功能性寡糖在养鸡生产中应用的研究进展
随着畜牧业的规模化和集约化程度的提高,动物健康养殖一直是人们关注的热点。家禽生产中抗生素的应用在一定程度上可减少应激,保护健康和促进生长,但抗生素在肉蛋中的残留及对环境的污染,造成了食品的安全隐患。寻求无污染、无残留且能促进家禽健康的抗生素替代品是当前研究的重点。功能性寡糖就是其中一类。对寡糖的营养功能,在家禽养殖中的应用研究进展作一综述。
1寡糖结构及生理功能
寡糖又称低聚糖或寡聚糖,是指由2~10个单糖通过糖苷键连接起来形成的直链或支链的一类低度聚合糖类。组成低聚糖的单糖种类、分子间结合位置及结合类型不同,形成了不同种类的寡糖。根据单糖种类分为均寡糖(由单一种单糖构成)和杂寡糖(由2种或2种以上单糖构成)。根据生物学功能可分为普通寡糖和功能性寡糖。普通寡糖主要由α-1,4糖苷键构成,如蔗糖和麦芽糖等。功能性寡糖主要由α-1,2、α-1,3、α-1,6或β-1,2糖苷键构成,而α-1,4糖苷键较少。功能性寡糖包括果寡糖、甘露寡糖、异麦芽寡糖、寡乳糖、寡木糖、β-寡葡萄糖、低聚焦糖、反式半乳寡糖、壳寡糖和大豆寡糖等,其中果寡糖和甘露寡糖研究应用最多。
家禽分泌的内源消化酶,如唾液淀粉酶和胰淀粉酶等对寡糖的消化主要针对α-1,4糖苷键,对其他糖苷键的分解力较弱或不能分解。而功能性寡糖大部分糖苷键为非α-1,4糖苷键,故这部分寡糖基本上不能被动物消化。但功能性寡糖进入后肠后,能被寄生的微生物分解为挥发性脂肪酸,提供营养物质和保护肠道健康。
寡糖作为益生元,对动物生理功能包括:作为肠道益生菌如双歧杆菌和乳酸杆菌等的营养物质,促进其增殖;与肠道病原菌如大肠杆菌和沙门菌等特异性结合,阻止其在肠壁细胞上的附植;具有抗原特性,产生特异性免疫应答,增强机体免疫能力。
2寡糖在肉鸡生产中的研究进展
2.1寡糖对肉鸡生长性能的影响
肉鸡日粮中添加功能性寡糖对其日增质量,采食量、饲料转化率和肉鸡成活率的影响报道不尽相同,但正效果,即显著提高生长性能报道较多。易中华等(2004)研究了饲粮中分别添加0、0.25%、0.50%和1.00%果寡糖对肉鸡生长性能的影响,结果表明,0.25%和0.50%果寡糖可显著提高平均日增质量和采食量(P<0.05),且饲养效果0~3周优于3~6周,其0.5%提高0~3周日增质量达最大为14.64%。应用果寡糖相似结论在占秀安(2003)、Xu(2003)和吴天星等(1999)研究中得到。于桂阳等(2004)添加0.5、1.0和1.5g/kg甘露寡糖饲喂肉鸡发现甘露寡糖对采食量无明显影响,但1.0和1.5g/kg添加量显著提高平均日增质量分别达8.89%和6.67%,且1g/kg组显著降低料重比5.75%(P<0.05)。肉鸡日粮添加其他功能性寡糖如壳寡糖(Li,2007)和低聚焦糖(Or-ban,1997)也能显著促进生长(P<0.05)。寡糖添加可改善肉鸡存活率,降低病死率。杜晋平(2004)报道0.05%和0.1%寡糖可降低病死率33.43%。肉鸡日粮添加0.25%、0.50%和1.00%果寡糖提高狄高鸡存活率11.63%、11.63%和6.98%(吴天星,1999)。寡糖促生长可能与改善肠道结构、调整菌群、保证肠道健康、增加机体抵抗力、提高营养物质消化利用及刺激激素分泌有关。常维毅等(2003)在七彩稚鸡日粮中添加800mg/kg寡聚糖可显著提高蛋白表观利用率和代谢能的表观利用率(P<0.05),降低血清尿素氮。适量果寡糖和壳寡糖提高淀粉酶活性和总蛋白酶活性,提高干物质、能量、钙和磷消化率,提高生长激素水平在试验中也被观测到(Xu,2003;Li,2007)。有关寡糖对肉鸡生长性能影响也有一些不一致的报道。Baurhoo(2007)添加0.2%甘露寡糖对肉鸡体质量和采食量没有影响。Biggs(2007)添加0.4%和0.8%甘露寡糖及菊粉和短链果寡糖发现对生长性能无显著影响(P>0.05)。
2.2寡糖对肉鸡肠道菌群和肠道形态的影响
肉鸡日粮中添加适量的功能性寡糖,改变肠道菌群结构,双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌数增加,大肠杆菌和梭状芽胞杆菌等有害菌显著减少(P<0.05),使益生菌成为优势菌群,改善肠道健康。占秀安等(2003)试验表明4000mg/kg果寡糖使盲肠中双歧杆菌和总厌氧菌数分别显著增加了257.65%和100%(P<0.05),使梭菌数下降了79.36%;2000和4000mg/kg果寡糖使盲肠中乳酸杆菌数分别增加了45.73%和67.97%,使大肠杆菌数分别下降了75.7l%和71.35%。Baurhoo(2007)研究发现0.2%甘露寡糖显著增加38日龄肉鸡盲肠乳酸杆菌和双歧杆菌的数量(P<0.05),且对21日龄口服O2和O88埃希氏大肠杆菌,9d后甘露寡糖显著降低大肠杆菌的肠道附着率(P<0.05)。在肉鸡日粮中添加壳寡糖(Li,2007)和低聚焦糖(Orban,1997)也得到相同的结果。寡糖对肠道菌群的影响一方面通过对有益菌提供碳源,而有害菌不能利用或低利用率促进有益菌的生长繁殖,另一方面与病原菌表面外源凝集素特异性结合阻止病原菌在肠道定植。同时,寡糖在肠道被微生物发酵,产生挥发性脂肪酸,调节肠道pH,促进肠道内有益菌增殖,抑制有害菌生长。另一种机制认为寡糖通过免疫系统增加肠上皮杯状细胞大量产生黏液素,与病原菌结合降低其定植(Biomberg,等,1993)。但过量添加寡糖会引起后肠过度发酵,对进一步增加有益菌无效,而会使肉鸡粪便变稀。
寡糖的添加不仅使肠道菌群发生改变,也会对肠道结构形态产生影响。很多研究都发现寡糖提高了小肠绒毛高度和隐窝深度,扩大小肠对营养物质的吸收面积。占秀安等(2003)在肉鸡日粮添加4000和6000mg/kg果寡糖使盲肠上皮黏膜腺窝深度和细胞密度分别提高了22.62%和25.72%及19.28%和23.07%。Baurhoo(2007)添加0.2%甘露寡糖显著增加28日龄肉鸡空肠绒毛高度和杯状细胞数量(P<0.05)。Solis(2007)甘露寡糖增加火鸡空肠、回肠和十二指肠的绒毛高度、表面积、隐窝深度和杯状细胞数,证实可加速火鸡胃肠道发育成熟,特别是回肠部分。寡糖是通过发酵产生短链脂肪酸直接刺激肠黏膜细胞的增殖,同时与有害菌结合减少有害菌产生毒素对肠绒毛的损害等多种途径促进肠道发育的。
2.3寡糖对肉鸡免疫的影响
寡糖在机体免疫反应中起到免疫调节作用,能够提高鸡的免疫力。适量寡糖可促进肉鸡体液免疫、细胞免疫和免疫器官的发育。陈绍红等(2005)研究报道,0.2%和0.3%的寡糖分别提高肉鸡胸腺指数、法氏囊指数和脾指数16.41%和2.62%、25.53%和2.65%及11.07%和1.65%,且具有提高白细胞吞噬指数和血清免疫球蛋白G(IgG)含量的趋势,可显著提高鸡血清新城疫抗体滴度(P<0.05)袁缨(2007)分别添加果寡糖、甘露寡糖、低聚异麦芽糖和低聚木糖,显著或极显著提高了胸腺指数和法氏囊指数(P<0.05或P<0.01)。周映华(2002)在广东岭南黄鸡日粮中添加1mg/kg的甘露寡糖比添加4mg/kg的黄霉素免疫球蛋白A(IgA)和IgG分别提高了37.72%和43.59%,免疫球蛋白M(IgM)显著提高了95.77%(P<0.05)。甘露寡糖还可提高肉鸡胆汁中IgA水平(Savage等,1996a),火鸡肠黏膜中IgA的和血液中IgG的含量(Savage等,1996b),肉鸡血清新城疫抗体滴度的水平(王吉潭等,2003)。甘露寡糖也能明显地促进T细胞增殖,提高T细胞百分率,且与甘露寡糖用量呈依赖关系(王权等,2002)。
寡糖影响免疫被认为是寡糖能连接到细菌、某些毒素、病毒和真核细胞的表面,作为这些外源抗原的免疫增强剂,减缓抗原吸收,提高抗原的免疫原性,从而提高免疫应答。寡糖能激活肠淋巴组织的防御细胞如噬菌体,从而激活免疫系统,提高肠黏膜免疫力。寡糖促进营养物质吸收,肠道对这些营养物质如锌、铜和硒的吸收有助于机体超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性提高,总抗氧化能力增强,增加肉鸡机体免疫力(邢广林等,2007)。
2.4寡糖对肉鸡肉品质的影响
寡糖添加对肉鸡肉品质影响的报道较为一致,改善鸡肉质量。马彦博等(2006)研究了在雄雏固始鸡日粮中添加不同剂量果寡糖,可以提高活体质量、屠体质量、半净膛质量、全净膛质量、胸肌质量和腿肌质量及半净膛率、全净膛率、胸肌率和腿肌率;降低胸肌的滴水损失率,提高胸肌的pH,且5mg/kg果寡糖达到显著。Ammerman(1988)认为0.375%果寡糖可提高雌性肉雏鸡活体质量、胴体百分率和胸肌百分率。果寡糖也可能通过改变盲肠发酵而抑制胆固醇的吸收和合成及增加粪便中胆固醇和胆汁酸的排出,降低肉仔鸡肌肉中胆固醇的含量(胡彩虹等,2003)。同时寡糖通过限制脂肪氧化或脂肪酸氧化而提高鸡肉稳定性(Zhang等,2005)。
3寡糖在蛋鸡生产中的研究进展
3.1寡糖对蛋鸡生产性能的影响
寡糖对蛋鸡产蛋性能的影响报道不一。王明辉等(2005)在基础日粮中添加0.2%和0.35%酵母培养物(甘露寡糖),对29~38周产蛋期,显著提高产蛋率4.40%和7.44%(P<0.05),提高蛋质量6.52%和9.06%,添加0.35%降低蛋破损率39.13%。丁昌春等(2002)在蛋鸡日粮中添加0.2%寡糖,可使开产时间提前5~6d,并能很快达到产蛋高峰,而且可提高饲料利用率和降低5%的病死率。王明海(2002)研究表明0.06%寡果糖产蛋率提高11.81%和饲料利用率提高8.49%,而破软蛋率和蛋比重差异不显著(P>0.05)。但Shashidhara(2003)、陈永军(2004)及Zaghini(2005)等报道添加甘露寡糖对产蛋率没有影响。究其原因,可能与试验蛋鸡品种、日粮类型和产蛋期等不同有关。
3.2寡糖对鸡蛋品质的影响
有关寡糖对鸡蛋品质影响的研究不多。Zaghini(2005)在蛋鸡日粮中添加0.11%甘露寡糖,发现降低了蛋质量,特别是添加后2周内。但提高了蛋壳占全蛋的比例,提高了蛋壳厚度,提高蛋黄亮度和黄色度,降低了红色度。对蛋白部分,添加后第2周和第4周显著提高蛋白含量3.10%和3.15%,显著提高第4周灰分含量达13.93%。王明海等(2002)添加0.06%寡果糖使蛋壳厚度增加5.7%和哈夫单位增加10.01。在肉种鸡中,寡糖还影响蛋的种用价值。Shashidhara(2003)采用笼养和地面平养2种方式考察了添加甘露寡糖对蛋品质的影响,结果表明,笼养状态,寡糖显著提高种蛋孵化率(P<0.05),降低未受精蛋比例和壳中病死率。在平养状态,受精蛋孵化率,蛋受精率显著提高(P<0.05)。研究还发现,甘露寡糖虽不影响公鸡精液活精的比例,但可显著增加精子密度(P<0.05)。其孵化率提高与精子密度,精子抗氧化能力,蛋壳质量提高有关。
4影响寡糖应用效果的因素
寡糖在家禽生产性能的改善和免疫能力的提高方面有很好的作用效果,但仍存在效果的不稳定性。影响其应用效果的因素主要有以下3个方面。寡糖的种类:不同寡糖,相同寡糖不同聚合度都影响在肠道发挥作用,且目前使用的寡糖多为各种寡糖的混合物。寡糖的添加量:每种寡糖对特定动物特定阶段具有适宜添加水平,添加不足,不能起到增殖有益菌,阻止有害菌的作用;添加过量,会引起过度发酵,造成腹泻。寡糖与抗生素益生菌的协同作用:适当抗生素益生菌有助于寡糖发挥调节肠道菌群和机体免疫作用。另外,日粮组成,动物种类和不同生理阶段,饲养环境都影响寡糖的应用效果。
5结论
寡糖是一种天然和安全的活性物质,在调节肠道菌群平衡,改善肠道结构,激发机体免疫方面发挥重要作用,对家禽生产具有促进效果,且寡糖具有较好稳定性,在加工和储运中有较强优势。开发寡糖添加剂,替代抗生素产品具有广阔前景。
(1.成都农业科技职业学院,徐君;2.四川农业大学动物营养研究所,蔡景义)
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