果胶在动物营养中的研究进展.pdf

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1、营 养 与饲 养中 国 畜 牧 兽 医2 0 0 6 年 第 3 3 卷 第 1期 果胶在动物营养中的研究进展 郭艳丽， 李发弟， 郝正里 ( 甘肃 农 业 大 学 动 物 科 学 技 术 学 院 ， 兰 州7 3 0 0 7 0 ) 摘要: 许多研究结果表明， 果胶在反当动物营养中具有独特的作用。作者主要就果胶的结构和性质、 生物学功能、 在动物 营养中的营养和调控功能等方面进行了综述。 关健词: 果胶; 生物学功能; 营养调控功能 中圈分类号: S 8 1 6 . 3 5文献标识码: B文章编号: 1 6 7 1 - 7 2 3 6 ( 2 0 0 6 ) 0 1 - 0 0 1 0 -

2、0 3 V a n q u e l i n ( 1 7 9 0 ) 首先报道果胶是果汁中的一 种可溶性物质。 但直到1 8 2 5 年， 法国科学家B r a c o n - n o t 才真正将果胶鉴别出来， 并将其描述为“ 广泛存 在于植物中具有凝胶特性的物质， 在溶液中与酸混 合能形成凝胶体” 。他将这种物质命名为果胶酸 ( p e c t i n - a c i d ) ， 来源于希腊词汇“ p e c t o s “ ， 意思是凝 固、 凝结。从此， 人们认识到果胶是所有高等植物中 以结构性物质存在的一类多糖类物质的通用名称。 果胶因具有良好的胶凝化和乳化稳定作用而被广泛 应用于食品

3、工业中( 白岚等， 2 0 0 2 ) 。同时， 果胶作为 饲料中的一种碳水化合物， 也引起了动物营养学家 们的关注( T o s c h i 等， 2 0 0 3 ) , 1 果胶的结构和形态 果胶是植物细胞壁的主要成分。植物细胞壁一 般分为3 层， 从外到内依次为中胶层( 胞间层) 、 初生 壁和次生壁。 果胶主要存在于中胶层， 在初生壁和次 生壁中的含量较少( B r e t t 等， 1 9 9 6 ) 。果胶与钙离子 形成大量的交联键构成细胞间的粘结性， 使细胞与 细胞间紧密地结合在一起。细胞壁中一般含水分 6 0 %, 聚合体4 0 %， 其中果胶占聚合体的( 即细胞壁 干物质)

4、2 0 %一3 5 % ( J a r v i s , 1 9 8 2 ) 。 一般双子叶植物 及一些单子叶植物的细胞壁中果胶的含量较多， 禾 本科植物细胞壁中含量较少( 郝正里， 2 0 0 0 ) 0 果胶是以u - 1 , 4昔键连接的多聚D 一 半乳糖醛酸 为骨架， 上面以。 - 1 , 2 昔键连接有L - 鼠李糖残基( B e - m i ll e r , 1 9 8 6 ) 。 根据果胶的 来源不同， 其中半乳糖醛 酸的竣基可不同程度地被甲基醋化或乙酞化( R y d e n 等， 1 9 9 0 ) 。通常， 在鼠李糖残基的C - 4上连接有半乳 糖、 阿 拉伯糖和山梨 糖等侧

5、链( T a l m a d g e 等, 1 9 7 3 ) , 收稿 日期 2 0 0 5 - 0 4 - 2 6 作 者 简 介 郭 艳 丽 ( 1 9 7 0 -) ， 女 ， 山西人 ， 博 士， 副教 授 ， 研究 方 向 动物营养 与愉 料科学 . 植物界的果胶， 通常有 3 种形态， 即原果胶、 果 胶和果胶酸。 存在于植物中的天然果胶称为原果胶， 它与纤维素、 半纤维素结合存在于植物的细胞壁中， 不溶于水， 但可水解生成果胶。 果胶分子量比原果胶 小， 可溶于水。果胶酸是果胶的降解产物， 分子进一 步变小， 可溶于 水， 呈酸性( 张子仪， 2 0 0 0 ) , 2 果胶的

6、理化特性 果胶为白色或淡黄褐色粉末， 微有特异臭， 味微 甜带酸， 通常能溶于水， 而不溶于多数有机溶剂， 在 酒精及某些盐溶液中凝结沉淀， 通常利用这一性质 提取果胶。而果胶酸只有在转化为钠盐或钾盐后才 可溶， 果胶的溶解性随离子强度增加和醋化度降低 而下降。果胶的理化特性如下: 2 . 1 胶凝化作用胶凝化作用是果胶最重要的特 性， 即果胶水溶液在有蔗糖存在时能形成胶冻 这一 特性被食品工业广泛利用以生产果酱、 果冻、 蜜饯等 食 品。 2 . 2 持水性指每单位重量干纤维所吸收的水分。 果胶可通过网状结构的形式吸收水分子。这一性质 可使动物消化道内食糜的粘性增加， 对营养物质的 消化和吸

7、收不利。 2 . 3 可发酵性动物本身不分泌消化果胶的酶， 但 果胶可被动物消化道( 反当动物的瘤胃和其他动物 的后肠道) 存在的微生物分泌的酶降解发酵， 生成挥 发性脂肪酸， 提供微生物活动和动物本身所需要的 能量 。 2 . 4 阳离子交换特性果胶属纤维类多聚物， 其表 面含有许多竣基等功能性基团， 这些功能性基团在 动物的胃肠道环境中带负电荷， 从而具有与阳离子 结合的能力， 阳离子交换就是结合并将金属离子保 持在其表面， 因而产生缓冲作用。 3果胶的分解和分解果胶的微生物 动物本身不分泌降解果胶的酶， 瘤胃中果胶的 中国畜牧兽医2 0 0 6 年第3 3 卷第1期营 养 与饲 养 分解

8、是瘤胃中微生物综合酶类作用的结果， 依次经 过4 个步骤: 由不溶性果胶变为可溶性果胶; 在 果胶醋酶作用下， 果胶脱去甲基， 形成果胶酸; 在 多聚半乳糖醛酸酶作用下， 产生半乳糖醛酸; 半乳 糖醛酸发酵形成木糖， 终产物为挥发性脂肪酸， 其中 以乙酸占优势( 韩正康等， 1 9 8 8 ) 。 果胶酶根据其对底 物的作用方式和作用位点， 可分为果胶醋酶和果胶 降解酶两大类， 其中果胶醋酶包括甲基醋酶和乙酞 醋酶， 分别作用于甲氧基和乙酞基; 果胶分解酶包括 多聚半乳糖醛酸酶和裂解酶， 作用于果胶结构的骨 架部分 。 已从人的小肠、 牙眼、 牛的瘤 胃、 猪的结肠和兔 的盲肠中分离到亲果胶细

9、菌( p e c t i n o p H i l e s ) ( C a r - n i c k等， 1 9 9 4 ) 。反当动物瘤胃中分解果胶的微生物 主要是多产毛螺菌( l a c h n o s p i r a m u l t i p a r u s ) 、 栖瘤 胃 普雷沃氏 菌( p r e v o t e l l a r u m i n i c o l a ) 和溶纤维丁酸 弧菌( b u t y r i v i b r i o f i b r i s o l v e n s )( D e h o r i t y , 1 9 7 3 ) . 它们产生果胶溶解酶并向瘤胃中释放， 主

10、要是果胶 裂解酶， 将果胶分解为低聚半乳糖醛酸，主要是不 饱和的 二、 三 半乳糖醛酸( S i l l e y , 1 9 8 5 ) , 不同来源的果胶其可利用性不同， 来源于柑橘、 首拾、 苹果和甜菜渣的果胶中， 柑橘果胶最容易被利 用。 不同微生物对不同来源的果胶作用不同， 栖瘤胃 普雷沃氏菌和溶纤维丁酸弧菌对甜菜果胶的利用优 于苹果果胶和首楷果胶， 而多产毛螺菌对首稽果胶 的利用好于苹果果胶和甜菜果胶( K a s p e r o w i c z , 1 9 9 4 ) , 4 果胶的生物学功能 4 . 1 提供能量果胶作为碳水化合物的一种， 首要 作用是为动物提供能量。所有动物肠道

11、中的微生物 ( 反当动物主要在瘤胃， 单胃动物主要在后肠) 都存 在分解和发酵果胶的酶类， 果胶被分解后， 产生挥发 性脂肪酸( 主要是乙酸) ， 被动物体吸收后可转化释 放能量。 4 . 2 对破水化合物代谢的影响研究结果表明， 果 胶能减缓食后血糖和胰岛素浓度的升高( S c h w a r t z 等， 1 9 8 8 ) ， 食物中添加一定量的果胶对糖尿病患者 有好的作用( F r a p e 等， 1 9 9 5 ) 。 果胶影响碳水化合物 代谢的机理可能与其降低碳水化合物在肠道的吸收 有关( G a l l a h e r 等， 1 9 9 9 ) . 4 . 3 对脂肪代谢的影响

12、已有的研究主要集中在 果胶对胆固醇的代谢调节方面。早在 2 0 世纪 6 0年 代， 在人和大鼠的研究中就己发现果胶能降低血清 胆固醉水平。 后来的研究结果表明， 果胶能降低血液 总胆固醇、 低密度脂蛋白胆固醇、 极低密度脂蛋白胆 固醇、 低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇 比等( J e n s e n等， 1 9 9 7 ) ， 主要原因可能是食人果胶 提高了胆汁酸和类固醇的分泌， 为了补充胆汁酸的 不足， 肝脏中的胆固醇被转化成胆汁酸， 从而导致总 血清胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的降低。但有关 果胶对脂肪中其他物质的代谢的影响及作用机理尚 不十分清楚。 4 . 4 对其他营养素代谢的

13、影响M o s e n t h in等 ( 1 9 9 4 ) 报道， 果胶对单胃动物的蛋白质消化、 利用有 负面作用， 主要原因是果胶具有吸水性和粘性， 降低 了蛋白质分子与消化酶的接触。果胶对钙的吸收和 利用也存在抑制作用 果胶能结合钙离子， 从而降低 其在小肠的吸收。但是， 果胶发酵后， 结合的钙可被 动物利用( T r in i d a d等， 1 9 9 6 ) 0 5 果胶在动物营养中的作用 5 . 1 在单胃动物营养中的作用果胶作为非淀粉 多糖的一种， 在单胃动物营养中通常被认为是一种 抗营养因子， 主要原因是它在细胞壁中的结构和粘 性影响了本身和其他营养物质的消化和吸收。研究

14、结果表明， 日粮中添加柑橘类果胶显著降低了肉鸡 的生产性能( L a n g h o u t 等, 1 9 9 6 ) 和饲料中干物质、 有机物、 粗脂肪、 淀粉及氨基酸的消化率， 同时氮的 存留率和能量的代谢率也降低， 肉鸡的饮水量增加， 后肠道的食糜粘性提高( L a n g h o u t 等， 1 9 9 9 ) ， 从而 导致 对营 养物质的吸收 减小。 T a y l o r ( 1 9 9 8 ) 报道， 鹅 饲料中添加果胶， 鹅的日增重、 饲料转化比、 小肠的 相对重量和盲肠长度均下降， 但盲肠内容物中的淀 粉酶和纤维分解酶活性提高。 谭翔文( 2 0 0 2 ) 报道， 在

15、生长猪日粮中添加8 %的果胶， 降低了能量和氮的表 观消化率。 5 . 2 在反当动物营养中的作用与单胃动物相反， 果胶对反当动物瘤胃内环境的稳定具有调控作用。 对于反当动物， 果胶除了作为饲料的组成成分而发 挥其营养供能作用外， 还对瘤胃内环境的稳定具有 极强的调控作用。 果胶可在瘤胃中很快降解， 产生半 乳糖醛酸， 抑制酸性乳酸菌发酵， 提高瘤胃液 p H ( E e n a e m e等， 1 9 8 8 ) ; 另外， 含果胶丰富的饲料具有 和金属离子如C a “, N a + , K十 和Mg t - 等较强的亲和 能力和离子交换能力， 当瘤胃液p H下降时， 这类饲 料中的纤维物质

16、可把带电阳离子释放到瘤胃液中， 起到缓冲作用( V a n 等， 1 9 9 1 ) 0 曾 养 与饲 养 中国畜牧兽医2 0 0 6年第 3 3 卷第1 期 果胶在瘤胃中的发酵产物以乙酸较多( Wa n g 等， 2 0 0 1 ) ， 丙酸较少( D u s k o v a等, 2 0 0 1 ) ， 瘤胃中的 乙、 丙酸比例提高; 果胶使纤维物质、 有机物质的降 解率和短链脂肪酸的生成量提高; 同时， 还增大了从 瘤胃流向十二指肠的氮流量和小肠中氮的吸收率 ( B e n等， 1 9 8 9 ) . A r i z a等( 2 0 0 1 ) 报道， 添加果胶可使 瘤胃中氨氮浓度降低，

17、微生物蛋白的合成率提高。 奶 牛T MR饲料中用一定量的柑橘渣替代玉米可提高 其饲料转化率( Mi r o n等， 2 0 0 2 ) 0 6 小 结 虽然人们已经认识到果胶对反当动物的瘤胃内 环境具有调控作用， 但尚未在实践中广泛应用。 主要 原因可能是: 不同来源和不同性质的果胶可能发 挥的作用不同; 不同饲料间复杂的组合效应影响 了果胶调控功能的发挥; 造成瘤胃内环境紊乱的 精料中淀粉的来源、 性质和比例影响果胶作用的发 挥。所以， 有必要对以上问题进行进一步研究， 以促 进果胶在反当动物营养中的普遍使用。 参考文献 白岚 ， 等.农业与技 术 ， 2 0 0 2 . 2 2 ( 6 )

18、 : 1 1 5 - - 1 1 6 . 张子仪 . 中国饲料 学 ， 中国农 业出版社 , 2 0 0 0 . 1 1 3郝正里， 等. 反当动物营养学， 兰州 甘肃民族出版社， 2 0 0 0 , 4 8 - 49. 4 谭 翔文.湖南农业 大学 硕士论 文， 2 0 0 2 . 5 A r i sa P , e t a l . J A n im S c i . 2 0 0 1 , 7 9 : 2 7 1 3 - -2 7 1 8 . 6 B r e tt C T , e t a l. P h y s io l o g y a n d B i o c h e m is tr y o f P

19、 l a n t C e ll Wa ll s . 2 n d a d . L o n d o n ; C h a p m a n a n d H a ll , 1 9 9 6 . 7 C o r n ic k N A, e t a l. In t e r n a t io n a l J o u r n a l o f S y s t e ma t ic B a c t e r i- o l o g y , 1 9 9 4 , 4 4 ( ll : 8 7 -9 3 8 D u s k o v a D, e t a l . L e tt e r s i n A p p l ie d Mic

20、rob io lo g y . 2 0 0 1 , 3 3 ( 2 ) : 1 5 9 1 6 3 . 9 F m p e D L , e t a l. B r J N u tr . 1 9 9 5 , 7 3 ( 5 0 ; 7 3 3 -7 5 1 1 0 G a l la h e r D D, e t a l. C e r e a l C h e m, 1 9 9 9 . 7 6 ( 1 ) : 2 1 .2 4 . 1 1 J e n s e n C D , e t a l . A m J C a r d i o l , 1 9 9 7 , 7 9 ( 1 ) , 3 4 - 3 7

21、. 1 2 K a s p e r o w ir s A. A c ta Mi c r o b io lo g ic a P o l o n i c a , 1 9 9 4 , 4 3 ( 1 ) : 4 7 - - 5 6 . 1 3 L a n g h o u t D J , e t a l . P o u lt r y S c ie n c e . 1 9 9 6 , 7 5 : 1 2 3 6 1 2 4 2 . 1 4 L a n g h o u t D J, e t a l . P o u lt r y S c ie n c e . 1 9 9 9 , 4 0 : 3 4 0 3

22、4 7 . 1 5 Mi mn J E , e t a l . J D a ir y S c i . 2 0 0 2 , 8 5 ( 1 ) : 8 9 9 4 . 1 6 Mo s e n t h in R , e t a l . J N u t r , 1 9 9 4 , 1 2 4 ( 8 ) : 1 2 2 2 1 2 2 9 . 1 7 T a y l o r , e t a l . B r i t is h P o u lt r y S c ie n c e , 1 9 9 8 , 3 9 ( 4 ) ; 5 6 0 -5 6 7 . 1 8 T o s c h i I L , e

23、 t a l . I t a l ia n J A m e n S c i , 2 0 0 3 , 2 ( 1 ) : 4 2 3 - 4 2 5 . 1 9 T r in i d a d T P , e t a l. In t J F o o d S c i N u t, , 1 9 9 6 , 4 7 ( l) : 8 3 - 8 8 . 2 0 V a n S , e t a l . J D a ir y S c i , 1 9 9 1 . 7 4 : 3 5 8 3 -3 5 9 7 . 2 1 Wa n g X L . T h e e f f e c t o f s u p p l

24、e m e n t a ti o n w i t h s o y b e a n h u l ls , s t a r c h o r p e c t i n o n s tr a w d ig e s t ib il it y m e a s u r e d in a . u s i t e c s y s t e m . T S A P p r o c e e d in g s v o l , 2 0 0 1 , 2 8 . 厂 - - - - - - - - - - - - - - 一 一 - - - - - - - 一 - - - - 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一

25、 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 气 阜阳大北农饲料有限责任公司开业庆典 本刊讯 2 0 0 5 年1 2 月1 8 日 阜阳 大北农饲料有限 责任公司在安徽阜阳隆重开业了。 阜 阳大北农饲料有限责任公司是由中国大北农助学基金会、 北京牧强科技有限公司以及安 徽华罗科技有限公司联合投资兴建 的高科技企业， 是瑞士罗氏在华技术支持企业。 开业庆 典受到当地政府、 安徽饲料工业协会的大力支持， 同时也备受同业单位和行业媒体的广泛 关注。 开业庆典由阜阳大北农总经理减春生先生主持， 当地政府领导和安徽饲料工业协会 代表在典礼上一一致词祝贺， 章年东总监对公司概

26、况、 企业 目标、 远景规划、 企业管理、 人 才管理、 市场营销等方面做了精彩报告。 典礼上还举行了阜阳大北农通过了I S 0 9 0 0 1 : 2 0 0 0国际质量体系认证和荣获“ 中国知 名品牌” 称号的颁奖仪式。同时阜阳大北农启动了 “ 阳光工程” ， 典礼上对品学兼优的农村 孩子， 进行了捐资助学的启动仪式。 当地媒体和中国畜牧兽医杂志、 中国畜牧兽医行业网对企业庆典进行了新闻报道， 同 时中国中国畜牧兽医杂志、 中国畜牧兽医行业网对阜阳大北农公司章年东先生进行了 毛 烹 竺 。_ ，_ .， 二二 .， ，:r二 二 r二 .二_1 ，二 ， 一 r， 【， r， 二:. 二 ， 二， 一，:.二L，1 ，. r. 二二 ， .， .， .二 二 二二 .， 一 r，_ ， 一， 一，