功能性低聚糖在犬饲料中应用研究进展

王君岩，黄 健

(1.西南大学 动物科学学院，重庆 402460；2.重庆市畜牧科学院，重庆 402460)

全球宠物的饲养数量和品种不断增长，宠物饲料也得到了迅猛发展。2004年的数据显示，欧洲饲养宠物的家庭约有5 500万个，饲养了约4 100万只犬[1-2]。中国近年来城乡居民养犬数量也在剧增，与宠物相关的行业迅速发展。自从1959年日本国产犬饲料问世之后，以犬为主体的宠物饲料得到快速发展，并形成一个产业[3]。宠物饲料也已成为中国消费品中增长最快的行业之一。低聚糖又称寡糖、寡聚糖，是由2～10个单糖经糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖类物质，它的分子量为200～2000 D，包括普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。普通低聚糖可以被机体消化吸收，对肠道有益菌并无生长促进作用，不在讨论范围之内。而功能性低聚糖本身不能被机体消化吸收，但具有一定的生理活性[4-8]。我国在犬的营养领域提及功能性低聚糖始于20世纪90年代[3]，近年来由于其功能的多样性和独特性，越来越受到人们的重视并得到迅速发展。本文对低聚糖饲料添加剂在犬生产中的应用进行了综述，以期为其研究和合理开发提供参考。

1 功能性低聚糖的分类及结构特点

功能性低聚糖具有热值低、促进有益菌增殖、摄入不增加血糖血脂、预防衰老、提高免疫力、安全、无毒、适口性高等特点[4-7]，由于组成低聚糖的单糖分子种类、数量、排列形式、分子间结合位置及结合类型不同，其种类很多，在自然界达数千种以上，国际上研发成功的有70多种。表1为目前已开发出的部分功能性低聚糖的种类及结构组成。

2 功能性低聚糖在犬生产中的研究现状

2.1 功能性低聚糖对仔犬生产的影响

养犬生产中为了最大限度地提高母犬繁殖性能和栏舍利用率，一般采用一次性断奶法，并且提早断奶。这一时期仔犬胃肠道容积小，消化能力弱，换用饲料等使消化道正常微生物区系发生改变，会导致仔犬出现生长性能缓慢、腹泻率高、抗病能力不强和饲料转化率低等一系列问题[9-10]。近些年来，国内外对仔犬饲料中添加低聚糖的研究多关注在抵抗力、健康状态及生产性能上。李红[11]的研究表明，罗威纳仔犬日粮中低聚果糖(FOS)的添加水平以0.5%～1.0%为宜，这一添加量对罗威纳仔犬的生长和饲料转化率有显著的促进作用，但当添加量达到1.5%时，罗威纳仔犬腹泻增加，料重比和日增重降低。李川武等[12]通过对德国牧羊仔犬与罗威纳仔犬饲喂以甘露低聚糖为主要原料的复合保健制剂“微多康”的试验发现，“微多康”保健制剂对仔犬的体重、体尺和生长速度具有显著的促进作用。Gouveia等[13]对16只2～6月龄的狗进行试验，发现只接种治疗不能很好的清除大肠杆菌，清除率仅25%，而接受胃肠炎接种治疗+低聚甘露糖(MOS,2 g/只)能有效消除致病性大肠杆菌，清除率达85.71%，证实了MOS可作为狗肠胃炎辅助治疗的药物。上述文献表明在饲料中添加低聚糖，可增强仔畜的抵抗力，改善仔畜的健康状态，提高生产性能。

表1 几种功能性低聚糖的主要成分及其结构特点Table 1 The main components and structural characters of several functional oligosaccharides

2.2 功能性低聚糖对青年犬生产的影响

国内外有关于低聚糖作为青年犬饲料添加剂的研究报道较少。2017年，Gao等[14]对7～8月龄的比格犬饲喂低聚木糖(XOS),剂量为0，1250，2500，5000 mg/(kg·d)，在试验期间比格犬除偶尔呕吐和腹泻外，无其他不良反应，在之后四周的恢复期内副作用逐渐减弱至消失，得到了XOS对比格犬的不良反应剂量是2 500 mg/(kg·d)，证实了高剂量XOS对狗的健康状况有较小的负面影响，并且不良反应在减少剂量或停饲后是可逆的。

2.3 功能性低聚糖对成年犬生产的影响

国外从1994年到2017年均有关于低聚糖作为成年犬饲料添加剂的研究报道(见表2)，而国内缺少这方面的研究。

添加含有FOS和MOS的原料方面的研究，Willard等[15]于1994年将16只小肠细菌过度生长的IgA缺陷型成年德国牧羊犬分为两组进行试验，FOS组在空肠十二指肠近端部分和十二指肠粘膜的流体中的好氧/兼性厌氧细菌集落形成单位较少(P=0.04)，证实了FOS可以改善狗的小肠细菌过度生长的状况。Swanson等[16]对4只回肠插管的平均年龄3.3岁的成年雌性狗(猎犬血统)进行试验，MOS组粪便总需氧细菌较低(P=0.05)但乳杆菌含量较多(P=0.13)，FOS+MOS组的IgA浓度较大(P=0.05)，MOS组的淋巴细胞(占白细胞总数的百分比)较多(P<0.05)，FOS组和FOS+MOS组的粪便总吲哚和苯酚浓度较低(P<0.05)，MOS组的回肠消化率较低[DM(P=0.149)，OM(P=0.146)]。Swanson等[17]还证实了MOS组的添加对微生物生态和全身免疫系统有益， FOS组降低了大肠中的蛋白分解产物的浓度，FOS+MOS组增强局部和全身免疫系统，并降低粪便中腐败化合物的浓度。在另一试验中，Swanson等[18]对40只成年狗(20 只/组)通过明胶胶囊口服给药，每天两次，得到LAC与FOS联合饲喂时效果最好，能改善肠道微生物生态和粪便蛋白分解代谢物，提升肠道健康指数。Middelbos等[19]对6只回肠插管的平均年龄4.5岁的成年雌性狗(猎犬血统)进行试验，得到甜菜浆处理组与可发酵的低聚糖共混物组的双歧杆菌和乳杆菌浓度相似，甜菜浆处理组与对照组、纤维素处理组相比有总粪便短链脂肪酸浓度更高(P<0.05)等结果，证实了含有可发酵和不可发酵碳水化合物的混合物的狗粮与含有甜菜浆作为纤维来源的狗食能够产生相似的生理学效应，可以利用这些碳水化合物的混合物来替代狗粮中甜菜浆。Carlo等[20]收集5只成年狗新鲜的粪便样本，汇集并孵育24 h(未消化的三种饮食残留：①低蛋白高消化率饮食(LPHD，粗蛋白(CP)229 g/kg);②高蛋白高消化率饮食(HPHD，CP304 g/kg);③先前已进行酶消化的高蛋白低消化率饮食(HPLD，CP303 g/kg))，得到高蛋白质的饮食会对犬肠道生态系统产生负面影响(增加氨的浓度，减少乳酸杆菌和肠球菌的数量)，蛋白质消化不完全使VFA浓度降低，而添加FOS可以改善犬肠道微生物群的生态平衡，降低氨的浓度和促进VFA的产生。Garcia Mazcorro等[21]对成年狗饲喂0.45%的益生元时，粪便变形菌(Gammaproteobacteria)减少且维生素A的丰度增加，葡萄球菌增多：在饲喂3.1%的益生元时，粪便梭菌科(Clostridiaceae)减少，巨单胞菌(Megamonas)和韦荣球菌科(Veillonellaceae)增多。

添加含有SBOS的原料方面，1996年Zuo等[22]对5只T型回肠插管的成年雌性犬进行试验，数据显示，不同组的DM，OM，CP，脂肪和GE摄入量未受影响；豆粕(SBM)组有较高的淀粉摄入量和总膳食纤维(TDF)摄入量，37.1%SBM组的回肠CP消化率和淀粉消化率较高：总的来说，饲喂SBM后CP总消化率较高，低聚糖SBM组和常规SBM组在消化率方面没有显着差异，低低聚糖SBM组的水苏糖和棉子糖摄入量低于常规SBM组，而低低聚糖SBM组的蔗糖摄入量较高，证实了低聚糖SBM和常规SBM均可用于狗饲料，但常规SBM的效果更好。Yamka等[23]对8只回肠插管的成年杂种雌犬进行试验，得知LLM，SBM，LLB和WSB可以作为犬类食品蛋白质的有效来源，具有很高的消化率，提出了当使用含少量低低聚糖，低植酸盐大豆配制饲料时，需要考虑色氨酸和组氨酸的小肠消化率差异。其他低聚糖做饲料添加剂方面，Flickinger等[24]在体外发酵试验中证实了MD发酵产生的总短链脂肪酸(SCFA)含量高于GA(P<0.01)，GOS发酵产生的总SCFA含量与FOS、GG、GH和GA类似；其后对6只回肠插管的具有猎犬血统的成年雌性狗(年龄为3±1.5岁)进行试验，得到GOS组和MD组的葡萄糖回肠消化率(P<0.05)和碳水化合物(CHO)消化率(P=0.08)较低，MD组的CHO和葡萄糖的总消化率较低(P<0.01)，GOS组和MD组的总粪便重量较高(P<0.01),且粪便中的双歧杆菌浓度增加(分别为P=0.13和0.23)。Faber等[25]对6只具有猎犬血统的成年雌性狗(年龄3.4±0.0岁)进行饲喂，表明在犬日粮中追加一定量的GGMO可明显增加日粮养分的消化率和粪样评分分数，但是日粮中CP的消化率有所下降，其中粪样中吲哚和苯酚含量的增加说明日粮中添加GGMO可有效地促进大肠内容物的发酵。

表2 成年犬饲料添加剂中选用功能性低聚糖的种类及用量Table 2 The types and dosages of functional oligosaccharides in adult dog feed additives

2.4 功能性低聚糖对老年犬生产的影响

国外有关于低聚糖作为老年犬饲料添加剂的研究报道较少，而国内鲜见这方面的研究。老年犬饲料添加剂中选用功能性低聚糖的种类及用量见表3。在2002年，Beynen等[26]对4只老年犬(3只雄性比格犬，1只雌性比格犬，1只雄性雪纳瑞犬)饲喂FOS，证实了添加FOS使老年犬对镁和钙的吸收增加，并且增加了粪便中双歧杆菌、链球菌、梭杆菌和厌氧菌的数量，但对粪便pH、磷的吸收等无影响。2004年Grieshop等[27]对34只老年犬(波音达犬8～11岁，比格犬9～11岁)进行饲喂，得到了MOS和CM组(P=0.07)可以增加采食量；CH组增加脂肪消化率；CH和MOS组(P≤0.05)粪便双歧杆菌浓度分别增加0.4，0.5 log10cfu/g;DM，MOS组(P<0.05)粪便大肠杆菌浓度降低；CH组和CM组(P=0.10)嗜中性粒细胞浓度增加；MOS组(P=0.06)和CM组(P<0.05)外周淋巴细胞浓度降低。

表3 老年犬饲料添加剂中选用功能性低聚糖的种类及用量Table 3 The types and dosages of functional oligosaccharides in senior dog feed additives

3 存在的问题

由于功能性低聚糖的作用独特，在犬的生产应用和饲料研究中受到广泛关注，但是仍存在诸多问题。首先，犬饲料中低聚糖的营养评价标准不完善。现在犬饲料中功能性低聚糖的添加量没有可参考的标准，而许多常用低聚糖的安全剂量范围已经探明，因此要推广该饲料添加剂，必须要完善犬饲料的营养评价标准。其次，要考虑低聚糖产品纯度及价格问题。现在功能性低聚糖的价格较高，且添加量又不能太少，这势必会增加饲料成本，导致经济效益得不到提高。因此必须开发研究低成本高纯度的功能性低聚糖和相配套的酶制剂，从而降低成本。第三，低聚糖的组分结构与功能的关系尚不明了。国内外学者虽然对功能性低聚糖的优良生理功效(如其免疫机能作用)有深刻的认识，但是还不能确认其结构与功能的关系，同时对其在组织细胞中的分布以及分子水平上的作用机理还不了解，需要设计良好、精细量化的评价体系来支持研究。同时，不同种类低聚糖作用效果差异的机理也尚待研究。第四，要考虑低聚糖在犬不同时期(种类、年龄、生理状况)的特异性作用。不同种属犬类在不同生理状态下低聚糖的适宜添加量及添加方式都是不同的，因此在实际使用过程中就需要考虑功能性低聚糖添加量问题。若随意添加，可能会引起腹泻、采食量降低等不良反应，导致经济效益不升反降。第五，要对功能性低聚糖与不同种类低聚糖及其他饲料添加剂的协同或拮抗作用进行研究。现在仍不了解低聚糖与其他添加剂联合使用会对动物免疫功能、功能性低聚糖的生理活性及稳定性等造成什么影响。这就导致研究中通常处于对添加结果未知的情况下，就草率地确定配方，忽略了功能性低聚糖与其他成分的相互作用。因此，要从根本上了解低聚糖与其他因素的互作作用，从而为功能性低聚糖添加量增加依据。

4 前景展望

低聚糖是近年国内外研究发现的新型饲料添加剂，其作用效果类似益生素，但作用方法又与益生素不同。低聚糖为饲料中的天然成分，无毒、无污染，在动物营养上有良好的应用前景，被营养学者称为“probiotic(益生元)”类绿色添加剂。低聚糖的优势明显，首先生产低聚糖的原料广泛，可以变废为宝并且减轻环境污染，其次低聚糖能提高动物机体的抗病潜力，可用于降低胃肠道疾病的发生率，防止腹泻，增加动物生长速度，还有防衰老、抗氧化、预防癌症以及抗龋齿等功能。同时低聚糖应用到犬生产中也有增强抵抗力，改善犬的健康状态，提高生产性能等作用。其中FOS可以使老年犬对镁和钙的吸收增加，并且可以增加肠道中有益菌群的数量，改善犬的小肠微生物群体的生态平衡，降低大肠中蛋白分解产物的浓度；而MOS可以增强局部和全身免疫系统，改善肠道微生物生态，与FOS同时使用可以降低粪便中腐败化合物的浓度；当LAC与FOS联合饲喂时效果很好，能改善肠道微生物生态，提升肠道健康指数等。低聚糖的开发研制工作正在进行，相配套的酶制剂也已经出现，使低聚糖更易生产、纯度更高且成本降低，而随着研究的进行低聚糖自身的理化特性逐步明确，有利于厂家选择适合的低聚糖生产。低聚糖的安全性研究已有重大突破，多种常用低聚糖的最小中毒量已经探明，使厂家或个人可以合理添加低聚糖。

目前，低聚糖的开发与利用已受到许多国家和地区重视，我国近年来一些学者和饲料生产厂家也开始了这方面的研究和应用。我国犬类功能性低聚糖开发应用的市场潜力还很大，需要填补的空白还很多，有待于广大科研人员广开思路，并结合本地区实际情况开发出更多、更好、更益于生产的功能性低聚糖产品。

参考文献：

[1] 马保臣, 于涛, 薛廷伍,等. 世界宠物食品的概况及中国宠物食品发展的思考[J]. 养犬, 2008(1):6-8.

[2] 李玫,高俊岭,喻述武. 中外宠物食品市场现状及前景[J]. 饲料广角,2005(3):41-43.

[3] 朱钦龙. 犬营养学和饲料的现状以及今后的展望[J]. 中国养犬杂志,1997(1):11-13.

[4] 刘花兰,姜竹茂,刘云国,等. 功能性低聚糖的制备、功能及应用研究进展[J]. 中国食品添加剂,2015(12):158-166.

[5] 郝林华,王晓滨,陈靠山,等. 功能性寡糖的研究进展与应用[J]. 饲料工业,2005(12):54-59.

[6] 岳振峰,赵谋明,彭志英. 功能性低聚糖研究进展[J]. 食品科学,1999(9):21-25.

[7] 覃春富,孙鹏,张佩华,等. 功能性寡糖对动物免疫功能影响的研究进展[J]. 华北农报,2012,27(S1):421-424.

[8] 孙志洪,唐志如,姚军虎. 功能性寡糖在猪生产中应用的研究进展[J]. 家畜生态,2003,24(4):55-57.

[9] 李杰,方建强,万九生,等. 仔犬饲养管理的技术措施[J]. 云南畜牧兽医,2005(1):22-23.

[10] 李冰岩,王洪斌,吕海航. 仔犬的饲养管理要点[J]. 黑龙江畜牧兽医,2010(22):114-115.

[11] 李红. 不同浓度果寡糖添加剂在罗威纳幼犬中使用效果对比试验[J]. 畜牧与兽医,2012,44(3):111-112.

[12] 李川武,吴衍,陈文坚.“微多康”保健制剂对仔犬的促长作用[J]. 警犬,2004(4):7-9.

[13] GOUVEIA E M, SILVA I S, ONSELEM V J, et al. Use of mannanoligosacharides as an adjuvant treatment for gastrointestinal diseases and their effects on E.coli inactivated in dogs[J]. Acta Cirurgica Brasileira, 2006,21(S4):23.

[14] GAO Y, WANG Y, LI Y, et al. Repeated sub-chronic oral toxicity study of xylooligosaccharides (XOS) in dogs[J]. Regulatory Toxicology & Pharmacology Rtp, 2017, 86:379-385.

[15] WILLARD M D, SIMPSON R B, DELLES E K, et al. Effects of dietary supplementation of fructo-oligosaccharides on small intestinal bacterial overgrowth in dogs[J]. American Journal of Veterinary Research, 1994, 55(5):654-659.

[16] SWANSON K S, GRIESHOP C M, FLICKINGER E A, et al. Supplemental fructooligosaccharides and mannanoligosaccharides influence immune function, ileal and total tract nutrient digestibilities, microbial populations and concentrations of protein catabolites in the large bowel of dogs[J]. Journal of Nutrition, 2002, 132(5):980-989.

[17] SWANSON K S, GRIESHOP C M, FLICKINGER E A, et al. Effects of supplemental fructooligosaccharides and mannanoligosaccharides on colonic microbial populations, immune function and fecal odor components in the canine[J]. Journal of Nutrition, 2002, 132(6):1 717-1 719.

[18] SWANSON K S, GRIESHOP C M, FLICKINGER E A, et al. Fructooligosaccharides and Lactobacillus acidophilus modify gut microbial populations, total tract nutrient digestibilities and fecal protein catabolite concentrations in healthy adult dogs[J]. Journal of Nutrition, 2002, 132(12):3 721-3 731.

[19] MIDDELBOS I S, FASTINGER N D, Jr F G. Evaluation of fermentable oligosaccharides in diets fed to dogs in comparison to fiber standards[J]. Journal of Animal Science, 2007, 85(11):3 033-3 044.

[20] CARLO P, GIUDITTA V C, GIULIANO Z, et al. In vitro influence of dietary protein and fructooligosaccharides on metabolism of canine fecal microbiota[J]. Bmc Veterinary Research, 2016, 12(1):53-62.

[21] GARCIA-MAZCORRO J F, BARCENAS-WALLS J R, SUCHODOLSKI J S, et al. Molecular assessment of the fecal microbiota in healthy cats and dogs before and during supplementation with fructo-oligosaccharides (FOS) and inulin using high-throughput 454-pyrosequencing[J]. Peerj, 2017, 5:e3184.

[22] ZUO Y, JR F G, MERCHEN N R, et al. Digestion responses to low oligosaccharide soybean meal by ileally-cannulated dogs[J]. Journal of Animal Science, 1996, 74(10):2 441-2 449.

[23] YAMKA R M, HETZLER B M, HARMON D L. Evaluation of low-oligosaccharide, low-phytate whole soybeans and soybean meal in canine foods[J]. Journal of Animal Science, 2005, 83(2):393-399.

[24] FLICKINGER E A, WOLF B W, GARLEB K A, et al. Glucose-based oligosaccharides exhibit different in vitro fermentation patterns and affect in vivo apparent nutrient digestibility and microbial populations in dogs[J]. Journal of Nutrition, 2000, 130(5):1 267-1 273.

[25] FABER T A, HOPKINS A C, MIDDELBOS I S, et al. Galactoglucomannan oligosaccharide supplementation affects nutrient digestibility, fermentation end-product production, and large bowel microbiota of the dog[J]. Journal of Animal Science, 2011, 89(1):103-112.

[26] BEYNEN A C, BAAS J C, HOEKEMEIJER P E, et al. Faecal bacterial profile, nitrogen excretion and mineral absorption in healthy dogs fed supplemental oligofructose[J]. Journal of Animal Physiology & Animal Nutrition, 2010, 86(9-10):298-305.

[27] GRIESHOP C, FLICKINGER E, BRUCE K, et al. Gastrointestinal and immunological responses of senior dogs to chicory and mannan-oligosaccharides[J]. Archives of Animal Nutrition, 2004, 58(6):483-494.