功能性饲料添加剂

功能性饲料添加剂----低聚果糖

摘要介绍了功能性饲料添加剂低聚果糖的制备过程、生理学功能及其在饲料中的应用。

关键词低聚果糖功能因子添加剂饲料

低聚果糖( Fructo-oligosaccharides, 简写为FOS或FO) , 又称寡果糖、果寡糖或蔗果三糖低聚糖,其分子式为: G-F-Fn( G 为葡萄糖, F 为果糖) , 通常n = 1-3。天然存在的低聚果糖是由微生物或植物中具有果糖转移活性的酶作用而产生的, 目前制备得到的低聚果糖是将微生物中β-呋喃果糖苷酶或果糖转移酶作用于蔗糖而制备获得。

最早发现低聚果糖的是Bacon 与Edelman 以及Blanchard 与Albon。两组科学家于1950 年在研究酵母转化酶( invertase) 时, 分别发现了一类新的三糖,该三糖及其同系物的结果后来得到了进一步确定, 并被命名为蔗果三糖( kestose) 族低聚糖。1952 年de Whalley 等用酵母转化酶作用于蔗糖,首先分离得到蔗果三糖( kestose) , 并测定其结构。

次年Bacon 和Bell 用高峰淀粉酶作用于蔗糖, 从产物中分离出异蔗果三糖( isokestose ) 。1954 年Gross 等又分离得到新蔗果三糖( neokestose) 。这三种蔗果三糖及其同系物已在多种植物中发现。

1982 年日本明治公司首次利用酶法进行工业化生产, 推出了商品名为“Neosugar”或“Meioligo”的低聚果糖产品, 该产品已被广泛用作保健食品及功能性饲料添加剂。

在日本, 低聚果糖的年产量达4 500 t, 其中1 500 t用于功能性饲料添加剂, 其余添加于保健食品中。1994 年, 在日本生产的40% 猪饲料中已加入包括低聚果糖在内的各种低聚糖( 又称植物糖) 。早在60 年代, 低聚糖就被认为是一种免疫促进剂, 现在正越来越多地出现在欧洲及世界其他地区生产的饲料中, 1994 年至少已有3 种商品饲料在欧洲市场上销售, 而在日本则多达十余个品种。最初, 低聚糖价格相对较贵, 原因是年产量高达6 000-10 000 t的低聚糖主要用于高附加值的保健食品, 而今, 其价格已下降到饲料业可接受的范围, 在饲料中的添加量通常为3-10 kg/ t, 而对仔猪用饲料, 含量则为3-4 kg/ t。对制备低聚果糖进行研究的国家除日本外, 还有韩国、中国( 包括台湾省) 、欧洲及美国。韩国学者对低聚果糖制备、酶学性质及固定化生产方法均作了一定研究。我国的研究者也对低聚果糖进行了大量的研究。已有众多的研究者对低聚果糖的生理学活性进行了研究, 其主要结论可简要归纳为: 低聚果糖能促进人与动物体内双歧杆菌增殖100-1 000 倍;它很难被上消化道与小肠消化酶水解, 是一种不被消化吸收的糖; 在动物饲料中, 它能促进双歧杆菌与乳酸菌的生长, 抑制沙门氏菌与梭状芽孢杆菌等病原体的生长。此外, 它亦能稳定肠道微生态体系, 人们甚至可以闻出加入低聚果糖后的变化, 因为喂饲动物后, 动物肠内产生的氨明显减少。低聚糖抑制病原体的作用原理是它在肠道与病原体之间建立了某种屏障, 阻碍病原体与肠粘膜的结合, 低聚糖能与病原体结合, 变成一种对动物无害的物质。因而, 低聚果糖可被看作是一种抗菌素原, 与抗菌素合用于饲料中成为必然结果。

经研究了含有低聚果糖的饲料喂饲实验动物后, 其直肠和结肠对钙、镁及水的吸收作用。实验结果表明, 不被消化道利用而能在大肠内发酵的低聚果糖并不

影响实验动物从直肠与结肠吸收水分, 但对钙、镁元素的吸收有显著增加。该研究者又发现喂饲低聚果糖可防止实验动物的食粪癖, 实验组动物的股骨中钙含量显著增加, 防止动物的食粪癖是原因之一。在另一次实验中, 他们证实饲用低聚果糖促进镁的吸收主要发生在实验动物的后肠道部位。

据研究饲用低聚果糖的动物对热能、氮及钙、镁、铁、锌和铜的利用情况。动物摄取低聚果糖后, 尽管总排便体积有所增加, 但粪便中矿物元素含量减少, 这说明钙、镁、铁及锌的吸收率有所提高, 而且动物尿中排泄氮降低。该作者认为喂饲低聚果糖是克服由于高氨及铁、钙、镁及锌调节失衡而引起的综合症的一种好方法。在随后的研究中又发现喂饲低聚果糖可防止由于高剂量果糖及缺铜而引起的胰萎缩。

低聚果糖对初生仔猪肓肠与结肠内微生物菌落、短链脂肪酸、pH 等因素的影响。在初生仔猪饲料中加入3 g / L 低聚果糖后, 仔猪肠粘膜细胞密度与标记细胞均有所增加, 1-3 d内双歧杆菌数量与对照组相同, 但到第6 d, 实验组小猪肠内双歧杆菌数目显著增加。研究又利用低聚果糖及其他低聚糖对老鼠肠内微生物菌落进行了研究, 结果再次证明服用低聚果糖可显著增加动物肠内双歧杆菌数量, 低聚木糖亦有适量的促进作用。

另利用脱脂奶+ 双歧杆菌、嗜酸乳杆菌+ 低聚果糖对老鼠肠内微生物菌落分布进行了研究, 发现实验组动物肠内双歧杆菌数目显著增加,同时沙门氏菌及梭状芽孢杆菌等病原菌数目显著下降, 该实验结果有很好的一致性。

据在专利中介绍了将低聚果糖及其他低聚糖应用于鱼用饲料的技术, 发现低聚糖能够促进鱼类生长, 减少死亡率, 降低粪便中氨的排放量、防止污染。他们利用1000 条鱼所做的实验结果见表1与表2。

表1 应用低聚糖饲养鱼的效果

起始时结束时增加饲料投饲料效率死亡数

总重(kg) 总重(kg) 体重(kg) 入量( kg) (%) (尾) 对照组 351.2 562.4 211.2 362.8 58.2 35

试验组 350.6 608.8 258.2 412.4 62.6 19

表2 不同含量的低聚糖对鱼增重影响

( 平均体重g )

低聚糖含量( %) 起始 2周 4周 6周 8周

对照组 0 50 64 81.9 104.9 134.2

0.005 50 67 80.5 103.2 136

0.01 50 64 83.2 108.1 140.5

0.1 50 60 85 118 145.1 实验组 1 50 65.6 84.3 126 156.5

10 50 68 82 107.7 140.1

15 50 60 82 105.6 139.4

从表1 与表2 数据可看出, 加入低聚果糖可促进鱼的生长, 低聚糖在饲料中含量应以0.1%-1%为宜。

此外, 在饲料中加入0.1%-5%低聚果糖用于产仔母猪, 可缩短母猪的发情周