摘要：低聚果糖是一種新型的綠色飼料添加劑，它是近年才應用于飼料工業中的。本文對低聚果糖的理化性質、作用機理及其應用、生產工藝等方面作了較為全面的論述，并對它的應用前景和研究方向也進行了展望。
關鍵詞：低聚果糖 豬 雞 作用機量 應用
低聚果糖（Fructooligosaccharide,FOS）又稱寡果糖，蔗果三糖族低聚糖等，分子式為C-F-Fn（G為葡萄糖，F為果糖，n=1～3），是在蔗糖分子上以β-1，2糖苷鍵結合數個D-果糖所形成的一組低聚糖的總稱。
1 低聚果糖的理化特性
固體的低聚果糖為無色粉末，溶解性好，溶液無透明。其溶液的熱穩定受酸堿度影響較大，當pH為中性時，120℃條件下還相當穩定，但在酸性條件下（pH=3）時，溫度達到70℃以后極易分解，穩定性明顯降低。其甜度較高，比蔗糖甜味清爽。所含熱值較低，體內測定的低聚果糖熱值僅為6.25焦/克。0℃～70℃范圍內，低聚果糖的粘度同玉米高果糖漿相似，隨溫度上升而降低。另外，低聚果糖的吸濕性差，添加于飼料中可減緩飼料因吸濕而發霉、變酸，其防霉性能好，可延長飼料保存期。
2 低聚果糖的作用機理
2.1 單胃動物消化道的微生態環境
正常腸道內大約有數百種細菌，其總數每克糞便在1000億以上，而且多為厭氧菌，如擬桿菌、真桿菌及雙歧桿菌等，占總數的90%～99%，其次才是腸球菌、腸桿菌（大腸桿菌）和乳桿菌等，過去認為大腸桿菌是腸道的優勢菌，這是錯誤的。
大腸中的正常菌群對動物是有利的，它們能阻擋一些病原菌通過腸道侵入體內，其中很多有拮抗作用，能抑制病原微生物的生長。一般情況下，消化道微生物與宿主保持著動態平衡關系，彼此相互制約、相互依賴，進行著物質、能量和信息交換，且正常菌群為優勢菌。但在現代的集約化飼養下，應激因子增多，環境和營養等的刺激就有可能打破這種互利動態平衡，一旦有害菌成為優勢種群，動物就表現出各種各樣的疾病，如仔豬黃痢就是由于腸道正常菌群尚未建成前，給致病性大腸桿菌以繁殖條件，而人工喂給有益菌如乳酸桿菌等可控制仔豬黃痢。
2.2 消化道不同微生物對低聚果糖的利用能力
低聚果糖是以β-1，2-糖苷鍵相連的，而動物體內分泌的α-淀粉酶、蔗糖酶、麥芽糖酶等均不能水解此鍵，因此低聚果糖大都能順利通過胃和小腸而不被降解利用，但大腸中的一些細菌如乳酸桿菌、雙歧桿菌、梭狀芽胞桿菌等，它們可產生一系列的糖果苷酶，有的可以切斷多聚糖或低聚糖的末端糖苷鍵，也可以從中間切斷，因此這些有益菌得到養分而增殖。
研究發現，胃腸道中的不同菌體對低聚果糖的利用能力不同。Bailey（1991）用含有低聚果糖的培養基研究發現，20種沙門氏菌均不能增殖。Omar等（1995）也報道，6種血清型沙門氏菌均不能利用低聚果糖。Hidake等（1986）曾指出，埃希氏大腸桿菌等多種致病菌不能利用低聚寡糖。但Tanaka（1983）的體外試驗表明，低聚果糖能被所有的試驗性雙歧桿菌和某些乳酸桿菌、擬桿菌、鏈球菌及腸細菌所利用。一些動物試驗也驗證了上述結論。Morishia等（1993）對大鼠和小鼠的試驗發現，日糧中添加1%的低聚果糖時，腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌數量都有所增加，且揮發性脂肪酸如丙酸、丁酸增加。Howard（1995）也曾報道，仔豬日糧中添加低聚果糖，糞樣中的雙歧桿菌濃度顯著提高（P<0.01）。
2.3 增殖腸內的有益菌，抑制有害菌
雙歧桿菌和乳酸菌可將腸道內的一些糖發酵生成有機酸，從而降低腸道pH值，可以抑制包括很多革蘭氏陰性菌在內的病原菌的繁殖，同時也可產生細菌素、過氧化氫等，它們也都可以抑制有害菌，同時它們也可在動物腸道中合成蛋白質及維生素B族和K族，當動物菌群失調時，明顯表現出維生素缺乏，也可證實它們的重要性。雙歧桿菌也具有較強的免疫活性，可提高機體免疫力和延緩機體老化。Overdahl（1991）指出，具有極厚多糖層的嗜酸乳桿菌有很好的粘附能力，因而有人推測，它可通過競爭生存空間而達到抑制病原菌的目的。而芽胞桿菌可以消耗腸內氧氣，造成厭氧環境，降低氧化還原電勢，有利于厭氧微生物的生長，從而把失調菌群恢復到正常狀態。
沙門氏菌可引起豬的副傷寒、雞的敗血癥等，且一些腐敗菌代謝產生的一些有害產物如酚、吲哪樣、胺等，是潛在的抑制生長和致癌物質，但分析證明，攝入低聚果糖果后，生成這些產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，因而產生的有害物質的量就得到控制。Omar等（1995）體外試驗研究也證明，乳酸桿菌和雙歧桿菌都能抑制沙門氏菌的生長。
2.4 提高礦物質的消化利用率
有關這方面的報道目前尚少。Atsutane等（1995）研究表明，小鼠日糧中添加低聚果糖后，以Cr2O3作為外源性標記來測定鈣和鎂的表觀消化率，結果表明，低聚果糖可明顯提高鈣和鎂的表觀消化率。Ohta（1993，1995）用小鼠和大鼠的試驗也證明，低聚果糖可促進小鼠和大鼠對鈣、鎂、磷、鐵的吸收利用，并認為這是由于乳酸菌等的增殖，腸道pH值降低，從而使這些礦物質的溶解度增高而促進吸收利用的。但目前尚未發現單胃動物有類似的報道。
2.5 對胃腸道組織學的影響
Howard等（1995）曾對哺乳仔豬日糧中添加低聚果糖進行過研究，結果表明，盲腸、結腸粘膜細胞增殖速度比對照快，并有防止粘膜上皮萎縮作用。并且認為，這是由于低聚果糖被細菌代謝后，可提供短鏈脂肪酸作為粘膜細胞增殖的能源。而Leavit等早在1978年就報道，細菌中間代謝產物丁酸鹽是正常結腸細胞生長的首選原料，且能通過穩定DNA和修復損傷來促進正常細胞的形成。Choi等曾以3日齡小雞作為試驗對象，日糧中添加低聚果糖后發現腸道微絨毛長度比對照長。至于低聚果糖長期添加于飼料中會對胃腸道造成何種影響，這種影響是否對動物有利尚待進一步研究。
3 低聚果糖在單胃動物中的應用
3.1 豬
Farnworth等（1992）曾報道，斷奶仔豬日糧中添加寡果三糖、寡果四糖和寡果五糖的混合物（混合比例為7：15：13），添加量為1.5%，結果結果日增重顯著提高。我國的盧福莊等（1999）在仔豬日糧中添加低聚果糖——百福氏研究發現，仔豬日增重提高6.4%，單位飼料消耗下降11.7%，飼料效率提高10%。每千克飼料成本減少10%。在這方面，日本起步較早，日本北里大學等單位研究證明，低聚果糖可提高母豬泌乳量，同時未成熟胎兒發生率降低10%，母豬從斷奶至發情的時間間隔從10天縮短至7天。且日本農場長期使用低聚果糖后總結發現，母豬產仔數平均增加0.7頭，公豬精子密度提高20%～25%，受胎率提高，母豬便秘減少，斷奶仔豬體重從5.4kg提高至6.3kg，下痢大幅下降，亦可改善夏季采食量下降對豬造成的不利影響。
3.2 雞
吳天星（1997）曾對肉雞日糧中低聚果糖的最佳添加劑量進行了研究，將200只15日齡小狄高雞隨機分為四組，添加劑量分別為0、0.25%、0.50%和1.00%共飼養至56日齡，低聚果糖對狄高雞生產性能的影響（見表）表明，肉雞日糧中低聚果糖的添加水平以0.25%～0.50%為宜，其間可明顯促進雞的生長和改善飼料報酬，但當添加量達到1.00%后，肉雞腹瀉率卻增加，飼料報酬及日增重還低于添加水平為0.50%的組。筆者認為，這可能是由于雞腸道微生物對低聚果糖的利用能力有限所致。
表 不同水平的低聚果糖對狄高雞生產性能的影響
添加水平(%)存活率(%)體增重(%)料重比腹瀉率(%)
08614072.5715.61
0.259614522.404.90
0.509615112.241.50
1.009214542.3810.20
4 低聚果糖的生產工藝
目前國際上開發較多的為固定化酶法，其工藝如下：50%～60%蔗糖溶液→固定化管柱或固定化床生物反應器（24h 50～60℃）→糖液→活性炭脫色→離子交換脫鹽→真空濃縮→成品糖漿。該法因固定化酶具有很好的操作穩定性，能反復使用，利用率高，可實現生產工藝連續化、自動化，因此應用前景廣闊。
5 低聚果糖的應用前景及未來的開發方向
過去的四五十年中抗生素的應用為畜牧業的飛速發展起了極大的推動作用，但其副作用也日益明顯。大量使用抗生素引起動物內源性感染或二重感染越來越嚴重，長期使用致使畜禽免疫功能下降，甚至會通過食物鏈而對人類健康造成威脅。益生素的使用為人類尋找抗生素的替代品帶來了希望。但其效果在實際應用中報道不一，根本原因在于它是活菌制劑，它是否能順利到達作用部位及是否能在腸道內殖居均會影響其效果。低聚糖作為一種新型的飼料添加劑，可特異性地為動物體內有益菌所利用，引起了人們的極大興趣。而低聚果糖由于來源豐富，價格便宜，成為低聚糖添加劑中的生要品種之一。隨著人們對低聚糖認識及研究的深入，其應用前景一定會越來越廣闊。
我國目前對低聚果糖的生產幾乎空白，只有無錫輕工業大學等少數幾家單位研制成功。目前對低聚果糖的研究集中于工藝和菌種兩個方面。在工藝方面，如何使酶作用的壽命和穩定性提高及去掉葡萄糖成為技術的關鍵。而在菌種方面要繼續篩選出酶活高的菌株，以求獲得最大產量的酶，通過生物技術對生產菌進行改造，提高其生產性能。相信不久的將來，低聚果糖的開發利用將會有重大突破。
