近年来随着饲料工业的快速发展,大量人工合成饲料添加剂,如抗生素、促长素、激素、防腐剂等在饲料中普遍添加。这些添加剂的应用对畜牧业的发展起到了巨大的推动作用。随着人们认识的不断深入,对食品和环境质量的不断提高,人们已经发现:抗生素饲料添加剂所带来的巨大经济效益后面隐藏的弊端。如抗生素引起的内源性感染和二重感染、细胞产生耐药性、畜禽免疫力下降和畜产品及环境中抗生素残留等都对养殖业、饲料工业和动物及人类健康产生负面影响。因此,很多国家和地区发出禁用抗生素的命令。在人们的不懈努力下,一些有效克服抗生素添加剂弊端、具有促进生长作用的替代品不断被开发出来,即微生态饲料添加剂,主要是用益生菌、益生元方面的添加剂,其主要作用和机理是通过改善动物体内微生态环境增强动物自身的免疫功能和应激能力,从而达到防病治病和促进生长的目的。
目前,人们试图通过提高肠道中有益菌的数量来减少病原菌,提高动物健康;当前应用较多的是活菌制剂,活菌制剂对动物特别是幼龄动物和患病动物,具有明显的效果,但活菌制剂存在难以克服的缺点。(1)活菌制剂多为厌氧菌、发酵难度大,产品质量标准难统一;(2)储运加工过程中氧气高温均使其大量失活;(3)胃酸对它有失活作用;(4)外源菌和肠道菌生活条件存在差异,故它在动物消化道中定植能力不强。
针对活菌制剂的缺点,人们的研究方向转向动物肠道固有菌,希望找到一些既不能为畜禽自身吸收又不能为肠道有害菌利用,只能供肠道有益菌吸收,并促进其增殖的物质,经研究证实,低聚糖具有此功能,并且人们称其为“益生元”。而低聚木糖是其最典型的代表。低聚木糖是一类具有选择性促进肠道微生物生长,增加宿主动物健康的非消化性饲料添加剂。它在动物的胃和小肠中不被消化吸收,直接进入后段肠道促进后段肠道中有益菌群的增殖,特别是双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖,从而促进动物健康生长。
低聚糖又称寡糖,属于短链或短链分支糖类,因其特有糖基和糖苷键,而不被消化,但可以被肠道有益微生物利用,从而促进有益菌群的增殖,营养界称其为“生物益生素”。
功能性低聚糖主要有低聚木糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、低聚半乳糖等。其中低聚木糖以玉米芯为原料,经过酶转化技术加工而成。在低聚糖类中,低聚木糖与其他低聚糖相比有其独特的优点,如高选择性增殖双歧杆菌,而肠道有害菌如产气加膜梭状芽孢杆菌等不能被低聚木糖利用,酸热稳定性好等;且有效摄入量小、功效强等特性也优于其他功能性低聚糖,是功能性低聚糖中发展前景最为广阔的一种,极具开发和应用价值。
目前对低聚木糖在动物营养上的生物学功能及其作用机理并不清楚,但综合研究结果表明,低聚木糖作为饲料添加剂的生物学功能可能有以下几个方面:
(1)显著的双歧杆菌增殖能力:低聚木糖有明显的双歧杆菌增殖作用,增殖双歧杆菌的功能是其它聚合糖的20倍,低聚木糖的整肠功能非常显著,与其它低聚糖相比,极度微量的摄入可增加体内的双歧杆菌。
(2)不被消化特性:低聚木糖由于分子结构中特有的β-1,4糖苷键而使动物消化道中酶无法将其分解,不能被动物直接吸收利用,因此,可以直接到达消化道后段,被肠道有益菌优先利用,使其增殖。
(3) 结合、吸收外源性病原菌微生物:病原菌的细胞表面一般含有键合碳水化合物的蛋白质,称为外源凝集素,它们与消化道寡糖结构的受体结合,使细菌附着在消化道粘膜表面,从而导致病原菌在肠道内大量繁殖后直接作用或产生毒素而导致病变。低聚木糖可与外源凝集素结合,从而破坏细胞的识别,进而使病原菌不至于吸附到肠壁上。因此,低聚木糖可携带病原菌通过肠道,起到了防止病原菌在肠道内繁殖的作用。
(4)调节机体的免疫系统:低聚木糖调节机体免疫系统主要是通过充当免疫 *** 的辅助因子来发挥作用。低聚木糖还具有提高药物作用和抗免疫应答能力,从而增加动物体液及细胞免疫能力,促进动物血液淋巴结细胞的增加。
因此,在猪、鸡生产中应用低聚木糖可能有以下四个方面作用:
促进肠道内有益菌群优势相的形成,降低病原菌的致病能力;
改善消化道营养、提高饲料养分利用率;
提高动物免疫功能、减少疾病(特别是仔猪腹泻);
提高动物日增重、降低料重比、减缓应激等。
山东龙力公司与山东农业大学动物科技学院合作进行了“低聚木糖提高猪、鸡生产性能机理及应用配套技术研究”。进行了低聚木糖对猪、鸡的免疫力影响、促生长机理及生产性能的影响的研究,旨在弄清低聚木糖与抗生素、酶制剂、微生态制剂在猪鸡上应用的功效和性价比,以及替代或减少抗生素使用的可行性。
通过系统研究,得出如下结论:
1. 通过系统研究低聚木糖对猪鸡生产性能的影响,得出了其适宜添加量,发现低聚木糖能够提高仔猪日增重(2.98%~3.77%),降低料重比(2.13%~6.43%),降低腹泻率(31.25%~50.59%),降低蛋鸡污蛋率(14.08%~16.20%);并从消化酶、肠道形态、微生态等角度解释了低聚木糖改善猪鸡生产性能的机理。
2. 根据低聚木糖对猪鸡饲喂试验效果,建立了低聚木糖在猪鸡上的应用配套技术,制定出不同品种、不同生理阶段的低聚木糖日:粮配方24套。
3. 通过系统比较低聚木糖与抗生素、微生态制剂、酶制剂等产品的应用效果,证实低聚木糖与抗生素、微生态制剂、酶制剂具有相似功效,表明低聚木糖可以替代此类产品用作饲料添加剂,为畜产品的安全生产打下了基础。经过推广应用,具有显著的经济、社会和生态效益。
该研究项目成果于2009年4月24日通过省科技厅组织的成果鉴定,专家组一致认为该项目整体研究成果达到国内领先水平,其中在猪、鸡的应用配套技术方面居国际先进水平。该成果鉴定的通过对公司低聚木糖在饲料养殖中的应用将产生重大指导和促进意义。