綠色飼料添加劑木寡糖開發及在動物生產中的應用

孫肖明 孟憲梅

自20世紀40年代，多項試驗研究發現，四環素對畜禽具有明顯的促生長作用，自此，抗生素被當作飼料添加劑大量應用于動物飼養中。然而大量生產實踐證實，抗生素在飼養過程中長期使用會在動物產品中有所殘留，并可產生耐藥性菌株，從而使人類健康受到影響、生態環境遭到破壞。因此，尋求一種無殘留、無污染、多功能的新型天然促生長劑已逐漸引起業內關注。木寡糖是近年來發展起來的一種綠色飼料添加劑，具有顯著的促雙歧桿菌增殖效果，同時也具有用量少及穩定性強等特點，廣泛存在于玉米芯、甘蔗渣、竹筍和棉籽等作物中，也來源于木質纖維素、工農業廢料等。

1 木寡糖的功能特性

木寡糖（Xylooligosaccharides，XOS）是 2～7 個木糖經β-1，4糖苷鍵結合而成的低聚糖，有效成分主要為木二糖和木三糖，其中木二糖甜度為蔗糖的40%。木寡糖與其他寡糖相比，其突出特點是熱穩定性、酸穩定性和貯藏穩定性高。5%的木寡糖水溶液在pH值2.5～8.0范圍內，煮沸1 h無變化。1%木寡糖的水溶液在pH值2.5～7.0范圍內，置于5、20、37℃溫度條件下貯存3個月，均無明顯變化發生。此外，木寡糖還具有降低水分活度的作用，且具有良好的抗凍性。

1.1 增強動物免疫力，提高動物生產性能

木寡糖具有輔劑及免疫調解的功能。所謂輔劑就是能增加免疫系統對疫苗、藥物和抗原免疫應答的物質。據朱漢靜等[1]研究報道，木寡糖能誘導動物免疫細胞中多種細胞因子釋放，促進干擾素生成，激活巨噬細胞和淋巴細胞，使天然殺傷細胞（NK）的殺傷能力得以增強，促進抗體產生，從而增強動物免疫機能。于躍等[2]試驗研究表明，在雛雞日糧中添加木寡糖，會使其主要免疫器官胸腺、脾臟、法氏囊等相對質量有所提高，說明木寡糖可以作為一種抗原物質，促進免疫器官的綜合發育、提高雛雞整體免疫機能。王繼成等[3]報道，木寡糖能顯著提高斷奶仔豬血清中的免疫球蛋白IgG比例，從而增強仔豬的體液免疫機能。王懷蓬等[4]報道，飼料中添加木寡糖能夠改善和提高生長肥育豬的肉品質，提高胴體瘦肉率和骨比率、降低胴體中脂肪的含量。

1.2 促進腸道內有益菌增殖，改變腸道微生物區系

木寡糖可促進腸道內雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌，并具有高效的選擇性，促進其大量繁殖，是公認的一種雙歧因子和益生素[5-7]。木寡糖被動物采食后能降低動物腸道內環境的pH值。木寡糖不能被動物體消化吸收，可直接到達腸道后段，被腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益微生物利用，而葡萄球菌、埃希氏大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌等有害微生物對木寡糖的利用都很差，從而起到增殖腸道中有益菌的作用，同時有益菌產生的代謝產物——短鏈脂肪酸能刺激腸道蠕動，縮短食糜在腸內停留時間，從而減少有害物質對動物機體造成的毒害，減少消化道疾病發生。

1.3 促進脂類代謝，調節血糖水平，改善營養物質吸收

Delzenne等[8]研究發現，功能性低聚糖可以明顯降低動物血清中甘油三酯和膽固醇濃度，改善脂類代謝效果。王喜明等[9]在犢牛上的試驗表明，在犢牛日糧中添加木寡糖可以使血清中甘油三酯濃度下降，并使血清中低密度脂蛋白含量明顯增加，試驗結論表明，木寡糖可促進脂代謝。由于木寡糖中二糖水解活力比其它膳食性低聚糖低，通過其對消化道中碳水化合物水解作用的阻滯，可以有效控制血糖水平[10]。

研究表明，木寡糖使小鼠對鈣、鐵、鎂等礦物質的吸收利用率有所增加，主要原因在于木寡糖產生的短鏈脂肪酸能使腸道pH值下降，酸性環境使鈣、鎂鹽的溶解性升高，從而促進Ca2+吸收。大鼠在7 d試驗期內隨意攝取2%木寡糖水溶液，對鈣的消化吸收率提高了23%，體內鈣保留率提高了21%[11]。Delzenne等[8]研究動物飼喂木寡糖后的鈣、鎂、鐵、鋅、銅的利用情況，試驗結果表明，動物攝食后總排便體積有所增加，但糞便中礦物質含量減少，這是由于鈣、鎂、鋅的吸收率大大提高的結果。通過增強鋅、硒、銅的吸收，木寡糖可以提高體內超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等酶的活性，以此減少自由基對機體所造成的損傷，提高動物的抗氧化性能，改善動物健康狀況[12]。

2 木寡糖在畜牧生產中的應用

作為一種新型飼料添加劑，木寡糖不僅可以提高動物生產性能和飼料轉化率，而且還能增強動物機體抵抗疾病免疫力，降低飼料中藥物的用量，從而減少藥物在動物體內的殘留，提高產品品質，其在飼料工業及畜牧業中的應用已得到肯定。

2.1 木寡糖在牛、羊生產中的應用

功能性寡糖在反芻動物營養中的應用報道比較少，目前已有的研究大部分都集中在幼齡反芻動物上，木寡糖對反芻動物生產性能和免疫性能有一定影響[13]。國內外研究表明，在牛、羊的日糧中添加一定量的寡聚糖可以防止犢牛、羔羊下痢，提高日增重，改善飼料轉化率。張軍華等[14]研究在羔羊日糧中添加0.02%木寡糖，能明顯降低羔羊腹瀉率，增強機體免疫力；血漿尿素氮水平降低，增加了羔羊體內蛋白質沉積，提高氨基酸利用率；血糖水平提高，機體代謝狀況得到改善。王喜明等[9]研究表明，為犢牛提供木寡糖5 g/(d·頭)，其平均日增重和血清中低密度脂蛋白含量均顯著高于對照組；降低血清中尿素氮的含量，抑制犢牛腹瀉，同時降低白、球蛋白比，說明更多的球蛋白合成有利于提高機體免疫機能，反之則抑制免疫系統機能。

2.2 木寡糖在豬生產中的應用

木寡糖具有提高豬營養物質利用率、提高平均日增重、降低料重比、改善腸道形態及調節腸道菌群的生理功能。據李兆勇等[15]報道，在仔豬日糧中添加0.02%的木寡糖能使仔豬飼料轉化率及仔豬對干物質(DM)和總能(GE)的表觀消化率顯著提高，提高仔豬十二指腸、空腸內胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，促進養分進一步消化吸收。

2.3 木寡糖在肉雞生產中的應用

添加木寡糖會使肉雞的平均體增重、平均日采食量有所增加，料重比及腹脂率降低。王懷蓮等[16]報道，在肉雞日糧中分別添加95%的木寡糖 0.002%、0.004%、0.006%，能使3～6周齡肉雞的體增重平均增加19.63%、24.34%、34.42%，日采食量平均提高9.8%、12.7%、16.05%，料重比有所降低，分別下降8.9%、11.1%、13.6%，腹脂率降低比例為27.19%、22.37%、24.54%。司梅霞等[17]試驗表明，在3～6周齡的淮南麻雞日糧中添加150 mg/kg木寡糖，能使淮南麻雞體重增加，料肉比明顯下降，并使免疫器官的相對重量得以提高。

2.4 木寡糖在蛋雞生產中的應用

在蛋雞飼料中添加木寡糖能提高產蛋率和飼料報酬，增加蛋雞對粗蛋白質、粗脂肪、干物質、礦物質等的消化吸收，降低蛋中膽固醇含量。杜文興等[18]報道，在蛋雞日糧中添加含量為35%的木寡糖0.015%～0.02%，會使蛋雞日平均產蛋率、日平均產蛋總重均顯著提高，料蛋比明顯降低，大大促進蛋雞的飼料轉化。黨國華等[19]報道，木寡糖有降低雞蛋中粗脂肪含量的趨勢，0.015%木寡糖組雞蛋中粗脂肪含量顯著降低；0.020%木寡糖組粗脂肪含量也有所降低。日糧中添加0.015%和0.020%木寡糖均顯著降低了雞蛋中膽固醇含量。

2.5 木寡糖在水產動物生產中的應用

飼料中添加木寡糖能提高魚等水生動物增重率，降低餌料系數，提高成活率[20]。低聚木糖添加到異育銀鯽飼料中，添加0.01%低聚木糖，使增重率提高100.4%。飼料中添加木寡糖能改善草魚增重率、餌料系數、成活率，且增重率優于添加黃霉素的效果。在鳊魚餌料中添加木聚糖，發現木聚糖可提高鳊魚平均增重，降低餌料系數。

3 木寡糖的開發生產

目前木寡糖的制備生產采用多糖降解方法，具體可分為：①酸水解法；②熱水抽提(包括蒸汽爆破)法；③酶水解法；④微波降解法。一般以富含木聚多糖的植物資源為原料，如麩皮、甘蔗渣、棉籽殼、玉米芯、稻、麥和竹等，利用現代生物技術和現代分離技術，通過黑曲霉或球毛殼霉產生的內切型木聚糖酶進行酶解，經分離提純制得木寡糖。自然界中很多霉菌和細菌都產木聚糖酶。值得注意的是，微生物在產生β-1，4木聚糖酶的同時也產生β-木糖苷酶，木二糖在以上兩種酶的共同作用下被水解為木糖。因此，篩選出能夠產生高活性木聚糖酶和低活性木糖苷酶的微生物菌種便成為木寡糖生產的關鍵。酶水解法可采用間歇式或固定化酶技術進行連續生產，原料經過一系列程序如篩選、分級粉碎、過篩、堿液溶脹后中和待用，由蒸汽提取的水溶性木聚糖經固定化酶技術處理，其中固定化酶技術中使用的酶一般來自木霉屬，將其固定到樹脂上，將底物濃度固定在5%，溫度設定為25℃的條件下連續進行水解。但是在酶解過程中產生的木二糖會抑制木聚糖酶的活性，因此，為了使木聚糖酶具有活性，在反應過程中就必須不斷將木二糖進行分離。經酶解得到的水解液中常含有各種雜質，如木質素、蛋白質和鹽等，可以通過活性炭吸附和離子交換樹脂法將其去除。目前我國利用天然植物已經成功開發出食品和飼料用木寡糖系列產品。

4 木寡糖的應用前景

木寡糖作為一種新型飼料添加劑以其獨特的營養生理特性而日益成為動物飼料中重要的綠色添加劑。木寡糖性質穩定，應用領域廣闊，而且產品附加值和售價也相對較高，具有極大的開發價值和推廣潛力。通過對其功能的深入研究，發現木寡糖安全性好，對多種添加劑有增效作用，在畜牧生產中有著十分廣闊的應用前景。我國擁有十分豐富的木聚糖原料資源如玉米芯、甘蔗渣及棉籽殼等，卻一直未得到足夠的重視和生產開發。今后如果能利用先進的生物技術將這些資源充分利用生產出木寡糖，不僅能促進我國寡糖工業快速發展，同時也可以使大量農業廢料變廢為寶，保護環境，具有十分可觀的經濟效益和社會效益。

[1]朱漢靜，勇強.綠色飼料添加劑——木寡糖[J].飼料研究，2007(1)：70-73.

[2]于躍，馬明穎，宋泰.木寡糖對蛋雛雞生長性能及免疫器官指數的影響[J].中國畜禽種業，2007(12)：33-35.

[3]王繼成，潘靈輝，李淑云，等.木寡糖對斷奶仔豬生產性能、腸道菌群及免疫水平影響的研究[J].中國畜牧獸醫，2006，33(5)：3-7.

[4]王懷蓬，袁楷，烏日娜，等.低聚木糖(XOS)飼料添加劑對豬生產性能的影響[J].國外畜牧學（豬與禽），2008，28（3）：78-79.

[5]黨國華.木寡糖在肉仔雞和蛋雞生產中的應用研究 [D].南京：南京農業大學，2004.

[6]蘇小冰，翁名輝.超強益生元——木寡糖[J].廣州食品工業科技，2003(增刊)：75-78.

[7]徐勇，佘世勇，勇強.木寡糖對雙歧桿菌的增殖[J].南京林業大學學報(自然科學版)，2002，26(1)：10-13.

[8]N.M.Delzenne,N.Kok,M.F.Fiordaliso，et al.Dietary fructooligosaccharides modify lipid metabolism in rats[J].Am.J.Clin.Nutr.,1993：820-823.

[9]王喜明，許麗，袁玲，等.木寡糖對犢牛生長性能和血液生化指標的影響[J].東北農業大學學報，2008，39(7)：61-65.

[10]鄭建仙，朱海霞，饒志娟，等.功能性低聚糖[M].北京：化學工業出版社，2004:180.

[11]鄭建仙.功能性食品甜味劑[M].北京：中國輕工業出版社，1997:174-183.

[12]扶國才，羅有文，周巖民.木寡糖對生長豬生產性能和抗氧化功能的影響[J].江蘇農業科學，2009(1)：221-222.

[14]張軍華，杜莎，羅定媛，等.木寡糖對羔羊生產性能和血液生化指標的影響[J].中國飼料，2008，36(2)：22-23.

[15]李兆勇,楊在賓,楊維仁,等.益生素和木寡糖對仔豬生長和養分消化性能的影響[J].西北農林科技大學學報，2008，36(1)：59-65

[16]王懷蓮，烏日娜.木寡糖對AA肉仔雞生產性能和屠宰性能的影響[J].糧食與飼料工業，2008(7)：35-36.

[17]司梅霞，李福寶，王慧，等.木寡糖對淮南麻雞的生長性能和免疫器官的影響[J].河北農業科學，2008，12(4)：101-102，109.

[18]杜文興，黨國華，王恬，等.木寡糖對蛋雞生產性能的影響[J].江蘇飼料，2004(1)：67-70.

[19]黨國華，杜文興，王恬，等.木寡糖對蛋中常規成分及膽固醇含量的影響[J].糧食與飼料工業，2003(8)：33-34.

[20]楊小林，邱春保.酵母細胞壁、木寡糖及黃霉素對草魚生長性能的影響[J].飼料研究,2010(5)：69-70.