文 | 农牧简说
编辑 | 农牧简说
介绍
功能性低聚糖是由相应的单糖通过a-1,6、a-1,3和a-1,2糖苷键连接而成的糖。
然而，单胃动物的消化道前部只能产生消化a-1,4糖苷键的酶。
因此，功能性低聚糖不易被肠道消化酶降解，而是直接进入微生物较多的后肠。有益微生物可以产生分解各种糖苷键的酶。
功能性低聚糖在这里被分解利用，转化为短链脂肪酸等小分子，促进有益菌增殖，抑制有害微生物(图1)。
常见的功能性低聚糖包括低聚木糖(XOS)、甘露聚糖(MOS)、壳聚糖(COS)和低聚果糖(FOS)。
随着抗生素禁令的加强，功能性低聚糖等新型绿色添加剂的开发利用及其作用机理尤为重要。
本文将对近年来功能性低聚糖的种类、来源、在猪营养中的应用以及限制其功效的因素进行综述。
本文综述将为功能性低聚糖的进一步研究以及未来替代抗生素在养猪业中的应用提供理论依据。
功能性低聚糖的种类和来源
2.1果寡糖
FOS的分子式是GFn (n ≤ 4, G代表葡萄糖，F代表果糖)，也被称为果糖-低聚糖、葡萄糖-三糖。
它是在蔗糖分子的基础上通过b-1,2糖苷键结合几种d -果糖形成的一组低聚糖的总称。
固体果寡糖呈白色粉末状，易溶于水，甜度低，仅为蔗糖的0.3 ~ 0.6，能量低，也是唯一具有超级双生因子和水溶性膳食纤维双重生理特性的功能性低聚糖，广泛存在于香蕉、土豆、小麦、大麦、洋葱、大蒜等植物中。
其中以耶路撒冷洋蓟块茎含量最丰富。天然FOS很难提取。FOS的商业化生产 *** 一般分为2类，一类是蔗糖酶法，另一类是萃取法。
相关研究表明，果寡糖能促进畜禽肠道多种有益菌的丰富，抑制有害菌的生长和繁殖，改善营养物质的消化吸收，从而改善畜禽的微生态环境，提高畜禽的免疫力和生产性能。
2.2甘露聚糖
一般来说，MOS由甘露糖分子或甘露糖葡萄糖组成，甘露糖葡萄糖由a- 1,2,a - 1,3,a -1,6糖苷键形成。
葡萄糖是从富含甘露聚糖的酵母细胞壁中酶解提取的磷酸化葡甘露聚糖蛋白复合物。
它们广泛存在于瓜尔豆胶、田菁胶、魔芋粉和酵母微生物细胞壁中，不同来源的MOS具有不同的化学结构。
例如，分子比为1:6 .6的魔芋MOS是由葡萄糖和甘露糖残基通过b-1,4糖苷键聚合而成，其侧链由b-1,3糖苷键连接，具有凝胶特性。酵母细胞壁低聚糖的主链主要由高支链吡喃糖残基排列。
主链由a-1,6糖基酶固定，侧链由a-1,2和a-1,3键连接。它们的主要成分是双糖、三糖和四糖的混合物，具有以下特点:
- 可溶于水，但不溶于乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂;
- 耐高温，高温条件下不会破坏其结构和生理功能;
- 易吸湿，但吸湿后不影响其使用价值。
商用MOS主要是通过酶解提取，然后投入生产。目前，用于饲料的MOS主要来自魔芋粉酶解产物和酵母细胞壁提取物。在猪养殖中，MOS对猪的肠道健康和免疫性能具有重要的保护作用。
相关研究表明，甘露聚糖具有吸收仔猪肠道病原菌和调节仔猪免疫的双重作用。
2.3低聚木糖
低聚木糖是由2 ~ 10个木糖通过b-1,4糖苷键结合而成的功能性低聚糖。
低聚木糖的主要成分为木糖、木糖二糖、木糖三糖和木聚糖，其中木糖三糖含量较少或较多，主要有效成分为木糖二糖和木糖三糖。
固体XOS为浅黄色或浅棕色粉末，具有较高的耐热性和耐酸性，稳定性好，有降低水活度的作用。
此外，与其他低聚糖相比，XOS的粘度更低，加工更方便。XOS的主要来源是玉米芯、秸秆、米糠、麦麸、稻壳、棉籽壳和其他农业废弃物。
这些原料富含木聚糖半纤维素(高达30%)，来源广泛，价格低廉。因此，合理的开发和应用可以提高农副产品的附加值，降低养殖成本。
XOS的提取和制备 *** 主要有三种:高温蒸煮法、酸萃取法和化学-酶联法。化学酶联法是中国更流行的制备 *** 。
XOS有助于在动物肠道中形成优势有益菌群，从而抑制肠道中有害菌的粘附，积极改善动物胃肠道的菌群和免疫功能。
2.4壳聚糖寡糖
COS是由b-1,4糖苷键连接的低聚糖，葡萄糖胺的数目通常为2至10。COS是目前发现的唯一一种天然阳离子碱性多糖，分子量一般小于3000 U，水溶性好，部分溶于甲醇，不溶于乙醇。
同时，COS具有优良的功能和高的生物活性，其代谢产物无毒，无抗原，易于被人体吸收。
COS在动物胃肠道不易分解，进入肠道后直接被肠细胞吸收进入血液循环。主要来源是丰富的海洋生物资源，如虾壳和蟹壳。
然后通过酶降解得到聚合度小于20的低聚糖。COS具有抗氧化、调节肠道微生态环境、提高机体免疫力等多种生理功能。
它们还具有抗菌、抗肿瘤、提高动物生长性能等生理功能，因此在畜禽生产和生物医学中得到了广泛的应用。
功能性低聚糖在生猪养殖中的应用
3.1生长性能
功能性低聚糖以未降解形式直接进入动物肠道，可以提高肠道对营养物质的吸收利用率，促进动物的整体生长性能。
有研究表明，功能性低聚糖在猪养殖过程中可以改善猪的肠道健康，提高猪的采食量、日增重和饲料转化率，并在一定程度上降低仔猪腹泻率。
不同类型的低聚糖在养殖过程中对猪的生长性能有一定的促进作用(表1)。
同时，同一类型的低聚糖对不同生长阶段猪的生长发育和健康状况也有不同的影响。
饲粮中添加0.1% FOS可提高试验期第0 ~ 56天生长猪的平均日增重和平均日采食量，以及干物质和氮消化率。
有研究发现，饲粮中分别添加100、200 mg/kg COS和80 mg/kg金霉素可显著提高断奶仔猪的平均日增重、平均日采食量和增重/耗料比。
3.2免疫功能
免疫系统是机体抵御病原体入侵、清除异物和外来致病微生物的主要武器。
作为一种免疫增强剂，功能性低聚糖可以与某些病毒、毒素、细菌的表面结合，提高机体的免疫功能。
功能性低聚糖可提高B淋巴细胞介导的体液免疫和T淋巴细胞介导的细胞免疫，提高动物的黏膜免疫，从而提高动物的免疫功能，在畜禽生产中已被用作免疫佐剂。
血清生化指标可以反映动物体内代谢情况，帮助畜禽养殖户检测和诊断畜禽疾病，进一步提高动物生长性能。
因此，通过测定畜禽的血清生化水平，包括免疫能力和抗氧化能力，作为衡量动物健康状况的指标，以反映功能性低聚糖对免疫功能的影响。
功能性低聚糖通过 *** 猪的肠道免疫细胞和增加免疫球蛋白的产生来预防和治疗疾病。
禁用抗生素后，仔猪断奶应激引起的腹泻日益严重，迫切需要寻找一种无残留的新型抗生素替代品。
因此，功能性低聚糖对免疫功能的主要研究重点是其对断奶仔猪免疫力的影响(表2)。
3.3抗氧化作用
在一定条件下，机体的氧化还原平衡被破坏，活性氧(ROS)的产生速度超过体内抗氧化系统的清除率，导致氧自由基大量积累，称为“氧化应激”。
它具有双重作用，一方面可以抑制微生物感染;另一方面，如果氧化应激持续下去，可能导致慢性炎症性疾病的发生，进而导致代谢紊乱和生理紊乱，对动物产品的生长性能、寿命和质量产生不利影响，给养殖者带来巨大的经济损失，危害消费者的健康(图2)。
及时采取监管措施可以及时制止损失。抗生素治疗仍然是动物炎症性疾病的主要治疗 *** 之一，但在禁止使用抗生素的时代，抗生素替代品的开发尤为关键。
功能性低聚糖可以通过减少ROS和脂质代谢产物丙二醛(MDA)的产生来缓解氧化应激，也可以通过促进机体抗氧化酶的产生来提高机体的抗氧化能力。
因此，功能性低聚糖可作为抗氧化剂添加到畜禽饲料中，缓解氧化应激。
近年来，关于低聚糖作为抗氧化剂维持健康的报道越来越多。在断奶仔猪饲粮中添加1% FOS可提高血清超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性，降低血清丙二醛(MDA)含量，从而缓解断奶仔猪的氧化应激。
3.4肠道健康
不同类型的功能性低聚糖在不同阶段对猪肠道健康有一定的影响，主要表现在促进双歧杆菌和乳杆菌的增殖，抑制大肠杆菌的增殖。
此外，不同类型的功能性低聚糖在动物体内的应用效果也不一致。在投入使用时，需要根据畜禽的结构特点和具体情况进行分析，选择合适的类型，以达到更佳效果(表3)。
在感染大肠杆菌的断奶仔猪饲粮中添加200 mg/kg COS，可提高乳糜杆菌的相对丰度，降低大肠杆菌的相对丰度，提高回肠和空肠的绒毛高度。有利于断奶仔猪营养物质的消化吸收和肠道健康。
饲粮中添加100 mg/kg XOS可降低断奶仔猪肠道内容物中乳酸杆菌、链球菌和Turicibacter的相对丰度。
因此，应进一步研究不同寡糖在动物肠道健康中的应用，并不断探索其潜在机制，以确保寡糖在畜禽养殖中的稳定作用。
结论
近年来，在抗生素耐药的背景下，功能性低聚糖越来越受到人们的关注。
有许多功能性低聚糖，如COS、XOS、MOS、FOS等。它们来源广泛，绿色无污染，是抗生素的良好替代品。
功能性低聚糖的生理功能及其在猪育种中的作用机制也得到了进一步的认识。
功能性低聚糖对猪的生长性能、免疫力和肠道健康都有一定的积极作用，但影响功能性低聚糖功能的因素还很多。
如何找到稳定的功能性低聚糖作为饲料添加剂的作用还有待进一步探索。
总而言之，未来的研究应更加关注影响功能性低聚糖功能的相关因素，研究如何更好地消除不良影响。
更大限度地利用功能性低聚糖，为生猪养殖业的发展提供有益的帮助，为现有功能性低聚糖的开发利用提供参考。
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