如何应用葡甘露聚醣蛋白控制畜禽
胃肠病原菌及提升免疫力并促进生长
前言
肠内病原菌之控制早已是畜牧业者和微生物学家长久以来追求的目标。用以达到这目标的方法包括在饲料中添加抗生素、酸化饮用水、使用利生素或化学利生作用配合所选用之醣类，以竞争性方式来去除病原菌及使用具杀死微生物作用之矿物质如氧化锌和硫酸铜。
最近，对於复合醣类如甘露聚寡醣(美国摩斯)(图1)可减少病原菌对於幼畜禽之冲击已经做了胃肠微生物学上之研究。
图1. 甘露聚寡醣链
美国摩斯的起源
美国摩斯是利用酵母菌Saccharomyces cerevisiae的细胞壁所制成。酵母菌细胞壁的主要成分是聚葡萄糖、甘露聚糖及几丁质。细胞壁最基本的结构是由甘露聚糖(30％)、聚葡萄糖(30％)和蛋白质(12.5％)组成。虽然各菌株所含各成分保持相对地稳定性，但是甘露聚糖磷酸化的程度和甘露聚糖、聚葡萄糖及蛋白质之间的交互作用却随菌株之不同而改变。聚葡萄糖被认为是组成细胞壁基质的成分，其外部被甘露聚糖层所覆盖。
这些甘露糖被排列在甘露鶼喃糖高度分支的支链内。其在这支链主体上之结合为α-1.6的支链α-1.2与α-1.3相接。这细胞壁有强力的抗原性刺激特质，而且这也是甘露聚糖支链已被证实的特性。
酵母菌细胞壁物质对於酸之消化是非常稳定的。细胞壁碎片即使被置於胃或反刍动物之皱胃中仍不被消化，已是众所皆知。这种可通过酸之消化且未受妨害的能力，可算是这个产品之生物活性。
虽然动物体对於这些复合醣类的反应还不完全明了，但是已有人提出三种可能的作用形式，包括：
．阻断病原菌的繁殖
．免疫反应的刺激
．提供不能被病原菌使用之营养素
表1. 甘露聚寡醣对於肠内不同的病原菌及有益细菌成长的效应
| 病原菌 | 有益细菌 |
Escherichia coli 抑制 Salmonella typhimurium 抑制 Clostridium botulinum 抑制 Clostridium sporogenes 抑制 |
Bifidobacterium longum 促进 Lactobacillus casei 促进 Lactobacillus acidophilus 促进 Lactobacillus delbrekii 促进 |
一、阻断病原菌的繁殖
这是一种以甘露聚糖为主之寡醣的作用模式，包括干扰肠内病原菌的繁殖。细胞表面的醣类是用於细胞之辨认。最单纯的层次是醣类在血型所扮演的角色，血型的不同是以细胞外表的醣类来区别。细菌表面含有类丁质(蛋白质或醣蛋白)可办认特殊醣类，并使细菌附着於这种醣类上面。这种醣类可在上皮细胞表面找到。沙门氏菌(Salmonella)、大肠杆菌(Escherichia coli)和霍乱孤菌(Vibrio cholera)附着於细胞表面之作用是经由细胞表面一种对於甘露醣有专一性，而且类似类丁质的物质来调节。
现在已有实质之证据证明这些病原菌喜好与加在饲料中之甘露聚寡糖(美国摩斯)结合，大幅地减低这些病原菌附着於宿主细胞壁的机率。因为美国摩斯不会被消化酵素所分解，它可以通过附着有病原菌的消化管进而预防病原菌的繁殖。因此，我们获得一个「类似竹筏」的效应，利用甘露聚糖竹筏来移除病原菌，进而更换肠内微生物族群为有益的细菌。
二、免疫反应的刺激
微生物产生之特殊多醣类，可被添加於不同的疫苗中当成疫苗的佐剂。适当佐剂的存在具戏剧性地改进抗体反应和疫苗所提供之保护程度。不仅如此，这些多醣类本身也可当作抗原物质，引起一个直接的抗体反应。细胞壁内的甘露聚糖可提供抗原性。事实上每个酵素细胞有一个不同的甘露聚糖结构以利辨识。从经由饲喂添加美国摩斯之饲料的小牛，其产生呼吸问题发生频率的减少来看，似乎与免疫系统有关连。(图4)
利用吞噬作用来测定免疫反应
吞噬作用是藉由不同的似变形 之白血球细胞如多形核白血球(嗜中性球)和巨噬细胞来杀死被吞食之细菌。活化的吞噬细胞可利用所分泌的生物氧化剂如超氧化物阴离子、过氧化氢、单电子氧和氢氧根来杀死细菌。由於这些氧化剂是由氧所产生，他们的产生和在吞噬细胞内的新陈代谢活性突增之电流有关系。吞噬作用活性的增加，可经由在生物流体中之吞噬细胞添加化合物如发光胺(5-amino-2.3-dihydro-1.4-phthalazinedione)来做定量测定。发光胺和这些氧化剂反应，产生可在425mm波长下被测定的光量(图6)。因此，吞噬细胞的刺激作用可利用萤光计所监测之发光强度来测定。
三、提供不能被病原菌利用之营养素
泛言之，病原菌不能利用存在於甘露聚寡醣内之糖来当作生长之能源。相反地，美国摩斯似乎可刺激有益细菌的生长。事实上美国摩斯可能实际地助长动物需要之有益细菌的生长。
美国摩斯用於农场动物对於其性能及健康的效果
寡醣之使用不仅已刺激研究人员相当的兴趣，同时畜牧业者也相当热中地评估。因为这个产品是完全天然的，所以市场反应良好。而且使用各种畜禽所做之试验，早已在农场实地及研究机构进行。
(一)水产养殖
由於现代养鱼场多采高密度养殖，所以鱼类死亡率非常高。鱼类能抵抗病菌的感染和免疫系统的反应是很重要的。美国摩斯曾被添加於鳟鱼饲料中，用以喂饲受感染性造血组织坏死病毒(IHNV)感染之鳟鱼。结果显示饲喂美国摩斯添加饲料之被感染鳟鱼的死亡率远低於未添加美国摩斯於饲料中之对照组(图7)。
(二)家禽
美国摩斯应用於家禽饲料的实际评估涉及和添加抗生素对照组之比较，在美国和加拿大多使用virginiamycin(抗生素)。最近在加拿大之农场做了美国摩斯的效用试验。试验中於雏鸡、中鸡及大鸡饲料中以每吨饲料添加2公斤美国摩斯来测试22,000只肉鸡的成长情况。试验结果显示减少了肉鸡淘汰率和针对日龄及存活率之活体重量的改善，以有效地增加每只肉鸡之利润(表2)。至於火鸡之试验，若使用美国摩斯添加之饲料，则每12,000只火鸡可节省25公吨的饲料。
表2. 美国摩斯对於农场之肉鸡成长的效应
| 对照组 | 美国摩斯 | |
| 起始肉鸡数(n) | 11,270 | 11,270 |
| 上市肉鸡数(n) | 11,160 | 11,204 |
| 被淘汰肉鸡数(n) | 53 | 48 |
| 存活率(％) | 99 | 99.4 |
| 淘汰率(％) | 1,499 | 1.345 |
| 上市日龄(天) | 38 | 42 |
| 饲料用量(公斤) | 37,970 | 44.560 |
| 平均体重(公斤) | 1.853 | 2.103 |
| 造肉率 | 1.837 | 1.891 |
| 调整到相等体重(a) 日龄 调整体重(a) 造肉率 |
38 1.853 1.837 |
37 1.853 1.811 |
(a)假设以每天增重50公克及每天的日龄减少0.016的造肉率来调整
(三)小牛
反刍前的小牛亦对寡醣有所反应。反刍前的小牛饲喂牛奶取代品，其中添加或不添加美国摩斯，监视小牛的成长和健康状况直到断奶。结果发现饲喂含有美国摩斯食物的小牛约35天左右有极快速的成长率(表3)。改善小牛之成长情况与在第四和第五周内减少细菌性肺炎(对於艮他霉素敏感)之发生有关连(图4)。
表3. 美国摩斯对於Holstein小公牛成长的效应
| 对照组 | 美国摩斯 | 标准差 | |
| 小牛数目 | 15 | 14 | |
| 初重(公斤) | 45.90 | 45.49 | |
| 每周增重(磅) 0~7 7~14 14~21 21~28 28~35 |
-0.741 2.122 3.700 3.650 4.073 |
-0.309 2.582 3.977 4.482 6.182 |
|
| 总增重(公斤) | 12.682 | 16.909 | 1.95 |
| 小牛总摄食量(公斤) | 16.33 | 19.30 | 1.41 |
ab P＜0.07
(四)猪只
为了评估寡醣对於猪只的影响，在农场做了许多现场研究。大肠杆菌引起之下痢和相关之成长损耗是养猪场重覆发生的问题。抗生素只能减低问题之发生，但不能解决这个问题。甘露聚寡醣已被应用於仔猪饲料中，并利用添加或不添加抗生素来加以测试其商业上之应用价值。在许多实地试验中，美国摩斯被添加於饲料中并混合或不混合抗生素Banminth／Mecadox，最适当的试验方式是寡醣和抗生素的结合。寡醣和抗生素的结合改善了成长情况及减少了下痢的问题，并且增加了猪只的食欲(表4及表5)。
表4. 添加美国摩斯於含有Banminth和Mecanox之饲料中，对於小公猪及肉女猪的成长效应(a)
| 小公猪 | 肉女猪 | |||
| BanMec | BanMec＋Mos | BanMec | BanMec＋Mos | |
| 猪的数目 | 18 | 18 | 18 | 18 |
| 饲养日数 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 试验前体重(磅) | 22.72 | 23.11 | 22.83 | 21.67 |
| 试验後体重(磅) | 28.28 | 29.06 | 28.16 | 27.22 |
| 增重(磅) | 5.56 | 5.95 | 5.33 | 5.55 |
| 每日增重(b)(磅) | 0.794 | 0.85 | 0.761 | 0.794 |
(a)试验於1993年6月26日开始，於同年8月20日结束。
(b)对於小公猪和肉公猪，每增重1磅所需之平均饲料费用为：Ban／Mec─0.362元；BanMec＋BMos─0.337元
表5. 添加美国摩斯於含有Banminth和Mecadox之饲料中，对混合的小公猪和肉女猪的成长效应
| Banminth Mecadox | Banminth BiorMos | |
| 最初之动物数目 | 36 | 36 |
| 喂饲日数 | 14 | 14 |
| 试验前体重(磅) | 17.72 | 17.36 |
| 试验後体重(磅) | 28.22 | 28.14 |
| 增重量(磅) | 10.50 | 10.78 |
| 每日增重量(磅) | 0.75 | 0.77 |
| 饲料消耗量(磅) | 16.36 | 15.83 |
| 每头猪的饲料费用(元) | 3.25 | 3.29 |
| 饲料(磅)／增重(磅) | 1.56 | 1.47 |
| 饲料费用(元)／增重(磅) | 0.319 | 0.305 |
(a)King, personal communication
(五)兔子
兔子罹患断奶前的肠炎是造成养兔事业经济上损失的一个主要原因，其所引起的死亡有时高达40％。肠炎是由於突然的断奶消除了母奶中杀菌及酸化的作用，使得病原菌增殖所引起的。因为肠炎症状的病原学理和其他动物之下痢类似，所以甘露聚寡醣已被用於小兔饲料中，并加以研究其效果。在西班牙的现场研究中，於每公吨饲料中添加2公斤的美国摩斯，不但改善饲料效率而且也减少了断奶後的死亡率(表6)。
表6. 美国摩斯对於刚断奶之幼兔的成长及死亡率之效应
| 对照组 | 美国摩斯 | |
| 活体重量(公斤) 刚断奶幼免 断奶後35天之幼兔 |
0.590 1.710 |
0.610 1.845 |
| 平均每日增重量(公克) | 38 | 41 |
| 饲料摄取量(公克／天) | 116 | 120 |
| 换内率 | 3.20 | 3.05 |
| 总死亡率(％) | 8.10 | 4.5 |
摘要
美国摩斯是一种新的以甘露聚糖为主的天然产品，对於许多动物而言也是非常有效的产品。这产品的三种效用为免疫力的调节藉由阻断细菌之繁殖来铲除病原菌及病原菌成长的抑制。美国摩斯目前提供10磅的桶装及25磅和50磅的袋装产品。它也有专门使用於添加到小牛之牛奶取代食物中的5磅桶装产品。乾粉末状的美国摩斯添加於饲料中的比例是因动物之不同而异，建议使用的比例如下：
兔子 所有阶段 4磅／吨 2公斤／吨
猪 仔猪 4磅／吨 2公斤／吨
中猪 2磅／吨 1公斤／吨
宠物 4磅／吨 2公斤／吨
家禽 蛋鸡 2磅／吨 1公斤／吨
肉鸡 4磅／吨 2公斤／吨
马 所有阶段 2磅／吨 1公斤／吨
牛 小牛 4磅／吨 2公斤／吨
中牛 2磅／吨 1公斤／吨
饲料营养杂志(p.41～50)─苏忠桢．九五年第八期
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