改革开放以来，我国的养殖业得到了迅猛的发展，部分畜禽产品总产量已跃居世界第一位，从而带动了以养殖业为基础的饲料工业也得到了迅速的发展，目前我国已成为饲料工业生产大国，年产饲料约7000万吨。但随着人民生活水平的提高和健康意识的日益加强，人们对“病从口入”有了更进一步的认识，老百姓关心的不再是吃饱而是吃好的问题，对包括畜禽和水产品在内的食品提出了更高的要求。近年来，无污染、无残留和无公害的安全绿色食品已成为人们的一种消费时尚，畜禽水产品中有害物质的残留问题已引起了人们的高度警惕，有害物质残留已成为阻碍我国养殖业发展和产品出口创汇的一个关键因素。
在集约化的养殖过程中，由于饲养环境、疾病威胁和营养限制等因素，必须在饲料中添加一定量的饲料添加剂，以保证动物健康，提高肉禽蛋产量，从而提高养殖效益。药物饲料添加剂随饲料进入动物体内后，绝大部分经代谢后排出体外，但仍有极少量没有排出而积累在动物体内，并通过食物链最终在人体中富集，严重损害了人体的健康。因此饲料添加剂是引起畜禽和水产品中有害物质残留的主要原因之一，其中添加剂中的抗生素是最根本的因素。抗生素在养殖业上的广泛应用产生了一些影响动物健康并最终危害人类健康的负面效应，其中最主要的是有害物质的残留在人体中产生耐药菌株，使人体失去对某些疾病的抵抗力，或有害物质的大量蓄积对人体产生毒害作用等。因此近年来在我国饲料工业界掀起了一股无残留、无公害饲料添加剂的研究生产热潮，既具有防病抗病能力，又能大幅度提高养殖产量的新型、高效、无公害绿色饲料添加剂的开发和应用，必将使我国的饲料科技水平和养殖业再上一个新台阶。
在各种绿色饲料添加剂中，研究得最多的是活菌制剂（也称微生态制剂、益生素）、功能性低聚糖、中草药等，其中在饲料中已广泛应用的是活菌制剂和功能性低聚糖。
二、动物体内的细菌
动物体中存在着大量的细菌，达几百余种。就动物健康而言，正常存在于动物肠道中的细菌大体可分为三类。第一类是益生菌，如双歧杆菌、乳酸杆菌等，数量最多，对动物有益无害，是动物健康必不可少的；第二类是中间类型，如大肠杆菌、肠球菌等，正常情况下它们益多害少，但在一定条件下也可能对动物造成不利影响；第三类为致病菌，如产气荚膜梭菌、假单孢菌等，它们害多利少，但数量较少，在正常条件下一般不会致病。如果后两类细菌“超生”，就会导致疾病。健康动物体内的各种菌群种类、数量和定位的分布都是有规律性的，它们构成肠道内的一个微生态环境，保持这个微生态平衡是动物健康所必需的。但是，肠道菌群之间的比例并非一成不变的，它会随环境条件（如饲料结构）、年龄和生理状态的变化而有规律地演变。
三、动物体中最重要的有益菌 —— 双歧杆菌
在众多的肠道正常菌群中，具有最重要作用的益生菌是各种双歧杆菌。双歧杆菌之所以对动物健康很重要，主要是因为它具有以下生理功能：
1、产生醋酸、乳酸使肠道pH下降，抑制致病菌的生长。
2、合成B族维生素。
3、促进肠道蠕动，防止便秘。
4、参与食物的消化作用，促进蛋白质的消化吸收。
5、分解有害、有毒物质。
6、提高动物免疫力。
如果能创造条件，调整肠道内菌群结构，使肠道内双歧杆菌等有益菌处于一种优势状态，将对动物健康具有重要作用。目前，动物体内双歧杆菌增殖方法主要有在饲料中添加活菌制剂（微生态制剂）和摄入功能性低聚糖使其在肠道内自然增殖这两种方法。近年来，以双歧杆菌为主要成分的活菌制剂异军突起，但活菌制剂在生产和服用时存活性是个难题。服用过程中经过酸性胃液、胆汁破坏以及漫长的消化道抵达大肠时，能发挥繁殖作用的活菌体已所剩无几。此外，人工培养的双歧杆菌与动物肠道的天然菌群是否具有同样的功效以及对动物的遗传是否有影响还是一个未知数，因此，服用活菌制剂的安全性和可行性在科学界一直是一个有争议的问题。面对这一难题，日本科学家最先将眼光瞄准低聚糖，通过摄入功能性低聚糖来促使肠道内双歧杆菌的自然增殖更切实可行，安全可靠。
四、功能性低聚糖
低聚糖或称寡糖（oligosaccharides），是由2～8个单糖通过糖苷键连接形成的具有直链或支链的低度聚合糖类的总称，分子量约300～2000。它又分为功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖、环糊精及麦芽低聚糖等属于普通低聚糖，它们可被机体消化吸收，产生能量。而功能性低聚糖，是指具有特殊的生物学功能，特别是能促进肠道内双歧杆菌的增殖，有益于人体健康的一类低聚糖，即所谓的双歧因子。
功能性低聚糖具有多项优异的生理功能，业已确认的功能性低聚糖的生理功能主要表现在以下几个方面：
1、双歧杆菌的增殖效应。功能性低聚糖较难被动物体吸收，要到双歧杆菌存在的大肠内才能被肠内细菌利用，从而迅速促进双歧杆菌的增殖，而肠内的有害细菌产气荚膜梭菌和大肠杆菌几乎不能利用它。
2、排除、抑制病原菌的生长。摄入功能性低聚糖后，使大肠粘膜双歧杆菌大量生长，相对抑制了有害菌的生长，同时双歧杆菌产生的醋酸、乳酸降低肠道pH值，抑制了致病菌的生长。
3、提高动物免疫力。功能性低聚糖能促进肠内有益菌的生长，抑制有害菌的生长，正常菌群具有广谱免疫原性，能刺激和促进动物体产生免疫功能，提高免疫力。
4、防止便秘。双歧杆菌利用功能性低聚糖产生的醋酸、乳酸，能刺激肠道蠕动、增加粪便湿润度并保持一定的渗透压，从而防止便秘的发生。
5、合成各种维生素。功能性低聚糖促使增殖的双歧杆菌能合成维生素B1、B2、B6和B12、烟酸和叶酸等。
6、参与食物的消化作用。摄入功能性低聚糖促使双歧杆菌增殖，双歧杆菌可将各种蛋白质分解成氨基酸或肽，使人体更易吸收，并能分解胆固醇、脂类等。
7、具有膳食纤维的部分生理功能。功能性低聚糖不易被动物体消化吸收，属水溶性膳食纤维，具有膳食纤维的部分生理功能。
正因为功能性低糖具有以上重要的生物功能，它将在动物饲料添加剂领域大有作为。目前已发现具有特殊生理功能的新型低聚糖共有十几种。国外作为商品进入市场的主要品种是低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、帕拉金糖、低聚木糖等；国内研究主要集中在低聚木糖、大豆低聚糖、低聚异麦芽糖和低聚果糖上，国内饲料工业上应用较多的是低聚异麦芽糖和低聚果糖。
五、低聚木糖
低聚木糖（xylo-oligosaccharides）是由2 ～ 8个木糖以β-1,4-糖苷键连接而成的低聚糖。与其它功能性低聚糖（低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、帕拉金糖等）相比，低聚木糖由于具有以下几个特点而被公认为最好的功能性低聚糖。
1、低聚木糖很难被动物的消化酶系统所分解。
动物的唾液、胃液、胰液和肠液对低聚木糖的消化试验结果如表1。试验结果表明，各种消化液几乎不能分解低聚木糖，它的能量值几乎为零。因此，如果作为动物饲料添加剂饲喂，绝大部分低聚木糖可以到达大肠，供双歧杆菌增殖。
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消化液 |
低聚木糖 |
麦芽糖 |
|
唾液 |
100.00 |
75 |
|
胃液 |
99.9 |
99 |
|
胰液 |
99.8 |
75 |
|
小肠粘膜酶液 |
99.6 |
2 |
表1 低聚木糖和麦芽糖经体外消化试验后的残留率（%，w/w）
2、对双歧杆菌有高选择性的增殖效果。
低聚木糖对肠道内对双歧杆菌有高选择性的增殖效果。体外试验结果表明，除青春双歧杆菌（B. adolescenti）、婴儿双歧杆菌（B. infantis）和长双歧杆菌（B. longum）外，大多数肠道细菌对低聚木糖的利用都很差。低聚木糖对双歧杆菌的增殖作用高于其它功能性低聚糖，它具有添加量少而对双歧杆菌增殖效果好的特点。其添加量为目前在养殖业上广泛应用的低聚异麦芽糖的二十分之一，为低聚果糖的七至十分之一。因此，低聚木糖作为饲料添加剂具有添加量少、成本低而养殖效益高的优良特点。
3、低聚木糖具有独特的酸稳定性和热稳定性。
与其它功能性低聚糖相比，低聚木糖的突出特点是稳定性好。研究表明，5%的低聚木糖溶液在pH2.5～8.0的范围内，加热1小时后无明显变化；pH3.4左右含低聚木糖的酸性饮料在室温下储存1年，其中低聚木糖的保留量达97%以上。
4、与食物配伍性好。
低聚木糖与食物的配伍性好，在饲料中只需添加少量低聚木糖，便能出现很好的保健效果，同时在饲料中添加一定量的低聚木糖可以增加动物对钙的吸收。
南京林业大学生物化工研究所在国家自然科学基金、国家科技部攀登计划、国际先进农业技术引进项目、国家计委高技术发展项目和江苏省教育厅产业化前期研究目的资助下，历时7年，以天然植物为原料，采用现代生物技术和现代分离技术成功开发出新型功能性食品添加剂低聚木糖和功能性饲料添加剂低聚木糖产品。一系列试验和测试表明，该产品组成和生物功能与日本三得利（SUNTORY；サソトリノ）公司生产的的商品低聚木糖完全一致。该技术与日本三得利公司技术相比，具有技术先进、成本低的特点，在工艺中采用了大量的现代生物技术和分离技术，从而大幅度地降低了产品的生产成本，使低聚木糖在相对廉价的饲料上可以作为添加剂使用。
六、低聚木糖在饲料工业上的应用
低聚木糖作为功能性生理活性物质可广泛应用于食品工业（包括饮料、糖果、糕点、冰淇淋、奶粉、乳制品及调味品的功能性食品添加剂或制成保健饮料、保健食品）和作为无公害饲料添加剂应用于饲料工业。其中作为饲料添加剂具有提高动物免疫力，降低饲养用药量，提高饲料转化率，提高动物生产性能和肉类品质的特点。江苏康维生物有限公司与南京林业大学生物化工研究所合作，建成了以天然植物为原料年产300吨低聚木糖饲料添加剂的生产线，并于2002年11月正式投产。由于低聚木糖饲料添加剂在我国饲料工业上尚属于空白，根据国家有关法规，新饲料添加剂在进入生产前必须通过国家农业部的新产品评审，2002年3月，江苏康维生物有限公司和南京林业大学联合向农业部递交了“低聚木糖饲料添加剂新产品申请”，经过近一年多的严格审查，于2003年7月通过了国家农业部新饲料和饲料添加剂评审委员会的专家评审，并于2003年8月获得了农业部“饲料添加剂新产品证书”，该产品填补了国内空白，该证书也是江苏迄今为止唯一获得国家农业部颁发的无公害饲料添加剂证书。“酶法生产低聚木糖无公害饲料添加剂”也于2003年9月20日通过了国家林业局组织并主持的，以欧阳平凯院士、宋湛谦院士为首的专家鉴定委员会的鉴定， 鉴定意见认为：“项目总体技术居国际先进水平。”
由江苏康维生物有限公司生产，主要成分为低聚木糖的“益生缘”饲料添加剂，经南京农业大学动物科技学院主持的大规模养殖试验（3000只，75天）表明：在饲料中添加0.015%～0.02%（有效成分低聚木糖含量：35%）“益生缘”饲料添加剂可极显著提高鸡的产蛋性能；能极显著地降低蛋鸡的料蛋比，显著地促进了蛋鸡的饲料转化。经济分析表明，在饲料中添加“益生缘”饲料添加剂0.015%和0.02%，利润可分别提高25.0%和19.9%。以添加本品0.015%为例，每只鸡每月净增利0.404元，一个年养殖1000只蛋鸡的农户，每年仅此一项就可净增利润4000多元，经济和社会效益十分可观。（低聚木糖饲料添加剂在仔猪、生猪和鱼类的大规模养殖试验正在进行之中）。
附：由南京农业大学主持的低聚木糖饲料添加剂对蛋鸡生产的影响对照试验效益分析表
1000只蛋鸡一年（300天）产蛋毛利润分析
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总蛋重（㎏） |
蛋收入（元） |
饲料重（㎏） |
饲料费（元） |
低聚木糖用量（㎏） |
低聚木糖成本（元） |
毛利润（元） |
比对照组增利润（元） |
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空白 |
16655.0 |
6662.0 |
36000 |
50400 |
0 |
0 |
16220.0 |
|
|
0.015%组 |
17786.4 |
71145.6 |
36000 |
50400 |
5.4 |
648.0 |
20097.6 |
3877.6 |
|
0.02%组 |
17622.4 |
70489.6 |
36000 |
50400 |
7.2 |
864.0 |
19225.6 |
3005.6 |
使用用量：
1、每吨预混料（5%）添加本品3~4公斤。
2、每吨全价饲料添加本品0.15~0.2公斤。
七、“酶法生产低聚木糖饲料添加剂技术”应用前景（摘录于“鉴定证书”）
该技术投产后，生产厂家可年产低聚木糖300吨。产品可供4000万只鸡一年使用，养殖毛利润增加8000万元-1.2亿元。
我国是世界上畜牧业生产大国，肉、蛋均居世界第一位。2000年，我国肉类产量达6250万吨，禽蛋产量达2220万吨，分别占世界总产量的27％和41%。但由于疾病、兽药残留、重金属等有毒有害物质超标，年出口量仅60万吨。低聚木糖系无公害绿色饲料添加剂，对降低养殖业产品药物残留，提高出口创汇能力和保护人民身体健康，具有重要的意义。仅江苏省十几亿只的肉鸡、蛋鸡如使用低聚木糖，每年将需生产低聚木糖2000吨，产值6亿元，养殖毛利润增加16-24亿元，经济效益和社会效益均十分显著。
目前，在江苏省农业三项工程项目资助下，低聚木糖在仔猪、育肥猪、水产养殖、特种经济动物方面的应用实验正在进行之中。这些工作积累将为本技术大面积推广应用提供依据。
此外，低聚木糖作为人体双歧杆菌的优良增殖因子，对改善肠道菌群结构、防止便秘、分解有害物质、提高人体免疫力均有明显作用，应用前景十分广阔。现正加强这方面的工作。
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