绿色饲料添加剂木寡糖开发及在动物生产中的应用

孙肖明 孟宪梅

自20世纪40年代，多项试验研究发现，四环素对畜禽具有明显的促生长作用，自此，抗生素被当作饲料添加剂大量应用于动物饲养中。然而大量生产实践证实，抗生素在饲养过程中长期使用会在动物产品中有所残留，并可产生耐药性菌株，从而使人类健康受到影响、生态环境遭到破坏。因此，寻求一种无残留、无污染、多功能的新型天然促生长剂已逐渐引起业内关注。木寡糖是近年来发展起来的一种绿色饲料添加剂，具有显著的促双歧杆菌增殖效果，同时也具有用量少及稳定性强等特点，广泛存在于玉米芯、甘蔗渣、竹笋和棉籽等作物中，也来源于木质纤维素、工农业废料等。

1 木寡糖的功能特性

木寡糖（Xylooligosaccharides，XOS）是 2～7 个木糖经β-1，4糖苷键结合而成的低聚糖，有效成分主要为木二糖和木三糖，其中木二糖甜度为蔗糖的40%。木寡糖与其他寡糖相比，其突出特点是热稳定性、酸稳定性和贮藏稳定性高。5%的木寡糖水溶液在pH值2.5～8.0范围内，煮沸1 h无变化。1%木寡糖的水溶液在pH值2.5～7.0范围内，置于5、20、37℃温度条件下贮存3个月，均无明显变化发生。此外，木寡糖还具有降低水分活度的作用，且具有良好的抗冻性。

1.1 增强动物免疫力，提高动物生产性能

木寡糖具有辅剂及免疫调解的功能。所谓辅剂就是能增加免疫系统对疫苗、药物和抗原免疫应答的物质。据朱汉静等[1]研究报道，木寡糖能诱导动物免疫细胞中多种细胞因子释放，促进干扰素生成，激活巨噬细胞和淋巴细胞，使天然杀伤细胞（NK）的杀伤能力得以增强，促进抗体产生，从而增强动物免疫机能。于跃等[2]试验研究表明，在雏鸡日粮中添加木寡糖，会使其主要免疫器官胸腺、脾脏、法氏囊等相对质量有所提高，说明木寡糖可以作为一种抗原物质，促进免疫器官的综合发育、提高雏鸡整体免疫机能。王继成等[3]报道，木寡糖能显著提高断奶仔猪血清中的免疫球蛋白IgG比例，从而增强仔猪的体液免疫机能。王怀蓬等[4]报道，饲料中添加木寡糖能够改善和提高生长肥育猪的肉品质，提高胴体瘦肉率和骨比率、降低胴体中脂肪的含量。

1.2 促进肠道内有益菌增殖，改变肠道微生物区系

木寡糖可促进肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌，并具有高效的选择性，促进其大量繁殖，是公认的一种双歧因子和益生素[5-7]。木寡糖被动物采食后能降低动物肠道内环境的pH值。木寡糖不能被动物体消化吸收，可直接到达肠道后段，被肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌等有益微生物利用，而葡萄球菌、埃希氏大肠杆菌和梭状芽孢杆菌等有害微生物对木寡糖的利用都很差，从而起到增殖肠道中有益菌的作用，同时有益菌产生的代谢产物——短链脂肪酸能刺激肠道蠕动，缩短食糜在肠内停留时间，从而减少有害物质对动物机体造成的毒害，减少消化道疾病发生。

1.3 促进脂类代谢，调节血糖水平，改善营养物质吸收

Delzenne等[8]研究发现，功能性低聚糖可以明显降低动物血清中甘油三酯和胆固醇浓度，改善脂类代谢效果。王喜明等[9]在犊牛上的试验表明，在犊牛日粮中添加木寡糖可以使血清中甘油三酯浓度下降，并使血清中低密度脂蛋白含量明显增加，试验结论表明，木寡糖可促进脂代谢。由于木寡糖中二糖水解活力比其它膳食性低聚糖低，通过其对消化道中碳水化合物水解作用的阻滞，可以有效控制血糖水平[10]。

研究表明，木寡糖使小鼠对钙、铁、镁等矿物质的吸收利用率有所增加，主要原因在于木寡糖产生的短链脂肪酸能使肠道pH值下降，酸性环境使钙、镁盐的溶解性升高，从而促进Ca2+吸收。大鼠在7 d试验期内随意摄取2%木寡糖水溶液，对钙的消化吸收率提高了23%，体内钙保留率提高了21%[11]。Delzenne等[8]研究动物饲喂木寡糖后的钙、镁、铁、锌、铜的利用情况，试验结果表明，动物摄食后总排便体积有所增加，但粪便中矿物质含量减少，这是由于钙、镁、锌的吸收率大大提高的结果。通过增强锌、硒、铜的吸收，木寡糖可以提高体内超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等酶的活性，以此减少自由基对机体所造成的损伤，提高动物的抗氧化性能，改善动物健康状况[12]。

2 木寡糖在畜牧生产中的应用

作为一种新型饲料添加剂，木寡糖不仅可以提高动物生产性能和饲料转化率，而且还能增强动物机体抵抗疾病免疫力，降低饲料中药物的用量，从而减少药物在动物体内的残留，提高产品品质，其在饲料工业及畜牧业中的应用已得到肯定。

2.1 木寡糖在牛、羊生产中的应用

功能性寡糖在反刍动物营养中的应用报道比较少，目前已有的研究大部分都集中在幼龄反刍动物上，木寡糖对反刍动物生产性能和免疫性能有一定影响[13]。国内外研究表明，在牛、羊的日粮中添加一定量的寡聚糖可以防止犊牛、羔羊下痢，提高日增重，改善饲料转化率。张军华等[14]研究在羔羊日粮中添加0.02%木寡糖，能明显降低羔羊腹泻率，增强机体免疫力；血浆尿素氮水平降低，增加了羔羊体内蛋白质沉积，提高氨基酸利用率；血糖水平提高，机体代谢状况得到改善。王喜明等[9]研究表明，为犊牛提供木寡糖5 g/(d·头)，其平均日增重和血清中低密度脂蛋白含量均显著高于对照组；降低血清中尿素氮的含量，抑制犊牛腹泻，同时降低白、球蛋白比，说明更多的球蛋白合成有利于提高机体免疫机能，反之则抑制免疫系统机能。

2.2 木寡糖在猪生产中的应用

木寡糖具有提高猪营养物质利用率、提高平均日增重、降低料重比、改善肠道形态及调节肠道菌群的生理功能。据李兆勇等[15]报道，在仔猪日粮中添加0.02%的木寡糖能使仔猪饲料转化率及仔猪对干物质(DM)和总能(GE)的表观消化率显著提高，提高仔猪十二指肠、空肠内胰蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，促进养分进一步消化吸收。

2.3 木寡糖在肉鸡生产中的应用

添加木寡糖会使肉鸡的平均体增重、平均日采食量有所增加，料重比及腹脂率降低。王怀莲等[16]报道，在肉鸡日粮中分别添加95%的木寡糖 0.002%、0.004%、0.006%，能使3～6周龄肉鸡的体增重平均增加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，分别下降8.9%、11.1%、13.6%，腹脂率降低比例为27.19%、22.37%、24.54%。司梅霞等[17]试验表明，在3～6周龄的淮南麻鸡日粮中添加150 mg/kg木寡糖，能使淮南麻鸡体重增加，料肉比明显下降，并使免疫器官的相对重量得以提高。

2.4 木寡糖在蛋鸡生产中的应用

在蛋鸡饲料中添加木寡糖能提高产蛋率和饲料报酬，增加蛋鸡对粗蛋白质、粗脂肪、干物质、矿物质等的消化吸收，降低蛋中胆固醇含量。杜文兴等[18]报道，在蛋鸡日粮中添加含量为35%的木寡糖0.015%～0.02%，会使蛋鸡日平均产蛋率、日平均产蛋总重均显著提高，料蛋比明显降低，大大促进蛋鸡的饲料转化。党国华等[19]报道，木寡糖有降低鸡蛋中粗脂肪含量的趋势，0.015%木寡糖组鸡蛋中粗脂肪含量显著降低；0.020%木寡糖组粗脂肪含量也有所降低。日粮中添加0.015%和0.020%木寡糖均显著降低了鸡蛋中胆固醇含量。

2.5 木寡糖在水产动物生产中的应用

饲料中添加木寡糖能提高鱼等水生动物增重率，降低饵料系数，提高成活率[20]。低聚木糖添加到异育银鲫饲料中，添加0.01%低聚木糖，使增重率提高100.4%。饲料中添加木寡糖能改善草鱼增重率、饵料系数、成活率，且增重率优于添加黄霉素的效果。在鳊鱼饵料中添加木聚糖，发现木聚糖可提高鳊鱼平均增重，降低饵料系数。

3 木寡糖的开发生产

目前木寡糖的制备生产采用多糖降解方法，具体可分为：①酸水解法；②热水抽提(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资源为原料，如麸皮、甘蔗渣、棉籽壳、玉米芯、稻、麦和竹等，利用现代生物技术和现代分离技术，通过黑曲霉或球毛壳霉产生的内切型木聚糖酶进行酶解，经分离提纯制得木寡糖。自然界中很多霉菌和细菌都产木聚糖酶。值得注意的是，微生物在产生β-1，4木聚糖酶的同时也产生β-木糖苷酶，木二糖在以上两种酶的共同作用下被水解为木糖。因此，筛选出能够产生高活性木聚糖酶和低活性木糖苷酶的微生物菌种便成为木寡糖生产的关键。酶水解法可采用间歇式或固定化酶技术进行连续生产，原料经过一系列程序如筛选、分级粉碎、过筛、碱液溶胀后中和待用，由蒸汽提取的水溶性木聚糖经固定化酶技术处理，其中固定化酶技术中使用的酶一般来自木霉属，将其固定到树脂上，将底物浓度固定在5%，温度设定为25℃的条件下连续进行水解。但是在酶解过程中产生的木二糖会抑制木聚糖酶的活性，因此，为了使木聚糖酶具有活性，在反应过程中就必须不断将木二糖进行分离。经酶解得到的水解液中常含有各种杂质，如木质素、蛋白质和盐等，可以通过活性炭吸附和离子交换树脂法将其去除。目前我国利用天然植物已经成功开发出食品和饲料用木寡糖系列产品。

4 木寡糖的应用前景

木寡糖作为一种新型饲料添加剂以其独特的营养生理特性而日益成为动物饲料中重要的绿色添加剂。木寡糖性质稳定，应用领域广阔，而且产品附加值和售价也相对较高，具有极大的开发价值和推广潜力。通过对其功能的深入研究，发现木寡糖安全性好，对多种添加剂有增效作用，在畜牧生产中有着十分广阔的应用前景。我国拥有十分丰富的木聚糖原料资源如玉米芯、甘蔗渣及棉籽壳等，却一直未得到足够的重视和生产开发。今后如果能利用先进的生物技术将这些资源充分利用生产出木寡糖，不仅能促进我国寡糖工业快速发展，同时也可以使大量农业废料变废为宝，保护环境，具有十分可观的经济效益和社会效益。

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