益生元在动物营养中的研究进展

王静 张晓静 潘春梅

摘要：随着畜禽饲养方法的不断发展，饲养者对饲料添加剂的要求越来越高。抗生素作为生长刺激剂已被禁止使用。所以人们开始探索益生元的作用，益生元主要用于维持畜禽肠道微生物群的平衡。主要讨论了益生元的定义，列出了最常用的益生元，并举例说明了其在动物饲料中的作用。

关键词：动物健康;肠道微生物群;益生元

中图分类号：S8-1        文献标识码：A        文章编号：1007-273X（2018）11-0012-02

人口的持续增长与对植物和动物食物的需求增长是密不可分的。人们正在寻找解决办法，以便降低生产成本，并符合人和环境高质量和安全的标准。药物饲料添加剂虽然增加了优质肉类、鸡蛋、牛奶和鱼类的产量，但是长期使用导致抗药性增加，对消费者和动物的健康构成威胁，对环境造成负面影响，诸如弯曲杆菌、沙门氏菌是食物污染的直接来源，也是造成动物传染病的一个原因。因此，引入新的动物饲养方法，目的是增加肉类的质量和安全，同时兼顾动物福利以及对自然环境的保护。2003年欧洲议会和理事会第1831号有关条例中关于动物营养中所用添加剂提到益生元物质，本研究对益生元的定义、含益生元的物质和在动物营养中的作用进行了介绍，并对未来的研究和发展进行了展望。

1  益生元的定义

除了益生菌外，益生元也是天然的饲料添加剂。早在1921年，Rettger等[1]报道称，在食用碳水化合物后，人类肠道微生物群富含乳酸细菌。自那以后，这一概念不断演变。目前使用的定义是由国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）于2016年12月创建的。该定义为，益生元不仅包括糖类，还可能涉及其他物质的碳水化合物（如多酚和多不饱和脂肪酸），不再仅限于食物，作用部位也不仅局限于胃肠道，在动物营养方面也有重要作用，通过调节共生菌群从而对寄主产生有益影响。益生元需要被活体菌群选择性利用，而不是酶或其他生物活性物质的底物。

益生元在畜禽营养方面发挥重要作用，所以在评估益生元对动物健康方面的作用时，必须考虑动物群体在解剖学、生理学、营养学、肠道微生物群和栖息地方面的差异。

2  益生元的选择标准

为了确定和证明一种物质是一种潜在的益生元，必须说明其来源、纯度、化学成分和结构，包括所有国家所要求的安全规定，如适当的剂量和副作用评估，没有污染和杂质，不会改变肠道微生物群和对宿主的负面影响，并且强调只有在特定地点与微生物群调节有关的有益健康影响时，才可使用益生元一词。

据报道，作为益生元的食物成分有五个基本标准。首先，益生元在消化道对消化能力的影响。其次，益生元被肠道有益细菌选择性的发酵（第二个标准）。发酵可能导致代谢的变化，进而改进免疫系统的运作，从而对机体产生有益的影响（第三项标准）。重要的是选择性的刺激有益细菌的生长 （第四项标准）。还有益生菌的技术特征，与各种食品和饲料加工的稳定性有关（最后一个标准）[2]。

3  含有益生元的物质

含有益生元的物质有不可吸收的碳水化合物（寡糖和多糖）、肽、蛋白质和脂类。豆类、水果和谷物是益生元的天然来源。然而，许多物质是用化学和酶法合成的。常用的益生元有FOS、低果糖、反式半乳糖-寡糖（TOS）、葡聚糖、乳糖醇、丙二醛低聚糖、低聚木糖和棉子糖。当它们到达大肠时，这些物质成为有益肠道细菌的营养基质。对宿主健康产生有利的影响，最常用于畜禽营养的益生元是FOS、GOS、菊粉、异构体-寡糖（IMO）、木寡糖（XOS）、丙二醇、乳糖醇、谷物纤维。在设计益生元的成分时，确定合适的剂量是必要的，过量的益生元可能导致胀气和腹泻。另一方面，益生元很大的优点是可长期作为预防性使用，没有任何副作用。

4  益生元在动物方面的研究

有报道研究了益生元作为饲料添加剂对猪肠道微生物菌群的影响。Smiricky-Tjardes等[3]给猪按35 g/kg的剂量喂食益生元6周，与对照组相比，引起双歧杆菌数量和乙酸水平的显著增加，同时降低肠道pH。

Xu等[4]研究了使用FOS剂量0、2、4和8 g/kg饲料添加对肠道形态和微生物群的活性影响。结果表明，添加4 g/kg饲料对动物的平均日生长和双歧杆菌及乳酸菌的生长有正向影响，同时抑制鸡胃肠道大肠杆菌的生长。Spring等[5]研究发现，与没有改变饮食结构相比，添加含MOS酵母菌导致鸡肠道沙门氏菌减少26%。Thitaram等[6]研究证实了注射1%、2%和4%（体重）不同浓度的异构寡糖（IMO）对感染斑疹沙门氏菌的肉鸡肠道微生物群的影响。结果表明，动物饲料中添加IMO导致斑疹伤寒的数量显著减少，而咀嚼、消化和喂养效果与对照组无显著差异。

研究表明，过高的益生元剂量可能对胃肠系统和动物生长过程产生负面影响。然而，添加益生元对研究鸡肠道中双歧杆菌的增加有积极作用。关于益生元对动物健康影响的研究结果往往是矛盾的，这是由于化合物的高度特异性、不同剂量和施用时间造成的。

5  小结

益生菌对病原体的保护、刺激免疫反应和提高生产能力等方面对动物的健康有益，益生元可以与益生菌交替使用或支持益生菌的作用。研究中遇到的最大問题是选择合适的益生菌和益生元。要满足消费者健康生活的期望，需要在科学研究、开发创新技术方面努力，让饲养者相信，在含益生元饲料方面的投入将转化为更好的生产效果和更高质量的动物产品，从而保证预期的经济收益。应当强调的是，使用益生菌、益生元作为饲料添加剂是安全的，对自然环境没有负面影响，并减少了对以抗生素为基础的生长刺激剂的需求。然而，益生菌和益生元的作用机制需要进一步研究。

参考文献：

[1] RETTGER  L F， CHEPLIN H A A. Treatise on the Transformation of the Intestinal Flora： with Special Reference to the Implantation of Bacillus acidophilus[M].New Haven： Yale University Press， 1921.

[2] 劉卓群，马亚楠，闻德亮.益生菌，益生元对肥胖的治疗及其机制的研究进展[J].中国微生态学杂志，2018，3（9）：1096-1101.

[3] SMIRICKY-TJARDES M R，GRIESHOP C M， FLICKINGER E A，et al. Dietary galactooligosaccharides affect ileal and total-tract nutrient digestibility，ileal and fecal bacterial concentrations，and ileal fermentative characteristics of growing pigs[J].J Anim Sci，2003，81：2535-2545.

[4] XU Z R，HU C H，XIA M S，et al. Effects of dietary fructooligosaccharide on digestive enzyme activities，intestinal microflora and morphology of male broilers[J].Poult Sci，2003，82：1030-1036.

[5] SPRING P，WENK C，DAWSON K A，et al. The effects of dietary mannanoligosaccharides on cecal parameters and the concentrations of enteric bacteria in the ceca of Salmonella-challenged broiler chicks[J].Poult Sci，2000，79：205-211.

[6] TZORTZIS G，GOULAS A K，GEE J M，et al. A novel galactooligosaccharide mixture increases the bifidobacterial population numbers in a continuous in vitro fermentation system and in the proximal colonic contents of pigs in vivo[J].J Nutr，2005，135（7）：1726-1731.