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  寡糖    

一、概述

低聚糖,亦称寡糖,它是由2~8个单糖分子通过糖苷键构成的聚合物,,并根据糖苷键不同而有不同的名称,如低聚木糖、低聚果糖、低聚甘露糖……等。它作为双歧杆菌生长促进因子,是20世纪70年代日本东京大学光罔教授发现的。因其具有独特的生理功能,而广泛使用在食品和饲料生产中,并为各国政府批准,承认它们可以促进双歧杆菌生长,有着良好的整肠功效。

功能性低聚糖,经长期广泛的研究被证实,它能被肠道有益菌双歧杆菌利用,而不能为肠道有害细菌产气荚梭菌所利用,其主要生理功能归纳如下:

1、肠道腐败细菌受到抑制、腐败产物显著减少。

2、双歧杆菌发酵食物中的碳水化合物,产生醋酸丙酸、丁酸和乳酸,促进肠道蠕动,解除便秘,粪便臭味减少。

3、降低血液和肝脏中的胆固醇和甘油三酸脂,促使血脂正常化。

4、改善机体对食物中的矿物质的吸收。

5、合成B族维生素。

6、提高免疫力,防止癌变发生。

7、热值低,不会引起血糖升高。

各种功能性低聚糖,被肠道细菌利用的难易程度有所不同,故它们所起的双歧杆菌因子效果也会不相同,大量试验表明:低聚木糖、低聚果糖、大豆低聚糖等,只能被双歧杆菌、乳酸菌利用。而不能被大肠杆菌、沙门氏菌,尤其是产气类膜梭菌等腐败菌所利用,作为双歧菌因子,因肠道微生态和体质的不同,对低聚糖的反应也不同,有效日摄取量以低聚木糖最少,日摄取100%的低聚木糖0.7g即可促进双歧杆菌大量增殖,其他低聚糖一般为3g~20g

由于难消化的低聚糖在体内不能消化吸收,食用后直入大肠,为大肠中有益细菌所利用,发酵产生有机酸,合成维生素,促进矿物质吸收,同时抑制腐败菌生长,刺激动物免疫机能,通过免疫途径发挥营养作用。

二、低聚木糖

低聚木糖(XyLo-oligosaccharides)是由2~7个木糖以β-1,4糖苷键连接而成的聚合物的总称。

低聚木糖在自然界的某些植物中如竹笋、香蕉中存在,为植物的组成部分,但量极少。日本三得利公司是世界上最先开始低聚木糖工业化生产的,我国也在“九五”期间立项开展对低聚木糖工业化生产的研究,江苏康维生物有限公司承接南京林业大学科研成果在国内第一家生产饲用低聚木糖,并唯一获得农业部颁发的饲用低聚木糖生产许可证和饲用低聚木糖新产品证书﹝证书号新饲证字2003(03)号﹞。

低聚木糖的工业化生产是采用富含木聚糖的植物纤维为原料,通过生物技术的手段酶解木聚糖而制得。江苏康维生物有限公司生产的低聚木糖为淡黄色或浅褐色粉末,其特征性组分为木二糖、木三糖,以木二糖含量最高,在总低聚糖中占50%以上。

三、低聚木糖的物理化学性质

低聚木糖(XOS)为淡黄色或浅褐色粉末,其甜味性质几乎与砂糖相同,甜度为砂糖的40%左右。

低聚木糖的酸稳定性和热稳性很好,在PH2.5~8.0条件下,加热1小时几乎没有破坏,在120℃加热1小时仍然很稳定,低聚木糖(XOS)的储存稳定性也很好,PH2.5~8.0条件下37℃存放三个月几乎没有破坏和损失。

四、低聚木糖的独特性能

低聚木糖与其他功能性低聚糖(低聚果糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖等)相比,具有独特生理性能:

1、低聚木糖很难被动物的消化酶分解

动物唾液、胃液、胰液和小肠粘膜液等各种消化液几乎不能分解低聚木糖,它的热量值几乎为零,作为饲料添加剂,饲喂动物后可直接进入大肠,供双歧杆菌增殖,体外试验结果表明如下:

 

低聚木糖和麦芽糖试验后的残留率(%、w/w)

消化液

低聚木糖

麦芽糖

唾液

100

75

胃液

99.9

99

胰液

99.8

75

小肠粘膜液

99.6

2

2、对双歧杆菌等有益菌有高选择性的增殖效果

人体与动物肠道中没有水解低聚木糖的酶系统,而直接进入大肠供青春双歧杆菌(B·adolescenti)、婴儿双歧杆菌(B·infantis)和长双歧杆菌(B·longum)利用,与其他低聚糖相比,极微量的摄入量即可增加体内的双歧杆菌,每人每天1.4㎏效果非常显著,连续服用三周双歧杆菌的比例由9.3%提高到37.4%。

3、独特的酸稳定性和热稳定性

与其他功能性低聚糖相比,低聚木糖的突出特点是稳定性好,研究表明:5%的低聚木糖溶液在PH2.5—8.0的范围内,加热1小时后无明显变化,PH3.4左右含低聚木糖的酸性饮料在室温下储存1年,其中低聚木糖的保留率达97%以上。

4、摄入量小。由于低聚木糖在整个消化系统中几乎不能分解,同时又具有高选择性地增殖双歧杆菌的特性。因此,在饲料中只需添加少量的低聚木糖,便能出现很好的保健促生长效果。

5、无配伍禁忌。低聚木糖具有极高的稳定性能,它对饲料中的各种成份无任何影响,也不被饲料中的成份所影响。饲料中添加少量的低聚木糖可以增加动物对钙、磷、铁、锌的吸收;对免疫药剂和抗生素还具有增效的作用。

6、降低血清胆固醇。产蛋鸡摄入低聚木糖连续三周至两个月后,鸡蛋中的胆固醇含量下降15%~35%。

7、减少有毒发酵产物,预防腹泻解除便秘。试验表明:摄入低聚木糖两周后机体内可减少45%左右有毒发酵产物,同时对大肠杆菌、沙门氏菌有较好的抑制作用,达到预防和防止腹泻的目的。低聚木糖具有整肠通便的功能,可有效改变大便的水份含量,使之保持70%~80%。其双歧杆菌发酵低聚木糖,产生大量的有机酸刺激肠道蠕动,调节渗透压,从而解除便秘。

五、低聚木糖的作用机理

动物内源分泌的酶只能分解α-1,4糖苷键,低聚木糖的β-1,4-糖苷键不能被动物胃肠道消化酶所分解,同时也不为有害微生物所利用,可直接到达小肠末端及大肠,唯一为双歧杆菌等有益菌提供营养基质,促进其大量增殖:其作用机理如下:

1、双歧杆菌的菌群增加,可以竞争性阻止条件致病菌的入侵与定值,产生广谱抗菌物质,控制内毒素的释放,达到抗病的目的。

2、低聚木糖可作为病原菌的“假受体”与病原菌细胞表面的植物凝集素(或糖结合蛋白)配体结合,减少病原菌与肠粘膜上皮细胞受体结合的机会,使其因饥饿而死亡,达到抑制有害菌生长的目的。

3、低聚木糖的屏障作用使致病菌无法在宿主细胞上定植而呈游离态存在,使之对抗生素的耐受性大大降低,从而提高抗生素对病原菌的杀灭和抑制作用。

4、低聚木糖能诱生动物免疫系统中的多种细胞因子,促进干扰素的生成,激活巨噬细胞和T、B淋巴细胞,提高天然杀伤细胞(NK)的杀伤力,促进抗体产生,从而增强动物免疫功能。

5、低聚木糖进入动物微生态区系,高选择地大量增殖双歧杆菌等有益菌,双歧杆菌能天然合成B族维生素氨基酸或菌体蛋白为小肠吸收利用,能显著增强动物体内消化酶的活力,提高动物对蛋白质的消化吸收能力,同时双歧杆菌的发酵产物,能产生丙酸、丁酸、醋酸等有机酸,降低肠道PH值,增加矿物质的溶解度,促进矿物质的吸收,从而改善畜禽生产性能和健康状态,提高饲料转化率。

6、低聚木糖进入动物大肠后,具有可溶性膳食纤维的基本特性,减少有毒代谢物,能促进肠道蠕动增强消化机制,提高血液中激素水平,促进机体的合成代谢,刺激动物免疫机能,通过免疫途径发挥营养作用。

六、饲用低聚木糖的应用

饲用低聚木糖,作为新型、安全、高效、无污染的绿色饲料添加剂于2003年由江苏康维生物有限公司首家向国家农业部申报,并唯一获得新产品证书和生产许可证,主要应用于蛋禽、肉禽、生猪、水产等各种饲料中:

 1、低聚木糖在蛋禽上的应用。在蛋禽全价料中添加0.01%~0.015%的35%含量低聚木糖,产蛋率可提高5.7%~6.47%,蛋重增加5.4%~6.97%,料蛋比下降5.71%~8.62%。成禽死淘率下降8%~11%,蛋禽群体发病率下降70%左右。添加低聚木糖之后,鸡蛋的品质得以提高,蛋壳清洁光亮均匀坚硬,破损率大幅降低,蛋黄色泽鲜艳均匀,蛋白增稠,胆固醇含量下降15%~35%,铁、锌、钙等微量元素明显增加。同时还改善了饲养环境,舍内的臭味明显减少。

2、饲用低聚木糖在生猪上的应用。在断奶仔猪饲料中添加0.02~0.025%的35%低聚木糖,可使仔猪日增重提高8.7~9.2%,料肉比下降10.05~11.54%,仔猪营养性腹泻下降50%~70%;在生长育肥猪饲料中添加0.015%~0.02%的35%的低聚木糖,可使育肥猪日增重提高7.5%~13.8%,料肉比下降9.3%,发病率下降71.2%~100%,并显著改善生长猪的平均日采食量。

3、饲用低聚木糖在肉禽上的应用。在肉禽饲料中添加0.01%~0.015%的35%的低聚木糖,可使肉禽日增重提高8.54%,全期每只肉禽均增100g~150g,料肉比下降7.2%,肉禽死亡率下降48%~55%。

4、饲用低聚木糖在水产上的应用。在水产饲料中添加0.02%~0.03%的35%的低聚木糖,可使水质得到明显改善,群体发病率下降60%以上,增重率提高73.42%存活率提高11.76%,同时提高鱼类抗缺氧的能力。

5、饲用低聚木糖的使用方法。在基础配方日粮中按推荐使用量逐级混合均匀添加到饲料中即可。对生产全价料和浓缩料的企业,可以根据低聚木糖的独特性能和作用机理,也可对基础配方进行科学调整,试验表明:在全价料中添加一定量的低聚木糖对粗蛋白的配比量按原配方可以下降6%~10%左右,保健促生长抗生素可以下降50%左右,而不影响饲料质量,从而降低了生产成本,提高经经济效益。

七、低聚木糖与低聚果糖的比较

低聚木糖和低聚果糖同属低聚糖(寡糖),低聚果糖是一种以不超过4个果糖为链节,并以葡萄糖为链的端基的庶果低聚糖,又名果寡糖或果糖低聚糖。我们可以从以下几个方面对低聚木糖和低聚果糖的性能进行比较:

1、热稳定性

            温度

        残留率

品种

100

120

140

160

180

低聚木糖

100

100

100

100

95

低聚果糖GVI

100

100

95

85

5

低聚果糖(GVI)在140℃稳定150℃时开始分解,在180℃时残留率仅有5%。

低聚木糖在150℃相当稳定,170℃时开始分解,在180℃时残留率还有95%。

 

2、酸稳定性(加热温度为120℃以上1小时

             PH

       残留率

品种     

2

3

4

5

6

7

低聚木糖

98

100

100

100

100

100

低聚果糖GVI

0

5

20

85

85

100

从上述两个表可清楚地表明:低聚木糖在PH2.5~8条件下,在120℃时加热1小时,仍然很稳定,低聚果糖在中性环境中具有相当好的热稳定性,但在PH值低于5的酸性环境中则开始分解。

 

3、对双歧杆菌的增殖变化

     肠道菌群

         比例

分类

摄入前

摄入2周

摄入3周

低聚木糖

8.51

52.6

38.9

33.1

31.4

35.5

37.4

29.1

33.5

低聚果糖

5.0

63.1

31.9

25.1

50.1

24.8

27.3

37.6

35.1

 

以正常人每天摄取低聚木糖1.4克,摄取低聚果糖7克,试验表明,两者对双歧杆菌增殖有一定差异。

4、在饲料中的添加量

低聚木糖因生物性价比高,在所有寡糖类产品中添加量为最少,一般为0.01%~0.02%,单位添加成本较低,而低聚果糖一般添加量为0.1%/T~0.25%,成本相对较高。

通过论述与比较,饲用低聚木糖作为安全、高效、无污染、无残留的新型添加剂,是寡糖类添加剂中最优秀的一种,被行业界公认为超强双歧因子,随着饲料行业的快速发展和竞争日趋加剧,人们对动物食品安全——饲料安全的呼声越来越高,饲用低聚木糖无污染、无毒副作用、无残留,既具有防病抗病能力,提高饲料利用效率,又能大幅度提高畜禽的生产性能,完全符合绿色、安全环保饲料的要求,饲用低聚木糖的广泛应用,必将使我国的饲料科技水平和养殖业再上一个新台阶。

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