飼用功能性寡糖研究現狀與進展

2024年3月29日發(作者：春乏秋困)

綜述

江西飼料

2016年第5期

飼用功能性寡糖研究現狀與進展

梁歡瞿明仁*

（江西農業大學江西省動物營養重點實驗室/營養飼料開發研究中心南昌330045）

摘要：飼用功能性寡糖(functionaloligosaccharides)如果寡糖(fructooligosaccharides,FOS)、大豆寡

糖(soybeanoligosaccharides,SBOS)、甘露寡糖(mannanoligosaccharide,MOS)、木寡糖(xylooligosaccha?

rides,XOS)等，它們不能被動物前端消化道分泌的消化酶降解消化，具有特殊的生理學功能，是一種化

學益生素。本文闡述了飼用功能性寡糖在動物體內消化代謝的途徑，從改善動物消化道菌群結構、提

高機體免疫力、促進消化道發育、增強動物消化吸收能力四個方面綜述了有關飼用功能性寡糖生理功

能的研究進展，淺談了飼用功能性寡糖在家禽、豬、反芻動物、水產動物生產中的應用現狀，并提出了飼

用功能性寡糖未來研究的主要方向，以期為飼用功能性寡糖的應用及進一步研究提供理論依據。

關鍵詞：飼用功能性寡糖；生理功能；研究現狀；發展趨勢

中圖分類號：S816.11文獻標識碼：A文章編號：1008-6137（2016）05-0001-07

0引言

功能性寡糖，又稱非消化性寡糖(non-digest?

ibleoligosaccharides，NDOs)，是指由2~10個單糖

通過糖苷鍵連接，不能在動物消化道前端或被動

物分泌的消化酶所消化的一類直鏈或支鏈的低

聚糖。它具有促進乳酸菌、雙歧桿菌等益生菌增

殖的生理學功能，有益于人和動物的健康，因而

又稱為益生元(prebiotics)

[1]

。目前已成功開發利

用的飼用功能性寡糖有果寡糖(FOS)、甘露寡糖

(MOS)、半乳寡糖(GOS)、大豆寡糖(SBOS)、木寡糖

(XOS)、異麥芽寡糖(IMO)等。

近年來，隨著人們食品安全意識的不斷提

生素的新型飼用添加劑。飼用功能性寡糖作為

一種新型綠色飼用添加劑，可以選擇性地刺激腸

道中有益菌的生長繁殖而不能被大部分有害菌

所利用

[2-4]

，具有穩定性強、用量少、無殘留等特

點。在飼料中使用飼用功能性寡糖不僅克服了

以往所有抗生素的缺點

[5]

，同時還顛覆了傳統意

義上碳水化合物僅能作為能源物質的概念，為動

物營養研究提供了新動向。因此，飼用功能性寡

糖被越來越多人的重視，并已成為了動物營養研

究領域的新熱點。

1飼用功能性寡糖在動物體內的消化與代謝

哺乳動物的消化道前端主要消化碳水化合

物結構中的a-(l，4)糖苷鍵，其產生的內源性碳水

化合物類消化酶對a-(1，2)、a-(1，6)、β-（1，6）、β-

-1-

高，飼料中大量使用抗生素所產生的副作用受到

越來越多人的關注，世界各國開始尋找可替代抗

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（1，4）、β-（1，2）等糖苷鍵的消化能力很弱甚至無

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附植在腸壁上，最終引起病原菌死亡而失去致病

能力

[12-14]

。臧素敏等

[15]

研究發現，添加甘露寡糖后

肉鴨盲腸乳酸桿菌數量顯著升高，大腸桿菌和pH

值顯著降低。張學峰等

[10]

研究表明，向綿羊瘤胃

中灌注SBOS可以有效增加瘤胃纖維分解菌的數

量，減少甲烷產生菌的數量。劉立恒等

[16]

通過研

究發現，添加飼用功能性寡糖(MOS、FOS和SBOS)

組合后，牛瘤胃液細菌PCR-DGGE圖譜條帶數明

顯增加，飼糧添加功能性寡糖組合能夠影響瘤胃

菌群區系，增強其穩定性。戈婷婷等

[17]

研究發現，

功能性寡糖的添加水平在1.00%~1.20%之間更有

利于錦江黃牛瘤胃微生物的生長。

2.2提高機體免疫力

飼用功能性寡糖可作為外源抗原的佐劑與

一些病毒、毒素、真核細菌的表面發生結合，提高

機體免疫功能

[18]

。在細胞免疫方面，飼用功能性

寡糖的主要作用是增強巨噬細胞的巨噬作用。

在體液免疫方面，飼用功能性寡糖由于具有免疫

佐劑功能，可以顯著提高抗體的生成水平。瞿明

仁等

[9]

研究發現，瘤胃灌注SBOS可以顯著提高綿

羊外周血血清IgA和IgG含量、CD4細胞數量和

CD4/CD8值(

P

<0.05)，回腸灌注SBOS可以增加外

功能性寡糖對反芻動物免疫功能的影響可能是

全消化道的。游金明等

[19]

研究發現添加丁酸鈉和

甘露寡糖對提高斷奶仔豬生長性能和免疫水平，

降低腹瀉的發生有促進作用。宋小珍等

[20]

通過研

究發現，在仔豬日糧中添加適量的寡聚糖可極顯

著(

P

<0.01)提高仔豬血清中的IgG水平。Franklin

等

[21]

研究發現，在干奶期補充MOS可以提高奶牛

對輪狀病毒的免疫力，提高輪狀病毒抗體轉移到

犢牛的數量。Xiong等

[22]

研究發現飼喂COS會引

起上皮淋巴細胞的數量在十二指腸和空腸中增

多，在回腸中降低，IgA和IL-10的濃度顯著提高

(

P

<0.05)。Dong等

[23]

通過細胞培養技術研究了

β-GOS對脾臟細胞繼發性免疫功能的影響，結果

周血CD8細胞數量，降低CD4/CD8值，因此，飼用

法分解

[6]

，而飼用功能性寡糖結構中a-(l，4)糖苷

鍵的含量很少，因此飼用功能性寡糖基本上不會

被哺乳動物所消化。反芻動物瘤胃及單胃動物

消化道后部內寄生著大量的厭氧微生物，這些厭

氧微生物既能產生分解聚合鏈中間各種糖苷鍵

的酶，還可以產生切斷多聚糖和低聚糖末端糖苷

鍵的酶，因此，反芻動物瘤胃及單胃動物消化道后

部可以降解利用飼用功能性寡糖。Tokonaga等

[7]

用

14

C標記的FOS飼喂無菌家鼠后8h，無

14

CO

2

產

生，而在相同條件下，飼喂有菌家鼠后則有超過

出來，這一結果表明，家鼠消化道內的微生物分

解了FOS。飼用功能性寡糖在動物體內的消化過

程可簡單表示為：飼用功能性寡糖→單糖→丙酮

酸和乳酸→揮發性脂肪酸（VFA）→CO

2

和水。

Oku等

[8]

通過給小鼠靜脈注射用

14

C標記過的

FOS，研究了FOS在小鼠體內的代謝途徑，發現

能在機體組織中代謝。

50%的FOS以

14

CO

2

的形式被機體從糞便中釋放

FOS不經任何分解而隨尿迅速排出，說明FOS不

劉兵等

[9]

研究了瘤胃灌注SBOS對綿羊消化

道營養物質消化與流通的影響，結果發現，灌注

SBOS可以顯著提高瘤胃液相的食糜外流速率(

P

<

0.05)，從而推斷出瘤胃微生物可以有效地分解飼

用功能性寡糖。張學峰等

[10]

研究發現，瘤胃微生

物可以消化利用飼料中的寡糖，同時瘤胃微生物

還可以利用飼料中的原料衍生出寡糖，使瘤胃

RNDOs的濃度保持在一定的水平，且不隨添加量

和培養時間的變化而發生改變。

2飼用功能性寡糖的生理功能

動物消化道(主要指反芻動物瘤胃和動物消

化道后部)內寄生著大量種類繁多的厭氧微生

物。根據各類細菌對腸道健康的影響，可將它們

分為有益菌群、有害菌群以及介于二者之間的兼

性菌群

[11]

。飼用功能性寡糖的結構與病原菌在腸

壁上受體的結構十分相似，因此，飼用功能性寡

糖可以與病原菌發生競爭性地結合，阻止病原菌

-2-

2.1改善消化道微生物菌群結構

表明，β-GOS可作為免疫佐劑顯著提高IL-4分泌

細胞對HBsAg的應答作用(

P

<0.05)，但β-GOS對

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IFN-y分泌細胞的作用不顯著。

2.3促進消化道發育

飼用功能性寡糖可以完整地通過單胃動物

消化道前段而到達后腸，被微生物代謝后，提供

短鏈脂肪酸（VFA）作為粘膜細胞增殖的能源，其

中丁酸是結腸粘膜的主要能源物質，可以刺激上

皮細胞的生長，腸道VFA含量升高，pH值降低有

利于腸粘膜保持完整的形態結構并促進粘膜細

胞的增殖

[11]

。Campbell等

[24]

研究發現，在日糧中

添加6%FOS會降低pH值，提高盲腸中盲腸短鏈

脂肪酸(SCFA)和丁酸的濃度，增加盲腸總重和盲

腸壁重，但不影響結腸壁的重量。易中華等

[25]

研

究發現，在仔雞日糧中添加0.50%SBOS能對肉仔

雞腸黏膜的形態產生積極有利的影響，其中十二

指腸、空腸和回腸的絨毛高度以添加0.50%SBOS

組為最大；空腸和回腸的隱窩深度均以添加

0.50%SBOS組最小；空腸和回腸的V/C值以添加

0.50%SBOS組為最大，這說明在肉仔雞日糧中添

加0.50%SBOS對空腸和回腸的黏膜形態產生具

1g/kg的甘露寡糖對維持早期斷奶仔豬小腸絨毛

有最好效果。黃俊文等

[26]

研究發現添加納豆菌和

的發育有明顯作用，2g/kg的甘露寡糖有增加仔

豬小腸黏膜絨毛高度的趨勢，各試驗組小腸黏膜

隱窩深度差異不顯著，納豆菌和1g/kg的甘露寡

糖同時使用時，顯著提高腸絨毛高度和絨毛高度/

隱窩深度比值。李玉欣

[27]

研究發現，在斷奶仔豬

日糧中添加0.10%和0.20畢赤酵母甘露寡糖可提

高斷奶仔豬腸道腸絨毛長度和絨腺比，改善腸絨

毛結構。

2.4增強動物消化吸收能力

在單胃動物方面，Kawasaki等

[28]

、Jahanian等

[29]

、

Biggs等

[30]

研究發現，添加飼用功能性寡糖可以提

高蛋白質的消化率。此外，添加飼用功能性寡糖

可以增強動物吸收礦物質元素的能力，飼用功能

性寡糖一方面通過提高消化道黏膜通透性來促

進礦物質元素的吸收

[31]

，另一方面寡糖可借氫鍵

或鹽鍵形成具有類似于網狀結構的籠形分子，從

而增強對金屬元素的吸附能力

[32]

。Ohta等

[33]

研究

表明，在日糧中添加5%的FOS可以顯著提高大

鼠對鈣、鎂離子的吸收率，其吸收率分別較對照

組增加了28%和41%(

P

<0.05)。Lebel等

[34]

研究發

現，在育肥豬日糧中添加MOS可以顯著提高豬對

Cu和Zn的吸收率(

P

<0.05)。

在反芻動物方面，劉兵等

[35]

研究發現，灌注

SBOS顯著提高了綿羊瘤胃MN流通量(

P

<0.05)、

MN的十二指腸流通量(

P

<0.05)、MN/N的比值(

P

<

0.05)，同時表明灌注SBOS可以提高瘤胃液相食

糜的外流速率。凌寶明等

[36]

通過體外試驗時也發

現，SBOS可以提高瘤胃液中MCP含量；另外，灌

注SBOS提高了綿羊CP在腸道中的消化率(

P

<

0.05)，降低了CP在回腸和大腸的流通量(

P

<0.05

或

P

<0.01)。灌注1.2%的SBOS提高了DM、OM、

ADF、NDF在胃區(

P

<0.05或

P

<0.01)和大腸(

P

>

0.05)以及整個消化道(

P

<0.05或

P

<0.01)的消化

率，提高了DM在小腸的消化率(

P

>0.05)，降低了

日糧中DM、OM、NDF、ADF在十二指腸、回腸、直

腸的流通量(

P

<0.05)或(

P

<0.01)，因此促進了DM、

OM、ADF、NDF的消化與利用。閔力等

[37]

研究發

現，在錦江黃牛日糧中添加飼用功能性寡糖組合

GT1和GT2均能極顯著提高稻草在錦江黃牛瘤胃

胃降解率無顯著影響(

P

>0.05)。

3飼用功能性寡搪在動物生產中的應用

宋小珍等

[38]

研究發現，添加0.30%FOS+0.15%

MOS與0.45%FOS+0.10%MOS兩個寡糖混合處理

組均可以顯著提高仔豬的飼料轉化率、日增重和

腹瀉率(

P

<0.05)，添加這兩個組合可作為FOS和

MOS在仔豬日糧中的最適配比量。龍次民等

[39]

研

結果顯示，添加30g/tCOS可以通過增強母豬抗

氧化酶活性的方式來縮短母豬產程，進而影響母

豬繁殖能力，同時，添加COS還可以提高新生仔

豬體內抗氧化酶活性及其上游調控基因的表達，

提高仔豬抗氧化力。李夢云等

[40]

研究表明，在母

豬妊娠后期日糧中添加0.3%的FOS可以顯著提

-3-

中的DM、OM、ADF降解率(

P

<0.01)，但對CP的瘤

3.1在豬生產中的應用

究了添加COS對妊娠后期母豬生產性能的影響，

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高母豬妊娠后期和哺乳期的采食量(

P

<0.05)，極

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中的研究還相對較少。有學者認為，反芻動物瘤

胃中存在大量厭氧微生物，這些瘤胃微生物會降

解寡糖，使得寡糖無法發揮其生理學功能。還有

學者研究指出，果膠、纖維素和半纖維素等碳水

化合物在瘤胃中能被微生物降解產生大量寡糖，

因此無需在反芻動物日糧中額外添加飼用功能

性寡糖。這些原因限制了飼用功能性寡糖在反

芻動物生產中應用。但是近年來，隨著科學研究

的不斷深入，越來越多的研究表明，在反芻動物

日糧中添加飼用功能性寡糖同樣具有顯著的效

果。

鐘志勇

[49]

研究表明，添加飼用功能性寡糖組

合對錦江黃牛瘤胃液的pH值影響不大，但能提

高瘤胃液中VFA和NH

3

-N含量，降低MCP濃度，

提高瘤胃液中總脫氫酶、纖維素酶和木聚糖酶活

性。肖宇等

[50]

研究發現，飼喂不同種類的寡糖會

提高瘤胃內乙酸和總揮發性脂肪酸（TVFA）含

量，其中，添加半乳甘露寡糖的效果最好，顯著增

加了瘤胃內乙酸和TVFA的含量(

P

<0.05)。林英

庭等

[51]

研究發現，在山羊飼糧中添加IMOG、MOS

和FOS可以顯著提高瘤胃液中性蛋白酶的活性

(

P

<0.05)，添加FOS還可以顯著提高瘤胃液α-淀

FOS可以提高山羊對常用粗飼料的DM、ADF及

山羊飼糧中添加FOS和GMOS對改善瘤胃發酵具

料中添加Enierground(由FOS、蒜素及腸道活性微

生物組成的混合物)，在降低腹瀉、促進犢牛健康

方面具有與抗生素(土霉素)相似的作用效果，在

總的體增重、平均體增重及采食量等方面的差異

也不顯著，顯示由FOS、益生素及諸如此類物質組

成的復合物有可能代替抗生素在代乳料中的使

用。Toshiya等

[53]

研究發現，給荷斯坦犢牛飼喂纖

維低聚寡糖可顯著提高犢牛的日增重和飼料轉

化效率，其飼喂效果好于共生素。

3.4在水產動物生產中的應用

近年來，飼用功能性寡糖在水產動物生產上

粉酶的活性，飼糧添加MOS、GMOS、IMO、XOS、

NDF瘤胃降解率，綜合考慮，在1%添加水平下，

有較好效果。Donovna等

[52]

研究發現，在犢牛代乳

顯著提高健仔率、平均日增重和仔豬斷奶重(

P

<

0.01)，顯著改善母豬和仔豬生產性能。Yang等

[41]

研究發現，在日糧中添加400~600mg/kgCOS可

以提高斷奶仔豬的生長速度，增強腸道的防御能

力，增加乳酸菌和雙歧桿菌的數量，減少盲腸中

金色葡萄球菌的數量。Krzysztof等

[42]

研究表明，

按照4kg/t的劑量，可用FOS替代日糧中的抗生

素飼喂乳豬和斷奶仔豬，這不僅不會影響仔豬的

料重比和日增重，還能有效降低仔豬的死亡率。

Davis等

[43]

研究發現，添加MOS可以顯著提高仔豬

的生產性能（采食量、日增重及飼料轉化率）。

3.2在家禽生產中的應用

李啟琳等

[44]

在日糧中添加甘露寡糖1g/kg，可

使肉雞成活率和平均日增重比抗生素組分別提

高1.03%和2.30%，而料重比則比抗生素組降低

1.00%。游金明等

[45]

研究發現，添加1000g/tMOS

和125g/t復合蛋白酶對肉雞具有顯著的促生長

發現，在雜粕型蛋雞飼糧中添加木聚糖酶有提高

蛋重和產蛋率的趨勢，且顯著提高了營養物質利

用率(

P

<0.05)，與對照組比較，木聚糖酶添加組蛋

雞能量、CP、粗脂肪(EE)、CF、Ca、P的利用率分別

提高了2.15％~2.81％、0.57％~6.64％、0.55％~

2.18％、57.04％~82.0l％、2.67％~10.9l％、10.52％

~14.27％。Sohail等

[47]

研究表明，在熱應激條件

下，向肉雞日糧中添加MOS可以顯著降低肉雞血

作用，但兩者之間無互作效應。王書山等

[46]

研究

清中膽固醇和皮質醇的含量(

P

<0.05)，提高甲狀

腺素的濃度，降低熱應激帶來的傷害，此外，添加

MOS還可提高肉雞對新城疫病毒的體液免疫能

力。李寸欣等

[48]

研究發現，在日糧中添加0.15%

低聚糖可以顯著提高雛雞的采食量和增重量，其

中采食量較對照組，在2周齡、4周齡、6周齡的增

重量較對照組分別提高了6%、10.01%、6.74%(

P

<

0.05)，顯著降低雛雞的料重比和腹瀉率(

P

<0.05)，

表現出極好的飼用效果。

3.3在反芻動物生產中的應用

目前，有關飼用功能性寡糖在反芻動物生產

-4-

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的研究也越來越多，其應用效果與單胃或反芻動

物相似。SANG等

[54]

研究發現，添加1~2g/kgMOS

對黑虎蝦生長性能、免疫功能和形態學特性具有

最好的效果。黃鑫瑋等

[55]

研究了添加殼寡糖對幼

建鯉生產性能和免疫功能的影響，結果表明，殼

寡糖可以提高幼建鯉的生長性能，增強其非特異

性免疫功能，當殼寡糖的添加量在0.86%~1.09%

之間時效果最好。劉含亮等

[56]

通過研究發現，在

虹鱒飼料中添加殼寡糖可顯著提高虹鱒的增重

率、生長率和蛋白質利用效率(

P

<0.05)；增加虹鱒

血清總蛋白、白蛋白和球蛋白含量。Hoinifar等

[57]

研究發現，在飼料中添加2%~3%的FOS可以顯著

提高鯉魚的存活率和抗逆性。

4展望

由于飼用功能性寡糖具有無毒、無污染等特

點，因此被營養學家稱為“益生元”類綠色添加

劑，目前，已受到世界上許多國家和地區的重視

和青睞。然而，飼用功能性寡糖在養殖和飼料工

業的應用中尚存在一些問題，主要包括兩個方

面：一是飼用功能性寡糖在動物體內的作用機制

尚未完全研究清楚，在生產中的使用效果不夠理

想或不穩定，成本偏高，二是在反芻動物方面研

究較少。為此，今后應就以下幾個方面進行深入

研究：(l)應加大寡糖應用于反芻動物的研究力度，

尤其要加強對幼齡反芻動物應用效果的研究，這

是當前的一個薄弱環節。隨著我國農業結構戰

略性調整步伐的加快，牛羊肉生產特別是奶業的

發展成為亮點，牛羊肉及奶品的安全性也將越來

越受到人們的關注。目前，在奶牛中大量使用抗

生素用于防止乳房炎及其他疾病，造成奶制品中

大量殘留抗生素，如何取代抗生素是一個覓待解

決的問題。而飼用功能性寡糖的研究與應用為

這一問題提供了一種新的解決措施；(2)研究外源

性寡糖(飼用功能性寡糖)與內源性寡糖(飼料中

包含的寡糖)之間的相互關系，如稀釋作用、協同

與領頑效應。目前，國內主要飼料原料中寡糖的

數據研究還處于空白階段，應大力開展各類原料

中寡糖基礎數據的研究，這需要全國各地的科研

單位一起完成；(3)研究飼用功能性寡糖與益生

素、抗生素以及其他營養性或非營養性物質之間

的協同或頡頏作用，進一步提高飼用功能性寡糖

的飼用效果及利用率。

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基金項目：公益性行業（農業）科研專項

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贛鄱555領才培養計劃。

作者簡介：梁歡（1990-），男，江西遂川人，博士研究

生，主要從事反芻動物營養研究。

*通訊作者：瞿明仁，教授，博士生導師。

收稿日期：2016-08-13

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