雙歧桿菌含有一種D-木糖苷酶，可以特異性的將木寡糖水解為木糖；木糖進而轉化為有機酸；而有機酸則成為了雙歧桿菌增殖、生長的碳源（蘇小冰等,2004），因此，木寡糖可以選擇性的促進雙歧桿菌增殖。Sharon等（2004）研究認為，微生物在活細胞上的附著受其表面的外源凝集素調節。同時，Stavric（1992）也報道，雙歧桿菌等有益菌阻止病原菌附著在腸粘膜上的機理可能是有益菌與腸粘膜粘附受體的結合達到飽和狀態后競爭性的抑制病原菌粘附。Meng等（1998）則發現，雙歧桿菌表面可能擁有一種以上外源凝集素類物質，這種結構使雙歧桿菌有比其它微生物更多的與腸粘膜細胞結合的位點，從而有比其它微生物更多的機會與腸粘膜結合。因此，木寡糖不僅能促進雙歧桿菌的增殖，還能通過間接途徑抑制病原菌在動物腸道內的吸附和定植。

　　Mortensen（1992）、Levrat等（1993）研究發現，血液中的尿素是盲腸微生物蛋白質合成最主要的氮源，血液中的尿素轉移到動物腸腔中以后被微生物的脲酶水解成為氨而用于其自身蛋白質的合成。而微生物對進入腸腔中的血液尿素的大量利用又形成了腸壁血管與腸腔間尿素的濃度差，在滲透效應的作用下血液中的尿素大量向結腸末端和大腸中轉移（Younes等, 1995）。由于木寡糖能大量促進動物腸道微生物的增殖，使微生物對尿素需求量的大量增加，從而導致動物血漿尿素氮濃度降低，進而使尿中氮排泄量減少。另一方面，由于最終所有的微生物蛋白都要經糞便排出動物體外，因此這就造成了動物糞氮的增加。

　　木寡糖調控脂肪代謝的機理可能與其增殖腸道有益菌有關。張永福（1999）報道給30周齡的羅曼蛋雞飼喂添加微生態制劑的飼料能使全蛋膽固醇下降15.91%，脂肪降低11.7%。關于木寡糖調控動物脂肪代謝的具體機理目前尚不明確，有待于進一步研究。

　　4 木寡糖在動物生產中的應用

　　4.1 應用效果

　　隨著木寡糖工業化生產水平提高和工藝的改進，木寡糖在動物生產上得到了廣泛的應用。研究發現，在蛋雞飼糧中添加0.015%~0.02%的木寡糖能極顯著提高產蛋率，降低料蛋比（P<0.01）（黨國華等,2003）。而國內其它試驗也發現仔豬和肥育豬飼料中添加0.17%的木寡糖添加劑可以極顯著提高仔豬和肥育豬的生產性能，提高經濟效益（勇強,2004）。

　　腸道大腸桿菌和沙門氏菌被認為是造成動物腹瀉的罪魁禍首（Levine,1987;Bhan等,1989）。由于木寡糖可以大量增殖動物腸道內的有益菌，并且抑制大腸桿菌和沙門氏菌等有害菌在動物腸道內的吸附定植，因此木寡糖對于降低動物腹瀉率和減少動物疾病發生具有一定的效果。蔣正宇等（2005）報道，在肉雞飼糧中添加木寡糖可以降低其死亡率。而楊廷桂等（2005）在肉鴨上的研究也發現了相同的結果。

　　楊廷桂、蔣正宇（2005）研究發現，木寡糖替代部分抗生素應用于畜禽生產時效果比較理想，這可能抗生素與木寡糖有一定的協同效應。

　　此外，由于木寡糖具有純正的甜味，因此其對動物有一定的誘食作用。在飼料中添加木寡糖可以改善飼料的適口性，增強動物的食欲。

　　4.2 應用的注意事項

　　目前，木寡糖在動物生產上的應用方式主要是在動物飼料中添加木寡糖產品。蘇小冰等（2003）研究表明，動物攝入0.7 g木寡糖就可以達到要攝入 8 g果寡糖或15 g低聚異麥芽糖才能達到的效果，可見木寡糖具有極高的效率。但對于其添加劑量應視動物種類、年齡、生理狀況、飼養環境和飼養管理方式等不同而有所差異。如果添加量不足則無法體現其效果，但如果添加過量則容易適得其反，造成動物拉稀、脹氣等。不同的研究中木寡糖的添加劑量差異較大，木寡糖在肉雞和蛋雞飼糧中的添加劑量為0.005%~0.02%（黨國華,2003;蔣正宇,2005），而在小鼠飼糧中的添加劑量為6%~7.5% （Campbell等,1997a;Hsu等,2004）。但是對于木寡糖在豬和反芻動物飼糧中的適宜添加劑量未見報道。木寡糖在動物飼糧中的添加劑量不同可能與木寡糖產品性狀、飼料原料中的木寡糖含量、畜禽品種有關，但其適宜添加劑量還有待于大量的研究確定。

　　日本Suntory公司最早開始木寡糖的工業化生產，我國在“九五”期間開始對木寡糖的工業化生產的研究，并于2003年開始生產飼用木寡糖。目前，木寡糖飼料添加劑在動物生產中的應用研究尚不多，實踐資料的積累也較少，因此其在動物生產上的應用推廣還需要大量的工作。

　　5 結語

　　木寡糖作為一種新型的飼料添加劑因其獨特的營養生理特性而日益成為最具潛力的動物保健品和抗生素替代品。然而木寡糖的研究歷史還很短暫，且在畜禽上應用的報道還較少，尚有許多問題沒有被認知。筆者認為木寡糖未來在動物營養上的研究發展方向應是：①針對木寡糖在豬和反芻動物等畜禽上的應用進行系統研究，了解其對動物營養生理、腸道微生態、免疫機能等的影響；②對木寡糖影響動物腸道菌群、營養物質代謝和免疫機能的確切機制作進一步研究，為木寡糖的合理應用提供理論依據；③進一步進行大規模試驗，以確定不同純度木寡糖產品在不同動物飼料中的適宜添加劑量，為在飼料工業中合理使用木寡糖提供依據。

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不知道木寡糖的價格幾許？成本如何撒？

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又是多此一舉的事情，用木聚糖酶就能得到大量分解后的木寡糖，當然關鍵是大家不要用那些有其名沒有其實的木聚糖酶，國內的工廠最善于做這樣的產品，包括一些行業內的巨頭。