β-葡聚糖生理功能及其在畜禽生产中的应用

彭灿阳，曲湘勇，柳　序，彭豫东

（湖南农业大学动物科技学院，长沙　410128）

β-葡聚糖生理功能及其在畜禽生产中的应用

彭灿阳，曲湘勇，柳序，彭豫东

（湖南农业大学动物科技学院，长沙410128）

β-葡聚糖广泛分布于细菌、真菌、植物细胞壁中，是具有多种生物活性的大分子多糖。β-葡聚糖能调节动物机体免疫、调节肠道健康、降低血糖及血脂。文章对β-葡聚糖的制取方法、主要生理功能及在畜禽生产中的应用作以综述。

β-葡聚糖；制取方法；生理功能；生产应用

β-葡聚糖是一种富含生物活性的大分子多糖，其来源广泛，是构成细菌、真菌和燕麦、黑麦、大麦等谷类作物种子细胞壁的成分，能增强动物免疫功能，提高动物抗病能力，降低血糖、血脂胆固醇，调节动物肠道健康[1-2]。β-葡聚糖是葡萄糖以β-1,3键连接形成的高聚物，支链是由β-1,6键构成，支链丰度越高越有利于形成螺旋结构，其生理活性就越强。本文就β-葡聚糖的提取方法、主要生理功能及在畜禽生产中的应用作以综述。

1　β-葡聚糖的提取方法

我国畜禽生产中应用的β-葡聚糖主要来源于真菌中的酵母菌。酵母细胞壁最外层是甘露聚糖，最里层是葡聚糖，两者之间以蛋白质相连。从酵母中提取β-葡聚糖是以物理、化学及生物等方法将其从酵母细胞壁中与甘露聚糖及蛋白质分离。

物理方法是以超声波破坏酵母细胞壁结构，从而分离出葡聚糖。张开诚用超声波处理制备葡聚糖，在100 g酵母泥中加入20 mL蒸馏水，制备条件为：功率400 W，温度20℃，超声时间5 s，全程20 min，无间隔时间。冷却至室温，经4 000 r·min-1离心15 min，不溶物用蒸馏水洗涤，可提高产品纯度，洗涤2遍为宜，然后再经无水乙醇、无水乙醚洗涤2遍，除去大部分色素、脂类及水分，再置于37℃温度下干燥12 h得产品。其中多糖约含60%，葡聚糖产率为27.88%。该方法工艺简单，无污染，但所得葡聚糖纯度却不高[3]。

化学方法主要是使用酸或碱破坏酵母细胞壁的蛋白质，而分离出纯度较高的葡聚糖。研究表明，分别采用酸法、碱法来提取酵母细胞壁中的β-葡聚糖，配制醋酸溶液1.0 mol·L-1100 mL与NaOH溶液1.0 mol·L-1100 mL，在配制好的酸碱溶液中各加入酵母粉5 g使其充分反应3 h，反应温度控制90℃，然后于3 000 r·min-1离心15 min，取沉淀物水洗两次后用无水乙醇洗涤，再用无水乙醚脱水，最后在-0.1 Mpa，50℃条件下真空干燥至恒重即得产品[3-4]。结果表明，酸法所得的葡聚糖纯度较碱法低，而且含有甘露聚糖与蛋白质。制备酵母β-葡聚糖普遍使用碱法，张朝等采用碱提取的方法从破壁酵母泥残渣中提取碱不溶性β-葡聚糖，用NaOH溶液10 g·L-1在60℃下提取60 min，在最佳提取工艺下的β-葡聚糖产率为33.21%[5]。

生物方法主要是利用酶分解酵母细胞壁，从而提取β-葡聚糖。杨才誉等用超声波处理啤酒废酵，离心取沉淀先进行酶解，最后再碱溶，这种超声-酶-碱法制取β-葡聚糖纯度可达到88.14%，而产率只有10.21%[6]。

β-葡聚糖的各种提取方法在工艺、成本、产品纯度及产率上都不尽相同，生产过程中对环境是否有污染也是必须考虑的因素。超声波法比酸碱法工艺简单，成本低，对环境污染小，但产品纯度比酸碱法低。生物方法是一种无公害的生产方式，但效率低，需要与其他方法结合。因此，可以将这几种方法结合，进一步研究出一种最优的β-葡聚糖提取方法，使其生产率、纯度、成本、环保这几个方面达到综合的最佳效果。

2　β-葡聚糖的主要生理功能

2.1调节免疫功能

β-葡聚糖是一种免疫增强剂，能调节动物机体的免疫功能。机体免疫系统包括免疫器官、免疫细胞及免疫分子3大类，而免疫细胞如树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、自然杀伤细胞存在多糖受体，β-葡聚糖能识别并结合受体，激活免疫细胞，促进细胞因子的生成，提高并维持抗体水平，激活补体系统，从而增强动物机体抵御外来病原、微生物的入侵及组织自身修复功能[7]。β-葡聚糖可作为免疫佐剂，促进抗体的产生，从而增强特异性免疫。β-葡聚糖能提高机体免疫细胞活性，提高对抗原的敏感性，从而增强机体特异性免疫。有研究报道，β-葡聚糖能提高动物疫苗免疫后机体内的抗体水平，从而增强疫苗的作用效果，达到更好的疾病预防作用[8]。

2.2调节肠道健康

动物肠道健康与肠道微生物有密切的关系。动物肠道微生物构成包括有益菌、中性菌与有害菌。机体在应激条件下中性菌会转变为有害菌，动物肠道内有害菌数量增加，危害动物健康。申瑞玲等研究表明，燕麦β-葡聚糖能提高小鼠结肠中有益菌的数量，降低大肠杆菌的数量，而且结肠内容物中乙酸、丙酸、丁酸的量显著增多[9]。孔维华等研究表明，β-葡聚糖可以增强消化道黏膜的免疫功能，具有抗胃肠消化性溃疡的作用[10]。

2.3降血糖功能

Li等研究表明，β-葡聚糖能够降低患Ⅱ型糖尿病小鼠血糖水平[11]。汪海波等研究表明，β-葡聚糖能明显降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖和血脂水平，且糖尿病小鼠的胰岛素水平明显提升[12]。β-葡聚糖具有降低血糖作用，其机理尚不明确，可能是β-葡聚糖降低机体中胰岛素抗体，使胰岛素能有效地与受体细胞结合，也有可能是β-葡聚糖能修复受损胰岛B-细胞进而达到降血糖作用[13]。β-葡聚糖降血糖作用也可能是因为降低了机体对外源性葡萄糖的吸收。谷物中β-葡聚糖是属于结构性非淀粉多糖，其黏度、亲水性较高，有抗营养作用，从而影响养分的吸收，导致机体血糖偏低[14]。

2.4降血脂功能

β-葡聚糖作为一种大分子多糖，其降血脂胆固醇的作用也在动物试验中得以验证。申瑞玲等给SD大鼠饲喂高脂饲料3周后，使其患上高脂血症，然后在高脂饲料中添加燕麦β-葡聚糖进行饲喂。结果表明，β-葡聚糖能极显著得降低大鼠空腹血浆总胆固醇、低密度胆固醇及肝胆固醇，而对血浆高密度胆固醇浓度无显著作用，并能显著促进肠道胆汁酸和胆固醇的排泄，从而有效地降低血脂。β-葡聚糖表面带有很多活性基团，可以吸附螯合胆固醇、胆汁酸以减少胆汁酸在肝肠循环中的重吸收，从而可以有效降低机体内胆固醇的含量[15]。

3　β-葡聚糖在动物生产中的应用

3.1猪

李军等研究表明，在断奶仔猪日粮中添加β-葡聚糖50 mg·kg-1提高了仔猪的日增重和平均日采食量，但并没有提高饲料转化率[16]。王忠等研究酵母β-1,3/1,6-葡聚糖对断奶仔猪生长影响，结果表明，在断奶仔猪日粮中添加β-1,3/1,6-葡聚糖能提高日采食量，并显著提高日增重及改善饲料转化率，还能提高仔猪血清总蛋白、血清球蛋白的浓度，降低血清总胆固醇浓度和低密度脂蛋白浓度，降低腹泻发生频率，但高剂量的添加却有提高腹泻发生的趋势，并提出在基础日粮中最佳添加量为β-1,3/1,6-葡聚糖50 mg·kg-1[17]。

周友明等研究日粮中添加啤酒酵母β-葡聚糖对生猪生产性能的影响，结果表明，在日粮中添加啤酒酵母β-葡聚糖能提高生猪的日增重、饲料报酬并降低腹泻率，但随日龄增长，其影响逐渐减弱，尤其是对饲料转化率影响，到育肥期不显著，表明β-葡聚糖对育肥猪生产性能无影响[18]。母猪炎症、免疫抑制性疾病等严重影响繁殖性能，β-葡聚糖能增强母猪免疫能力，提高繁殖性能。马琤等研究表明，在妊娠母猪日粮中添加酵母β-葡聚糖可以提高母乳中细胞因子的浓度，说明β-葡聚糖能促进母猪机体免疫细胞分泌细胞因子，增强其免疫功能，并能使仔猪在母乳中获得免疫力[19]。β-葡聚糖能提高猪幼年期生产性能，对育肥期生产性能无明显作用。在仔猪日粮中的添加量以50 mg·kg-1为宜。添加过量会使仔猪腹泻率提高，降低生产性能，可能与其抗营养作用有关。β-葡聚糖对仔猪生长促进作用可能与机体免疫功能的增强、抗应激能力提高以及肠道的健康有关。

3.2鸡

刘影等研究β-1,3/1,6-葡聚糖对肉仔鸡生产性能和免疫功能影响，结果表明，β-葡聚糖能促进肉仔鸡免疫器官发育，提高肉仔鸡疫苗免疫后抗体水平，对生产性能没有明显作用，但肉仔鸡阶段增重、日增重和采食量随着β-葡聚糖添加剂量增加有提高的趋势[20]。李志清等研究表明，日粮中添加β-葡聚糖50 mg·kg-1能显著提高肉仔鸡0~ 49日龄日增重和饲料转化效率（P<0.05）[21]。Cheng等研究β-葡聚糖对肉鸡生产影响，基础日粮中添加β-葡聚糖0.012%、0.025%和0.05%，结果表明，β-葡聚糖能提高肉鸡的巨噬细胞趋化性活动，但对肉鸡日增重及饲料转化率无明显作用[22]。王忠等研究表明，β-葡聚糖能提高肉鸡盲肠乳酸菌数量并能显著降低回肠和盲肠沙门氏菌数的数量，对预防和控制肉鸡沙门菌感染有一定作用[23]。

何凤琴等研究β-葡聚糖对蛋鸡生产性能、蛋品质及免疫指标的影响，结果表明，β-葡聚糖对蛋鸡的生产性能无显著影响，但能够提高新城疫疫苗免疫20 d后抗体滴度，并有延缓其下降速度的趋势，可显著降低饲喂56 d后粪便中大肠杆菌的数量，还可显著降低蛋黄胆固醇含量（P< 0.05），从而改善了蛋品质[24]。β-葡聚糖在鸡生产中应用可以减少抗生素的使用，符合家禽健康养殖理念。

3.3反刍动物

周怿等研究酵母β-葡聚糖对早期断奶犊牛生长的影响，结果表明，早期断奶犊牛日粮中添加β-葡聚糖75 mg·kg-1可显著增加犊牛采食量与饲料转化率，并能够较好的控制犊牛腹泻，显著增加犊牛血清中IgG浓度[25]。Nargeskhani等将24头初始体重为40 kg的荷斯坦犊牛随机分成3组，对照组饲喂无添加剂的全脂牛奶，每天饲喂两次，试验组在饲喂时每次分别加入β-葡聚糖4 g及土霉素500 mg，结果表明，试验组犊牛干物质采食量及日增重都显著高于对照组，说明β-葡聚糖能代替抗生素对犊牛生长进行补充[26]。幼龄反刍动物由于瘤胃尚未发育完全，其消化机能与幼龄单胃动物相似，β-葡聚糖能促进犊牛瘤胃组织的发育、提高十二指肠绒毛高度、增加隐窝深度、促进犊牛瘤胃及肠道的发育影响日后的采食量[27]。

魏占虎等研究酵母β-葡聚糖对早期断奶羔羊生产性能的影响，在28日龄早期断奶羔羊饲粮中分别添加酵母β-葡聚糖37.50、75.00、112.50和150.00 mg·kg-1，结果表明，其平均日增重分别提高了25.75%、28.03%、28.99%和4.22%，料肉比分别降低了13.92%、16.76%、16.19和3.12%[28]。研究表明，β-葡聚糖对断奶羔羊生长有明显促进作用，但其促生长作用与添加量有关，过量添加可能反而会降低生产性能，最适添加量为75.00 mg·kg-1。β-葡聚糖在成年反刍动物生产中的研究应用不多，尤其是其对瘤胃微生物的影响，具有一定的研究意义。

4　结语

目前，在畜禽生产中抗生素替代物是研究的热点。β-葡聚糖能够对畜禽免疫系统产生影响而被称作“免疫刺激剂”，因而受到广泛关注。β-葡聚糖可提高畜禽抗病、抗感染能力，并能作为免疫佐剂提高畜禽疫苗免疫后机体的抗体水平，而且其安全性能较高，具有广阔的应用前景。β-葡聚糖还能代替抗生素对动物起到促生长作用，尤其对幼龄畜禽作用明显。随着对β-葡聚糖促进畜禽生产性能、提高免疫能力机制的进一步研究以及其使用剂量的深入探讨，应用β-葡聚糖将成为畜禽生产中替代抗生素使用的有效途径，其作为一种新型微生态添加剂具有极大的应用潜力。

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The Function of β-glucans and Application in Livestock Production

PENG Canyang,QU Xiangyong,LIU Xu,PENG Yudong
（Colloge of Animal Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China）

β-glucans are polysaccharide,which show multiple biological activities and are widely found in the cell walls of bacteria,fungi and plants.β-glucan could regulate the body's immune and intestinal health,reducing blood glucose and lipid.The extraction methods,function of β-glucan and its application in the livestock were reviewed in this paper.

β-glucan;extractionmethods;physiological function;application

S814；Q53

A

1001-0084（2016）06-0032-04

2016-05-10

彭灿阳（1993-），男，湖南岳阳人，硕士研究生，研究方向为家畜营养与繁殖。