益生元的作用機(jī)理及應(yīng)用研究

1、益生元的作用機(jī)理及應(yīng)用研究I2001 年第 12 斯中國飼料l5益生元的作用機(jī)理及應(yīng)用研究山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動科院預(yù)防獸醫(yī)學(xué)系王玉燕牛鐘相朱瑞良張春楊Gibson 等 1995年將益生元概括為一種非消化性的食品添加劑,通過選擇性促進(jìn)一種或幾種有益菌的生長,對宿主產(chǎn)生有益的影響,從而增加宿主健康益生元一般應(yīng)符合下列條件:1）在消化道上部不能被消化酶消化;2）能刺激定植于腸道的一種或幾種有益菌的生長或活化其代謝;3）使腸道菌群向有利于宿主健康的方向轉(zhuǎn)化;4）能誘導(dǎo)有利于宿主健康的腸道局部免疫或全身免疫反應(yīng).但是現(xiàn)在人們對益生元的概念并不統(tǒng)一,狹義的認(rèn)為低聚糖類物質(zhì)為益生元,廣義的認(rèn)為低聚糖,多糖,肽類,

2、蛋白質(zhì),維生素 ,類脂（包括醚和酯）,氨基酸等都可看作是益生元.現(xiàn)在人們主要集中在低聚糖的研究上.低聚糖（Oligosacchaddes也稱寡糖，指2（】個以下的單糖分子通過糖苷鍵連接起來的,一般指帶有分支的糖類的總稱.它包括功能性低聚糖和普通低聚糖,其中只有功能性低聚糖不被機(jī)體消化 ,有些功能性低聚糖能選擇性的促進(jìn)雙歧桿菌的生長,又稱為雙歧因子.作為益生元的低聚糖主要有異麥芽三糖,低聚果糖,半乳寡聚糖,甘露寡聚糖,大豆寡聚糖,龍膽寡聚糖,木寡聚糖等.我國近幾年對益生元的研究不僅限于低聚糖,還從植物蛋白和中草藥中篩選出了益生元,并取得了許多成果.試驗表明,青春雙歧桿菌,短小雙歧桿菌,嬰兒雙歧桿

3、菌對所有的低聚糖類均能利用兩叉雙歧桿菌僅對低聚乳糖類利用較好;產(chǎn)氣桿菌對多種低聚乳糖利用較好;念珠真桿菌對乳糖和乳酮糖可充分利用;芽孢桿菌對異麥芽低聚糖果糖,麥芽低聚糖及阿斯巴糖等都能利用1 益生元的作用及作用機(jī)理益生元的作用主要體現(xiàn)在5 個方面:1）通過選擇性增殖雙歧桿菌等動物有益菌發(fā)揮其作用腸道有益菌利用低聚糖類物質(zhì)大量增殖.形成微生態(tài)競爭優(yōu)勢,同時有益菌代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸和一些抗菌物質(zhì)直接抑制外源性致病菌和腸腐敗菌的生長繁殖,減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生.有益菌的增殖 ,可促進(jìn)吞噬細(xì)胞的活性,從而增強(qiáng)動物機(jī)體的一系列免疫功能.2）通過吸附腸道病原菌,促進(jìn)其隨糞便排出,同時還具有通便作用.3）充當(dāng)

4、免疫刺激輔助因子而提高動物的免疫力,具有直接提高免疫應(yīng)答能力而增加動物體液及細(xì)胞免疫能力4）防治腹瀉5）促進(jìn)生長.對益生元的作用機(jī)理.研究最多的是低聚糖類物質(zhì) ,低聚糖類的作用見圖1.群艘蕾藏輕肝臟負(fù)擔(dān)圖 1 低聚糖類的作用1.1 改善腸道內(nèi)環(huán)境,維持正常茵群優(yōu)勢地位研究表明病原菌（大腸桿菌,沙門氏菌,棱狀芽孢桿菌等）的細(xì)胞表面或絨毛上具有類幾丁質(zhì)結(jié)構(gòu)它能識別動物腸壁細(xì)胞的"特異性糖類"受體,并與之結(jié)合在腸壁上發(fā)育繁殖,導(dǎo)致疾病發(fā)生.選擇適當(dāng)?shù)牡途厶?如一種由特異性酵母菌株細(xì)胞壁提取的甘露低聚糖與病原菌在腸壁上的受體非常相似 ,與病原菌細(xì)胞膜表面的類幾丁質(zhì)結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的結(jié)合力

5、,可競爭性的與病原菌結(jié)臺,使病原菌無法結(jié)合到動物的腸壁上,也得不到生長所需的養(yǎng)分而失去致病能力.由于寡糖不被消化道分解,能攜帶病原菌隨糞便排出腸道.某些寡糖能清洗已附著的致病菌,如甘露低聚糖能使吸附在腸道上具有甘露低聚糖受體的大腸桿菌從上皮細(xì)胞脫落下來.腸道有益菌能利用低聚糖類迅速生長繁殖 ,維持優(yōu)勢菌的地位.有益菌產(chǎn)生的有機(jī)能應(yīng)常瓤蕾機(jī)效正原疫帑道匍刪病免佐制詠附強(qiáng)疫持隨；吸增免維蒯景瞪E器赫+"l6 中國飼料2001 年第 12期酸 ,細(xì)菌素,過氧化氯等物質(zhì)具有抑制病原微生物生長的作用.從發(fā)揮有益菌的生物拮抗,免疫調(diào)節(jié) ,營養(yǎng)等作用另外低聚糖被雙歧桿菌等發(fā)酵產(chǎn)生的大量短鏈脂肪酸能

6、刺激腸道蠕動,增加糞便濕度并保持一定的滲透壓.從而防止便秘的發(fā)生有益菌維持優(yōu)勢地位能減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生 ,短鏈脂肪酸能直接被肝臟利用.因而能減輕肝臟的負(fù)擔(dān)1.2 免疫作用1974年科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌的細(xì)胞擘.具有明顯的免疫促進(jìn)作用,后來研究發(fā)現(xiàn)主要是細(xì)胞壁內(nèi)低聚糖成分的作用.如酵母的細(xì)胞壁成分.由 B 一葡聚糖,甘露寡聚糖,糖蛋白和幾丁質(zhì)等組成,占細(xì)胞壁干物質(zhì)85%左右.口 ._葡聚糖是酵母細(xì)胞壁多糖,約占細(xì)胞重l2%一14%體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)在葡聚糖的刺激下.產(chǎn)生大量對機(jī)體免疫起關(guān)鍵作用的巨噬細(xì)胞.而巨噬細(xì)胞通過喬噬作用吸收,破壞和清除體內(nèi)的病原微生物一最新的研究表明,酵母等有益菌細(xì)胞壁可

7、增強(qiáng)機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫功能,從而具有對惡性腫瘤,細(xì)菌和病毒的抵抗力.AdrewPaluet研究表明，葡聚糖在免疫上有如下功能：1）刺激動物體內(nèi)淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生;2）活化體內(nèi)的巨噬細(xì)胞;3）增加機(jī)體產(chǎn)生自然殺傷細(xì)胞（NK）的能力 ;4）誘使動物對念珠球菌產(chǎn)生非特異性免疫,提高存活率研究人員普遍認(rèn)為,低聚糖在免疫系統(tǒng)還起以下作用：I）起免疫佐劑的作用，它能提高疫苗的免疫應(yīng)答能力,如低聚糖與疫苗一起使用.低聚糖能延緩疫苗的吸收時間并提高其效果;2）低聚糖被動物攝食后可刺激肝臟.使肝臟分泌一種特殊的蛋白質(zhì),這些蛋白質(zhì)能與低聚糖結(jié)合成低聚糖蛋白質(zhì).從而影響動物的免疫系統(tǒng),l3 抗病毒作用低聚糖具有抗

8、病毒作用.微生物的細(xì)胞壁都有B 一 1,3葡聚糖結(jié)構(gòu),而自然界中的葡聚糖都口一l,3 結(jié)構(gòu)聚合而成,該結(jié)構(gòu)可能是動物產(chǎn)生宿主防御機(jī)制的基本誘發(fā)因素,因而具有廣譜免疫調(diào)節(jié)作用多糖類可通過類似的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制,增強(qiáng)宿主的免疫功能,以抵抗病原體的侵襲.香菇多糖對泡狀口炎病毒引起的小鼠腦炎有明顯的預(yù)防治療作用,對阿伯氏病毒和十二型腺病毒感染也有效,其抵抗力,對皰疹病毒,委內(nèi)瑞拉馬腦脊髓炎病毒Riftvalley,熱病毒也有抵抗作用.甘草多糖對水皰性口炎病毒(VSA),腺病毒2型(AD'q),皰疹病毒(HSV -D)和牛痘病毒(vu)均有明顯的抑制作用它既可直接滅活上述病毒又可阻止VSA,ADVI

9、 吸附和進(jìn)入細(xì)胞,還具有協(xié)同植物血凝素(PFL&_),新城疫(NDV)疫苗株等誘生人全血細(xì)胞,單核細(xì)胞及扁桃體IFNn,IFN 一 7.多糖類懸浮在體液中,可引誘吸附病原體,阻止其與健康細(xì)胞的結(jié)合,達(dá)到抗病毒的作用國內(nèi)在中草藥如菇類,蟲草,茯苓,黨參,靈芝等中發(fā)現(xiàn)有提高機(jī)體正常菌群生長和增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的物質(zhì).靈芝多糖,香菇多糖等從中藥里提取的多糖類物質(zhì),都具有增強(qiáng)免疫和抗腫瘤的作用 ,2 益生元的開發(fā)與應(yīng)用益生元物質(zhì)廣泛存在于自然界中,低聚糖廣泛存在于真菌,大麥,洋蔥,馬鈴薯,黑麥,魔芋,香蕉傳統(tǒng)的發(fā)酵品(醬油和醬類),蜂蜜等中 ,但量很少目前低聚糖的生產(chǎn)工藝主要是化學(xué)法,酶

10、法和微生物發(fā)酵法,應(yīng)用最多的是酶法和微生物發(fā)酵法如以蔗糖為原料經(jīng)黑曲霉的果糖轉(zhuǎn)移酶作用,而制得的低聚果糖.以淀粉為原料用酶法制取低聚異麥芽糖和低聚麥芽糖,以乳糖為原料經(jīng)酶法制取低聚半乳糖.以魔芋為原料發(fā)酵制取低聚甘露糖等.但是這些方法的產(chǎn)量低,生產(chǎn)成本高 .有待于改進(jìn).尋找新的低聚糖和改進(jìn)其生產(chǎn)工藝.是目前研究的熱點.現(xiàn)在日本 ,美國 ,加拿大等國著眼于利用微生物纖維素酶,半纖維素酶來進(jìn)行低聚糖的開發(fā)研究,打破了早期傳統(tǒng)的提取方法而我國對低聚糖的研究還剛剛起步.日本早在2o 世紀(jì) 8o 年代就有在飼料中添加益生元的研究，20世紀(jì)90年代中期加的豬飼料里添加了該類物質(zhì),有 l0 多種低聚糖物質(zhì)在

11、飼料中應(yīng)用我國近幾年才開始應(yīng)用于飼料.對于添加量.一般來說雖多不能大于5%,仔豬的添加量不大于1%,過多會引起消化不良性腹瀉有試驗結(jié)果表明,在 4周齡的仔豬日糧中,添加 1%的半乳低聚糖口一D 一半乳糖,增重明顯高于對照組 ,而且可有效的控制仔豬腹瀉.Dawid 等 (1993一t994),Teiiek(994)的研究表明，在仔雞的飼料中添加5%左右的乳糖可以降低DH 值 ,增加盲腸中揮發(fā)性脂肪酸的含量,明顯降低腸道中沙門氏菌的數(shù)量,并且對仔雞有促進(jìn)生長和提高抗病能力的作用.對妊娠末期至哺乳期的母豬喂低聚2 期中國飼料斷奶后至發(fā)情的天數(shù),豬糞fJH 值下: 檗糖可改善母豬腸道內(nèi)菌群,有益f 母1995年Gibson提出將益生素與益生J. 稱合生無,目前這方面的研究也日益渡邊直久等研究了益生元與益生素的.齡仔豬飼養(yǎng)效果，結(jié)果顯示，周增重茅低聚糖提高增重率4%,而與益生元起高8%目前合生元的研究,已成為刊研究的又一熱點:地的研究資料.長期使用低聚糖可獲母豬產(chǎn)仔數(shù)平均增加0.7頭 :2）公豬精2（）%50%.提高受胎率；3）分娩前后更秘;4）斷乳仔豬體重從5.4kg增加到玫善夏季采食量下降的狀況;6）減少仔蓑添加劑的用量.I 雛雞育成效果好,飲水量增加;2）從2戎期的育成率,飼料轉(zhuǎn)化率,羽增重率均