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酵母甘露寡糖对猪鸡生产性能和免疫功能的影响

    更新时间:2018-02-10 11:46:13 

丁鹏 胡贵丽 刘勇强 宋泽和 范志勇 贺喜

摘要:酵母甘露寡糖作为一种新型的饲料添加剂已经成为了畜牧业研究的热点。本文就酵母甘露寡糖的来源、结构、理化性质及其在猪和鸡上的应用研究进行了综述。

关键词:酵母甘露寡糖;猪;鸡;生产性能;免疫功能

随着生活水平的日益提高。人民对畜禽产品品质的要求也与日俱增。抗生素的滥用所带来的负面影响受到了广泛的关注。限制抗生素的使用,寻求新的替代品成为动物营养学者亟需解决的问题。

酵母细胞壁多糖凭借其天然高效、无污染、无耐药陛等诸多优点,受到了广泛的关注。酵母细胞壁的结构外层为甘露聚糖,内层为β-葡萄糖,其间是一层蛋白质分子。近期研究发现,甘露寡糖(MOS)不但可以促进有益菌的增殖,还能吸附病原菌,在提高畜禽生产性能,增强免疫力、抗感染能力和調节畜禽消化道微生态环境等方面具有极大的开发潜力。

1酵母甘露寡糖的来源、结构及其理化性质

1.1来源

甘露寡糖来源广泛,在槐豆胶、田菁胶、魔芋粉、瓜儿胶及很多微生物细胞壁内都可提取出甘露寡糖。目前动物养殖行业使用的低聚甘露寡糖主要来源于酿酒酵母细胞壁的提取物,这种低聚甘露寡糖多为2-10个单糖组成的寡糖混合物。饲料级甘露寡糖的常规组成成分包括30%的甘露寡糖、30%的葡聚糖、20%的蛋白质和3%的灰分等,实践生产中常常由于提取工艺复杂、原料成本高涨、低聚甘露糖提取率较低等原因限制了甘露寡糖的广泛应用。酵母甘露寡糖主要来源于毕赤酵母或酿酒酵母,这两种酵母与人类生活密切相关。毕赤酵母可以用来生产柠檬酸或木聚糖等食品原料及食品添加剂产品。酿酒酵母菌除了在啤酒和面包行业得到广泛应用外,还被应用于表达外源重组蛋白等的优秀基因工程宿主。但酿酒酵母的低蛋白表达量限制了它的发展,而毕赤酵母由于具有基因重组时表达量高、重组菌在有丝分裂时表现稳定产物易于糖基化和产业化、易于在廉价的培养基上生长等特点,被选作许多基因工程表达系统的主导酵母。

1.2结构

不同来源甘露寡糖的结构存在一定差异,例如酿酒酵母甘露寡糖指由甘露糖和葡萄糖组成的寡糖。其主链是由甘露糖与葡萄糖或半乳糖残基通过α-1,6糖苷键而连接,侧链则主要通过α-1,2和α-1,3糖苷键连接组成。而魔芋甘露寡糖是由分子比为1:115的葡萄糖和甘露糖残基通过β-1,4-d-甘露吡喃糖苷键聚合而成,其侧链是由β-1,3糖苷键连接而成。

1.3理化性质

由于来源不同的甘露寡糖在结构上有所差异,导致其在理化性质上也有很大不同。甘露寡糖可溶于水和其他极性溶剂,不溶于乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。当极性溶剂中加入有机溶剂时会使其沉淀或结晶。甘露寡糖分子量约为20-2000万左右,其甜度低于蔗糖。甘露寡糖在正常生理pH值和加工条件下很稳定,其粘度随温度和pH值变化而变化,当温度上升时其粘度下降,温度下降时其粘度又回升:当oH值在1.5-3.0范围内时,粘度迅速上升。而当pH为3.0-9.0范围时,粘度较为稳定。此外,有些甘露寡糖,如魔芋葡甘露寡糖还有独特的凝胶性能。在一定条件下可形成热可逆凝胶和热不可逆凝胶。甘露寡糖能承受饲料加工制粒的高温处理,保持其结构和功能的完整性不被破坏。

2酵母甘露寡糖在猪上的应用

研究表明。在饲粮中添加0.1%和0.2%的酵母甘露寡糖均可以显著提高断奶仔猪增重,明显改善饲料转化效率而不影响采食量。酵母甘露寡糖促进仔猪生产性能的提高更多来自于肠道消化能力的增强而不是采食量的变化。对于断奶仔猪而言,较高绒毛高度与隐窝深度比值有利于营养物质的吸收,研究发现,添加酵母甘露寡糖后,仔猪空肠绒毛高度明显增加,各肠段隐窝深度显著降低,小肠绒毛高度与隐窝深度比值明显提高。说明酵母甘露寡糖可以改善小肠黏膜形态结构,增加吸收细胞数量。减少分泌细胞的数量,从而提高营养物质的利用率和饲料的转化率,促进仔猪生长发育。酵母甘露寡糖能够改善肠道环境。促进有益菌的增殖且抑制病原菌在胃肠道的增殖,改善肠道健康。提高仔猪免疫力。

酵母甘露寡糖在两个规模化商业猪场和一个高校中试验猪场中的使用效果显示酵母甘露寡糖在商业化猪场中的应用没有改善生产性能,但对高校的实验猪场则得到了较好的增重和料肉比。添加酵母甘露寡糖对生长育肥猪的日增重、体重的整体性有一定的改善,有提高育肥猪的粗纤维的趋势。从而有可能为猪提供更多的能量。对于夏季持续高温条件下的生长育肥猪,酵母甘露寡糖的添加在一定程度上有利于提高机体抗氧化酶的活性,减少机体氧化物的产生。从而有利于维持机体氧化还原状态的平衡,减少组织的氧化损伤程度。并可以在一定程度上提高肌内的SOD的活力。降低MDA的活性,提高肌内的抗氧化能力,降低对肌细胞的损伤。减少滴水损失,增加肌肉的嫩度,进而改善肌肉品质。甘露寡糖是免疫功能最强的酵母多糖,主要是通过提高动物肠道的健康状况改善其生产性能,它不仅能够影响消化道的非自然免疫系统,还可以调整、改善自然免疫系统的防御功能。此外,酵母甘露寡糖对改善饲料品质能起一定的作用。酵母甘露寡糖通过充当免疫刺激的辅助因子来发挥作用,提高机体免疫应答能力,增加动物体液免疫和细胞免疫能力,调节肠道菌群平衡,结合吸附外源性病原菌等活性功能。

酵母甘露寡糖可通过与肠绒毛免疫细胞表面蛋白质受体相互作用,或通过干预存在于淋巴结和黏膜固有层记忆细胞上的信号系统进行免疫调节。酵母甘露寡糖也有激活免疫应答的助剂作用。当酵母甘露寡糖与一些疫苗联合使用时,可延长疫苗刺激机体的时间,从而能增强其利用率。关于脂多糖LPS线性甘露聚糖侧链的强烈助剂活性,已得到广泛的认可。研究提出,酵母甘露寡糖不仅能够结合细菌。而且能与某些毒素、病毒和真核细胞的表面结合,从而作为这些外源性抗原的佐剂。减缓抗原吸收,增加抗原效价。酵母甘露寡糖可刺激巨噬细胞的应答反应,通过免疫系统的互补途径增强巨噬细胞的活性。而且酵母甘露寡糖可以刺激肝脏分泌甘露结合蛋白。甘露结合蛋白是钙依赖性凝集素,主要通过识别结合甘露糖,在动物免疫脆弱期,通过激活补体系统发挥调理和天然抗感染免疫的功能。酵母甘露寡糖的免疫调节作用可通过增加乙酰基或提高寡糖的磷酸化程度而得到加强。哺乳仔猪口服酵母甘露寡糖能极显著提高哺乳仔猪PHA淋巴细胞转化率、白细胞吞噬能力和T淋巴细胞总数,血清中IgA、IgG的含量明显高于对照组;此外,酵母甘露寡糖还能明显提高血液谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)水平。由此可见,酵母甘露寡糖能提高机体免疫力,降低动物疾病的发生率。

3酵母甘露寡糖在鸡上的应用

酵母甘露寡糖于1993年首次在肉仔鸡饲料中开始使用,不同研究人员对酵母甘露寡糖在家禽中的应用做了很多的研究工作。不同试验的研究结果有很大的差别。在火鸡饲料中添加0.05%和0.1%的酵母甘露寡糖。与对照相比较。酵母甘露寡糖处理组的生产性能没有任何改善。在肉仔鸡日粮中添加0.5%的酵母甘露寡糖。结果也对生产性能没有任何改善作用。还有许多试验研究的结果与此相悖,在产蛋火鸡饲料中添加0.5%的酵母甘露寡糖可以明显提高火鸡饲料转化率,而且效果明显优于饲用抗生素一维吉尼亚霉素。更有研究表明,在家禽饲粮中用酵母甘露寡糖成功的替代了泰乐霉素。而且使用效果良好。在肉鸡和火鸡日粮中添加酵母甘露寡糖,结果显示酵母甘露寡糖均能提高日增重、饲料转化率优于抗生素组且鸡的死亡率也明显降低。以上研究说明酵母甘露寡糖在家禽日粮中可以取代非治疗剂量的抗生素作为促生长添加剂使用。

早在20年前就已证实非可消化性多糖例如:果寡糖、甘露寡糖和半乳甘露寡糖等对人体肠道菌群可产生有益影响。动物试验表明,添加低剂量的酵母甘露寡糖可以减少肉鸡肠道中沙门氏菌的数量,酵母甘露寡糖还可以作为某些肠道有益菌的发酵底物促进其生长。实验表明酵母甘露寡糖对双歧杆菌有促生长作用,其中0.05%和0.1%酵母甘露寡糖組与实验对照组相比差异显著。这说明酵母甘露寡糖可以作为双歧杆菌的促生长因子。也有研究指出,寡糖类物质可以被双歧杆菌利用代谢产乳酸和乙酸,双歧杆菌的增殖还可以分泌更多杀菌或抑菌类物质从而抑制沙门氏菌属、弯曲菌属等的增殖。乳酸菌是有益菌的代表之一。有试验表明添加酵母甘露寡糖组的乳酸菌数量要高于对照组,但是差异不明显。试验中在火鸡前期日粮中分别添加0.1%、0.4%、1.0%剂量的酵母甘露寡糖对盲肠乳酸杆菌的数量并无显著影响,同时在国内的肉鸡实验中也有相似的结论。所以酵母甘露寡糖对乳酸菌是否有增殖效果还需要进一步的研究。肠道致病菌可导致疾病传播、影响生产性能。试验中添加0.05%、0.10%和0.15%剂量的酵母甘露寡糖的饲粮极显著的减少了盲肠内大肠杆菌和沙门氏菌额数量。酵母甘露寡糖组的乙酸、丙酸以及总挥发性脂肪酸含量均高于对照组,而肠道内短链脂肪酸具有降低氧化还原电位,影响有害菌生长和代谢所必需辅酶的氧化还原作用,从而抑制了致病菌,这可能是导致肠道内大肠杆菌和沙门氏菌数量减少的主要原因。所以说,酵母甘露寡糖不仅可以促进有益菌的增殖且能抑制有害菌的生长。

研究发现,酵母甘露寡糖可以与淋巴组织上的细胞受体相结合,从而激活免疫防御机制,具体表现为促进淋巴细胞增殖、增强吞噬作用等。有报道指出在蛋鸡日粮中添加2g/kg的酵母甘露寡糖可以极显著的提高白细胞吞噬率和PHA淋巴细胞转化率。0.1%的酵母甘露寡糖组显著提高了ConA对T细胞的刺激指数,说明一定剂量的酵母甘露寡糖可以激活又T细胞介导的细胞免疫机制。且有研究表明添加0.1%的酵母甘露寡糖可以极显著的提高血液中T淋巴细胞的百分率。巨噬细胞的高水平吞噬指数表明吞噬细胞处于较高的活化状态且抗原递呈作用的增强。从而增强机体的非特异性防御机能。添加0.05%和0.10%酵母甘露寡糖组与对照组相比均提高了巨噬细胞的吞噬指数。原因可能是由于小部分的酵母甘露寡糖通过肠黏膜上皮细胞被转运到肠集合淋巴结等相关淋巴组织从而激活巨噬细胞发挥免疫功效。但也有研究表明,肉鸡日粮中添加酵母甘露寡糖对提高法氏囊和新城疫的抗体效价没有明显的作用。sIgA可以防止细菌黏附到黏膜细胞,防止内毒素或微生物与微绒毛结合,是构成肠黏膜免疫屏障的重要组成部分。国外曾有研究指出甘露寡糖可以提高火鸡肠黏膜sIgA水平以及血液中IgG含量,这可能也是甘露寡糖与肠黏膜淋巴细胞特异性受体结合刺激了B淋巴细胞分泌免疫球蛋白。肠道食糜slgA的含量在0.05%和0.10%的酵母甘露寡糖组有升高的趋势但与对照组相比差异不显著,说明酵母甘露寡糖对肠道sIgA含量变化作用不明显。所以酵母甘露寡糖对肠黏膜抗体水平的影响还有待进一步研究。

4小结与展望

抗生素的滥用引起了民众的广泛关注,我国对抗生素的限制也日益加强,寻求新型的可替代抗生素的添加剂已经成为养殖业所关注的重点。酵母甘露寡糖作为一种天然的、无污染的、稳定性高的新型绿色饲料添加剂,具有提高畜禽生产性能、改善肠道功能、促肠道微生态平衡和增强机体免疫力的功能。其所拥有的功效具备减少或替代抗生素使用的可能,具有极大的开发潜力。

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