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经典文章

新饲料添加剂低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)的研究与应用

 

 

新饲料添加剂低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备的研究与应用

刘辉 李国庆 李发财 杨海军

保龄宝生物股份有限公司

    摘 要 本文介绍了低聚糖饲料添加剂的研究进展及在饲料中的应用,农业部1807号公告批准保龄宝生物股份有限公司申请的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)为新饲料添加剂,因此,着重介绍了低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)在动物饲料中的应用,低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)作为饲料添加剂对动物肠道微生物区系调节、提高动物生产性能的作用表明其在畜产品安全生产中可作为一种新型绿色饲料添加剂开发应用。低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)可以减少抗生素在饲料中的应用,具有广阔的市场前景。

    关键词   低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)  抗生素  绿色饲料添加剂

    前言

    食品安全问题是一项系统工程,其中饲料安全是关键环节,饲料不安全就可能造成动物性食品不安全,随着人民生活水平地不断提高,动物源性食品在人们食品消费结构中的比例越来越高,动物源性食品的安全问题也随之越来越凸显,成为影响人们生活的一个严重的社会问题。

    以抗生素为例,自从1950年Stockstad报道在饲料中添加某种抗生素具有促生长效果以来,抗生素作为促生长剂用于预防动物病原菌感染及疾病发生开始具有重要意义,对促进畜牧业的发展起到了积极作用。但是抗生素的长期使用带来了严重后果,如抗药性、药物残留和畜禽产品品质下降等。人们长期食用这样的畜产品,其后果将直接有害于人类身体健康,随着消费者对健康的日益关心,抗生素的使用越来越来受到限制和反对,因此寻求更为安全有效的动物饲料添加剂是进一步发展饲料和畜牧业的当务之急[1]。

    低聚糖亦称寡糖,是指2~10个单糖通过非α-1,4-糖苷键连接形成的直链或支链的一类糖。最早报道低聚糖是在1960年,有人指出其可以作为免疫增强剂。早些年的低聚糖研究主要是集中在人类的功能性食品上。由于它具有调整肠道微生态和提高免疫水平等保健作用,并且具有低热、稳定、安全无毒等良好理化性质,近十年来,低聚糖已成为重要的微生态制剂,不仅可以大幅度替代饲用抗生素的使用,而且能够显著改善和提高畜产品质量,已引起全世界广泛的关注,是近年来增长最快的微生态饲料添加剂[2-4]。

    1. 低聚糖的研究进展及其在饲料中的应用

    1.1 低聚糖调节动物肠道微生态,提高动物机体免疫系统。

    低聚糖是动物肠道内有益菌的增殖因子,低聚糖能被有益菌发酵,使有益菌大量增殖,同时发酵产生短链脂肪酸,降低整个肠道的pH值,从而抑制了有害菌的生长,维持肠道微生物的平衡,提高了动物抗病能力。张宏福[6]等报道,低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)可使早期断奶仔猪肠道内的乳酸杆菌、双歧杆菌浓度显著调高,大肠杆菌浓度显著降低,改善了仔猪肠道的微生物区系。 而对于抗生素来说,其进入动物体内后是直接抑制动物肠道内所有微生物的生长,以此,低聚糖更具优势。

    大量研究证实,低聚糖不仅能与病原菌结合,还能与一定的毒素、病毒、真核细胞的表面结合,Sharon 和Lis[7]证实, 低聚糖不仅能连结到细菌上, 而且也能与一定毒素、病毒、真核细胞的表面结合。结合后, 寡糖作为这些外源抗原的助剂,能减缓抗原的吸收、增加抗原的效价,这样就提高了机体的细胞免疫和体液免疫这两方面功能。另外,MOS等类寡糖也能促进细胞分泌含甘露糖基的糖蛋, 这些糖蛋白可结合侵入机体的细菌, 触发机体多级免疫功能。由于低聚糖能特定增殖动物肠道内双歧杆菌等有益菌,进而利用双歧杆菌等在肠道内菌群中比例的增加来提高动物机体免疫力。康白等报道,双歧杆菌能增加免疫球蛋白A(IgA)的产量,并可以保护黏膜表面的分泌型IgA,维持其抗感染能力[1,4,5]。

    1.2 低聚糖能够提高畜禽产品的品质

    目前国内关于低聚糖对畜产品品质影响方面的研究报道较少,但发展较快,并已逐渐成为热点。据王明海等报导,在日粮中添加适量低聚果糖可提高蛋壳厚度,增加哈夫单位和蛋的比重。

    表1  饲喂低聚糖后蛋品质改善结果

 

 

组别

蛋壳厚度

哈夫单位

蛋内容物密度

对照组 0.35±0.0268 73.52±1.5743 1.089±0.3519
试验组 0.37±0.0233 83.53±1.6354 1.088±0.4142

 

 

    从表1看出:试验组蛋壳厚度比对照组提高5.7%,差异显著(P<0.05);哈夫单位提高10,差异显著(P<0.05);蛋比重有所提高,差异不显著[8-9]。

    1.3 低聚糖在畜牧生产中的其它功能

    1.3.1 增加动物营养吸收,提高饲料转化率

    由于低聚糖对消化道内双歧杆菌等起到显著增殖作用,从而间接增加动物的营养吸收。双歧杆菌等合成的B族维生素及维生素K对机体缺乏的状况有一定的改善效果。有研究表明,对狗饲喂甘露低聚糖后纤维素的消化率从61.5%提高到72.9%。有益菌还能促进动物对矿物质的吸收利用,可能原因是有益菌产生的酸类导致肠道PH值降低,使钙、镁、铁盐的溶解度升高;Richards研究发现,饲料中添加低聚糖,可使雏鸡的增重率及饲料转化率显著提高,汪莉[10]等在0-6周龄蛋雏鸡日粮中添加0.15%-0.35%的低聚糖,可使雏鸡饲料效率、日增重显著提高。研究还表明,低聚果糖可提高断奶仔猪的增重速度和饲料转化率。饲料中添加20%低聚果糖,仔猪增重提高6.4%,饲料效率提高11.7%。

    1.3.2 减少血液及粪便中氨的浓度

    低聚糖促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的增殖,产生短链脂肪酸,降低肠道pH值,可以抑制肠道产氨菌的活性;乳酸杆菌等有益菌分泌的细菌素具有广谱的抗菌作用,能抑制腐败菌的生长,减少胃肠道中胺的产生;同时,产氨菌所产生的氨型氮,可作为营养源被双歧杆菌摄取。汪莉[10]报道,低聚糖可以减少雏鸡粪便臭气物质如NH3、H2S的产生量。

    1.3.3 作为甜味剂,改善饲料质量

    低聚糖具甜味,且很多低聚糖的甜味比蔗糖清爽,能改善饲料的适口性,对畜禽起诱食作用。低聚糖具有防止淀粉老化的作用,可以延长饲料产品的保存期。

    2. 饲料添加剂低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)的应用研究

    低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)(简称IMO)是以淀粉为原料,经过特殊酶的作用而制成的。它是指2-10个葡萄糖分子之间至少有一个以а1.6糖苷键结合而成的单糖数在2-5不等的一类支链状低聚糖,包括异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)(Isomaltose)、异麦芽三糖(Isomaltotrise)、潘糖(Panose),以及异麦芽四糖及以上的各支链寡糖等。低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)因分子结构中含有a-1,6糖苷键而不能被人体或动物所消化,在大肠中被有益微生物发酵利用,不仅可以大幅度替代饲用抗生素的使用,而且能够显著改善和提高养殖动物的生产性能。农业部1807号公告批准保龄宝生物股份有限公司申请的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)为新饲料添加剂,并准许在中华人民共和国境内生产、经营和使用。

    2.1 低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)在家禽生产中的应用研究[11]

    低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)作为一种新型绿色饲料添加剂,具有极为广阔的开发和应用前景。经中国中国农业科学院饲料研究所武书庚等研究证实日粮中添加适宜剂量的IMO可改善蛋鸡产蛋期的饲料转化率,促进肠道有益菌的增殖,抑制有害细菌的繁殖,从而改善动物肠道内微生物区系,减少氨气的排放;同时,IMO可提高动物的抗氧化和免疫能力,更有利于提高动物机体对各种疾病的抵抗力。

    2.1.1 日粮添加IMO对产蛋鸡生产性能的影响

    表2  日粮中添加IMO对蛋鸡产蛋性能的影响

 

 

项目Items

IMO添加水平IMO supplemental level, %

P值
P value

0

0.1

0.2

0.4

0.8

平均蛋重 egg weight(g/egg)

 

 

 

0~4周 week

61.10±0.49bB

62.26±0.56aA

61.50±0.53bAB

61.11±0.84bB

61.46±0.56bAB

0.0185

5~8周week

63.52±1.13

63.57±0.53

63.38±0.73

62.80±1.37

62.87±0.82

0.4957

0~8周week

62.31±0.66ab

62.92±0.49a

62.44±0.31ab

61.96±0.98b

62.16±0.49b

0.1302

产蛋率 Laying production (%)  

0~4周week

90.98±2.03ab

90.73±2.28ab

92.11±1.96ab

93.08±2.30a

90.25±2.13b

0.1781

5~8周week

90.85±4.34

91.30±2.69

91.78±3.35

91.93±3.16

91.03±1.14

0.9684

0~8周week

90.91±2.75

91.01±1.87

91.94±1.61

92.50±1.86

90.64±1.56

0.4528

产蛋量 Egg production (g/hen/d)

0~4周week

55.58±1.14

56.49±1.23

56.66±1.63

56.88±1.42

55.46±1.30

0.2724

5~8周week

57.69±2.32

58.03±1.54

58.17±2.35

57.72±1.95

57.83±0.95

0.9248

0~8周week

56.64±1.31

57.26±0.98

57.41±1.11

57.30±0.53

56.35±0.92

0.2901

日采食量 Feed intake (g/hen/d)

0~4周week

123.43±1.91a

122.69±2.18ab

121.98±1.44ab

122.56±2.53ab

120.89±2.11b

0.3123

5~8周week

132.36±2.24a

126.61±7.75b

126.23±3.82b

128.03±3.11ab

127.99±3.27ab

0.1614

0~8周week

127.89±1.36aA 

124.65±3.22bAB

124.10±1.62bB

125.29±1.07bAB

124.44±2.51bB

0.0323

饲料转化率 Feed conversion rate (FCR)(Feed, g /Egg, g)

0~4周week

2.22±0.05a

2.17±0.06ab

2.15±0.05b

2.16±0.05b

2.18±0.06ab

0.2256

5~8周week

2.30±0.13

2.18±0.16

2.17±0.11

2.22±0.05

2.24±0.04

0.2965

0~8周week

2.26±0.07aA

2.18±0.08bAB

2.16±0.06bB

2.19±0.03bAB

2.21±0.04abAB

0.0794

 

 

    试验表明,低剂量(0.1 %和0.2 %)的IMO,在产蛋鸡的蛋重、产蛋量、采食量、料蛋比等方面均表现较好,从生产性能角度讲可以考虑推荐0.2%的使用量。

    2.1.2日粮添加IMO对产蛋鸡蛋品质的影响

    表3 日粮添加IMO对产蛋鸡蛋品质的影响

 

 

项目Items

IMO添加水平IMO supplemental level, %

P值
P value

0

0.1

0.2

0.4

0.8

蛋壳厚度Shell thickness (mm)

0~4周 week

0.41±0.01

0.41±0.02

0.40±0.05

0.42±0.05

0.42±0.03

0.8621

5~8周week

0.42±0.01

0.41±0.01

0.42±0.01

0.41±0.02

0.42±0.02

0.6248

0~8周week

0.41±0.01

0.41±0.01

0.41±0.03

0.42±0.02

0.42±0.01

0.8100

蛋壳强度Shell strength (N/m2)

0~4周week

42.61±2.10

42.25±1.12

43.30±2.56

43.22±1.92

41.74±2.72

0.6961

5~8周week

39.80±0.92

40.63±4.17

41.86±1.95

40.82±2.05

40.88±3.34

0.7834

0~8周week

41.21±1.26

41.44±2.08

42.58±1.45

42.02±1.35

41.30±2.46

0.6458

蛋形指数Egg shape index

0~4周week

1.26±0.02

1.26±0.02

1.28±0.02

1.27±0.03

1.28±0.01

0.3813

5~8周week

1.27±0.02b

1.29±0.02a

1.29±0.02ab

1.28±0.01ab

1.28±0.02ab

0.1633

0~8周week

1.26±0.02b

1.28±0.01ab

1.28±0.02a

1.28±0.01ab

1.28±0.01ab

0.2601

蛋白高度 Egg white height (mm)

0~4周week

4.78±0.37abAB

5.01±0.11aAB

5.06±0.34aA

4.74±0.34abAB

4.58±0.18bB

0.0401

5~8周week

5.31±0.08c

5.45±0.39abc

5.74±0.30a

5.68±0.31ab

5.36±0.21bc

0.0443

0~8周week

5.04±0.19bcB

5.23±0.19abAB

5.40±0.14aA

5.21±0.19abAB

4.97±0.13cB

0.0014

哈夫单位Haugh unit (U)

0~4周week

64.55±4.26

64.44±3.27

67.74±3.77

65.26±3.85

64.39±2.90

0.5021

5~8周week

68.88±3.45

69.88±4.49

72.28±2.60

72.00±2.47

68.89±2.95

0.2232

0~8周week

66.71±0.78bAB

68.16±2.27abAB

70.01±2.32aA

68.63±1.94abAB

66.64±2.49bB

0.0457

 

 

    试验证实,添加IMO对蛋壳厚度和蛋壳强度无显著影响,虽然差异不显著,但是0.2%和0.4% IMO组的效果较好;日粮添加适量IMO可改善鸡蛋蛋白高度和哈夫单位,其中0.2% IMO组最好,其次为0.4% IMO组。

    2.1.3日粮添加IMO对产蛋鸡盲肠微生物区系的影响

    表4 日粮添加IMO对产蛋鸡盲肠微生物区系的影响

 

 

项目Items

IMO添加水平IMO supplemental level, %

P值
P value

0

0.1

0.2

0.4

0.8

大肠杆菌,E.coli

5.88±0.05aA

5.64±0.21bAB

5.46±0.24bcB

5.51±0.22bcB

5.42±0.09cB

0.0008

乳酸杆菌, lactobacillus

7.09±0.29b

7.11±0.26ab

7.38±0.06a

7.21±0.32ab

7.14± 0.09ab

0.2107

双歧杆菌, bifidobacteria.

8.33±0.16cB

8.41±0.13bcAB

8.58±0.15aA

8.54±0.06abA

8.53±0.12abAB

0.0142

 

 

    试验证实,日粮中添加IMO可降低产蛋鸡盲肠中大肠杆菌、增加乳酸杆菌和双歧杆菌数量,其中0.2% IMO组表现最好。

    此外,该试验还证实粮添加IMO后,产蛋鸡鸡粪中的铵态氮极显著降低(P<0.01);增加产蛋鸡血浆中总抗氧化酶(T-AOC)、血浆超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性活性,降低了丙二醛(MDA)含量;增加了IgA、 IgM、IgG和溶菌酶含量,可改善产蛋鸡免疫机能。

    2.2 低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)在家畜生产中的应用研究

    史东辉[12]等报道,断奶仔猪日粮中添加0.5%的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)比添加0.3%、0.8%和1.0%时更能有效防比仔猪腹泻。尚秀国[13]等研究发现在仔猪日粮中添加0.25%的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)显著提高了仔猪日增重量和采食量,说明饲料中添加一定量的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)能够明显改善仔猪的生产性能。车向荣[14]等报道,低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)能通过增强断奶仔猪的免疫功能、提高断奶仔猪的采食量、促进营养物质的消化和吸收、减少腹泻发生率和提高断奶仔猪的生产性能来防制仔猪断奶综合症的发生。Bolden 等报道,在35 日龄仔猪饲料中添加0.1%~0.2%的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备),日增重提高了3%~4%,料肉比降低3%~4%。石宝明[15]等研究报道给7-28 日龄的仔猪添加0.1~0.2%的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备),结果提高日增重1.88~2.85%,提高抗病力40.18~49.22%,使粪便中大肠杆菌降低9.6~16.4%;给28~56 日龄的仔猪添加0.1~0.2%的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备),结果使料肉比降低4.3~19.35%,提高日增重5.68~18.11%,提高抗病力40.17~59.89%,粪便中大肠杆菌降低12.12~13.57%,双歧杆菌增加2.40~3.38%。

    另外,李毅[16]等以仔猪为动物模型,在其日粮中加入1%的低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备),实验结果表明IMO 能显著提高机体的细胞免疫功能,从而增强机体抗病力。低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)还可以降低猪粪便中氨的含量,刘雪兰[17]等研究表明,断奶仔猪日粮中添加低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)能减少粪中的氨含量,与对照相比,日粮中添加0.1%、0.2%、0.4%和0.8%低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)组粪便中氨含量下降了23.7%~51.3%。

    3. 饲料添加剂低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)的应用前景

    低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)作为寡糖类替代抗生素的新型绿色饲料添加剂的一种,与其它低聚糖和抗生素替代品相比有着明显的优势。与益生菌、有机酸、植物提取物等抗生素替代品相比,功能性低聚糖在稳定性、加工性能、安全性等方面优势明显。

    表5 低聚糖与益生菌、有机酸、植物提取物和抗生素的比较

 

 

种类

作用机理

稳定性

加工性能

安全性

低聚糖 增殖有益菌、抑制有害菌 良好 组分明确、安全可靠
益生菌 发挥复合酶制剂、抗生素作用 某些代谢产物是抗生素、安全性有待考察
有机酸 抑制有害菌 一般 一般 安全可靠
植物提取物 促进食欲、增强抵抗力、同时杀灭有害菌和有益菌 一般 一般 某些提取物类似抗生素,组分不明确、安全性待考察
抗生素 同时杀灭有害菌和有益菌 残留严重、影响产品食用

 

 

    展望

    低聚糖具有特殊的生理作用,它对提高动物生产性能、增强饲料转化效率具有明显效果,低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)作为饲料添加剂本身具有耐热未定、无污染、无残留等良好的理化特性,它不仅克服了抗生素带来的细菌的抗药性和在畜产品中残留以及微生物制剂在贮存、使用上的禁忌等弊端,并且具有抑制肠道有害菌、增殖肠道有益菌以及增强机体免疫等功能,是优于抗生素、微生态制剂的一种新型绿色添加剂。低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)等饲料添加剂的使用,将有益于饲料安全,进而助力于食品安全,满足人民群众的健康需要。随着农业部对低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)饲料添加剂的正式批复,为低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)在饲料中的应用扫除了法律障碍,这种新型绿色饲料添加剂将在畜牧生产和饲料工业中拥有广阔的市场前景。

    参考文献:

    [1] 傅国栋.寡糖饲料添加剂研究进展及应用前景[J]..国外畜牧学.猪与禽,2002(4): 16-17.

    [2] 孙韬,高兰英.低聚糖在饲料工业中的应用[J]..草食家畜,2003(1):36.

    [3] 徐正康,林庆生,曾祥燕.低聚糖在饲料工业中的应用[J]..中国甜菜糖业,2007(1):33.

    [4] 杨曙明.寡糖在动物营养研究中的进展[J]..动物营养学报,1999,11(1):1.

    [5] 董美英.低聚糖的开发与应用[J]..兽药与饲料添加剂,2004,9(3):15-16.

    [6] 张宏福,徐秀容,卢庆萍,等,异麦芽低聚糖对早期断奶仔猪肠道主要菌群的影响[J].动物营养学报,2001,(7):47-51.

    [7] Sharon,N. and Lis H. cientific American.Jan.82-89 Univ Gent 1993,57.1935-1943

    [8] 孙亚丽,马新华,熊世荐等.低聚糖对肉鸭生产性能及血清生化指标的影响[J].上海畜牧兽医通讯,2006(2):20-21.

    [9] 赵慧秋.功能性寡糖对蛋鸡生产性能及蛋品质的影响[J].北方牧业,2007(14):14-15.

    [10 汪莉,苏军,苏宁,等.低聚糖对蛋雏鸡生长性能,免疫器官及粪便的影响[J].黑龙江畜牧兽医,2001,(11):9-11

    [11 ] 武书庚;高春起;张海军;田方;齐广海;;低聚异麦芽糖(小型啤酒设备_发酵设备)对产蛋鸡生产性能、盲肠微生物和免疫机能的影响[J];动物营养学报;2011, (9):35-39

    [12 ] 史东辉,边连全,王立辛.异麦芽低聚糖对断奶仔猪生长性能的影响[J].中国畜牧

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