多糖与寡糖的抗营养及营养作用机制

料中的ＮＳＰ和寡糖的含量进行了分析总结。同时分析研究了水溶性ＮＳＰ的抗营养特性厦ＮＳＰ扣寡
糖在动物肠道中的消化及其对其他营养素的影响，重点讨论了动物生长，陆能对日粮中ＮＳＰ和寡糖的
反应及其影响因素。此外，就不溶ｔ１４－４ｂ淀粉多糖在单胃动物日粮中的作用和降低水溶性ＮＳＰ抗营养
作用的方法进行了阐述，并对值得深入研究的问题进行了探讨。
（１）己糖：口一葡萄糖，Ｉ）一半乳糖，Ｉ卜甘露糖；（２）戊糖：卜阿拉伯糖，Ｉ）一木糖；（３）酸性糖（ａｃｉｄｉｃ ｓｕｇａｒｓ）：
ｒ卜半乳糖醛酸，Ｉ）～葡糖醛酸及其４一【卜甲基酯。淀粉中的葡萄糖分子主要是通过ｎ一（１—４）糖苷键及少
量的。（１—６）糖苷键相连，在动物肠道中可被胰淀粉酶水解为葡萄糖。而非淀粉多糖台有的精除了葡萄 糖还有其他形式的糖，其糖苷键的联接电不同于淀粉中的ｎ（１—４）糖苷髓和ａ（１—６）糖苷键、ＮＳＰ主要 是通过Ｓ～（１—３）、口～（１—４）、ｏ（１—２）及ｏ（１—５）糖苷键等多种连接形式，槠苷键的不矧连接形式是多 糖能否被肠道淀粉酶消化的决定因素。由于糖苷键的连接形式不同于淀粉，因此ＮＳＰ不能被肠道胰淀粉酶 所水解，ＮＳＰ只能通过肠道微生物的发酵而降解。非淀粉多糖包括除“一葡聚糖以外的大部分多糖分子。 ＮＳＰ最初是根据提取和分离多糖所采用的方法进行分类的。细胞壁经一系列碱提取后剩余的不溶物叫纤 维素，溶在碱液中的物质称为半纤维素。考虑到非淀粉多糖的化学结构及生物功能，人们发现依据其溶解度 分类失之精确，由于ＮＳＰ在植物细胞壁中存在极为复杂的交链结构，构成植物细胞壁的ＮＳＰ在完整的细胞 中是不溶于水溶液的，但是在提取之后转变为可溶于水的物质，即加工方法对饲料中ＮＳＰ的水溶性产生显 著影响。植物细胞壁中的非淀粉多糖按结构特点及其营养特性主要分为三粪：纤维素、半纤维素和果胶性多 糖。纤维素和ｐ一葡聚糖是由Ｓ一（１—４）糖苷键连接的葡萄糖多聚体，Ｂ葡聚糖还有ｐ（１—３）、Ｂ（１—４） 糖苷键交错连接等形式。来源不同的纤维素具有相同的化学组成，不溶Ｆ水溶液和碱性溶液，但溶ｊ：强酸溶 液；半纤维素则主要含有木聚糖、半乳聚糖、甘露聚糖等的单链以及由阿拉伯糖和半乳糖醛酸组成的主链以 及由半乳糖，鼠李糖、阿拉伯糖及阿拉伯半乳聚糖等组成的侧链构成，果胶所含的羟甲基被肠道微生物完全 代谢为甲烷气体。根据ＮＳＰ在水溶液中的溶解性可将其分为水溶性非淀粉多糖和非水溶性非淀粉多糖。 其中，水溶性非淀粉多糖是植物性饲料特别是谷物饲料导致动物生长性能降低的主要抗营养因子，其理化特 性、营养特性和抗营养机制不断被研究揭示出来。在对ＮｓＰ进行研究的同时，寡糖的营养特性也受到了研 究者的重视。寡糖通常只含有３～９个相同或不同的单糖分子通过不同的连接键相联的线性或带有侧链的 糖链结构…，是介于单体单糖和高度聚合的多糖之间的结构。与ＮＳＰ相同＋寡糖也不能被单胃动物肠道中 的消化酶类所降解，也主要是通过肠道微生物的发酵来降解。由于分析方法的改进且寡糖在动物肠道内的 作用机制类似于ＮＳＰ，因此将寡糖作为ＮＳＰ的一个亚类，但是寡糖在动物肠道中主要是通过有益微生物发 酵，并提高动物的生长性能。而饲料中天然的寡糖在单胃动物中主要与肠道的胀气有关，并使用各种方法降 低其在日粮中的含量｜２。植物性饲料原料碳水化合物成分分类见表Ｉ。 ｌ ２非淀粉多糖和寡糖的化学结构
Ｋｅｙ，，ｖｏｒｄｓ：ｆｅｅｄ；ｎｏｎ．、ｔ＆ｒｅｈ ｔｘｌｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ；ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ；ａｎｒｉｎｕｒｒｉｔｉｏｎａ］ｃｆｆｃｃｔ；ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ；ｅｌｉＺｙ．－ｌｔｅ
近年来．随着动物营养研究的进·步深人，植物惟饲料原料细胞壁中纤维素的营养特性逐步受到重视。 由于分折方法０：同和植物细胞壁结构和成分的复杂性，为饲料纤维素营养特性的研究带来较人的问题。同 时．由于饲用酶制剂的研究及其往饲料工业中的应用逐步推广，提高植物性饲料中不易消化的细胞壁＿投分的 消化利用率，同时降低存在ｒ其中的抗营养因了的研究受到各国学者的重视。植物性饲料原料细胞壁部分 ｉｊ组坡和结构较为复杂，不同动物对其利用程度不同。由ｒ瘤胃微生物的作用，反刍动物能较好地利用饲料 巾韵纤维部分，而且纤维是其必需的营养素；由于与反刍动物在消化生理上的差异，单冒动物不能有效地利 用植物陛饲料原料细胞壁部分作为主要的能量供体，而且某些植物性饲料原料（小麦、黑麦）绌胞鼙部分存往 ０：非淀粉多糖还《干扰其他营养素在动物ｆｉ；ｊ道申的消化暇收，同时柯＋物性饲料原料细胞壁部分对ｊ：动物（包 括单胃动物，具有维持胃肠蠕动增加饱感及·定程度的代谢作用。因此对埴物性饲料原料细胞壁部分的营 养持胜有必要进行深＾剖析，埘于如何提高其营养利１Ｌ｝ｌ率提供理论基础。近年来，纤维索在单肖动物口粮中 ｊｊ宜＿Ｌ｝１０。起了极欠关注，手要是因为：①水溶性非淀粉多糖的抗营养效应；②非淀粉多糖作为单岩动物饲料 再料利用率很低，因此有效利用粮食中潜在的营养物质对农业的可持续发展非常萤要；③植物细胞壁中寡糖 ｒ果寡糖半乳寡话、低聚异麦芽糖）在控彻动物畅道人肠杆菌感染，改善枥道曲群结构，提高动物消化功能及 提高动物土Ｋ性能等力＋面的特殊作用引起了研究者的极大重视。每年仝世界大约生产２００玎ｒ谷物粮食和 ｌａ００万：豆科及油籽作物，『叫时生产出大约２３００万ｔ纤维素类的副产物。其中，全世界大米的年产量大约
万方数据
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绵阳经济技术高等专科学校学报
第１８卷
分（蛋白质和本质素等）之间通过酚基偶联作用、酯键、钙离子桥、共价键和氢键等发生复杂互作，以维持植物 细胞结构的完整性。不同的糖苷键连接形式及与其它成分的互作方式在一定程度上决定了动物对其的消化 吸收程度。
１．２．１纤维素纤维素是自然界丰富的有机物质，占植物所有多糖的５０％以上，是Ｂ．１，４—葡萄糖的直链 聚合物。植物中的纤维素由７０００～１００００个葡萄糖分子组成，有很高的分子量。单个的纤维素分子是以束 状平行排列，分子间由大量相邻羟基形成的氢键相结合，形成“带状”双折叠螺旋结构。纤维素不溶于水和 碱，但溶于强酸。
２（１０１年１２月
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绵阳绎济技术高等专科学校学报
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Ｉｘ，２００１
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饲料非淀粉多糖与寡糖的抗营养及营养作用机制
伍喜林 杨凤
（四川农业大学动物营养研究所四川雅簧６２５０１４）
Ｉ摘要】对植物性饲料原料中的４１：淀粉多糖（ＮＳＰ）和寡糖的组成、分类和主要理化特性及常用饲料原
关键词饲料非淀粉多糖寡糖抗营养作用 粘度酶制剂
中图分类号：Ｓ８１６．１５：（）６２９ １
文献标识码：Ａ
文章编号：１００７ ７２８６（２００１）０４ ００１８ １３
Ｔｈｅ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｉ ａｎｄ Ａｎｔｉｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ＭⅨ：ｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｎｏｎｓｔａｒｃｈ Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ａｎｄ ０ｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｉｎ Ａｎｉｍａｌ Ｆｅｅｄ／Ｗｕ Ｘｉｌｉｎ，Ｙａｎｇ Ｆｅｎｇ（ｒ ｒｔｓｔｉｔｕｒｅ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ａｇｒ；ｃ，Ｉｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｙａａｎ．６２５０１４）
１．１ 植物性饲料原料细胞壁的组成
谷物饲料和植物性蛋白质饲料原料细胞壁中含有不同的纤维性成分，在复杂的植物细胞壁纤维性成分 中，非淀粉多糖（ｎｏｎｓｔａｒｃｈ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）约占９０％。其中，植物细胞壁：非淀粉多糖的一小部分（果聚糖葡 甘露聚糖和半乳甘露聚糖）作为植物中的储存性糖类。多糖是由若干单糖通过糖苷键连接成的多聚体，其定 义和分类主要依据是：（１）单糖的性质；（２）单糖环的形式（六环糖或五环呋喃糖）；（３）糖苷键的位置；（４）糖苷 键的构象（ｎ和８）；（５）主链上单糖残基的序列；（６）是否存在非糖类物质。通常谷物细胞壁内存在的单糖有：
ｊｋｂｓｔｒａｃｉ：Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏＪｌａ ａｎｄ ＣｌＺ＊ｂｂｉｆｉｃａｔｋ）ｎｓ ｇ：ｌｂ ｗｅｌｌ ｉ－Ｌｂ ｒＪ】ａｉｎ ｐｈｙｓｉｃａｌⅢ】ｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｂ ｏｔ ＼ＳＩ’ａｎｄ ｏｌｉｇｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｅ；ｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ Ｔｈｅ ａｎｔｉｎｕＬｒｉｔｉｃｍａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗｇｆｆｅｒ ｓｏｌｕｂｌｅ ＮＳＰ ｗｅｒｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ Ｔｈｅ ｃｌｉｇｅｓ＊．ｉｏｌｌｂ ｏｆ ＮＳＰ ａｎｄ ｏＩｉｇｏｓａｃｃｈａｒｌｄｅｓ ｉｎ ａｎｉｍａｌ ｄｉｇｅｓｔｉｖｅ ｔｒａｃｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｔｒｅｓｓｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｆＵｌＩＣＩＩＯＦＩＮ ｏｆ ｎｏＩｌ～ｓｏｌｕｂｌｅ ＮＳＰ ｗｅｒｅ ｕｌ、ｅｎ Ｓｘ）ｉ］３ｅ ｐｒｏｂｌｅｎｍｓ ｗｏｒｔｈｗｈｉｌｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｅｒｅ ｒｅｍａｔ［ｖｅｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
淀粉多糖组成了细胞壁，豆科作物中的非淀粉多糖则起着储存能量的作用。本文拟对植物性饲料原料细胞
壁的主要组成部分非淀粉多糖和寡糖的理化特性、抗营养及营养作用机制进行分析研究，为现有的饲养技术
条件下更有效地利用非常规饲料资源及提高植物细胞壁成分的利用率提供理论依据。
１ 植物性饲料原料细胞壁、ＮｓＰ和寡糖的组成及分类
二ｆｎｌ—…９—－０３收稿
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第４期
伍喜林，等 饲 ——料——非—淀——粉—多——糖—与——寡—糖ｒ—的——抗—营—一养—及 ——营——养—作～—用—机——制—～————————一１９
为５３００万ｔ，９５％产自亚洲。这意味着单亚洲一处就生产５００万ｔ米糠。米糠含有大约２０％～２５％９９非淀
粉多糖ｔ主要是等量的阿拉伯木聚糖和纤维素。这些副产物的主要成分是非淀粉多糖（ＮＳＰ），谷物中的非
表１ 植物性饲料原料碳水化合物成分分类
ｌ ２ ２戊聚糖（阿拉伯木聚糖、木聚糖）谷物饲料小麦和黑麦细胞壁ＮＳＰ主要是戊聚糖（阿拉伯木聚糖）。 戊聚糖主要由两种戊糖（阿拉伯糖和木糖）组成。其分子主链是由８—１，４术聚糖组成的直线结构，一些取 代基通过木糖残基上的Ｏ ２和Ｏ ３原子和主链连接。主要的取代基是阿拉伯糖残基分子，也有少数己糖和 己糖醛酸，还有人报道取代基中含有树酯和蛋白质成分。多数谷物中阿拉伯木聚糖的一个重要结构特征是， 连接在主链０２和Ｏ ３原子上的取代基比例不同，尽管多数人认为阿拉伯糖残基主要连接在Ｏ ３原子上。 阿拉伯木聚糖的分子量取决于它的来源和提取方法。谷物中阿拉伯木聚糖并非简单地物理性地嵌合在细胞 壁中，而是通过碱敏感酯状（ａｌｋａｌｉ—ｌａｂｉｌｅ ｅｓ＊ｅｒ—ｌ；ｋｅ）交联固定在细胞壁中，故大多数不溶于水，但非细胞壁 成分的阿拉伯木聚糖形成高粘性水溶物，可吸收１０倍于自身重量的水。在有氧化剂（如过氧化氢）和氧化酶 存在时，阿拉伯木聚糖很快变成凝胶状，建立一个新的交联结构，形成凝胶的同时伴随着阿魏酸基团的消失。 每克完全交联的阿拉伯术聚糖能吸收ｌ∞ｇ水。阿拉伯木聚糖不仅能形成共价交联，还在木聚糖主链的非 取代区通过氢键形成连接区。这些阿拉伯木聚糖的非共价连接对测定其构象变化、溶解特性和抗营养性非 常重要。 ｌ ２ ３混合链ｐ一葡聚糖（Ｍｉｘｅｄ—ｌｉｎｋｅｄ—ｐ～ｇｌｕｃａｎｓ）大部分谷物都含有Ｂ一葡聚，大麦和燕麦中含量 最高＝常见结构是由许多葡萄糖单位通过ｐ １，３和Ｂ一１，４键形成的直线结构。大麦中，８葡聚糖约含有 ７０‘Ⅵ的口一ｌ，４键和３０％的Ｂ １，３键，隔２～３个连续的Ｂ—ｌ，４键就插有一个ｐ—ｌ，３键。水溶性０葡聚 糖通过超离心法坝４定的分子量范围是２０００００－－３０００００，聚合度为１２００～１８５０单体。尽管混合链３一葡聚糖 和纤维素都是由８一葡聚糖单位组成，但其物理特性不大相同。Ｂ １，３键的存在改变了Ｂ—ｌ，４键主链的结 构，阻止主链间的相互接近，提高丁溶解度。因此常采用水提取后再用硫酸铵沉淀的方法分离Ｓ一葡聚糖。 ３葡聚糖的性质常受提取条件的影响，高温提取的Ｂ葡聚糖比在４０℃时提取的粘度更高。 ｌ ２ ４果胶多糖在谷物类籽实中基本上不舍果胶多糖（富含糖醛酸的多糖），在双子ＤＩ’值物中（豆类）占有 较高的果胶多糖。果胶多糖主要由ａ【，４半乳糖醛酸主链组成，有时主链中插入“一ｌ，２一Ｌ鼠李糖残 基其他作为侧链的取代糖主要有：Ｄ一半乳糖、Ｌ阿拉伯糖、Ｄ木糖和较少的Ｌ一岩藻糖和Ｄ一葡萄糖