眾所周知，抗生素作為促生長型添加劑被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)的大幕被逐步拉下，抗生素對人類構(gòu)成嚴重潛在威脅的負面作用——藥物殘留、二重感染、耐藥菌株的產(chǎn)生、正常微生態(tài)環(huán)境平衡的破壞、畜禽免疫力的降低，及畜禽產(chǎn)品中藥物殘留可能導致人類DNA結(jié)構(gòu)的改變，從而造成“致殘”、“致畸”、“致癌”等嚴重后果的現(xiàn)象，已經(jīng)日益凸顯。因此，越來越多的國家和地區(qū)已經(jīng)制定出臺了相應(yīng)的政策和法規(guī)對養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用加以限制和規(guī)范。從而，拉開抗生素替代品研發(fā)的序幕就顯得尤為迫切。

隨著對畜禽胃腸道正常微生物的組成、定植規(guī)律及其與宿主關(guān)系研究的日益深入，通過調(diào)節(jié)動物腸道微生物區(qū)系來改善動物的健康狀態(tài)，增強機體潛在的抗病力已經(jīng)成為了動物營養(yǎng)領(lǐng)域探討的熱點。其中，寡糖被作為一種理想的抗生素替代品的研究受到了高度的重視。寡糖（Oligosaccharides），又名：低聚糖、非消化性寡糖、化學益生素，是由2~10個單糖通過糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的一類糖，介于單體單糖與高度聚合的多糖之間。根據(jù)單糖分子種類、分子間結(jié)合位置和結(jié)合類型的不同，寡糖種類可達數(shù)千種以上。功能性寡糖主要是不能被人和其它單胃動物自身分泌的酶和腸道有害菌分解利用，但能被腸道有益微生物利用的特殊糖類，如已研制出的產(chǎn)品有：殼寡糖、甘露寡糖、果寡糖、半乳甘露寡糖、異麥芽寡糖、寡乳糖、寡木糖、β-寡葡萄糖、低聚焦糖、反式半乳寡糖、大豆寡糖等，研究應(yīng)用較多的是前三種寡糖。

（一）寡糖的類別、結(jié)構(gòu)及其來源

1.殼寡糖（Chitooligosaccharide，COS）

殼寡糖（也稱幾丁寡糖，學名β-1，4-寡糖-葡萄糖胺）是指聚合度在2-20范圍的氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖聚合物，如殼二糖、殼三糖、殼四糖、殼五糖、殼六糖等。殼寡糖是殼聚糖降解的低分子量產(chǎn)物，其水溶性大大增加，與殼聚糖相比，殼寡糖更易被生物體吸收而表現(xiàn)出更優(yōu)越的生理活性，在抑菌、抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)血脂和血糖、抗腫瘤、增強免疫及活化腸道菌群中具有廣泛的應(yīng)用。目前，殼寡糖來源于殼聚糖的降解，主要有酸解法、氧化降解法和酶解法。殼聚糖是甲殼素的N-脫乙?；a(chǎn)物（脫乙酰度大于55%），其單糖結(jié)構(gòu)單元主要為2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖和少量的N-乙酰氨基葡萄糖。目前，殼聚糖已被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域：（1）在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可作為糧食和蔬菜作物種子的處理劑，激發(fā)種子提前發(fā)芽，提高作物產(chǎn)量；（2）在食品領(lǐng)域，對多種蔬菜和水果具有明顯的保鮮、防腐作用；（3）在醫(yī)藥領(lǐng)域，具有降血脂、提高機體免疫力、促進傷口愈合等多種功效；（4）在水凈化處理應(yīng)用領(lǐng)域，可用做重金屬螯合劑和絮凝劑來凈化自來水或處理重金屬工業(yè)廢水。

2.甘露寡糖（Mannoseoligosaccharides，MOS）

最初發(fā)現(xiàn)MOS是在魔芋粉的硫酸水解液中。甘露寡糖是甘露糖之間或甘露糖與葡萄糖之間通過ɑ-1，2、ɑ-1，3、ɑ-1，6或β-1，3、β-1，4糖苷鍵連接而成的一種低聚糖，主要來源于魔芋精粉、甜菁膠和微生物細胞壁。目前，人用保健品甘露寡糖主要來源于魔芋，其純度在 35%~55%；動物營養(yǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的甘露寡糖添加劑，主要是從廢棄的啤酒酵母細胞壁中提取。酵母細胞壁質(zhì)地堅硬，其重量占酵母細胞干重的18%~25%，厚度為0.1~0.3μm，可分為3層，外層主要組分為甘露聚糖，約占酵母細胞壁干重的30%，由約50個甘露糖通過ɑ-1，6糖苷鍵相結(jié)合組成；中間層主要組分為蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)；內(nèi)層主要組分為β-葡聚糖，約占酵母細胞壁干重29%~64%，由10~20個單糖通過β-1，3/1，6糖苷鍵相結(jié)合組成，呈螺旋形的立體分子結(jié)構(gòu)，能對免疫系統(tǒng)引起刺激作用，在動物體內(nèi)，不可溶、不可吸收、不產(chǎn)生黏性、耐酸、耐高溫。

3.果寡糖（Fructooligosaccharide，FOS）

果寡糖，又名低聚果糖，是蔗糖分子和D-果糖分子以β-1，2糖苷鍵相結(jié)合所形成的一組寡聚糖的總稱，結(jié)構(gòu)式表示為G-F-Fn（G為葡萄糖，F為果糖，n=1~3）。根據(jù)蔗糖分子連接1個D-果糖、2個D-果糖、3個D-果糖形成的寡糖分別稱為果寡三糖（GF2）、果寡四糖（GF3）、果寡五糖（GF4）。果寡糖廣泛存在于大麥、小麥、黑麥、洋蔥、大蒜、馬鈴薯、菊芋等植物中。

（二）寡糖在機體內(nèi)的作用機理

1.寡糖對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用

哺乳動物對碳水化合物的消化僅限于ɑ-1，4糖苷鍵，因此，由ɑ-1，2、ɑ-1，3、ɑ-1，6或β-1，3、β-1，4糖苷鍵連接的低聚糖能抵抗動物機體消化酶的降解，直接進入小腸后端和大腸，被雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益微生物作為營養(yǎng)基質(zhì)，最終被降解為短鏈脂肪酸、乳酸和二氧化碳等。體外試驗也均證實以FOS為唯一碳源時，沙門氏菌不能生長。

病原菌必須通過表面的外源凝集素與動物腸粘膜表面的D-甘露糖受體結(jié)合后才能在消化道定植。MOS正是通過結(jié)合位點的方式發(fā)揮抑菌作用。一方面，MOS能競爭性結(jié)合腸上皮細胞的特異位點，通過占位方式從而抑制病原菌與腸粘膜的結(jié)合，另一方面，MOS含有D-甘露糖的相似受體，可以結(jié)合病原菌，從而阻止病原菌吸附到腸表面上，甚至使已結(jié)合到上皮細胞的大腸桿菌脫落下來，讓病原菌隨著糞便一起排出體外。

朱玉霞（2013）對殼寡糖的抑菌活性研究表明：在相同pH條件下，殼寡糖的脫乙酰度越高，對大腸桿菌抑制效果越好；在相同脫乙酰度的殼寡糖條件下，pH越低，其對大腸桿菌抑制效果越好。不同殼寡糖單體對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和尖孢鐮刀菌的抑菌活性差別也較大，具體表現(xiàn)為：殼六糖最高（對鐮刀菌抑制率為70.5%）、殼二糖最低（對鐮刀菌抑制率為38.8%），氨基葡萄糖沒有表現(xiàn)出抑菌活性。

2.寡糖對機體免疫防疫功能的調(diào)節(jié)作用

特異性免疫系統(tǒng)和非特異性免疫系統(tǒng)共同組成動物的免疫防御體系，其中，非特異性免疫是阻止病原菌侵入機體的第一道防線。FOS和MOS可以調(diào)節(jié)機體的細胞免疫和體液免疫功能。體外試驗表明，MOS可以使血清中IgG和IgA濃度升高，提高B淋巴細胞數(shù)和白細胞介素2、γ-干擾素水平。FOS能顯著提高T淋巴細胞轉(zhuǎn)化功能和NK細胞的殺傷力，提高新城疫抗體水平。概括來說，寡糖能在多條途徑，多個層面對免疫系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，不僅能激活各類型的免疫細胞，還能活化補體，促進細胞因子的生成，增強紅細胞免疫功能，同時，寡糖還能提高疫苗的保護力。

（三）寡糖在動物飼料中的應(yīng)用研究

1.寡糖在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用研究

劉含亮等（2012）研究殼寡糖對虹鱒生長性能、血清生化指標及非特異性免疫功能的影響，結(jié)果表明：200mg/kg殼寡糖不僅可顯著提高特定生長率和增重率，顯著降低飼料系數(shù)，而且極顯著提高白細胞吞噬百分率、吞噬指數(shù)、血清殺菌百分率和溶菌酶活性。譚崇桂等（2013）研究MOS對凡納濱對蝦生長及血清非特異性免疫的影響，結(jié)果表明：0.4%MOS可顯著提高對蝦增重率12.78%，顯著降低飼料系數(shù)0.09%；顯著提高溶菌酶、堿性磷酸酶活力、超氧化物歧化酶活力，以及胃蛋白酶和肝胰臟脂肪酶活性。以上研究表明，寡糖對魚蝦的促生長作用，與其改善機體的免疫力和抗氧化能力有密切關(guān)系。

2.寡糖在豬飼料中的應(yīng)用研究

黃俊文等（2005）研究表明：甘露寡糖與納豆芽孢桿菌低劑量合用對改善斷奶仔豬生產(chǎn)性能，降低腹瀉率具有較好的協(xié)同作用，對仔豬的免疫和抗氧化機能有改善作用，體現(xiàn)在血清中CD3+，CD4+水平顯著提高，MDA含量顯著降低，GSH-Px活性顯著增加。岳文斌等（2006）研究果寡糖和甘露寡糖對斷奶仔豬免疫機能的影響，結(jié)果表明：寡糖組的仔豬免疫器官指數(shù)較金霉素和洛克沙生聯(lián)用組（ABT組）大；與ABT組相比，寡糖組顯著提高了IgA、IgG、IgM濃度。臧建軍（2003）研究果寡糖和甘露寡糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能影響，結(jié)果表明：FOS和MOS較抗生素可顯著減少斷奶仔豬腹瀉發(fā)生率，增強機體的抗氧化能力，維持血漿滲透壓和脂類物質(zhì)正常水平；與抗生素相比，FOS和MOS降低血清甘油三酯水平，且以FOS的低脂效應(yīng)較顯著；與抗生素相比，FOS和MOS通過促進CD4+，CD8+，T淋巴細胞的分化、刺激斷奶仔豬免疫器官的生長發(fā)育、提高血清免疫球蛋白A、G、M水平，最終增強了由T、B淋巴細胞介導的細胞免疫和體液免疫功能。

3.寡糖在禽飼料中的應(yīng)用研究

溫若竹等（2011）利用PCR-DGGE技術(shù)探討甘露寡糖對肉仔雞腸道菌群穩(wěn)定性及多樣性的影響，結(jié)果表明：MOS促進了腸道乳酸桿菌等有益菌的生長，同時抑制梭菌屬等有害菌的生長。閻桂玲等（2008）研究啤酒酵母源甘露寡糖對肉仔雞腸道微生物及免疫機能的影響，結(jié)果表明：酵母源甘露寡糖顯著地減少了盲腸內(nèi)大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量，顯著地促進雙歧桿菌的生長；顯著提高了新城疫一免和二免后14d的抗體效價水平；顯著提高了淋巴細胞對ConA的反應(yīng)性及巨噬細胞的吞噬力；0.15%添加量對抑制腸道致病菌生長的效果最好，而0.1%添加量則更有利于提高免疫機能。胡彩虹等（2003）研究表明：在艾維因商品代肉仔雞日糧中添加果寡糖（添加量為0.4%~0.8%），不僅能顯著提高日增重、顯著降低料重比，而且顯著降低胸肌和肝臟的膽固醇水平，顯著提高盲腸中乙酸、丙酸、丁酸和血漿中乙酸含量，顯著增加盲腸中雙歧桿菌和乳酸桿菌含量，顯著降低大腸桿菌含量，顯著提高糞便中膽汁酸和膽固醇含量。綜合以上研究表明：寡糖對肉仔雞的促生長作用，與其抑制有害菌的生長，促進有益菌的生長，從而改善了腸道的健康度有密切關(guān)系。

4.寡糖在反芻動物飼料中的應(yīng)用

肖宇等（2012）研究外源寡糖對奶山羊血清生化指標和抗氧化指標的影響，結(jié)果表明：果寡糖可顯著降低血清丙二醛和低密度脂蛋白膽固醇含量，顯著提高血清中總蛋白和球蛋白含量；甘露寡糖可顯著降低血清丙二醛含量和谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性，顯著提高血清中球蛋白和血清磷含量；說明添加量為1%（以有效含量計）FOS和MOS能在一定水平上提高奶山羊的抗氧化能力，改善機體脂質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)合成。戈婷婷等（2012）采用體外批次培養(yǎng)法研究功能性寡糖對錦江黃牛瘤胃發(fā)酵及微生物生長效率的影響，結(jié)果表明：MOS、FOS和大豆寡糖均顯著增加培養(yǎng)液揮發(fā)性脂肪酸和菌體蛋白濃度，當MOS、FOS和大豆寡糖添加量在1.00%~1.20%時，能最大效率的促進瘤胃微生物的生長。

（四）寡糖在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用前景

寡糖作為一種純天然的可再生資源，是人類用之不竭的生物資源，其開發(fā)與應(yīng)用具有深遠的意義。例如，甲殼素（Chitin）主要存在于蝦、蟹及昆蟲等甲殼類動物的外殼、真菌（酵母、霉菌，香菇等）、藻類及高等植物的細胞壁中，生物合成量高達100億噸/年，僅海洋生物的合成量就達到了10億噸/年以上。因此，來源廣泛、天然、無毒無殘留、無毒副作用的功能性寡糖，是當今國內(nèi)外結(jié)束抗生素時代，開啟綠色安全促長劑時代的熱點開發(fā)領(lǐng)域，在農(nóng)牧業(yè)領(lǐng)域必將具有非常寬廣的應(yīng)用前景。