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1、低聚木糖的作用机理及在仔猪生产中的应用研究摘 要： 低聚木糖在 动物体内不能被内源性消化 酶分解，并可选择性地促进肠道中有益菌特别是双歧杆菌的增殖，阻止病原菌在动物消化道中的定植，并可竞 争性地与某些病原菌结合，减少有害菌与粘膜上皮细胞的联结，进而减少 动物发病率。本文就低聚木糖的作用机理及在断奶仔猪生产中的应用进行综述。关键词：低聚木糖；作用机理；应用低聚木糖是由2-7个木糖以-1，4糖苷键连接而成（EbringerovaA，2002） ，是目前功能性低聚糖类产品中效果较好的一种。低聚木糖包括木二糖、木三糖、木四糖，其中木二糖是促进双歧杆菌增殖的最重要活性成分，甜度为蔗糖的40%。在玉米芯、
2、甘蔗渣、花生壳、木屑等自然界的植物纤维中均存在有低聚木糖，其中玉米芯中含量最高达36%-40% 。1. 低聚木糖的营养特点1.1 低聚木糖具有独特的酸稳定性和热稳定性功能性低聚糖一般均具有良好的耐热耐酸性，其中以低聚木糖的稳定性最好。许正宏等（2001）研究发现，在 pH 为 2.5-8.0 的条件下，低聚木糖相当稳定，于 100下加热 1h 几乎不分解；如以低聚木糖作为饮料的有效成分，pH 为3-4 且室温下保存 3 年，饮料中的低聚木糖残留率仍可高达 97%。1.2 低聚木糖不易被动物的消化酶系统分解低聚木糖几乎不能被动物的各种消化液分解（见表 1.2） ，因此，如果作为饲料添加剂饲喂动物
3、，绝大部分低聚木糖可到达发挥功能的大肠部位，供双歧杆菌增殖及发挥其它生理功能。表 1.2 低聚木糖经体外消化试验后的残留率（%，w/w） （王蓉，2006）Table 1.2 Residual rates of XOS in vitro消化液 残留率唾液 100胃液 99.9胰液 99.8小肠粘膜酶液 99.61.3 低聚木糖与饲料的配伍性好低聚木糖与饲料的配伍性好，与饲料中各种成分互不影响，且在饲料中只需添加少量低聚木糖，便能发挥很好的保健效果。此外，在饲料中添加一定量的低聚木糖还可增强动物对多种维生素和矿物质等的吸收利用。2 低聚木糖的作用机理2.1 低聚木糖对双歧杆菌有很高的选择性增殖效
4、果低聚木糖的主要有效成分为木二糖和木三糖，均属不消化但可发酵糖，因此是双歧杆菌的有效增殖因子，可大量增殖双歧杆菌，作为饲料添加剂具有添加量少、成本低而养殖效益高的优良特点。2.2 平衡肠道微生物，增强免疫力低聚木糖具有良好的稳定性，难以被动物消化道的酶系分解，因而几乎不被动物机体直接吸收，可以直达大肠，被双歧杆菌等有益菌利用，从而迅速促进有益菌，抑制有害菌的增殖。从而可以改善肠道微生物（Xu Q,2009） 。低聚木糖可以被双歧杆菌发酵利用而产生某些抗菌素，有效抑制有害细菌的作用（Christakopoulos P.,et al.,2002） ，减少其产生的有毒物质对机体的损伤。同时，双歧杆菌
5、产生的醋酸、乳酸，可降低肠道中 pH，抑制致病菌的生长繁殖，维持机体正常菌群，使具有广谱免疫原性，刺激和促进动物机体产生免疫功能，提高免疫力。此外，由低聚木糖增殖产生的双歧杆菌，还可协同其他肠道菌群促进肠道蠕动，通过竞争肠道营养和肠上皮表面的黏附位点，减少致病菌的附着机会（章建浩，2002） 。不仅如此，低聚木糖还能促进和激活 T-淋巴和免疫球蛋白释放免疫抗体，诱导免疫反应，提高机体特异性免疫应答，增强免疫力。2.3 促进维生素、矿物质的吸收利用低聚木糖不仅可以被双歧杆菌利用，合成和促进烟酸、叶酸等多种维生素的吸收利用（章建浩，2002） ，而且还能被双歧杆菌发酵为短链脂肪酸使肠道 pH 值下
6、降，通过与微量元素结合，增加矿物质的溶解度，通过对结肠膜细胞的刺激作用，提高肠道对矿物质的吸收能力（尤新，2004） 。 2.4 降低养殖场有毒有害气体的排放浓度通过低聚木糖增殖的双歧杆菌可以通过磷脂酸和肠黏膜上皮细胞的相互配合作用，与其它厌氧菌共同占据肠黏膜表面，形成一种具有保护作用的生物膜屏障，在改善动物肠道微生态内环境及消化吸收能力的同时，分解有毒有害物质，产生有机酸等有益微生物，减轻氨气、硫化氢和吲哚类有害气体的排放浓度，降低养殖场的粪便污染。2.5 改善肠道结构小肠的功能单位是绒毛，肠黏膜表面有无数绒毛( 长度约为 300500m)，极大地增加了营养物质的吸收面积（李德发，1996）
7、 。低聚木糖具有改善肠道结构的作用。杨海英，等（2008）低聚木糖的添加增加了仔猪空肠，回肠的绒线比。2.6 增加肠道消化酶活性日粮中添加适量的低聚木糖可以增加肠道酶的活性。熊沈学，等（2005）研究表明，日粮中添加 0.01%或 0.02%的低聚木糖改善（P0.05）了异育银鲫肠道淀粉酶的活性，Xu et al. (2009)研究表明日粮中添加 100mg/kg 的低聚木糖增加了异育银鲫肠道蛋白酶的活性。3.仔猪应用低聚木糖的生物学依据3.1 断奶仔猪生理特点3.1.1 消化系统发育不完善正常情况下，仔猪断奶时消化器官虽已形成但其结构和功能发育还不完善，胃肠容积较小，运动机能较弱，排空速度较
8、快。因此，仔猪断奶后消化系统可发生小肠绒毛萎缩、腺窝变深、吸收障碍、肠粘膜淋巴细胞增生和隐窝细胞有丝分裂速度加快等变化（Smith 等，1984） 。仔猪胃底腺不发达，壁细胞分泌盐酸能力差，乳猪可以食母乳中含有大量的乳糖，乳糖可转化成乳酸，可以弥补胃酸的不足。对于断奶仔猪，乳糖来源中断，采食后胃内 pH 很快升高。有试验研究表明，仔猪断奶后，摄取液体食物突然改成固体饲料，肠绒毛很快磨损变短。同时，绒毛表面由高密度手指状变为平舌状。3.1.2 胃酸分泌不足胃酸有维持胃肠道中酸性环境和消化酶的正常活性及抑制有害菌增殖的作用。哺乳仔猪因胃底腺不发达，在生理上缺乏产生足够胃酸的能力，主要通过乳中乳糖发
9、酵产生乳酸以维持胃的酸性环境。仔猪断奶后由于乳酸来源中断，乳酸生成减少，无论采食何种固体饲料，胃液 pH 值均会立即上升，导致胃中多种酶原（胃蛋白酶、凝乳酶及乳糖酶等）致活能力减弱，饲料中各种养分的消化利用率降低。此外，过高的胃肠 pH 也为病原菌（大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌、梭菌等）的繁殖提供了有利的条件，加之胃酸分泌不足引起胃排空加快，大量未经消化的饲料涌入小肠，加重了小肠的负担，极易导致仔猪发生吸收不良、炎症、拉稀和生长减缓等现象。3.1.3 消化酶活性低Cera 等(1988)研究发现，未断奶仔猪 0-5 周龄期间肠道脂肪酶活性几乎逐周成倍增加，但21d 或 35d 断奶时，酶活性停
10、止增加，经 1 周恢复后重新增加。Hampson 等(1986)报道，不管断奶前补饲与否，断奶后仔猪肠黏膜乳糖酶、蔗糖酶活性均会急剧下降，且在断奶后 4-5 天达到最低水平。张振斌等(1998)研究表明，断奶应激会不同程度地降低了仔猪胰腺和空肠内容物中胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，导致消化功能紊乱。据 Lindemann (1986)报道， 4 周龄断奶仔猪断奶后一周内，胰脂肪酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰凝乳酶等活性下降到断奶前水平的 1/3，除胰脂肪酶外，其它酶经两周后恢复甚至超过断奶前水平。Cera 等(1988) 也报道，断奶造成肠道损伤，致使小肠刷状缘细胞分泌消化酶的作用减弱。3.1.4
11、 免疫功能不完善新生仔猪没有先天保护性免疫力，主要靠从初乳中获取大量抗体产生被动免疫。对于早期断奶仔猪而言，不能再从母乳中获取免疫力，自身体液免疫、细胞免疫能力下降，采食日的刺激使仔猪处于一生中免疫的低谷期。Degregorio(1992)报道，仔猪免疫能力不断增强，但到 4 周龄甚至更久才真正拥有自身的免疫能力。Kelley 等(1982)的研究表明，断奶应激可降低循环抗体水平，抑制细胞免疫能力，引起仔猪抗病力差，导致拉稀、生病等。断奶仔猪免疫力低，容易感染大肠杆菌、猪传染性胃肠炎病毒、流行性腹泻病毒、轮状病毒等。Miller 等 (1986)指出在三周龄以前仔猪几乎没有自身的抗体合成，到
12、6 周龄时刺激的平均反应能力是 3 周龄时的 20 倍。Blecha 等(1983) 报道认为 5 周龄以前断奶会造成对仔猪细胞免疫有害的一系列生理变化，如 2 周龄和 3 周龄断奶仔猪与乳猪相比，对皮下注射 PHA 的应答下降 32%和16%(P0.01)体外淋巴细胞对 PHA 刺激转化率降低。而且断奶亦会造成体液免疫中抗体合成减少从而损害抗体介导的免疫。3.1.5 肠道微生态系统失衡大肠杆菌常导致初生仔猪的黄痢和断奶仔猪的白痢，引发急性败血症、胃肠炎和其它局部炎症。乳酸杆菌(Lactobacillus)是一类肠道中的有益菌，可以产生许多抗菌复合物，如细菌素，从而抑制有害菌的生长。另外，它可
13、以附着在肠道上皮细胞上，占据肠道上皮细胞的结合位点，形成一种保护屏障，阻止病原菌在肠道上的附着。正常情况下有益菌群和致病菌同时存在，并且处于一个稳定的状态(何明清，1986)，在正常状态下，正常的胃肠道菌群对宿主是有益的(王旭明 等，2002)。然而在仔猪断奶后，肠道菌群发生变化，大肠杆菌等致病菌浓度上升，乳酸菌等有益菌下降（Mathew 等， 1997） ，致使仔猪肠道菌群失衡。4 低聚木糖在仔猪生产中的应用4.1 低聚木糖可以改善仔猪生产性能断奶仔猪日粮中添加低聚木糖能够提高日增重，降低料重比，减少腹泻率（郭雪峰 等，2006；王继成等，2006；Houdijk ，1998；夏中生等，19
14、99；卢福庄等，2000；姜晓明 等，2009） ，而且在哺乳期仔猪料重添加低聚木糖也可以提高仔猪的增重（刘亚利 等，2009） 。4.2 低聚木糖可以增加仔猪肠道有益微生物低聚木糖可以增加肠道中乳酸杆菌和双歧杆菌的浓度，提高机体免疫力（王继成 等，2006； Moura 等，2007） 。刘亚利 等（2009）研究发现低聚木糖可以显著增加断奶仔猪肠道乳酸菌的数量。而有益菌发酵的产物可以降低消化道 pH (Zentek,et al., 2002)4.3 低聚木糖可以增加仔猪养分利用率低聚木糖可以增加仔猪日粮干物质和总能的表观消化率（李兆勇 等，2008） 。4.4 低聚木糖可以增加仔猪肠道结构
15、和消化酶活性杨海英 等（2008）研究表明低聚木糖显著增加了仔猪空肠绒毛高度和提高了十二指肠和空肠绒腺比，同时，杨海英 等（2009）报道低聚木糖可以提高仔猪消化道蛋白质、脂肪和淀粉消化酶活性(P0.05) 。参考文献郭雪峰，边连全，付亮亮. 低聚木糖和酸化剂对断奶仔猪生产性能的影响. 中国饲料，2006， （17）：20-21何明清主编. 动物微生态学.北京：中国农业出版社，1994.姜晓明，王大会，赵献军，齐雪峰，刘洪明，黄介鑫。益生菌低聚木糖制剂对仔猪生长性能和黄白痢的预防效果J西北农业学报 2009,18(6):59-62李德发.猪的营养M.北京:北京农业大学出版社, 1996李兆勇，
16、杨在宾，杨维仁，等.益生素和低聚木糖对仔猪生长和养分消化性能的影响J. 西北农林科技大学学报(自然科学版).2008,36,(1),59-65刘亚利，刑贞召，翟蒲荣.低聚木糖对仔猪生产性能和肠道菌群的影响J.西北农业学报 .2009,18(6):63-65卢福庄，张宏福.非淀粉多糖在断奶仔猪和生长肥育猪饲粮中的作用J.饲料博览 2000,8:4-6王继成，潘灵辉，李淑云，等. 低聚木糖对断奶仔猪生产性能、肠道菌群及免疫水平影响的研究J. 中国畜牧兽医，2006，33 （5）：3-7王蓉，周俊，杜文兴，等. 低聚木糖在饲料生产中的应用机理J. 畜禽业，2006 ， （6）：31-33王旭明，陈宗则，袁毅. 益生菌作用机理的研究进展J. 吉林农业科学 .2002, 27 (1): 5053.夏中生，许昭芳，潘天彪.断奶仔猪饲粮中添加蔗果低聚糖效果试验J.粮食与饲料工业 ,1999,11:40-41熊沈学，刘文斌，方星星. 低聚木糖梯度添加对异育银鲫生长及肠道消化酶活性的影响J.2005,37(1
