寡糖的特性及其在動(dòng)物飼料中的應用研究

寡糖（Oligosaccharides），又名：低聚糖、非消化性寡糖、化學(xué)益生素，是由2~10個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的一類(lèi)糖，介于單體單糖與高度聚合的多糖之間。根據單糖分子種類(lèi)、分子間結合位置和結合類(lèi)型的不同，寡糖種類(lèi)可達數千種以上。功能性寡糖主要是不能被人和其它單胃動(dòng)物自身分泌的酶和腸道有害菌分解利用，但能被腸道有益微生物利用的特殊糖類(lèi)，如已研制出的產(chǎn)品有：殼寡糖、甘露寡糖、果寡糖、半乳甘露寡糖、異麥芽寡糖、寡乳糖、寡木糖、β-寡葡萄糖、低聚焦糖、反式半乳寡糖、大豆寡糖等，研究應用較多的是前三種寡糖。

1寡糖的類(lèi)別、結構及其來(lái)源

　　1.1 殼寡糖（Chitooligosaccharide，COS）

　　殼寡糖（也稱(chēng)幾丁寡糖，學(xué)名β-1，4-寡糖-葡萄糖胺）是指聚合度在2-20范圍的氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖聚合物，如殼二糖、殼三糖、殼四糖、殼五糖、殼六糖等。殼寡糖是殼聚糖降解的低分子量產(chǎn)物，其水溶性大大增加，與殼聚糖相比，殼寡糖更易被生物體吸收而表現出更優(yōu)越的生理活性，在抑菌、抗氧化、抗炎、調節血脂和血糖、抗腫瘤、增強免疫及活化腸道菌群中具有廣泛的應用。目前，殼寡糖來(lái)源于殼聚糖的降解，主要有酸解法、氧化降解法和酶解法。殼聚糖是甲殼素的N-脫乙?；a(chǎn)物（脫乙酰度大于55%），其單糖結構單元主要為2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖和少量的N-乙酰氨基葡萄糖。

　　1.2 甘露寡糖（Mannoseoligosaccharides，MOS）

　　最初發(fā)現MOS是在魔芋粉的硫酸水解液中。甘露寡糖是甘露糖之間或甘露糖與葡萄糖之間通過(guò)ɑ-1，2、ɑ-1，3、ɑ-1，6或β-1，3、β-1，4糖苷鍵連接而成的一種低聚糖，主要來(lái)源于魔芋精粉、甜菁膠和微生物細胞壁。目前，人用保健品甘露寡糖主要來(lái)源于魔芋，其純度在35%~55%；動(dòng)物營(yíng)養領(lǐng)域應用的甘露寡糖添加劑，主要是從廢棄的啤酒酵母細胞壁中提取。酵母細胞壁質(zhì)地堅硬，其重量占酵母細胞干重的18%~25%，厚度為0.1~0.3μm，可分為3層，外層主要組分為甘露聚糖，約占酵母細胞壁干重的30%，由約50個(gè)甘露糖通過(guò)ɑ-1，6糖苷鍵相結合組成；中間層主要組分為蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)；內層主要組分為β-葡聚糖，約占酵母細胞壁干重29%~64%，由10~20個(gè)單糖通過(guò)β-1，3/1，6糖苷鍵相結合組成，呈螺旋形的立體分子結構，能對免疫系統引起刺激作用，在動(dòng)物體內，不可溶、不可吸收、不產(chǎn)生黏性、耐酸、耐高溫。

　　1.3 果寡糖（Fructooligosaccharide，FOS）

　　果寡糖，又名低聚果糖，是蔗糖分子和D-果糖分子以β-1，2糖苷鍵相結合所形成的一組寡聚糖的總稱(chēng)，結構式表示為G-F-Fn（G為葡萄糖，F為果糖，n=1~3）。根據蔗糖分子連接1個(gè)D-果糖、2個(gè)D-果糖、3個(gè)D-果糖形成的寡糖分別稱(chēng)為果寡三糖（GF2）、果寡四糖（GF3）、果寡五糖（GF4）。果寡糖廣泛存在于大麥、小麥、黑麥、洋蔥、大蒜、馬鈴薯、菊芋等植物中。

　　2寡糖在機體內的作用機理

　　2.1 寡糖對腸道菌群的調節作用

　　哺乳動(dòng)物對碳水化合物的消化僅限于ɑ-1，4糖苷鍵，因此，由ɑ-1，2、ɑ-1，3、ɑ-1，6或β-1，3、β-1，4糖苷鍵連接的低聚糖能抵抗動(dòng)物機體消化酶的降解，直接進(jìn)入小腸后端和大腸，被雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益微生物作為營(yíng)養基質(zhì)，最終被降解為短鏈脂肪酸、乳酸和二氧化碳等。體外試驗也均證實(shí)以FOS為唯一碳源時(shí)，沙門(mén)氏菌不能生長(cháng)。

　　病原菌必須通過(guò)表面的外源凝集素與動(dòng)物腸粘膜表面的D-甘露糖受體結合后才能在消化道定植。MOS正是通過(guò)結合位點(diǎn)的方式發(fā)揮抑菌作用。一方面，MOS能競爭性結合腸上皮細胞的特異位點(diǎn)，通過(guò)占位方式從而抑制病原菌與腸粘膜的結合，另一方面，MOS含有D-甘露糖的相似受體，可以結合病原菌，從而阻止病原菌吸附到腸表面上，甚至使已結合到上皮細胞的大腸桿菌脫落下來(lái)，讓病原菌隨著(zhù)糞便一起排出體外。

　　2.2 寡糖對機體免疫防疫功能的調節作用

　　特異性免疫系統和非特異性免疫系統共同組成動(dòng)物的免疫防御體系，其中，非特異性免疫是阻止病原菌侵入機體的第一道防線(xiàn)。FOS和MOS可以調節機體的細胞免疫和體液免疫功能。體外試驗表明，MOS可以使血清中IgG和IgA濃度升高，提高B淋巴細胞數和白細胞介素2、γ-干擾素水平。FOS能顯著(zhù)提高T淋巴細胞轉化功能和NK細胞的殺傷力，提高新城疫抗體水平。概括來(lái)說(shuō)，寡糖能在多條途徑，多個(gè)層面對免疫系統發(fā)揮調節作用，不僅能激活各類(lèi)型的免疫細胞，還能活化補體，促進(jìn)細胞因子的生成，增強紅細胞免疫功能，同時(shí)，寡糖還能提高疫苗的保護力。

　　3寡糖在動(dòng)物飼料中的應用研究

　　3.1 寡糖在水產(chǎn)飼料中的應用研究

　　研究殼寡糖對虹鱒生長(cháng)性能、血清生化指標及非特異性免疫功能的影響，結果表明：200mg/kg殼寡糖不僅可顯著(zhù)提高特定生長(cháng)率和增重率，顯著(zhù)降低飼料系數，而且極顯著(zhù)提高白細胞吞噬百分率、吞噬指數、血清殺菌百分率和溶菌酶活性。

　　3.2 寡糖在豬飼料中的應用研究

　　研究表明：甘露寡糖與納豆芽孢桿菌低劑量合用對改善斷奶仔豬生產(chǎn)性能，降低腹瀉率具有較好的協(xié)同作用，對仔豬的免疫和抗氧化機能有改善作用，體現在血清中CD3+，CD4+水平顯著(zhù)提高，MDA含量顯著(zhù)降低，GSH-Px活性顯著(zhù)增加。

　　3.3 寡糖在禽飼料中的應用研究

　　研究表明：在艾維因商品代肉仔雞日糧中添加果寡糖（添加量為0.4%~0.8%），不僅能顯著(zhù)提高日增重、顯著(zhù)降低料重比，而且顯著(zhù)降低胸肌和肝臟的膽固醇水平，顯著(zhù)提高盲腸中乙酸、丙酸、丁酸和血漿中乙酸含量，顯著(zhù)增加盲腸中雙歧桿菌和乳酸桿菌含量，顯著(zhù)降低大腸桿菌含量，顯著(zhù)提高糞便中膽汁酸和膽固醇含量。綜合以上研究表明：寡糖對肉仔雞的促生長(cháng)作用，與其抑制有害菌的生長(cháng)，促進(jìn)有益菌的生長(cháng)，從而改善了腸道的健康度有密切關(guān)系。

　　3.4 寡糖在反芻動(dòng)物飼料中的應用

　　研究外源寡糖對奶山羊血清生化指標和抗氧化指標的影響，結果表明：果寡糖可顯著(zhù)降低血清丙二醛和低密度脂蛋白膽固醇含量，顯著(zhù)提高血清中總蛋白和球蛋白含量；甘露寡糖可顯著(zhù)降低血清丙二醛含量和谷丙轉氨酶活性，顯著(zhù)提高血清中球蛋白和血清磷含量；說(shuō)明添加量為1%（以有效含量計）FOS和MOS能在一定水平上提高奶山羊的抗氧化能力，改善機體脂質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)合成。

　　4寡糖在農牧業(yè)中的應用前景

　　寡糖作為一種純天然的可再生資源，是人類(lèi)用之不竭的生物資源，其開(kāi)發(fā)與應用具有深遠的意義。例如，甲殼素（Chitin）主要存在于蝦、蟹及昆蟲(chóng)等甲殼類(lèi)動(dòng)物的外殼、真菌（酵母、霉菌，香菇等）、藻類(lèi)及高等植物的細胞壁中，生物合成量高達100億噸/年，僅海洋生物的合成量就達到了10億噸/年以上。因此，來(lái)源廣泛、天然、無(wú)毒無(wú)殘留、無(wú)毒副作用的功能性寡糖，是當今國內外結束抗生素時(shí)代，開(kāi)啟綠色安全促長(cháng)劑時(shí)代的熱點(diǎn)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，在農牧業(yè)領(lǐng)域必將具有非常寬廣的應用前景。