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果寡糖的作用功效

发布日期:2019/3/26 15:36:44

背景及概述[1]

果寡糖(FOS)又称低聚果糖,分子式为G-F-Fn(G为葡萄糖,F为果糖,n=13),是在蔗糖分子上以p-1,2-糖关键结合数个D-果糖所形成的一组低聚糖的总称。果寡糖广泛存在于香蕉、大麦、大蒜、洋葱、黑麦、马铃薯、洋姜、小麦等植物中,但提取较为困难,且难以批量生产。商品果寡糖制剂主要是利用微生物和植物中具有果糖基转移活性酶作用于蔗糖得到的。作为添加剂应用于饲料中主要是寡果三糖、寡果四糖和寡果五糖,它们具有低热、稳定、安全无毒副作用,大部分不能被动物本身的消化酶所消化,但到达肠道后可作为有益微生物的底物,但却不能被病原微生物利用,从而促进有益微生物的繁殖和抑制有害微生物。

理化特性[2]

果寡糖(Fructooligosaccharides)为无色粉末。溶解性好,溶液呈无色透明,其溶液的热稳定性受酸碱度影响较大。当pH值为中性、120℃条件下还相当稳定,但在酸性(pH值为3)条件下、温度达到70℃以上时极易分解。纯度55%~60%的产品甜度为蔗糖的60%,纯度为96%的产品甜度约为蔗糖的30%,但较蔗糖甜昧清爽。

作用功效[1]

果寡糖的作用主要是通过调节动物肠道中微生物区系平衡而实现的。动物体内分泌的a一淀粉酶、蔗寡酶、麦芽糖酶不能水解以p一1,2一糖苷键相连的果寡糖,因此果寡糖大都能顺利通过胃和小肠而不被降解利用,但大肠中的乳酸杆菌、双岐杆菌、梭状芽孢杆菌可产生一系列果糖苷酶,使这些有益菌得到养分而增殖,而有害菌不能分泌这种酶。同时,有益菌增殖后,会通过各种途径抑制有害菌,从而使肠道微生态系统调整到正常状态。

有益茵的增殖因子:果寡糖进入肠道后,不能被病原菌(如大肠杆菌、沙门氏菌)利用,只能被有益微生物分解利用,产生CO2和挥发性脂肪酸。促进有益菌大量繁殖的同时,使肠道PH值下降,这样一方面直接抑制(酶抑制和种间竞争抑制)病原菌的生长;另一方面使肠道还原电势(En)降低,具有调节肠道正常蠕动的作用,间接阻止病原菌在肠道中定植,从而起到有益菌增殖的作用。

2) 直接吸附病原茵:病原菌的细胞表面或绒毛有一类丁质结构,能够识别并结合到肠壁上的一种寡聚糖结构受体,从而引起病原菌在肠壁上发育繁殖,导致肠道疾病的发生。而有一些果寡糖,其结构与肠壁上寡聚糖结构受体相似,以竞争性地结合病原菌,使病原菌从肠道上脱离,从而起到”清洗”肠壁病原菌的作用。另外,某些果寡糖还有吸附和消除某些霉菌素的作用。

3) 提高营养物质的消化率:鼠日粮中添加果寡糖,以Cr203作为外源性标记来测定钙和镁的表观消化率,试验结果发现,果寡糖可以明显的提高钙和镁的表观消化率。

4) 对胃肠道组织学的影响:在哺乳仔猪日粮中添加果寡糖,发现果寡糖对仔猪的盲肠、结肠粘膜细胞增殖速度比对照组快,并有防止粘膜上皮萎缩作用。这是由于果寡糖被细菌代谢后,可提供短链脂肪酸作为粘膜细胞增殖的能源。对3日龄小鸡日粮中添加果寡糖后发现肠道微绒毛长度比对照组长。

应用[3]

1. 提高生产性能

T4是机体重要的物质代谢激素,和生长素协同促进动物的生长。血液中T3水平与家禽的生长呈正相关。FOS能使血液中1r3、T4等与生长有关的激素水平升高,从而提高动物的生产性能。研究发现,FOS添加能提高断奶仔猪的日增重,降低料重比;增加兔的产毛量及鹌鹑的产蛋量。

2)减少动物发病率

果寡糖在动物体内大量增殖有益菌,并使其迅速在肠道吸附定植,形成一道生物学屏障,可替代抗生素,有效抑制肠道有害菌的定植,减少疫病的发生。研究发现0.2%的FOS添加可使仔猪腹泻率降低77.88%。兔饲料中添加1.0%和2.0%的FOS使兔的死亡率比对照组分别降低39.96%和58.10%。

3)改善饲料性状

果寡糖吸湿性能差,同时又可以吸附大量霉菌。能减缓饲料因吸湿而导致的发霉现象,延长饲料的保存期。果寡糖具有防止淀粉老化的功能,可减少饲料加工过程对淀粉的破坏作用,保证其在动物体内良好的消化性。果寡糖具有甜味,对动物有诱食作用,在饲料中添加,可增强动物的食欲:

添加剂量[3]

果寡糖要发挥其对肠道菌的增殖、排阻和免疫功能,必须有适当的浓度。添加量不足,起不到明显的使用效果;过量的添加。不仅增加生产成本.又会使动物产生软粪.严重时产生下痢,降低饲养效益。因此,添加量是果寡糖应用的关键。而适宜添加剂量受动物种类、年龄、生理状况及日粮组成等多种因素的影响研究发现:商品肉鸡料中果寡糖的适宜添加量为0.4%。添加0.6%时效果不及添加0.2%。建议果寡糖在仔猪上的适宜添加量为0.3%~0.4%。添加0.1%的果寡糖对仔猪生长性能提高显著。育肥猪大肠较发达,适宜添加量要比仔猪高:适量的果寡糖是维持动物正常生长和生产不可缺少的营养调控因子之一。然而一旦过量。便会成为影响日粮质量的抗营养因子。因此,添加果寡糖时,还应考虑到日粮组成,如:麦类,豆类作物中果寡糖的含量丰富,而玉米中的含量则较低。应根

据需要,适量添加。直接添加于饲料中使用。其应用对象包括猪、禽、牛、羊、免、水产等动物。添加量一般为1.0%。

添加方式[3]

动物对果寡糖的添加需要一个适应过程。人在初次服用时.可能会产生气胀、排粪量增多和轻泻等现象。在断奶仔猪饲料中添加FOS后,前3周表现为生长抑制,后3周表现为补偿生长。果寡糖应随着动物的生长变化逐渐添加果寡糖能增殖肠道有益菌,而抗生素能有效抑制大肠杆菌等肠道有害菌在动物体内的定植。研究发现,二者有协同作用,果寡糖部分替代抗生素时添加效果更好。

添加对象[3]

有研究发现:果寡糖的添加效果和动物的生理状态之间存在负相关,回归方程为Y=158—91X(其中Y为添加效果,X为饲料转化率,R=0.59,P<0.001:应激作用、饲养环境和饲养管理方式的改变,都能影响动物的生理状况,进而影响动物的免疫力。断奶后,仔猪肠道内大肠杆菌、梭菌等致病菌比例的上升,有益菌比例的下降,易导致仔猪腹泻等消化道疾病,因此,在该阶段添加果寡糖效果可能会更好。

注意事项[3]

一般不与抗生素同时使用,如使用果寡糖的动物一旦发病而且有必要服用抗生素时,则务必停止使用本品。只有待病畜恢复健康,停用抗生素后再恢复使用。本品的使用效果受动物种类、年龄、产品质量、添加剂量、日粮特点和环境条件等因素的影响。实际生产过程中,其应用效果存在不稳定性和不可重复性。

制备[4]

以甘蔗汁为原料制备含有微量元素的饲料级果寡糖的方法,包括以下步骤:

步骤一、将甘蔗直接压榨成甘蔗汁,甘蔗汁过滤除杂后进行预处理;

步骤二、向预处理后的甘蔗汁中加入果糖基转移酶进行酶转化反应生成果寡糖糖液,酶转化反应温度40℃~60℃,酶转化应时间12h~26h;

步骤三、当果寡糖糖液占固形物的比例达到35~45%时,停止酶转化反应,用旋振筛将果糖基转移酶进行分离得到果寡糖糖液,分离后的果糖基转移酶冷藏备用;

步骤四、将得到果寡糖糖液加入浓缩器,启动浓缩器,当浓缩器真空达到-0.09~-0.05MPa时,打开蒸汽阀门,此时工作蒸汽压力控制在0.01~0.3Mpa,使蒸发温度达到70℃~95℃进行浓缩至溶液浓度达到65~75%DS,得到纯度大于35%的果寡糖糖浆。

主要参考资料

[1] 新型绿色饲料添加剂-果寡糖

[2] 家禽常用药物及其合理使用

[3] 果寡糖在动物营养中的研究与应用

[4] CN201810357480.5以甘蔗汁为原料制备含有微量元素的饲料级果寡糖的方法