雪莲果二十一世纪的“保健水果”

1)促进机体肠道内健康微生物菌相的形成
① 寡糖作为肠道内有益寄生菌的营养基质
Wad（1990）比较以FOS、XOS及葡萄糖为营养基质，体外培养由消化道内分离出的不同细菌时，得到的结果是FOS等NDO能够被消化道后部寄生的微生物选择性地作为营养基质，最后被微生物降解为挥发性脂肪酸（VFA）、CO2等。正是由于这种“选择性”利用的特点，形成近十几年来“寡糖在营养上应用”这一营养学界热点领域的基础之一。
②寡糖改变消化道内微生物菌相
Oyofo等（1992）对已含沙门氏菌（108／g）雏鸡饮水中加 2．5％的 FOS或 XOS，鸡群中沙门氏菌阳性率从53％降到27％，盲肠中沙门氏菌下降三个单位的细菌菌落（CFU）。Barrow（1989，1990）报道，FOS、MOS可增强肉仔鸡对沙门氏菌、球虫的抑制作用。FOS改变了肠道微生物区系的组成，从而降低了鸡对沙门氏菌感染的敏感性。
Oyarzabal等（1995）研究了13种直接饲喂的微生物和六种血清型沙门氏菌在添加 FOS或以FOS为唯一碳源的培养基上的生长及抑制情况，结果表明，两种双歧杆菌、粪链球菌、乳酸杆菌和片球菌明显抑制了六种血清型沙门氏菌的生长。
（2）结合、吸收外源性病原菌
研究表明，微生物病原性的第一步是结合在消化道肠粘膜表面。由于外源性病原菌在肠道内的大量繁殖后直接作用或产生毒素而导致动物发病。因此，这种结合是许多外源细菌病的触发因子。
当肠道内存在一定量的MOS等寡糖时，植物凝集素可与MOS等结合，而减少了与肠粘膜上皮细胞结合的机会，甚至将已与植物凝集素结合的肠粘膜上皮细胞的糖基部分置换下来。寡糖的这种结合能力与寡糖结构的关系如何，目前尚不很清楚。
（3）调节机体的免疫系统
Sharon和Liz（1993）还证实，寡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（adjuvants），能减缓抗原的吸收，增加抗原的效价。LeGarrec（1986）认为这些助剂能提高机体的细胞免疫和体液免疫。另外，Janeway（1993）认为，外源性病原菌进入动物体后，巨嗜细胞释放介质－6，随后介质一6由血液进入肝脏并促使其产生甘露糖结合蛋白，由此触发机体多级免疫功能。MOS等类寡糖也能促进细胞分泌含甘露糖基的糖蛋白，这些糖蛋白可结合侵入机体的细菌。高峰等（2001）研究发现，果寡糖显著提高雏鸡免疫器官胸腺、脾和法氏囊是禽类的主要免疫器官，参与机体的体液免疫和细胞免疫障量，认为果寡糖能显著提高T淋巴细胞转化功能和NK细胞杀伤力，说明雏鸡细胞的免疫功能增强；同时提高了血清新城疫疫苗抗体效价水平，说明雏鸡体液免疫功能增强。寡糖对机体免疫系统的研究报道还不多，尚不能直接证明食入寡糖后会提高消化系统免疫蛋白的水平。
（4）改变肠道生理结构
新生仔猪补饲FOS后，盲肠上皮粘膜细胞密度及标记细胞粘膜隐窝深度、标记细胞高度、细胞密度、标记细胞、增殖区细胞及标记指数增加。ItO （1993）认为，FOS对肠道内源糖分解酶具有抗性，可完整地通过肠道而达到后肠，在后肠被发酵，其发酵的产物丁酸是结肠粘膜的主要能源物质，并刺激上皮细胞的生长。日粮中添加 FOS后，盲肠丁酸浓度上升，短链脂肪酸上升， pH值降低，盲肠总重及盲肠壁重增加，且盲肠中双歧杆菌及总厌氧菌数量增加，需氧菌数减少。
（5）改善脂质、蛋白质、矿物质代谢
Ohta（1998）报道，大肠中钙的吸收率与钙结合蛋白的相对含量呈正相关，而小肠中钙的吸收率与钙结合蛋白D9K的相对含量呈负相关，补充FOS后增加了大肠中而减少了小肠中钙结合蛋白D9K的水平，这表明FOS可能通过转细胞途径刺激了大肠中钙的吸收。Ohta（1997）证实，FOS促进钙吸收的主要途径是大肠——盲肠、结肠。直肠。许多研究都证实FOS可完整地经过小肠而进入大肠，经细菌发酵产生有机酸如乙酸、丙酸和丁酸，这些有机酸可溶解肠腔内容物中的不溶性钙盐，并通过旁细胞途径促进了钙的吸收。
五、影响寡糖应用效果的因素
尽管如此，对于果寡糖以及其它寡糖，众多的研究结果并不完全一致，甚至有较大的出入。如 KOrngay（1992）则认为 FOS对仔猪生产性能没有影响。其主要原因是寡糖的使用受到诸多因素的影响。
1．寡聚糖的种类
寡聚糖的种类不同，所产生的作用效果不同，如不同来源的寡糖对双歧杆菌的影响作用不同。甘露寡糖不能作为双歧杆菌的增殖因子，其应用于饲料主要是起吸附有害菌、毒素和刺激动物机体免疫系统的功能。张丽英等（1999）也指出，大豆寡糖对断奶仔猪的生产性能有负效应，且主要发生在断奶后2周。同种寡糖不同聚合度、单糖多糖及非糖类物质等可能是试验结果不一致的主要原因。
2．寡糖的添加量
Bailey等（1991）用雏鸡试验表明，当果寡糖添加量为037M时，几乎未观察到对沙门氏菌定植有影响；但添加量为0.75％时，沙门氏菌定植数较对照组下降12％。Orban（1994）认为，猪饲粮中寡糖添加量的上限为2％，达到4％时猪增重降低6％。目前市售寡聚糖有很大一部分是由生物酶法合成的，转化率较低。如国内开发的第一代低聚果糖的有效含量为30％左右，欲达到较好效果则应提高添加量或采取其它措施。
3．日粮组成
有关饲料中天然寡糖对动物生产性能影响的报道很少。事实上，玉米中寡糖含量很低，但大麦。小麦、大豆产品中非消化糖类很多，如棉子糖和水苏糖等。因此，大麦、小麦、大豆产品中寡糖的“掩盖或稀释效应”可能对试验结果有影响（Gabert等，1994）。无寡糖饲粮（玉米淀粉酪蛋白饲粮）在这方面的研究非常有用（罗从彦等，1994）。
4．动物种类
动物种类不同，其消化道结构和功能也不同，寡糖对其影响也有很大差异。寡糖能增加家禽消化道双歧杆菌数量，并能显著提高其生产性能（Orban等，1995），但对猪消化道菌群和生产性能的影响并不显著（Orban，1997）。
5．动物年龄
动物年龄和生长发育阶段不同，消化道菌群也有很大变化。研究表明，仔猪断奶后，由于饲粮的变化、自身免疫水平下降等原因，肠道菌群也发生改变，总趋势是大肠杆菌等致病菌浓度上升，而乳酸菌等有益菌明显下降（Mathew，1997）。又据另外的研究表明，断奶后大肠杆菌等致病菌浓度上升是导致仔猪腹泻的主要原因之一（Kenwor－thy和Grabb，1996）。因此，在该阶段添加寡糖效果可能更佳。
6．饲养环境
良好饲养管理条件下，在日粮中添加寡聚糖效果不明显，这与其他添加剂如有机酸、抗生素。益生素等一样。只有当生产性能的影响受肠道因素影响较大时，其促生长作用才能明显表现出来（Rosen，1995）。Nakamura（1988）报道，在一般生产场，当仔猪日粮中添加 0．3％寡果糖时，体增重可提高13％而在卫生条件较严格的饲养场，体增重仅提高4％。桥本义昌试验发现，给断奶仔猪日粮添加相同量的果寡糖，当仔猪饲养在木渣床面时，效果非常显著。日增重、采食量和饲料转化率分别提高36％－73％、14％－36％和 24％－47％；而当仔猪饲养在洁净的水泥地面时，日增重、采食量和饲料转化率分别仅提高对％－39％、11％－18％和10％～20％。
7．与抗生素及益生素的协同作用
美国依阿华的试验表明，寡聚糖和抗生素联合使用效果较好。日本渡边直久等研究了异麦芽寡聚糖与微生物合用对25日龄仔猪的饲喂效果，结果显示，添加异麦芽寡聚糖5周期间增重提高4％，而添加异麦芽寡聚糖与一种专用型微生物，则增重提高8％。
8．其它因素
Houdijk等（1998）报道，生长猪对寡聚糖的添加需要一个适应过程。他们在断奶仔猪日粮中添加果寡糖，结果发现前3周对生长有抑制作用，但后3周有促进作用，弥补了前3周造成的损失。
六、最新研究进展及有待深入研究的问题
1．国内外最新研究及应用前景
寡糖可以代替外源性高剂量铜、抗生素和益生素应用于仔猪饲料，保证仔猪健康生长（HOlldi－jk，JGM等，1998；傅国栋等，2002）。目前日本有40％的仔猪饲料添加寡糖，这种饲料可刺激猪肠道有益菌生长，防止病原菌定居繁殖，显著增进仔猪免疫力。NRC（1998）出版的《猪的营养需要》明确提出，寡糖可用作促生长和保健添加剂。
2．应用前景
对于寡糖，还应更深入地研究其作用机制。结构与功能关系等方面，为提高动物生产性能设计出特异性寡糖，为寡糖饲料添加剂的利用打下坚实基础。

续上文
三、果寡糖研究历史及应用
1．肠道微生物与机体健康
动物肠道内寄生着大量的微生物，其种类可达400种以上。这些微生物伴随着动物的整个生命史。

刚出生时，消化道中几乎是无菌的，出生或孵化后24h内，微生物不断侵入，肠道就会有微生物菌群定植，直到形成复杂的微生物区系。最初寄居于动物胃肠道内的微生物是来源于周围环境及母体的一些兼性厌氧菌（如葡萄球菌Staphylococci，肠球菌Enterococci，大肠杆菌E.coli）和一些具有发酵能力的耐氧细菌（如乳酸菌Lactobacilli）等（杨汝德等，1998）。这些微生物首先来源于出生过程中母体的污染，继而是皮肤。奶头和粪便。对于仔猪而言，母猪粪便是新生仔猪消化道微生物菌群的主要来源（Tannoch等，1990）。Salanitro等（1997）对粪中的主要细菌进行了检测，其中最主要的菌种是兼性链球菌(facultafwe streptococci)，占 44％ ；其次是专性厌氧微生物（Strictrobes）如真杆菌（eubacteria）和梭状芽抱杆菌（losfridia），分别占36％和7％；乳酸杆菌（lactobacilli）、埃希氏大肠杆菌（E.coli）、拟杆菌（bacteroides）和韦荣氏球菌（veillorella）共占8％。对于刚孵化的雏鸡，在出壳前肠道也是无菌的，但出壳后其肠道即被微生物所定植，其微生物类型与孵化形式和饲养方式有关。而在现代人工孵化和集约饲养方式下，饲料和水是雏鸡肠道微生物的主要来源。雏鸡出壳后几小时内，乳酸菌即在嗉囊中出现（Fuller and Brooker，1974），而粪肠球菌与其它肠道菌则在十二指肠和盲肠中大量生长。雏鸡达到3日龄时肠道内乳酸菌数量明显增加，同时伴有菌大肠杆菌粪肠球菌的生长。
近20年来的研究证明，肠道微生物中大多数微生物是有益的，肠道微生物与动物间存在着共生关系（Symbiosis）。这种共生关系表现为：动物为肠道微生物提供生长所必需的适宜环境，肠道微生物为动物提供有益物质。这些微生物之间以及微生物与宿主之间既相互制约又相互依赖，不断地进行着物质、能量和信息的流动与交换。
（l）肠道正常菌群的生理作用正常情况下，彼此间保持着动态平衡，且有益菌为优势菌群，对动物体保持健康起着重要的作用，如图1所示。
（2）动物生产中用于控制肠道微生物的方法 在一定条件下如应激，正常肠道微生态平衡就可能被打破，从而使有害菌大量滋生，一旦有害菌成为优势菌群，动物就会表现出各种各样的疾病，势必降低动物生产性能，故须采取措施杀灭控制有害菌。常用的方法如表1所示。
表1动物生产中用于控制肠道微生物的方法
材料 用途 作用模式
抗生素
铜
锌 猪和家禽
猪
猪 抗菌剂
抗菌剂
抗菌剂
酸化剂 猪和家禽 降低肠道pH
活菌制剂 猪和家禽 抑制致病菌
甘露寡糖 所有动物 抑制某些致病菌
果寡糖 所有动物 抑制某些致病菌

2．FOS的研究历史

Bacon和Edelman以及Blanchard与Albon于1950年在研究转化酶（invertase）时，分别发现了一类新型的三糖，该三糖及其同系物的效果后来得到进一步确定，并被命名为蔗果三糖（果寡糖）。至1994年，日本市场上约有40％的仔猪日粮和9％的婴幼儿食品中都含有果寡糖。此后，对于果寡糖的研究与应用广泛地展开。
3.FOS的应用试验
大量试验表明，果寡糖能有效改善动物健康状况（如降低死亡率、增强免疫力）、提高动物生产性能（如提高日增重）、缩短饲养周期，从而降低生产成本，提高经济效益。这些作用与果寡糖的生理功能分不开。但是，试验的结果并不完全一致，也有许多作用不明显，甚至有负面影响的报道。笔者认为，与抗生素、益生素等添加剂一样，寡糖（包括果寡糖）的使用效果也会受到诸多因素的影响。
四、果寡糖的作用及机理
1．生理特性和营养功能
FOS作为肠道内有益寄生菌的营养基质一双歧因子，是FOS作为饲料添加剂研究的最主要的特性。双歧因子是促进双歧杆菌增殖的物质。研究表明，双歧杆菌都能分泌α,β-糖苷酶，能分解一些无法被一般微生物所利用的低聚糖（含2～10个单糖，以糖苷键结合物）。因此，这些寡糖具有专一活化双歧杆菌的功效，而对其它菌无作用，也不能被机体吸收，这类物质称作双歧因子。双歧杆菌属乳酸菌属，为革兰氏阳性细菌，无芽孢，不运动，严格厌氧，形态多变，呈弯杆、直杆、分叉杆等多种形态。双歧杆菌生长最适pH为6．5～7．0，最适生长温度为34～37℃，许多低聚糖对其生长繁殖有专一的促进作用。双歧杆菌的生理作用有：
（1）屏障作用 膜菌群→构成定殖抗力→阻止条件致病菌定殖与入侵；
（2）营养作用 合成多种维生素、分泌菌体外多糖，产生乳酸，降低肠道pH和氧还电势Eh，促进其他营养物质吸收如 Fe2+、VD、Ca等；
（3）产生广谱抗菌物质，抑制沙门氏菌、李斯特菌E.coli、志贺菌、霍乱弧菌生长；
（4）抗肿瘤作用 双歧杆菌的细胞壁肽聚糖（peptidoglycan，PG）具有抗肿瘤活性、激活吞噬细胞的吞噬活性；
（5）免疫作用 首先双歧杆菌表面脂磷壁酸（poteichoic acid，LTA）是一种抗体，其次，双歧杆菌定殖于肠道相当于天然主动免疫，诱发机体的特异反应；
（6）控制内毒素血症 双歧杆菌定殖能控制G一的过度繁殖，减少内毒素的释放量；
（7）提高宿主对放射线的耐受性 双歧杆菌具有保护血器官的功能（机理尚不清楚）。
2．寡糖作用机理
果寡糖作为饲料添加剂，其最主要的功能是增殖双歧杆菌，因此，从这个意义上来说，它的作用的发挥是通过双歧杆菌来实现的。
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