浅谈低聚木糖在家禽生产中应用研究*

薛沾枚，张备，孟维珊，张艳，刘雪松，朱庆贺，杨旭东，王爽，陈曦，罗天瑶，张国华，鹿凌岩，沈思思，史同瑞

（黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

低聚糖（xylo-oligosaccharide）又称寡聚糖、木寡糖，是一种非营养性寡糖，可以作为益生元促进双歧杆菌与乳酸菌在消化道定植活性，在饲料、医药、食品领域中广泛应用。低聚木糖广泛存在于半纤维植物中，如甘蔗、稻草、秸秆和玉米芯中等，但存在提取困难等问题。本文对低聚木糖提取制备的常用方法及其在禽类的应用进行综述，为低聚木糖在禽类养殖业中的应用提供理论指导。

1 低聚木糖制备

1.1 性质与结构

低聚木糖是由2～7个D-木糖分子（xylose）以β-1,4糖苷键连接构成，以木二糖（X2）、木三糖（X3）为主，如图1所示。它是功能性低聚木糖家族的重要一员，具有保健功能的主要是木二糖（X2）、木三糖（X3）和木四糖（X4）。低聚木糖具有独特的生理生化性质，很难被消化酶分解，如小肠酶液、唾液、胃液和胰液等，可直接进入大肠；还有明显的双歧杆菌增殖作用。低聚木糖与其它低聚糖相比较具有特殊的酸稳定性与热稳定性，在pH2.5～8.0内120 ℃加热1 h几乎无破坏，储存于-10 ℃时也不易冻结。

图1 低聚木糖结构图

1.2 低聚木糖制备方法

是利用微生物产生的木聚糖酶将木聚糖水解为低聚木糖，是目前生产低聚木糖的主要方法。酶法生产低聚木糖受到原材料来源、酶制剂不同的影响，因此研究主要是对其工艺参数进行优化。晁正等在研究酶水解制备麦麸低聚木糖，在加酶量600 U/g、pH值5.5、酶解时间90 min、酶解温度60 ℃的最佳工艺条件下，得到含量为5.09 mg/mL的低聚木糖。丁胜华等从蔗渣中提取木聚糖后采用酶水解制备低聚木糖，结果发现获得的60.17g/L的木聚糖在酶添加量5.0 g/L、pH=6.0、40.0 ℃酶解4.0 h条件下可获得31.13 g/L低聚木糖。张立钊等在优化酶解处理油茶籽壳制备低聚木糖的工艺条件发现，当酶解温度49 ℃、酶解时间10 h、酶添加量5%、底物浓度2%时可获得低聚木糖浓度为11.63 g/L，比未优化前提高4.63 g/L。芦广银等在研究烟草秸秆低聚木糖制备与纯化，优化条件为缓冲体系pH5.50、水浴40 ℃酶解6 h、10 mL木聚糖溶液（20 mg/mL）、20 mL木聚糖酶液时可制备出纯度较高的低聚木糖。酶水解法操作简单、副产物少，适合工业生产，但受酶制剂影响大，而且后续的分离纯化对分离技术要求较高。

是在一定的条件下利用酸使木聚糖发生降解获得低聚木糖的方法。酸水解法降解速度快，效果好，但需要高温环境、精制工艺繁琐且有害副产物过多，得率较低，因此常与其它方法联用。董吉冉等在微波辅助酸处理桉木预水解液纯化制备低聚木糖试验中，采用了1. 4%硫酸用量、120 ℃处理温度、20 min处理时间的工艺条件，得到含量提高且具有较高热稳定性的低聚木糖。刘英丽等在440 W微波辅助且酸水解条件为磷酸浓度0.8 mol/L、提取25 min、浸泡0.5 h时，麦糟低聚木糖的提取率可达到49.87%。黄天等通过木糖酸辅助水解木聚糖制备低聚木糖，试验确定最优条件为木糖酸质量分数6%、反应温度170 ℃、反应时间22 min，此时低聚木糖质量浓度达到38.4 g/L，得率为54.9%。微波辅助酸水解法可以有效促进酸水解，但缺点是生产成本高和反应不完全。

超声波制备法是利用超声波震动使大分子物质化学键断裂发生断链，同时改变物质表面结构利于原料与酶结合剂或化学试剂发生变性反应，从而释放可降解的多糖。引入超声辅助提取，可以提高低聚木糖的提取率。支佳佳等研究发现超声波辅助碱法预处理提取棉籽壳木聚糖的的最优条件（超声温度60 ℃、时间30 min、料液比为1∶15、8%Na OH）和制备低聚木糖最佳酶解工艺条件（料液比1∶20、加酶量4%、64 ℃酶解3.5 h），最终得到的低聚木糖含量为3.35 mg/m L，提取率为33.66%。

微波处理法是在交替变化的电场方向影响下，极性分子发生摆振使分子间剧烈摩擦释放出大量的热，同时在微波的电磁力作用下将木聚糖水解成低聚木糖。使用微波辅助碱法可以提高木聚糖的提取率。有研究用上述两种方法提取棉籽壳中的木聚糖，优化提取条件，即料液比1:15、NaOH浓度12%、微波功率400 W、微波时间6 min，木聚糖提取率提升至43.23%。该方法优点是速度快、效率高、污染少，但成本高且对实验条件要求高，不适合大量生产。

2 低聚木糖在家禽生产的作用

2.1 提高生长性能

将低聚木糖加入日粮中可提升对营养物质吸收与提高饲料的利用率。Ribero T等研究发现在以小麦为基础的家禽饲粮中添加低聚木糖可提高生长性能，还可定植在家禽肠道中改变微生物种群。Chen Yueping等在肉鸡日粮中添加合生元可起到替代抗生素作用，还能提高肉鸡的生长性能。李淑珍等采用醋酸催化法制备杨木屑低聚木糖，将其加入鸡基础日粮后发现能改善肉鸡的生长性能。肉鸡在饲养过程中容易产生应激反应，在饲粮中添加低聚木糖可起到一定的缓解作用。有研究发现在肉鸡饲粮中低聚木糖，可增加基础饲粮中小麦的营养成分并提高日增重。

2.2 增强机体免疫力

低聚木糖作为免疫刺激的辅助因子能够增强机体免疫系统应答。Wang Q等研究发现在雏鸡基础日粮中添加低聚木糖与γ-辐照处理的黄芪多糖，能够提高免疫力与抗氧化力。汪茫茫等在乳鸽日粮中添加150 mg/kg低聚木糖，对乳鸽具有显著的免疫增强作用。赵颖在肉鸡饲料中添加75 mg/kg超微粉碎的低聚木糖，在一定程度上改善肉鸡肠道黏膜结构，刺激了黏膜免疫，对肉鸡免疫性能起到较好作用。低聚木糖可提高肠道黏膜局部的免疫力，增加肠道短链脂肪酸（SCFAs）含量，SCFAs诱导肠道巨噬细胞的抗微生物活性并增加对病原体的抵抗力。分泌性免疫球蛋白 lgA 在肠黏膜免疫防御中发挥重要作用。Toloei等认为IgA能刺激体液免疫产生更多抗体，覆盖在肠黏膜表面以保护小肠绒毛免受损坏。

2.3 调节肠道菌群

低聚木糖可对家禽肠道健康进行有益调节，促进乳球菌、乳杆菌及双歧杆菌等肠道益生菌的增殖，抑制病原菌生长，调节肠道菌群结构。添加低聚木糖显著减少了盲肠集合淋巴样组织中促炎细胞因子的表达。在日粮中添加低聚木糖能改善肠内环境，可起到替代抗生素的作用。黎宇在研究蛋鸡肠道时发现，在鸡饲料中添加低聚木糖对肠道特性与肠道微生物等有积极作用。周建民在研究产蛋鸡时发现，在饲料中添加低聚木糖可以缓解产蛋高峰期肠道黏膜屏障。

2.4 其它方面影响

在海兰褐蛋鸡基础日粮中添加0.01%～0.08%低聚木糖，随着添加水平的提高蛋黄颜色显著提高，血清甘油三脂和低密度脂蛋白显著降低。有研究发现在禽类饲料中添加低聚木糖可增加饱腹感，延长喂食间隔，改变采食习惯。高晋凤等在仙居鸡日粮中添加300 mg/kg茶多酚与低聚木糖混合物，能提高鸡蛋品质，提高蛋白质量和卵磷脂含量，显著降低胆固醇含量。

3 展望

低聚木糖应用到养禽业中，对禽类可起到提高生长性能、增强机体免疫力、调节肠道菌群等作用，在保健品、食品、医药、植物生长、饲料领域中具有广阔的应用前景。我国低聚木糖年产量多达1.2万吨，制备原料来源广泛，且一部分可从粮食废料中提取，能够合理利用并可提高再生利用率，实现高值化利用。相信随着对低聚木糖研究的不断深入、制备工艺的不断提升创新，未来低聚木糖在养禽生产中的应用会更加广泛。