也來談談MOS

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也來談談飼料用甘露寡糖的來源及代謝特點，見附件。

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飼料用甘露寡糖的來源及代謝特點
甘露寡糖(Mannose-oligosaccharides,MOS)，指由甘露糖和葡萄糖組成的寡糖，通過α(1-6)、α(1-2)或α(1-3)糖苷鍵連接。和其他寡糖一樣，其理化性質很大程度上取決于它的化學組成，一般在生理pH值和通常飼料加工條件下較為穩定，易溶于水和其他極性溶劑，當溶液中加入有機溶劑時會使其沉淀或結晶，它的甜度低于蔗糖。
　　飼料MOS主要來源于酵母細胞壁提取物(Mul和Perry,1994)。酵母細胞壁甘露寡糖及可溶性多糖的提純方法見《復合多糖的生化技術》。目前可提出60種不同的甘露蛋白復合物，而作為飼料添加劑用的MOS多為二糖、三糖、四糖等結構的混合物。
　　MOS飼料添加劑的代謝特點是：不為單胃動物消化道酶分解。以唾液淀粉酶、胰淀粉酶以及小腸粘膜上的麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等二糖酶為基礎，分解飼料中的淀粉、糖原、蔗糖、乳糖為葡萄糖、果糖、半乳糖等單糖形式供機體利用，這幾乎就是單胃哺乳動物消化道酶分解多糖的全部能力。MOS及其他功能性寡糖與很多飼料纖維類似，都含有大量不能為消化道酶打斷的化學鍵，在小腸幾乎不被消化利用而進入消化道后段被濃縮，并為動物消化道菌群(主要為消化道后段菌群)選擇性發酵利用，以有機酸、CH4、CO2、H2的形式放出或參與代謝，提供能量。
2　飼料用甘露寡糖的生物學功能
2.1　通過優化腸道微生態系，對宿主起到有益的保健功能
2.1.1　MOS優化腸道微生態系的作用機制　飼料中添加MOS，可以改善腸道微生物組成，形成以雙歧桿菌和乳酸桿菌為優勢菌的腸道菌叢。據報道(Alltech,1994)，MOS或其他寡糖可以作為一種生長代謝的營養物質，被雙歧桿菌和乳酸桿菌選擇性發酵利用，并促進其生長繁殖。而大腸桿菌、沙門氏桿菌、產氣芽孢梭菌等致病性菌，卻因無法利用導致饑餓死亡。一些較新的研究還認為，寡糖不僅只充當一種碳源或營養物質，更重要的作用是參與雙歧桿菌的生長調節及粘附等作用，這些尚有待于進一步研究。
2.1.2　對宿主的有益保健功能　對宿主的有益保健功能，是通過形成以雙歧桿菌和乳酸桿菌為優勢菌的腸道菌群而實現的。人們普遍認為，雙歧桿菌具有提高機體抗體水平，促進巨嗜細胞的吞噬能力和消化能力，提高機體抗感染力和預防、殺傷腫瘤細胞的作用；通過降低腸道pH值或通過雙歧桿菌對不利菌在空間、營養上的屏蔽競爭作用，來抑制有害菌如腐敗菌、致病型大腸桿菌、志賀氏痢疾桿菌等在腸道的定植和生長；促進各種礦物質如Ca、Fe、Mg、Zn的吸收利用，降低血清膽固醇和甘油三酯的水平；雙歧桿菌還具有消除自由基、羥自由基、過氧脂質以及腐敗細菌產生的吲哚、胺、酚類，降低腸道氣味等的有益保健功能；能合成維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、煙酸和葉酸等多種維生素，并能控制內毒素血癥(Wakiguchi,1985)；能預防貧血和佝僂病，可以降低亞硝酸鹽等有害物質的形成(Hoover,1993)。乳酸桿菌在這方面也具有相似的功能，它們是維持腸道健康的重要優勢菌群。
　　目前尚無報道證實，添加MOS具有促進礦物質的吸收利用、降低血清膽固醇和甘油三酯水平等的保健功能；而直接研究MOS對微生態調節的文獻也很少，并存在分歧。如：Spring(1995)提出MOS甚至不能被腸道細菌降解。從目前對雙歧桿菌糖苷酶研究情況來看，并無明顯降解MOS的酶(蘇文金等，1996)。但也有試驗證實MOS可以促進雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長(Alltech，1994)。
2.2　對病原微生物的識別、粘附和排除作用　病原菌在粘膜上皮表面的特異性粘附，是通過病原菌表面特異性的凝集素，與宿主粘膜上皮細胞相應的糖受體相互作用完成的。除沙門氏桿菌尚存疑問外，多數病原菌的致病性與其特異性粘膜粘附有較大的相關性(White等，1978)。這主要由于在健康狀態下，動物存在有局部抗病菌感染的免疫機制(粘液及尿液的沖刷、腸絨毛的蠕動、局部抗體、溶菌酶等)，如果不通過這種特異性粘附，病菌就很難在粘膜上皮表面上定植而被排出體外。一般只有當胃腸道受到損傷或胃腸道環境條件發生改變時，病菌方可乘虛而入。
2.2.1　多數腸道細菌可以通過甘露糖特異性凝集素在粘膜上皮細胞上定植　目前研究表明膜上含有D-甘露糖、β-半乳糖、L-巖藻糖，N-乙酰氨基半乳糖或唾液酸等糖的復合物，它們都可以作為與病原菌凝集素結合的受體。而甘露糖特異性凝集素由于其分布廣泛，倍受重視。多數腸道細菌如大腸桿菌(O6、O5、O2、O125)、沙門氏桿菌(鼠傷寒沙門氏桿菌、腸炎沙門氏桿菌、乙型副傷寒桿菌、傷寒桿菌)、克雷伯氏菌、福氏痢疾桿菌等均具有甘露糖特異性凝集素，主要分布于菌毛(Ⅰ型)上，少數分布于鞭毛或外被膜上。關于這一點，Zhou等(1995)、Oyofo(1989)、Ofek(1977)、Lindquist(1987)、Sharon(1990)等通過利用D-甘露糖及其衍生物抑制病菌黏附的體外試驗，間接給予了驗證。Eshdat、Karan、Klemm等則直接采用先進的生化技術給予了直接的驗證。
2.2.2　MOS競爭吸附腸道病原菌的作用機制　飼料中小劑量的MOS可與腸粘膜上皮細胞中含甘露糖的受體，競爭病原微生物甘露糖特異性凝集素的結合位點。一般看法認為，MOS與病原菌凝集素結合，結合后MOS飽和了病原菌凝集素與腸粘膜上皮細胞相應受體結合的位點，阻礙了病原菌的粘膜黏附，又由于MOS有非消化性，這種復合物就可順利通過胃腸道被排出體外(Newmman，1994)。也有可能是MOS和病原菌結合后，病原菌無法利用其提供的營養而饑餓死亡。另外還有一種看法認為，飼料MOS是通過封閉腸粘膜上皮細胞上病原微生物的結合位點，來阻止其粘膜黏附的。有趣的是Ofek(1977)研究發現，當加入6或12 mg/mL的甲基α-D-甘露糖苷，可使已黏附在粘膜細胞上的大腸桿菌在2～5 min內有25 %解離。Duguid和Old(1980)針對此現象研究認為，這可能是由于甘露糖可以結合到菌毛的親水集團上，進一步增加菌毛親水性，促使其細胞表面的脫落。
2.3　免疫調節劑　目前人們普遍認為MOS可以增強動物的非特異性免疫，這方面仍有待于進一步研究。
2.3.1　助劑活性　長時間以來，關于脂多糖LPS線性甘露聚糖側鏈的強烈助劑活性，已得到廣泛的認可。在此基礎上，Sharon和Lis(1993)研究提出，MOS不僅能連接在細菌上，而且能連接在毒素、病毒、真核生物上，結合后MOS可以作為這些外源性抗原的助劑，緩解抗原的吸收，增強機體的細胞免疫和體液免疫。如美蘇威動物保健品公司利用蘆薈開發生產的“乙酰甘露聚糖”產品，作為馬立克氏疫苗的佐劑，在畜牧生產實踐中已得到了廣泛的認可。
2.3.2　促進肝臟分泌甘露結合蛋白　Janeway(1993)研究認為，含甘露糖的寡糖可以通過刺激肝臟分泌甘露結合蛋白，甘露結合蛋白是鈣依賴型凝集素，主要通過識別結合甘露糖，在動物免疫脆弱期，通過激活補體系統發揮調理和天然抗感染免疫的功能，甘露結合蛋白與酵母多糖結合無需Clq存在即可激活Clr2、Cls2。另據報道，酵母多糖可直接活化C3，通過旁路途徑激活補體系統。
2.3.3　MOS還可以通過與腸絨毛免疫細胞表面蛋白受體相互作用(Chesson,1993)或通過干預存在于淋巴結和粘膜固有層記憶細胞上的信號系統進行免疫調節(Lessard和Brisson，1987)。研究表明，飼料中添加MOS可以增強吞噬細胞的吞噬能力(Alltech,1994;1995)。
3　飼料MOS提高畜禽生產性能的研究動態
　　關于MOS提高畜禽生產性能的研究尚不夠深入，文獻亦不多。King(1993)研究表明，與對照組相比，斷奶仔豬料中添加MOS，體重提高0.13 kg/頭，料肉比下降0.09。Alltech(1994)報道，雞料中添加0.2 %MOS，成活率平均提高0.4 %；Newman(1993)報道，在犢牛料中添加MOS，35 d時平均體重較對照組顯著提高2.1 kg/頭，并可減少呼吸道疾病；Rosell(1991)報道，斷奶仔兔料中添加0.2 %MOS，斷奶35 d時飼料報酬降低0.15，死亡率下降3.6 %，日增重提高3 g/只；Reid(1994)報道，在嚴重應激狀況，斷奶仔兔料中添加1 %或2 %的MOS，可以降低死亡率；Randy和Olsen(1994)研究表明，商品鴕鳥料中添加MOS(前3周0.91 kg/t,3～17周0.46 kg/t)，與對照(維吉尼亞霉素處理組)相比，飼料轉化率提高0.05，成活率提高4.43 %，體增重提高0.191 kg/只；Sisak(1994)報道，雞飼料中添加0.1 %MOS可減少盲腸、肝、脾沙門氏桿菌數。蘇格蘭Stirling大學水產學院(1995)亦有研究表明，在非洲鯰魚料中添加0.1 %MOS并同時接種水生氣單孢菌，接種12、24 h后分別查血、脾中的細菌數，發現有明顯減少。
4　影響飼料MOS使用效果的因素
4.1　添加量　有研究表明過量添加MOS(每天超過20 g)，會引起后腸的過度發酵，腸道細菌特別是乳酸桿菌屬細菌的非特異性生長，使動物發生輕微腹瀉，影響動物對養分的吸收與利用，抑制動物的生長(Chesson，1994)。一般建議斷奶仔豬的用量不超過0.4 %，此點仍有待于進一步探討。
4.2　寡糖的結構　由于單糖的連接方式多種多樣，寡糖的結構非常復雜，不同廠家，甚至不同批次間的寡糖由于結構不同，生物學活性有很大的差別(Nutrit和firon，1982)。
4.3　飼喂條件、飼喂方法　飼喂條件、飼喂方法不同，效果也不同。有報道，粗放條件下比優飼條件下添加效果明顯(Nakamura，1988)；在有疫病歷史的畜舍中飼喂時，添加MOS效果明顯(Alltech,1995)；Baieey(1991)報道，肉雞料中添加果寡糖同時限食、限水，與對照相比，菌陽性雞百分比減少67 %，而正常條件下則變化不大。
4.4　動物的健康狀態及年齡　寡糖多添加于單胃幼畜禽的斷奶日糧中。
4.5　采食日糧的類型　飼料成分可以影響腸道的內環境。
4.6　寡糖的聯合使用效果
4.6.1　寡糖間的相互影響　許多飼料本身就含有或經消化后可形成各種寡糖，所以在飼料中添加寡糖所產生的效果，都是多種寡糖的復合效果。目前這個領域的分析研究才剛剛起步，尚無明顯的證據證明寡糖間存在協同效應。
4.6.2　寡糖與飼用微生物間的互作　寡糖與飼用微生物同時使用，可以延長飼用微生物的保存時間，增強飼用微生物到達后腸的成活數，促進外源有益微生物在腸內的定植和生長。目前日本生產的新型微生態制劑，即為微膠囊包埋的雙歧桿菌活菌加寡聚糖粉劑，很有市場。另據報道(Bailey，1991)，在雞料中同時添加0.75 %寡果糖和飼用微生物，第7天沙門氏菌感染雞的百分率比單獨添加飼用微生物降低42 %，表明將兩者聯用更有效。
4.6.3　寡糖與抗生素的互作　人們發現，飼用抗生素在有效殺傷有害微生物，提高畜牧業經濟效益的同時，也抑殺了動物機體內正常共生的有益微生物，破壞了腸內微生態的平衡，使動物易受到二重感染或內源性感染。張日俊等(1998)報道，抗生素濫用還會影響畜禽的免疫功能，使其細胞免疫和體液免疫的功能下降。而飼料寡糖是以促進腸道有益微生物的生長繁殖、改善腸道微生態失調、提高畜禽免疫力、促進生長為目的，將寡糖與抗生素聯合使用，是否可以在一定程度上取得協調互補的作用，不少人對之進行了探討。如King(1993)將MOS與抗生素聯用對小公豬、小母豬的體增重、飼料報酬進行研究發現，聯合使用效果均優于單一使用抗生素，但如何協調好這兩者的關系，最大地發揮兩者的功能，是我們今后研究的方向。
　　寡糖克服了以往所有的抗生素、益生素、酸化劑等的不足，用量少、純天然、無殘留且穩定性強。目前關于MOS的添加應進一步探討的問題有：1)MOS作用機制的進一步研究；2)MOS與抗生素、益生素聯合使用的效果；3)MOS生產、提純工藝的改進和新劑型的開發與應用；4)不同動物MOS添加量的研究；5)MOS的結構與功能的關系。
　　相信隨著這些問題的解決，必將為MOS在飼料添加劑中的應用，開辟一個新的前景。