摘要：低聚果糖是一种新型的绿色饲料添加剂，它是近年才应用于饲料工业中的。本文对低聚果糖的理化性质、作用机理及其应用、生产工艺等方面作了较为全面的论述，并对它的应用前景和研究方向也进行了展望。
关键词：低聚果糖 猪 鸡 作用机量 应用
低聚果糖（Fructooligosaccharide,FOS）又称寡果糖，蔗果三糖族低聚糖等，分子式为C-F-Fn（G为葡萄糖，F为果糖，n=1～3），是在蔗糖分子上以β-1，2糖苷键结合数个D-果糖所形成的一组低聚糖的总称。
1 低聚果糖的理化特性
固体的低聚果糖为无色粉末，溶解性好，溶液无透明。其溶液的热稳定受酸碱度影响较大，当pH为中性时，120℃条件下还相当稳定，但在酸性条件下（pH=3）时，温度达到70℃以后极易分解，稳定性明显降低。其甜度较高，比蔗糖甜味清爽。所含热值较低，体内测定的低聚果糖热值仅为6.25焦/克。0℃～70℃范围内，低聚果糖的粘度同玉米高果糖浆相似，随温度上升而降低。另外，低聚果糖的吸湿性差，添加于饲料中可减缓饲料因吸湿而发霉、变酸，其防霉性能好，可延长饲料保存期。
2 低聚果糖的作用机理
2.1 单胃动物消化道的微生态环境
正常肠道内大约有数百种细菌，其总数每克粪便在1000亿以上，而且多为厌氧菌，如拟杆菌、真杆菌及双歧杆菌等，占总数的90%～99%，其次才是肠球菌、肠杆菌（大肠杆菌）和乳杆菌等，过去认为大肠杆菌是肠道的优势菌，这是错误的。
大肠中的正常菌群对动物是有利的，它们能阻挡一些病原菌通过肠道侵入体内，其中很多有拮抗作用，能抑制病原微生物的生长。一般情况下，消化道微生物与宿主保持着动态平衡关系，彼此相互制约、相互依赖，进行着物质、能量和信息交换，且正常菌群为优势菌。但在现代的集约化饲养下，应激因子增多，环境和营养等的刺激就有可能打破这种互利动态平衡，一旦有害菌成为优势种群，动物就表现出各种各样的疾病，如仔猪黄痢就是由于肠道正常菌群尚未建成前，给致病性大肠杆菌以繁殖条件，而人工喂给有益菌如乳酸杆菌等可控制仔猪黄痢。
2.2 消化道不同微生物对低聚果糖的利用能力
低聚果糖是以β-1，2-糖苷键相连的，而动物体内分泌的α-淀粉酶、蔗糖酶、麦芽糖酶等均不能水解此键，因此低聚果糖大都能顺利通过胃和小肠而不被降解利用，但大肠中的一些细菌如乳酸杆菌、双歧杆菌、梭状芽胞杆菌等，它们可产生一系列的糖果苷酶，有的可以切断多聚糖或低聚糖的末端糖苷键，也可以从中间切断，因此这些有益菌得到养分而增殖。
研究发现，胃肠道中的不同菌体对低聚果糖的利用能力不同。Bailey（1991）用含有低聚果糖的培养基研究发现，20种沙门氏菌均不能增殖。Omar等（1995）也报道，6种血清型沙门氏菌均不能利用低聚果糖。Hidake等（1986）曾指出，埃希氏大肠杆菌等多种致病菌不能利用低聚寡糖。但Tanaka（1983）的体外试验表明，低聚果糖能被所有的试验性双歧杆菌和某些乳酸杆菌、拟杆菌、链球菌及肠细菌所利用。一些动物试验也验证了上述结论。Morishia等（1993）对大鼠和小鼠的试验发现，日粮中添加1%的低聚果糖时，肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌数量都有所增加，且挥发性脂肪酸如丙酸、丁酸增加。Howard（1995）也曾报道，仔猪日粮中添加低聚果糖，粪样中的双歧杆菌浓度显著提高（P<0.01）。
2.3 增殖肠内的有益菌，抑制有害菌
双歧杆菌和乳酸菌可将肠道内的一些糖发酵生成有机酸，从而降低肠道pH值，可以抑制包括很多革兰氏阴性菌在内的病原菌的繁殖，同时也可产生细菌素、过氧化氢等，它们也都可以抑制有害菌，同时它们也可在动物肠道中合成蛋白质及维生素B族和K族，当动物菌群失调时，明显表现出维生素缺乏，也可证实它们的重要性。双歧杆菌也具有较强的免疫活性，可提高机体免疫力和延缓机体老化。Overdahl（1991）指出，具有极厚多糖层的嗜酸乳杆菌有很好的粘附能力，因而有人推测，它可通过竞争生存空间而达到抑制病原菌的目的。而芽胞杆菌可以消耗肠内氧气，造成厌氧环境，降低氧化还原电势，有利于厌氧微生物的生长，从而把失调菌群恢复到正常状态。
沙门氏菌可引起猪的副伤寒、鸡的败血症等，且一些腐败菌代谢产生的一些有害产物如酚、吲哪样、胺等，是潜在的抑制生长和致癌物质，但分析证明，摄入低聚果糖果后，生成这些产物的酶的活性受到抑制，如β-葡萄糖醛酸酶等活性受到抑制，因而产生的有害物质的量就得到控制。Omar等（1995）体外试验研究也证明，乳酸杆菌和双歧杆菌都能抑制沙门氏菌的生长。
2.4 提高矿物质的消化利用率
有关这方面的报道目前尚少。Atsutane等（1995）研究表明，小鼠日粮中添加低聚果糖后，以Cr2O3作为外源性标记来测定钙和镁的表观消化率，结果表明，低聚果糖可明显提高钙和镁的表观消化率。Ohta（1993，1995）用小鼠和大鼠的试验也证明，低聚果糖可促进小鼠和大鼠对钙、镁、磷、铁的吸收利用，并认为这是由于乳酸菌等的增殖，肠道pH值降低，从而使这些矿物质的溶解度增高而促进吸收利用的。但目前尚未发现单胃动物有类似的报道。
2.5 对胃肠道组织学的影响
Howard等（1995）曾对哺乳仔猪日粮中添加低聚果糖进行过研究，结果表明，盲肠、结肠粘膜细胞增殖速度比对照快，并有防止粘膜上皮萎缩作用。并且认为，这是由于低聚果糖被细菌代谢后，可提供短链脂肪酸作为粘膜细胞增殖的能源。而Leavit等早在1978年就报道，细菌中间代谢产物丁酸盐是正常结肠细胞生长的首选原料，且能通过稳定DNA和修复损伤来促进正常细胞的形成。Choi等曾以3日龄小鸡作为试验对象，日粮中添加低聚果糖后发现肠道微绒毛长度比对照长。至于低聚果糖长期添加于饲料中会对胃肠道造成何种影响，这种影响是否对动物有利尚待进一步研究。
3 低聚果糖在单胃动物中的应用
3.1 猪
Farnworth等（1992）曾报道，断奶仔猪日粮中添加寡果三糖、寡果四糖和寡果五糖的混合物（混合比例为7：15：13），添加量为1.5%，结果结果日增重显著提高。我国的卢福庄等（1999）在仔猪日粮中添加低聚果糖——百福氏研究发现，仔猪日增重提高6.4%，单位饲料消耗下降11.7%，饲料效率提高10%。每千克饲料成本减少10%。在这方面，日本起步较早，日本北里大学等单位研究证明，低聚果糖可提高母猪泌乳量，同时未成熟胎儿发生率降低10%，母猪从断奶至发情的时间间隔从10天缩短至7天。且日本农场长期使用低聚果糖后总结发现，母猪产仔数平均增加0.7头，公猪精子密度提高20%～25%，受胎率提高，母猪便秘减少，断奶仔猪体重从5.4kg提高至6.3kg，下痢大幅下降，亦可改善夏季采食量下降对猪造成的不利影响。
3.2 鸡
吴天星（1997）曾对肉鸡日粮中低聚果糖的最佳添加剂量进行了研究，将200只15日龄小狄高鸡随机分为四组，添加剂量分别为0、0.25%、0.50%和1.00%共饲养至56日龄，低聚果糖对狄高鸡生产性能的影响（见表）表明，肉鸡日粮中低聚果糖的添加水平以0.25%～0.50%为宜，其间可明显促进鸡的生长和改善饲料报酬，但当添加量达到1.00%后，肉鸡腹泻率却增加，饲料报酬及日增重还低于添加水平为0.50%的组。笔者认为，这可能是由于鸡肠道微生物对低聚果糖的利用能力有限所致。
表 不同水平的低聚果糖对狄高鸡生产性能的影响
添加水平(%)存活率(%)体增重(%)料重比腹泻率(%)
08614072.5715.61
0.259614522.404.90
0.509615112.241.50
1.009214542.3810.20
4 低聚果糖的生产工艺
目前国际上开发较多的为固定化酶法，其工艺如下：50%～60%蔗糖溶液→固定化管柱或固定化床生物反应器（24h 50～60℃）→糖液→活性炭脱色→离子交换脱盐→真空浓缩→成品糖浆。该法因固定化酶具有很好的操作稳定性，能反复使用，利用率高，可实现生产工艺连续化、自动化，因此应用前景广阔。
5 低聚果糖的应用前景及未来的开发方向
过去的四五十年中抗生素的应用为畜牧业的飞速发展起了极大的推动作用，但其副作用也日益明显。大量使用抗生素引起动物内源性感染或二重感染越来越严重，长期使用致使畜禽免疫功能下降，甚至会通过食物链而对人类健康造成威胁。益生素的使用为人类寻找抗生素的替代品带来了希望。但其效果在实际应用中报道不一，根本原因在于它是活菌制剂，它是否能顺利到达作用部位及是否能在肠道内殖居均会影响其效果。低聚糖作为一种新型的饲料添加剂，可特异性地为动物体内有益菌所利用，引起了人们的极大兴趣。而低聚果糖由于来源丰富，价格便宜，成为低聚糖添加剂中的生要品种之一。随着人们对低聚糖认识及研究的深入，其应用前景一定会越来越广阔。
我国目前对低聚果糖的生产几乎空白，只有无锡轻工业大学等少数几家单位研制成功。目前对低聚果糖的研究集中于工艺和菌种两个方面。在工艺方面，如何使酶作用的寿命和稳定性提高及去掉葡萄糖成为技术的关键。而在菌种方面要继续筛选出酶活高的菌株，以求获得最大产量的酶，通过生物技术对生产菌进行改造，提高其生产性能。相信不久的将来，低聚果糖的开发利用将会有重大突破。
