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低聚木糖在水生动物生产中的应用研究进展

   日期:2020-01-06     来源:互联网    编辑:admin    浏览:16    评论:0    
核心提示:摘 要:低聚木糖作为一种新型、安全、高效的饲料添加剂,具有其独特的生理功能,近年来受到广泛的关注。本文阐述了低聚木糖的概
摘 要:低聚木糖作为一种新型、安全、高效的饲料添加剂,具有其独特的生理功能,近年来受到广泛的关注。本文阐述了低聚木糖的概念、特性、作用机理以及生理功能;并对其在水产动物上的应用研究做了详细的归纳总结,结果表明,在饲料中适量添加低聚木糖具有促进水产动物生长、提高消化酶活性、增强机体免疫等生理功能。

  关键词:低聚木糖;水生动物;消化酶活性;免疫机能

  低聚木糖是寡聚糖的一种,由于它不仅具有易溶于水,耐热、耐酸碱、安全无毒害等良好的理化性质,还能调整肠道微生态和提高机体免疫等作用。进入21世纪,低聚木糖进入动物营养学研究领域,并有大量研究报道低聚木糖有与微生物益生素相似的效果,因此,作为一种安全高效的饲料添加剂,在安全动物生产中的应用研究受到越来越广泛的关注。近年来,低聚木糖在水生动物中研究逐渐展开,本文就其在水生动物中最新研究报道进行了综述。

  1 低聚木糖的概念与特性

  低聚木糖又称木寡糖,一般从天然植物中提取,是由2~7 个D-木糖经β-1,4糖苷键结合形成的直链糖,被称为“超强双歧因子”。根据分子量不同,低聚木糖可分为木二糖、木三糖、木四糖以及少量的木糖和木五糖、木六糖、木七糖等,与其他功能性寡聚糖相比,低聚木糖具有以下特点:很难被动物的消化酶所分解;具有独特的酸稳定性和热稳定性。对双歧杆菌有高选择性的增殖效果。有研究报道,低聚木糖经过消化道各种消化液消化后的留存率均超过99.5%,5%低聚木糖溶液在pH为2.5到8.0的范围内,加热1h后无明显变化。

  2 低聚木糖的作用机理与生理功能

  动物体内产生的内源性消化酶对碳水化合物的消化主要限于α-1,4糖苷键,而对其他糖苷键的分解能力较弱或不能分解。而在低聚木糖中,α-1,4糖苷键比例很小,从而导致绝大部分低聚木糖不能被降解成单糖,因此基本上不能被动物小肠吸取而直接进入小肠后部、盲肠、结肠和直肠。然而单胃动物消化道后段寄生着大量有益微生物,这些微生物能产生分解各种糖苷键的酶,可分解消化低聚木糖,消化产物包括单糖、乳酸、丙酮酸、挥发性脂肪酸(VFA)、二氧化碳和水,从而为肠道内益生菌提供了大量的营养物质,有利于其快速增殖。有益菌大量增殖可提高吞噬细胞的活性,从而增强了机体的免疫功能,同时其合成的B族维生素等又可为机体提供必需的营养物质。有益菌的代谢产物又能刺激肠道蠕动,缩短粪便在肠道内的停留时间,从而减少有害物质对动物机体造成的毒害,防止动物腹泻与便秘;同时又能提高饲料中营养成分的吸取率和利用率。Sheu等(2008)研究发现,在Ⅱ型糖尿病患者的饮食中每天添加4g低聚木糖,不仅能够显著减少血液中葡萄糖、糖化血红蛋白及果糖胺的富集,还能降低体内总胆固醇、低密度脂蛋白、氧化低密度脂蛋白和载脂蛋白B的水平,能够起到显著改善患者症状的功能。

  2.1 选择性增殖双歧杆菌等有益菌、改善肠道菌群结构

  正常情况下,动物肠道内有益菌和有害菌存在一个生理性动态平衡。双歧杆菌、乳杆菌、真杆菌为有益菌,是健康动物个体正常生理状态下的优势菌群,大肠杆菌及某些链球菌以及其他病原微生物数量相对较少。正常情况下,幼龄动物肠道中有益菌占绝对优势,但随着日龄的增加,有害菌数量逐渐上升。低聚木糖是有益菌的营养基质,对动物肠道内的双歧杆菌增殖具有高效选择性,并具有添加量少而对双歧杆菌增殖效果好的特点。有益菌大量增殖形成微生态竞争优势能抑制有害菌的增殖,从而减少粪便及粪便中氨气等腐败性物质的产生,防止环境污染。

  2.2 减少病原菌在肠黏膜的定植

  有学者研究表明,微生物首先要与消化道的肠黏膜结合后,才能繁殖,进而导致动物生病。试验表明,用特定的糖来结合细菌的植物凝血素,

或用特定的植物凝血素来结合肠黏膜上皮细胞表面的糖脂或糖蛋白的糖残基,都能达到减少细菌与肠黏膜结合的就会。当肠内有少量的低聚木糖时,植物凝血素就会与肠黏膜结合,从而可减少细菌与肠黏膜结合的机会,这样就使很多致病菌不能结合到肠黏膜细胞上,从而降低或失去致病力。

  2.3 提高机体免疫力

  低聚木糖通过促进双歧杆菌的增殖来提高肠道黏膜局部免疫力。体液免疫应答所产生的分泌型IgA对外来病原微生物等起着免疫屏障作用,阻止其通过黏膜上皮细胞进入机体。某些寡聚糖类能直接提高药物和抗原免疫应答能力,从而增加动物体液及细胞免疫能力。Sharon等研究表明,寡聚糖能够连接到细菌上,还能与一定的毒素、病毒、真核细胞的表面结合,结合后,寡聚糖可作为这些外源抗原的佐剂,减缓其吸取,增加其效价。Legarrec等认为这种佐剂作用有提高机体的细胞免疫和体液免疫两方面的功能。

  3 低聚木糖添加剂在水生动物生产中的应用

  3.1 低聚木糖添加剂在鱼生产中的应用

  众多学者研究表明,适量的低聚木糖添加剂具有促进鱼类生长,提高肠道消化酶活力,增强机体免疫力的功能。李勇等(2006)研究发现,在大菱鲆的基础日粮中添加0.04%的低聚木糖,能够表现出良好的促生长作用。Torrecillas等(2007)研究表明,在欧洲鲈鱼的日粮中添加0.2%或0.4%的低聚木糖,能够显著增强欧洲鲈鱼肠道对疾病的的抵抗力。强俊等(2009)研究发现,在奥尼罗非鱼幼鱼的饲料中添加0.030%的低聚木糖,其特定生长率显著高于对照组(p<0.05),添加0.030%和0.045%低聚木糖组的饲料转化率显著高于对照组(p<0.05),但这两组之间差异不显著。添加低聚木糖对奥尼罗非鱼幼鱼全鱼的水分、灰分、粗蛋白质和粗脂肪含量无显著影响;添加0.030%低聚木糖组,肝胰脏蛋白酶和肠蛋白酶活力最高;添加0.030%与0.045%低聚木糖组,肠淀粉酶和脂肪酶活力最高,但这两组之间差异不显著;低聚木糖添加剂不能够提高肝胰脏淀粉酶和脂肪酶的活力。最后表明,低聚木糖添加量与特定生长率之间存在一定的关系,当低聚木糖添加量在0.033%左右时,可提高幼鱼的消化酶活力和饲料转化率,并能较好的促进奥尼罗非鱼幼鱼生长且对鱼体的营养成分没有影响。褚武英等(2008)实验发现,在草鱼饲料中添加0.4%的低聚木糖,能够显著提高草鱼生长速度和血清总蛋白水平,而且能够显著降低体内尿素氮水平和胆固醇含量。熊娟等(2011)通过测定投喂低聚木糖对草鱼肠道菌群的影响时发现,在基础饲料中添加0.4%的低聚木糖能够使草鱼肠道中大肠杆菌数量在28d时达到最低值;双歧杆菌数量在14d时,各试验组之间差异最显著,添加0.4%的低聚木糖组数量最多;每个添加试验组的气单胞菌数量均有减少。熊沈学等研究表明,在饲料中分别添加0.01%的低聚木糖后,都能够显著提高异育银鲫的体重,但添加量为0.02%时,试验组和对照组之间差异不显著;添加0.01%的低聚木糖,能够显著提高肠道中蛋白酶的活性,但添加量为0.02%时,蛋白酶活性会出现下降趋势。刘波等(2006)研究表明,地衣芽孢杆菌与低聚木糖混合使用对异育银鲫的生产性能的提高更显著,在基础日粮中添加质量分数分别为0.01%的地衣芽孢杆菌和低聚木糖后,异育银鲫的增重率和肠道食糜中淀粉酶的活性显著提高,肠道食糜中大肠杆菌的数量显著降低,乳酸杆菌的数量有增加趋势,肝胰脏中蛋白酶的活性显著提高。

  3.2 低聚木糖添加剂在虾生产中的应用

  凡纳滨对虾是我国对虾养殖规模最大的品种,随着集约化及规模化养殖的迅速发展,疾病也越来越严重,为了替代或减少抗生素的使用,低聚木糖作为一种绿色添加剂被添加到饲料中。王国霞等(2010)研究表明,在饲料中添加0.03%的低聚木糖,能促使对虾末重、增重率和特定生长率

均有提高;能显著降低饵料系数并提高饲料效率;血清免疫指标过氧化物酶(pOD)、超氧化物歧化酶(SOD)、溶菌酶(LSZ)和酚氧化酶(pO)活力均有显著提高。添加0.01%的低聚木糖时,血清蛋白含量增加最多,体蛋白质含量最高。以上表明,在饲料中添加适量低聚木糖有促进生长、降低饵料系数和提高饲料效率的趋势,并能提高对虾非特异性免疫力的趋势,但对对虾体组成除蛋白质外没有显著影响。黄燕华等(2010)研究发现,在饲料中添加适量低聚木糖除了有促进生长,降低饵料系数和提高饲料效率的能力,还能够增加消化道蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性。

  3.3 低聚木糖添加剂在中华鳖生产中的应用

  近年来,中华鳖养殖业发展迅速,形成了大规模、有影响的特种水产养殖产业。中华鳖生长迅速但病害频发。为了预防和治疗细菌性疾病,又避免抗生素过量使用会造成细菌抗药性和水产品抗生素残留等问题,低聚木糖和枯草芽孢杆菌混合物被添加到中华鳖饵料中。周环等(2010)研究表明,在饲料中适量添加低聚木糖和枯草芽孢杆菌混合制剂,中华鳖质量增加率和特定生长率均高于对照组,饲料系数均低于对照组;各试验组肠道消化酶活性均高于对照组;血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶和胆固醇含量均低于对照组;其中添加0.1%枯草芽孢杆菌与0.02%低聚木糖混合制剂时,增加率和特定生长率最高,饲料系数最低;肠道消化酶活性最高。综上所述,在饲料中添加枯草芽孢杆菌和低聚木糖组合而形成的微生态制剂能提高中华鳖稚鳖的质量增加率、生长率,降低饲料系数,提高肠道蛋白酶和淀粉酶活力,对中华鳖稚鳖的心脏、肝脏和肾脏具有一定的保护作用。

  4 展望

  寡糖的开发与应用具有巨大市场前景,低聚木糖不仅在食品、饲料等传统工业应用日益广泛,而且在生物制药、环境保护等领域的应用也受到广泛关注,市场对低聚木糖的需求量在不断增加。目前,在水产养殖上,随着水质的不断下降,将会有越来越多的水生动物应用低聚木糖来改善其水质与饲养环境;科研人员也会从多个方面来研究低聚木糖对水生动物生理功能的影响,以及从各个方面经济与环境指标来评价低聚木糖对水生动物生产产生的经济效益和环保价值。

  (参考文献略)

 
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