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低聚木糖的生产与应用

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

以抗生素为代表的药物添加剂在养殖业上的广泛应用产生了一些影响动物健康并最终危害人类健康的负面效应,其中最主要的是有害物质的残留在人体中产生耐药菌株,或有害物质的大量蓄积对人体产生毒害作用等。因此那些既具有防病抗病能力,又能大幅度提高养殖产量的新型、高效、无公害绿色饲料添加剂的开发和应用受到了政府部门、饲料企业和养殖企业的普遍关注。在各种绿色饲料添加剂中,研究和应用得最多的是活菌制剂、酶制剂、功能性低聚糖和中草药等。

    1 低聚糖和功能性低聚糖

    低聚糖或称寡糖(Oligosaccharides),是由2~8个单糖通过糖苷键连接形成的具有直链或支链的低度聚合糖类的总称,分子量约300~2000。它分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。蔗糖、麦芽糖、乳糖等属于普通低聚糖,它们可被机体消化吸收,产生能量。而功能性低聚糖,是指具有特殊的生物学功能,特别是能促进肠道内双歧杆菌的增殖,有益于人或动物健康的1类低聚糖,即所谓的双歧因子。功能性低聚糖主要包括低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、帕拉金糖、低聚木糖等。功能性低聚糖最主要的生理功能包括:(1)双歧杆菌的增殖效应;(2)阻断、抑制病原菌在消化道中的增殖;(3)诱生免疫因子,提高动物免疫力。功能性低聚糖作为饲料添加剂的主要功效包括:(1)提高动物生产性能;(2)提高饲料报酬;(3)提高动物免疫力,降低饲喂抗生素用量,提到动物产品质量;(4)改善养殖环境。

    2 低聚木糖及其特点

    低聚木糖(Xylo-oligosaccharides)是由2~8个木糖以β-1,4-糖苷键连接而成的低度聚合糖类的总称。有效成分为聚合度为2~5的组分。低聚木糖系淡黄色粉末,甜度约为蔗糖的50%,甜味纯正,类似蔗糖。在自然条件下储存几乎不分解或分解量极少,对温度、湿度和光照稳定性好。

    与其它功能性低聚糖(低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、帕拉金糖等)相比,低聚木糖由于具有以下几个特点而被公认为最好的功能性低聚糖。

    2.1 低聚木糖很难被动物的消化酶系统所分解

    动物的唾液、胃液、胰液和肠液对低聚木糖的消化试验结果如表1。试验结果表明,各种消化液几乎不能分解低聚木糖,它的能量值几乎为零。因此,如果作为动物饲料添加剂饲喂,绝大部分低聚木糖可以到达发挥功能的大肠部位,供双歧杆菌增殖及发挥其它生理功能。

    表1  低聚木糖和麦芽糖经体外消化试验后的残留率(%,w/w)

消化液

低聚木糖

麦芽糖

 

100.0

75

 

99.9

99

 

99.8

75

小肠粘膜酶液

99.6

2

 

    2.2 对双歧杆菌等有益菌有高选择性的增殖效果

    低聚木糖对肠道内对双歧杆菌有高选择性的增殖效果。体外试验结果表明,除青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescenti)、婴儿双歧杆菌(B. infantis)和长双歧杆菌(B. longum)外,大多数肠道细菌对低聚木糖的利用都很差。低聚木糖对双歧杆菌的增殖作用高于其它功能性低聚糖,它具有添加量少而对双歧杆菌增殖效果好的特点。其添加量为目前在养殖业上广泛应用的低聚异麦芽糖的1/20,为低聚果糖的1/7~1/10。因此,低聚木糖作为饲料添加剂具有添加量少、成本低而养殖效益高的优良特点。

    2.3 低聚木糖具有独特的酸稳定性和热稳定性

    与其它功能性低聚糖相比,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pH 2.5~8.0的范围内,加热1h后无明显变化;pH 3.4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量达97%以上。

    2.4 与食物配伍性好

    低聚木糖与食物的配伍性好,在饲料中只需添加少量低聚木糖,便能发挥很好的保健效果,同时在饲料中添加一定量的低聚木糖可以增加动物对钙等的吸收。

    3 低聚木糖的生产

    低聚木糖的生产方法主要包括酸水解法、高温降解法、生物降解法和微波降解法四种。酸水解法、高温降解法和微波降解法由于存在技术难度大、反应速度很难控制、设备投资大和反应副产物多不利于分离纯化等缺点而工业应用前景不大。生物酶法降解反应速度易于控制、专一性强且副产物少,因此酶法降解是低聚木糖最有工业应用前景的方法。低聚木糖通常是以天然植物为原料,采用木聚糖酶将植物中的木聚糖定向降解成不同聚合度的低聚木糖,然后通过一系列分离、蒸发、干燥工序而制得。

    4 低聚木糖的在饲料工业上的应用

    低聚木糖可广泛应用于食品工业和作为无公害饲料添加剂应用于饲料工业。作为饲料添加剂具有提高动物免疫力,降低饲养用药量,提高饲料转化率,提高动物生产性能和肉类品质的特点。

    4.1 低聚木糖对蛋鸡生产性能的影响

    低聚木糖在蛋鸡上的规模养殖试验(3000只,75d),结果饲料中添加0.015%~0.02%的低聚木糖可极显著提高蛋鸡的产蛋性能;极显著地降低蛋鸡的料蛋比,显著地促进蛋鸡的饲料转化。经济分析表明,在饲料中添加35%低聚木糖饲料添加剂0.015%和0.02%,利润可分别提高25.0%和19.9%。以添加本品0.015%为例,每只鸡每月净增利0.404元,一个年养殖1000只蛋鸡的农户,每年仅此一项就可净增利润4000多元,经济和社会效益十分可观。

    4.2 低聚木糖对肉鸡生产性能的影响

    低聚木糖饲料添加剂在肉鸡养殖上的规模试验,与对照组相比,在日粮中添加剂0.018%低聚木糖(含量35%)后,在用药量降低30%的情况下,试验组死亡率仍比对照组降低2%~4%,料肉比从对照组的2.24降低到2.09,添加低聚木糖后千羽鸡净增利润1445.67元,净增65.7%,养殖效益十分显著。

    4.3 低聚木糖对仔猪、育肥猪生产性能的影响

    用主要成分为低聚木糖的饲料添加剂(仔猪、育肥猪专用型,有效成分低聚木糖含量7%),经江苏省东台市东明良种猪养殖技术服务有限公司的规模养殖试验表明,在仔猪和育肥猪中分别添加0.17%,可极显著地提高仔猪和育肥猪的生产性能。在仔猪日粮不变的条件下添加0.17%的主要成分为低聚木糖的仔猪专用型饲料添加剂,每头仔猪比对照组平均增加毛利32.0元,毛利润提高27.4%。在试验组日粮中某品牌浓缩料比例由20%降为17%的情况下,添加0.17%的主要成分为低聚木糖的育肥猪专用型饲料添加剂,每头育肥猪比对照组平均增加毛利36.8元,毛利润提高18.4%,经济效益十分显著。

    4.4 低聚木糖对异育银鲫增重 及肠道消化酶活性的影响

    在异育银鲫日粮中添加低聚木糖后,在添加量为0.005%~0.02%范围内,增重率、消化道蛋白酶和淀粉酶活力均优于对照组,并以添加0.01%组效果最佳,当日粮中添加0.01%低聚木糖(含量35%)后,增重率从对照组的15.09%提高到30.24%;中后肠食糜蛋白酶和淀粉酶分别从对照组的444.06U/g和35.82U/g提高到511.48U/g和52.09U/g,为提高饲料中的蛋白消化率和淀粉消化率提供了保证。

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