果寡糖在牛生产中的研究与应用

吴峰洋， 霍珊珊， 李 冲， 高丽晓， 贾丽楠 ， 谷子林 ，3*

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001；2.河北农业大学动物医学院，河北保定 071001；3.河北省山区农业工程技术研究中心，河北保定071001）

果寡糖又称作黄金双歧因子糖、低聚果糖等，是一类由D-果糖分子通过β-1，2糖苷键与蔗糖连结而成的低聚糖的总称，在饲料中主要以寡果三糖、寡果四糖和寡果五糖的形式添加。研究表明，果寡糖不仅能提高畜禽对营养物质的吸收利用效率，改善畜禽的生产性能，还能促进畜禽肠道微生物区系平衡，选择性地增殖肠道有益菌，抑制有害菌，提高畜禽的抗病能力。目前，对果寡糖的相关研究主要集中在单胃动物上，在反刍动物上的应用研究报道较少。本文就果寡糖对牛生长性能和免疫性能的改善作用作一综述，为果寡糖在牛生产中的进一步应用提供参考。

1 果寡糖对牛生产性能的影响

单胃动物消化道内分泌的酶主要降解α-1，4糖苷键，而果寡糖分子间以β-1，2糖苷键结合，α-1，4糖苷键所占比例较小，所以果寡糖能以未降解的形式进入肠道发挥作用。而牛等反刍动物与单胃动物不同，其瘤胃内的微生物可以降解具有β构象的底物。因此，有学者认为瘤胃微生物可以降解果寡糖，同时纤维素、半纤维素等物质经瘤胃发酵后也可以产生寡糖，无需再额外补充果寡糖。但是，随着研究的深入，人们发现果寡糖对牛生产性能的改善也有积极作用。

1.1 改善饲料利用率，延长饲料保质期 果寡糖可以通过调节肠道微生物区系平衡，促进有益菌的增殖，抑制有害菌的生长，从而提高饲料利用率。有益菌的增殖可以显著改善肠道的消化吸收能力，如双歧杆菌可以提高钙、磷、铁等的利用率，促进铁和维生素D的吸收。乳酸菌可以促进蛋白质、单糖和钙、镁等的吸收。Mwenya等（2004）报道，果寡糖可以促进瘤胃内纤维素分解菌的生长，从而提高粗饲料的利用率。Delzennen等（1995）研究表明，在日粮中添加果寡糖，可以减少动物粪便中矿物质的含量，增加钙、铁、镁、锌等矿物质的利用率。果寡糖具有甜味，适量添加，可以提高饲料的适口性。果寡糖还具有防止淀粉老化的特性，能保持淀粉口感，提高淀粉的利用率。果寡糖吸湿性较差，可以缓解饲料因受潮造成的霉变，同时可以吸附霉菌，延长饲料保质期。

1.2 提高日增重，降低腹泻率 Newman等（1993）报道，在反刍前荷斯坦公犊牛食用的代乳粉中添加果寡糖，其35日龄时的体重较对照组显著增加。Grand等（2003）指出，在22～24日龄的犊牛代乳粉中添加果寡糖可提高犊牛的冷胴体重、采食量、平均日增重、饲料转化率等生长性能。Donovan等（2002）研究表明，在犊牛的代乳料中添加果寡糖、大蒜素以及肠道活性微生物等组成的混合物，具有类似土霉素的某些作用，可以替代土霉素，降低犊牛腹泻率、促进犊牛健康，并且不影响犊牛的生长。

2 果寡糖对牛免疫功能的影响

2.1 果寡糖对牛肠道微生物的影响

2.1.1 增殖有益菌，抑制有害菌 正常情况下动物肠道内优势菌群为厌氧菌，同时存在着少量的需氧菌和兼性厌氧菌，它们之间平衡与否与宿主的健康密切相关。反刍动物由于瘤胃发酵的独特性，果寡糖对肠道的功能作用主要是通过调节和维持微生态平衡实现的。当肠道内优势菌群为乳酸菌、双歧杆菌等有益菌时，能在肠道内形成“站位性保护”，构成一道生物性屏障，分泌抗原物质，激活和增强肠道免疫机能。Bengmark（1998）指出，当肠道内沙门氏菌等有害菌占主导地位时，有害菌会分泌毒素，攻击正常细胞甚至导致疾病。Miura等（1983）研究表明，瘤胃内存在双歧杆菌和乳酸菌，并可与糖类发生反应。Reddy（1999）进行的体外试验表明，果寡糖可以选择性的增殖双歧杆菌等有益菌，抑制梭状芽孢杆菌等有害菌。

2.1.2 影响途径 果寡糖主要通过直接和间接两种途径影响牛肠道菌群：（1）直接作用于有害菌表面通过与其外源性凝集素的特异性结合，对有害菌的吸附与定殖产生竞争性抑制作用（Oyofo等，2003）。（2）双歧杆菌和乳酸菌可以分解果寡糖，经厌氧发酵产生挥发性脂肪酸，降低肠道内环境pH值和氧化还原电势，从而抑制大肠杆菌等部分革兰氏阴性有害菌的生长。双歧杆菌可以提高机体的免疫机能，预防抗生素的副作用，扶植肠道内的原籍菌，提高其机体定殖抗力。乳酸菌可以调节肠道内菌群平衡，形成抗菌生物屏障，抑制腐败菌产生的毒素。Gibson和Roberfroid（1995）研究表明，双歧杆菌等有益菌可以利用果寡糖而大肠杆菌等有害菌则不能，并且有益菌分解果寡糖可以产生挥发性脂肪酸，降低肠道内pH，阻止有害菌定殖，促进肠道蠕动。

2.2 果寡糖对牛免疫系统的影响

2.2.1 果寡糖对固有免疫和获得性免疫的影响果寡糖可以充当免疫刺激辅助因子，增强巨噬细胞的活性，提高机体非特异性免疫水平 （Kelly-Quagliana和Nelson，2003）。除了能强化机体的非特异性免疫，果寡糖还能通过直接或间接两种途径增强机体的特异性免疫。Newman（1994）指出，果寡糖可以作为抗原和免疫佐剂直接参与机体的细胞免疫和体液免疫。Churchill等（1996）研究表明，果寡糖可以使血清中的IgA和IgG含量增加，从而增强体液免疫。Akira等（2003）报道，果寡糖可以改变肠道菌群的内环境，并使肠黏膜的IgA分泌量增加。Nakamura等（2004）的报道与之相似，果寡糖可以增加肠道IgA分泌量以及pigR的表达。此外，果寡糖具有一定的免疫原性，可以作为免疫刺激辅助因子，通过刺激免疫应答反应来提高体液免疫和细胞免疫水平。同时果寡糖能通过增强机体的免疫器官指数，来提高细胞免疫和体液免疫水平。

2.2.2 影响途径 果寡糖对免疫系统的影响主要有以下几种途径：（1）作为免疫佐剂和抗原参与免疫过程。（2）促进肠道有益菌增殖，间接发挥免疫增强作用。（3）促进寡糖链与多肽链共价结合构成糖蛋白，结合细菌刺激机体产生免疫反应。（4）特异性结合病原菌表面的丝裂原凝集素，延缓抗原吸收，刺激免疫系统，提高机体免疫应答水平。

2.3 果寡糖对牛肠道组织形态的影响 果寡糖在肠道内经厌氧发酵被部分有益菌利用，产生的挥发性脂肪酸为肠细胞增殖提供能量，促进肠细胞增殖，使肠微绒毛高度增加，肠黏膜隐窝变深，增强对营养物质的消化吸收能力。Xu等（2003）指出，补充果寡糖有助于改善肠道内环境，促进肠的发育及黏膜细胞增殖，修复肠黏膜损伤，维持肠的完整性。肠组织变重增大后，与肠内容物接触面积增加，从而提高肠的吸收效率。Maria等（2002）报道，补充果寡糖能使鼠盲肠的湿重、壁重以及内容物重量增加。

3 果寡糖在应用中存在的问题

3.1 适宜的添加量 果寡糖在牛体内达到一定的浓度时才能高效发挥其生理作用，若添加量不足，则效果欠佳，若添加过量，不仅会提高生产成本还会使牛粪便稀软，甚至产生下痢。确定适宜的果寡糖添加量需要综合考虑牛的品种、性别、年龄、健康状况、饲养管理水平以及果寡糖与其他糖类、抗生素、益生素等营养与非营养物质之间的协同与拮抗作用等多种因素。果寡糖在牛的生产中的应用研究较少，基础数据不全面，因此在实际应用中还应考虑日粮组成。玉米等原料中果寡糖含量较低，豆类、麦类和菊芋中含量丰富，若大量使用非消化性多糖含量丰富的饲料原料还应考虑非消化性多糖对果寡糖的掩蔽和稀释作用。

3.2 产品单一与技术限制 不同品种的牛在不同生长阶段所需的营养水平不同，果寡糖添加量也有所差异。不同来源和加工工艺的果寡糖饲用效果也不尽相同。当前，果寡糖产品种类相对较少，针对性差。因此，需要通过进一步的研究来明确需求量，以生产出适合不同品种、不同生长阶段牛的果寡糖产品。目前，果寡糖生产技术以固定化酶催化生产为主，现有菌株生产的酶活性较低，稳定性差，限制了果寡糖的规模化生产水平。如何筛选高酶活菌株，延长酶活时间，提高固定化酶稳定性，已成为果寡糖产业进一步发展需要解决的主要问题。

4 小结

果寡糖可以通过调节肠道微环境、维持肠道微生物区系平衡来改善牛的生产性能和抗病能力，是一种良好的抗生素替代品。果寡糖味甘，吸湿能力差，加入饲料中可以提高适口性，延长饲料保质期。目前，果寡糖在牛生产上的应用研究相对较少，相关产品针对性不够。相信随着研究的不断深入以及酶工程、菌种筛选等技术的快速发展，果寡糖将在牛生产中发挥更加重要的作用。

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