淺談低聚木糖在家禽生產中應用研究*

薛沾枚，張備，孟維珊，張艷，劉雪松，朱慶賀，楊旭東，王爽，陳曦，羅天瑤，張國華，鹿凌巖，沈思思，史同瑞

（黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

低聚糖（xylo-oligosaccharide）又稱寡聚糖、木寡糖，是一種非營養性寡糖，可以作為益生元促進雙歧桿菌與乳酸菌在消化道定植活性，在飼料、醫藥、食品領域中廣泛應用。低聚木糖廣泛存在于半纖維植物中，如甘蔗、稻草、秸稈和玉米芯中等，但存在提取困難等問題。本文對低聚木糖提取制備的常用方法及其在禽類的應用進行綜述，為低聚木糖在禽類養殖業中的應用提供理論指導。

1 低聚木糖制備

1.1 性質與結構

低聚木糖是由2～7個D-木糖分子（xylose）以β-1,4糖苷鍵連接構成，以木二糖（X2）、木三糖（X3）為主，如圖1所示。它是功能性低聚木糖家族的重要一員，具有保健功能的主要是木二糖（X2）、木三糖（X3）和木四糖（X4）。低聚木糖具有獨特的生理生化性質，很難被消化酶分解，如小腸酶液、唾液、胃液和胰液等，可直接進入大腸；還有明顯的雙歧桿菌增殖作用。低聚木糖與其它低聚糖相比較具有特殊的酸穩定性與熱穩定性，在pH2.5～8.0內120 ℃加熱1 h幾乎無破壞，儲存于-10 ℃時也不易凍結。

圖1 低聚木糖結構圖

1.2 低聚木糖制備方法

是利用微生物產生的木聚糖酶將木聚糖水解為低聚木糖，是目前生產低聚木糖的主要方法。酶法生產低聚木糖受到原材料來源、酶制劑不同的影響，因此研究主要是對其工藝參數進行優化。晁正等在研究酶水解制備麥麩低聚木糖，在加酶量600 U/g、pH值5.5、酶解時間90 min、酶解溫度60 ℃的最佳工藝條件下，得到含量為5.09 mg/mL的低聚木糖。丁勝華等從蔗渣中提取木聚糖后采用酶水解制備低聚木糖，結果發現獲得的60.17g/L的木聚糖在酶添加量5.0 g/L、pH=6.0、40.0 ℃酶解4.0 h條件下可獲得31.13 g/L低聚木糖。張立釗等在優化酶解處理油茶籽殼制備低聚木糖的工藝條件發現，當酶解溫度49 ℃、酶解時間10 h、酶添加量5%、底物濃度2%時可獲得低聚木糖濃度為11.63 g/L，比未優化前提高4.63 g/L。蘆廣銀等在研究煙草秸稈低聚木糖制備與純化，優化條件為緩沖體系pH5.50、水浴40 ℃酶解6 h、10 mL木聚糖溶液（20 mg/mL）、20 mL木聚糖酶液時可制備出純度較高的低聚木糖。酶水解法操作簡單、副產物少，適合工業生產，但受酶制劑影響大，而且后續的分離純化對分離技術要求較高。

是在一定的條件下利用酸使木聚糖發生降解獲得低聚木糖的方法。酸水解法降解速度快，效果好，但需要高溫環境、精制工藝繁瑣且有害副產物過多，得率較低，因此常與其它方法聯用。董吉冉等在微波輔助酸處理桉木預水解液純化制備低聚木糖試驗中，采用了1. 4%硫酸用量、120 ℃處理溫度、20 min處理時間的工藝條件，得到含量提高且具有較高熱穩定性的低聚木糖。劉英麗等在440 W微波輔助且酸水解條件為磷酸濃度0.8 mol/L、提取25 min、浸泡0.5 h時，麥糟低聚木糖的提取率可達到49.87%。黃天等通過木糖酸輔助水解木聚糖制備低聚木糖，試驗確定最優條件為木糖酸質量分數6%、反應溫度170 ℃、反應時間22 min，此時低聚木糖質量濃度達到38.4 g/L，得率為54.9%。微波輔助酸水解法可以有效促進酸水解，但缺點是生產成本高和反應不完全。

超聲波制備法是利用超聲波震動使大分子物質化學鍵斷裂發生斷鏈，同時改變物質表面結構利于原料與酶結合劑或化學試劑發生變性反應，從而釋放可降解的多糖。引入超聲輔助提取，可以提高低聚木糖的提取率。支佳佳等研究發現超聲波輔助堿法預處理提取棉籽殼木聚糖的的最優條件（超聲溫度60 ℃、時間30 min、料液比為1∶15、8%Na OH）和制備低聚木糖最佳酶解工藝條件（料液比1∶20、加酶量4%、64 ℃酶解3.5 h），最終得到的低聚木糖含量為3.35 mg/m L，提取率為33.66%。

微波處理法是在交替變化的電場方向影響下，極性分子發生擺振使分子間劇烈摩擦釋放出大量的熱，同時在微波的電磁力作用下將木聚糖水解成低聚木糖。使用微波輔助堿法可以提高木聚糖的提取率。有研究用上述兩種方法提取棉籽殼中的木聚糖，優化提取條件，即料液比1:15、NaOH濃度12%、微波功率400 W、微波時間6 min，木聚糖提取率提升至43.23%。該方法優點是速度快、效率高、污染少，但成本高且對實驗條件要求高，不適合大量生產。

2 低聚木糖在家禽生產的作用

2.1 提高生長性能

將低聚木糖加入日糧中可提升對營養物質吸收與提高飼料的利用率。Ribero T等研究發現在以小麥為基礎的家禽飼糧中添加低聚木糖可提高生長性能，還可定植在家禽腸道中改變微生物種群。Chen Yueping等在肉雞日糧中添加合生元可起到替代抗生素作用，還能提高肉雞的生長性能。李淑珍等采用醋酸催化法制備楊木屑低聚木糖，將其加入雞基礎日糧后發現能改善肉雞的生長性能。肉雞在飼養過程中容易產生應激反應，在飼糧中添加低聚木糖可起到一定的緩解作用。有研究發現在肉雞飼糧中低聚木糖，可增加基礎飼糧中小麥的營養成分并提高日增重。

2.2 增強機體免疫力

低聚木糖作為免疫刺激的輔助因子能夠增強機體免疫系統應答。Wang Q等研究發現在雛雞基礎日糧中添加低聚木糖與γ-輻照處理的黃芪多糖，能夠提高免疫力與抗氧化力。汪茫茫等在乳鴿日糧中添加150 mg/kg低聚木糖，對乳鴿具有顯著的免疫增強作用。趙穎在肉雞飼料中添加75 mg/kg超微粉碎的低聚木糖，在一定程度上改善肉雞腸道黏膜結構，刺激了黏膜免疫，對肉雞免疫性能起到較好作用。低聚木糖可提高腸道黏膜局部的免疫力，增加腸道短鏈脂肪酸（SCFAs）含量，SCFAs誘導腸道巨噬細胞的抗微生物活性并增加對病原體的抵抗力。分泌性免疫球蛋白 lgA 在腸黏膜免疫防御中發揮重要作用。Toloei等認為IgA能刺激體液免疫產生更多抗體，覆蓋在腸黏膜表面以保護小腸絨毛免受損壞。

2.3 調節腸道菌群

低聚木糖可對家禽腸道健康進行有益調節，促進乳球菌、乳桿菌及雙歧桿菌等腸道益生菌的增殖，抑制病原菌生長，調節腸道菌群結構。添加低聚木糖顯著減少了盲腸集合淋巴樣組織中促炎細胞因子的表達。在日糧中添加低聚木糖能改善腸內環境，可起到替代抗生素的作用。黎宇在研究蛋雞腸道時發現，在雞飼料中添加低聚木糖對腸道特性與腸道微生物等有積極作用。周建民在研究產蛋雞時發現，在飼料中添加低聚木糖可以緩解產蛋高峰期腸道黏膜屏障。

2.4 其它方面影響

在海蘭褐蛋雞基礎日糧中添加0.01%～0.08%低聚木糖，隨著添加水平的提高蛋黃顏色顯著提高，血清甘油三脂和低密度脂蛋白顯著降低。有研究發現在禽類飼料中添加低聚木糖可增加飽腹感，延長喂食間隔，改變采食習慣。高晉鳳等在仙居雞日糧中添加300 mg/kg茶多酚與低聚木糖混合物，能提高雞蛋品質，提高蛋白質量和卵磷脂含量，顯著降低膽固醇含量。

3 展望

低聚木糖應用到養禽業中，對禽類可起到提高生長性能、增強機體免疫力、調節腸道菌群等作用，在保健品、食品、醫藥、植物生長、飼料領域中具有廣闊的應用前景。我國低聚木糖年產量多達1.2萬噸，制備原料來源廣泛，且一部分可從糧食廢料中提取，能夠合理利用并可提高再生利用率，實現高值化利用。相信隨著對低聚木糖研究的不斷深入、制備工藝的不斷提升創新，未來低聚木糖在養禽生產中的應用會更加廣泛。