低聚木糖的作用機理及其在斷奶仔豬生產中的應用

問 鑫，盧 萍

（1.泰高營養科技（湖南）有限公司，湖南湘潭 411102；2.泰高營養科技（北京）有限公司 北京海淀 100085）

低聚木糖（XOS）又稱木寡糖，是由2～7個木糖分子以β-1，4糖苷鍵結合而成的功能性聚合糖，以二糖和三糖為主。研究表明，低聚木糖與通常人們所用的寡糖類如乳果糖、麥芽低聚糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖等相比具有獨特的性能，因此備受廣大食品、飼料、醫藥、保健品等行業青睞（寧俊，2010）。由于近年來我國對抗生素在畜牧業中的使用逐步限制，尋找合適的、有效的抗生素替代品變的越來越重要，低聚木糖作為一種新型的寡聚糖添加劑，因其無污染、無殘留、無抗藥性等特點，逐漸得到業內的廣泛關注。本文綜述了低聚木糖的生物學功能、作用機理及其在仔豬生產中的應用。

1 低聚木糖的特性

低聚木糖主要有效成分包括木二塘、木三糖、木四糖，其中主要的活性成分為木二塘，其甜度為蔗糖的40%，主要存在于玉米芯、甘蔗渣、花生殼、木屑等植物纖維中，其中玉米芯中低聚木糖的含量最高，為36%～40%（黃華山，2010）。低聚木糖產品為乳白色至淡黃色粉末，甜味純正，具有難消化性性、耐高溫、耐酸、生物學效價高、流動性好、不吸濕不反潮等特點，當作為動物飼料添加劑飼喂時，不能被動物直接吸收利用，因此，低聚木糖可大部分直接到達動物大腸。低聚木糖的能量值接近零，幾乎不會被動物的唾液、胃液、胰液和腸液等各種消化液所分解，經過體外消化試驗，再經過唾液直至小腸黏膜酶液，低聚木糖的殘留率達到了99.6%，表明低聚木糖可充分在大腸部位發揮其作用，為雙歧桿菌提供增殖條件 （莊洪廷等，2007；王蓉等，2006）。低聚木糖具有較高的耐熱和耐酸性能，Courtin等（2009）指出，將XOS在pH為2.5～8.0條件下，分別在5℃和37℃下貯存3個月，其性質無明顯變化；章中和徐桂花（2003）報道，pH為2.5～8.0條件下將XOS加熱1 h，其結構幾乎不分解，pH約為3.4時含XOS的酸性飼料在室溫下儲存1年，其中XOS的保留量超過97%。低聚木糖具有較高的生物學效價，其添加量為目前在養殖業中廣泛應用的低聚異麥芽糖的1/20，為低聚果糖的1/7至1/10。此外，本品在空氣中不易吸濕返潮，產生粘糊現象，具有極佳的流動性，從而大大提高其在飼料中的混合均勻質量和其他加工性狀（王蓉等，2006）。因此，低聚木糖在飼料加工和儲存過程中能夠保持較好的穩定性。

2 低聚木糖的生物學功能及作用機理

2.1 促進腸道有益菌增殖，改善腸道菌群結構低聚木糖在進入小腸后部、盲腸、結腸和直腸之前，基本不會被降解為單糖，而單胃動物消化道后部寄生著大量有益微生物，這些微生物可以產生能分解低聚木糖的酶，可將其分解為有利于有益菌增殖的營養物質（宋曉春，2006）。有試驗證明，腸道內除了青春雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌和長雙歧桿菌可利用低聚木糖增殖，其他細菌對低聚木糖的利用率很低（莊洪廷等，2007），由此腸道中的雙歧桿菌可利用低聚木糖作為營養基質大量增殖，提高其在腸道菌群中的比例，降低大腸桿菌、沙門氏菌的占比，形成微生態競爭優勢，改變腸道菌群結構，其機制主要包括兩個方面：一是屏障作用，雙歧桿菌通過分泌凝集素，與腸黏膜上皮細胞產生的糖蛋白結合，占據腸黏膜表面，抑制外援致病菌和腸道內固有腐敗細菌如沙門氏菌、產氣莢膜梭菌、大腸桿菌等的生長繁殖，減少氨、胺、吲哚等有害代謝產物，減少動物疾病的發生；二是產酸作用，通過對低聚木糖的分解，產生丙酸、丁酸、醋酸、乳酸等有機酸，降低腸道pH，抑制致病菌和腐敗菌的增殖 （王俊麗和聶國興，2011）。Moura等（2007）研究指出，在基礎日糧中添加了0.02%的低聚木糖后，仔豬回腸內容物中有害菌顯著低于對照組（P＜0.05）。試驗表明，每天只需口服0.7 g，2周后大腸桿菌中的雙歧桿菌的比例從8.9%增加到17.9%，而擬桿菌（可能的致病菌）則從52.6%減少到44.4%；3周后，雙歧桿菌的比例增加到20.2%，擬桿菌降至 32.9%（Okazaki等，1999）。

2.2 降低致病菌的致病能力 大多病原菌的表面均有一種叫做外源凝集素的蛋白質，用于細胞識別，可與腸內壁細胞表面的受體結合并進行增殖。而低聚木糖的結構與腸內壁細胞表面受體的結構相似，均為短鏈糖類物質，即低聚木糖可競爭性的與病原菌表面的外源凝集素結合，阻止病原菌在腸內壁的附著，達到降低致病菌致病能力的作用；雙歧桿菌還可產生細胞外糖苷酶，降解上皮細胞表面與致病菌和內毒素結合的多糖受體，從而阻止致病菌對腸黏膜細胞的黏附和侵襲，促進其隨糞便排泄，減少對動物的危害（寧俊，2012）。Pestova等（2000）的試驗結果表明，用特定的糖來結合細菌的類丁質結構物質或用特定的類丁質結構物質來結合腸黏膜上皮細胞表面的糖脂或糖蛋白殘基，都可阻止細菌與黏膜結合。蔣正宇等（2005）研究發現，在肉雞飼料中添加0.02%低聚木糖，可顯著提高肉雞空腸中乳酸桿菌的數量，阻止致病菌的定植與入侵。小鼠在攝入一定低聚木糖的條件下，可提高雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖能力，而對腸球菌、產氣莢膜梭菌的抑制生長作用最強，并隨著攝入劑量增加，對腸桿菌的抑制作用增強（李婉等，2014）。

2.3 提高機體免疫機能 動物機體血清中免疫球蛋白的水平代表著其抵抗病原菌和病毒的能力，這些免疫球蛋白主要有IgG、IgA、IgM，它們在預防仔豬腸道疾病中起著重要作用。而機體的免疫功能主要依靠免疫器官、組織和免疫細胞來維持，其中胸腺和脾臟是評估機體免疫系統的重要指標。Garg（2002）認為，外源性病原菌進入動物體后誘使吞噬細胞釋放介質-6，隨后介質-6由血液進入肝臟并促使其產生甘露寡糖結合蛋白，由此觸發機體多級免疫功能。郭雪峰（2007）研究報道，在斷奶仔豬日糧中添加低聚木糖，可顯著提高仔豬血清中IgG的水平，并且有提高IgA和IgM水平的趨勢，同時，仔豬胸腺指數和脾臟指數均高于對照組。扶國才等（2009）研究發現，在日糧中添加0.02%低聚木糖可使仔豬血液單核細胞數提高37.5%，血小板數顯著高于對照組，此外，試驗組血清溶菌酶和堿性磷酸酶活性也有提高的趨勢，說明在仔豬日糧中添加低聚木糖可提高仔豬的免疫機能。

低聚木糖中的甘露聚糖等也能促進細胞分泌甘露糖基的糖蛋白，從而提高機體的免疫能力。同時，低聚木糖還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菌、藥物和抗原免疫應答的物質。疫苗中加輔劑能降低機體對疫苗的吸收，從而增強其效用（楊海英，2007）。

2.4 保護動物肝臟 在低聚木糖作為營養基質被雙歧桿菌利用增殖的過程中，可產生乙酸、丙酸等有機酸，丙酸能夠抑制肝臟中膽固醇的生成，而乙酸鹽則能抑制肝臟中葡萄糖轉化為脂肪，并能減少毒性胺的生成，達到保護肝臟功能、減少肝臟負擔的作用。黃華山（2010）報道指出，隨著低聚木糖添加量的增加，乙酸、丙酸和丁酸的含量在空腸、回腸和盲腸均呈現線性（P＜0.05）和二次（P＜0.05）的增長規律。在反芻動物飼糧中添加低聚木糖，可促進雙歧桿菌和乳酸桿菌對腐敗菌及產生尿素酶的細菌的生長抑制，減少有毒代謝物質的產生，減輕肝臟解毒的負擔，從而對肝臟疾病起到輔助治療的作用（祁茹和林英庭，2011）。此外，因低聚木糖而大量增殖的雙歧桿菌還可將機體中的膽固醇轉化為類固醇，降低血清膽固醇含量，對小鼠的研究表明雙歧桿菌還可通過影響β-羥基-β甲基戊二單酰輔酶A還原的活性，抑制膽固醇的合成（寧俊，2012）。

2.5 促進維生素和礦物質的吸收利用 有報道指出，低聚木糖可有效防止雞B族維生素缺乏癥，因為雙歧桿菌在腸道能合成維生素B1、維生素 B2、維生素 B6、維生素 B12、煙酸、葉酸和各種氨基酸。章建浩（2002）也提出，低聚木糖可促進煙酸、葉酸等維生素的吸收利用。同時，低聚木糖還可促進礦物質元素的吸收，其發酵產生的短鏈脂肪酸可降低腸道pH，能夠結合微量元素，使其溶解性增加，通過對結腸膜細胞的刺激作用，使得腸道對礦物質吸收能力增強 （尤新，2004）。研究發現，給小鼠飼喂低聚木糖能促進對鈣的吸收，大鼠在7 d試驗期內隨意攝取2%低聚木糖水溶液，結果表明，大鼠對鈣的消化吸收率提高了23%，體內鈣的保留率提高了21%（鄭建仙，1997）。

3 低聚木糖在仔豬生產中的應用

李兆勇等（2008）在仔豬玉米-豆粕型日糧中添加了0.02%低聚木糖，結果發現低聚木糖能顯著提高仔豬飼料轉化率及仔豬十二指腸和空腸的胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性；同時，還顯著降低了仔豬腹瀉指數和死淘率 （P＜0.05）。馮靜（2010）研究發現，在仔豬日糧中添加0.02%低聚木糖，仔豬的平均日增重、平均采食量分別提高了12.07%、1.16%，料肉比和腹瀉指數分別降低了9.83%、26.74%。方桂友等（2015）報道，仔豬日糧中添加低聚木糖可顯著提高平均日增重，降低料肉比、血清尿素氮和大腸桿菌數量（P＜0.05），并提高血清中IgG和IgM的濃度及腸道中乳酸桿菌的數量。由此可見，低聚木糖可不僅有效地提高動物飼料利用率和采食量，并且可通過促進乳酸桿菌、雙歧桿菌的繁殖，抑制大腸桿菌和沙門氏菌在腸壁的黏附和定植，降低仔豬腹瀉率。

低聚木糖添加量不足對動物腸道微生態調節起不到明顯的正面效果；而添加量過度，則會增加飼料和飼養成本，起不到促進有益菌增殖的效果，還可能導致動物腹瀉 （宋曉春，2006）。周韶等（2011）分別在仔豬日糧中添加了0.005%、0.01%、0.015%、0.02%低聚木糖，結果發現，前兩個試驗組仔豬的平均日增重分別增加了3.93%、7.04%，而0.015%和0.02%添加量下的仔豬日增重比對照組有所下降。潘靈輝（2005）對比了不同含量低聚木糖對斷奶仔豬生產性能、免疫水平和腸道菌群的影響，結果表明，添加0.025%低聚木糖在仔豬日增重、料肉比和腹瀉率的改善方面均優于0.0125%和0.0375%組，其中，添加0.0375%低聚木糖不但不能降低仔豬腹瀉率，還會因為添加量過量而導致腹瀉。Gao（2004）指出，過量添加低聚木糖（每天超過20 g），會引起后腸的過度發酵，使動物發生輕微腹瀉，影響動物對養分的吸收與利用，抑制動物的生長。由此可見，為了達到預期的效果，確定最適量的低聚木糖添加量是很有必要的。盡管不同的研究會有不同的結果，造成結果差異的原因可能與仔豬斷奶日齡、飼養管理和基礎日糧組成有關。但大量研究表明，目前較為適宜的低聚木糖（35%）添加量為0.015%～0.025%。

4 結語

低聚木糖能夠改善腸道微生態和機體代謝功能，增強機體免疫和抗氧化功能等，從而提高豬的生產性能和健康水平。由于其組成成分來源于天然產物，應用效果顯著，具有抗生素所不具有的特點，符合綠色環保飼料添加劑的要求。但是，我國對低聚木糖的研究起步較晚，目前仍存在很多問題，尤其是對其添加量和添加階段的研究仍存在一定差異，還有待于進一步研究。隨著人們對綠色、安全和環保意識的不斷增強，低聚木糖產品用于畜牧生產而產生的經濟效益將得到更多的關注，應用前景也會更加廣闊。