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无公害饲料添加剂低聚木糖的生产与应用
勇强1 余世袁1 杜文兴2 刘文斌2 朱汉静3
（1 南京林业大学生物化工研究所，江苏南京，210037）
（2 南京农业大学动物科技学院，江苏南京，210095）
（2 江苏康维生物有限公司，江苏东台，224247）
一、无公害饲料添加剂
近年来，我国的养殖业发展迅速，部分畜禽产品总产量已跃居世界第一位，从而带动了以养殖业为基础的饲料工业的发展。目前我国已成为饲料生产大国，年产饲料约1亿吨。随着社会经济的发展和健康意识的日益增强，人们关心的不再是吃饱而是吃好的问题，从而对包括畜禽和水产品在内的食品提出了更高的要求。在无污染、无残留和无公害的绿色食品成为一种消费时尚的同时，畜禽水产品中有害物质的残留问题已引起了人们的高度警惕，有害物质残留已成为阻碍我国养殖业发展和产品出口创汇的一个关键因素。
在集约化的养殖过程中，由于饲养环境、疫病威胁和营养限制等因素，必须在饲料中添加一定量的添加剂，以保证动物健康，提高肉禽蛋产量，从而提高养殖效益。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。
二、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一类低聚糖，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。
三、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。低聚木糖的有效组分如图1。
木二糖 木三糖 木四糖 木五糖
图1 低聚木糖的主要有效成分
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。
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）
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消化液
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低聚木糖
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麦芽糖
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唾 液
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100.0
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75
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胃 液
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99.9
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99
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胰 液
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99.8
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75
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小肠粘膜酶液
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99.6
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2
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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二十分之一，为低聚果糖的七至十分之一。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。
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量达97%以上。
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。
四、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。
五、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。南京林业大学以天然植物为原料，采用现代生物技术成功开发出新型无公害饲料添加剂低聚木糖，并与江苏康维生物有限公司产学研合作生产无公害饲料添加剂低聚木糖，产品获得了国家农业部“饲料添加剂新产品证书”和江苏省“高新技术产品证书”。低聚木糖饲料添加剂在蛋鸡、肉鸡、仔猪、育肥猪和水产上的养殖试验结果如下：
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，75天），结果表明，饲料中添加0.015％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。在饲料中添加35%低聚木糖饲料添加剂0.015%，利润提高25.0%。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元左右，经济和社会效益十分可观。
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结表明。由表可知，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。
3、低聚木糖对仔猪、育肥猪生产性能的影响
低聚木糖的饲料添加剂，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，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低聚木糖饲料添加剂，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，添加低聚木糖饲料添加剂，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、低聚木糖对异育银鲫增重及肠道消化酶活性的影响
低聚木糖（含量35%）对异育银鲫增重率及肠道消化酶活性的影响如表2。
表2 低聚木糖对异育银鲫养殖的影响作用
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组 别
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增重率（%）
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中后肠食糜蛋白酶U/g
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中后肠食糜淀粉酶U/g
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对照组
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15.09
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444.06
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35.82
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0.005%组
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26.42
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460.44
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42.71
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0.01%组
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30.24
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511.48
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52.26
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0.02%组
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22.05
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387.20
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52.09
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由表可知，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。
此外，低聚木糖作为人体双歧杆菌的优良增殖因子，对改善肠道菌群结构，防止便秘，分解有害物质、提高人体免疫力均有明显作用，应用前景十分广阔，现正加强这方面的工作。
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