自上世纪50年代，人们发现在饲料中添加抗生素有抗病促生长的作用以来，在动物生产中使用饲用抗生素，促进了畜牧业的飞速发展。但研究发现，长期应用抗生素会产生抗药性和药物残留，有的甚至会诱发人和动物癌变和畸变，危及人类健康和安全。为此，很多国家和饲养者反对抗生素作为生长促进剂，甚至通过立法手段对愈来愈多的药物品种加以禁止。与此同时，学者们也先后开展了能克服抗生素种种弊端、无毒、无副作用、无残留的天然生长促进剂的研究。非降解寡糖作为一种新兴的饲料添加剂，因其可克服饲用抗生素的种种弊端，同时在生产中能起到部分或全面替代抗生素的作用，愈来愈为人们所重视。
非降解寡糖是一类不能为畜禽自身吸收和利用，也不能为肠道大部分有害菌利用，但其能通过被肠道有益菌发酵，从而促使其增殖的物质。经研究这类物质多属短链分支的糖类物质，由于这些物质不能为动物消化利用，因而人们习惯将其称之为非降解寡糖。80年代中后期，日本首先把这种糖类物质开发成饲料添加剂产品用于饲料工业，90年代中期，日本生产的1/3该糖类物质用作饲料添加剂，40%的日本猪饲料中都添加这类物质，1994年已有10多种添加了该糖类物质的饲料出售。我国动物营养界虽在90年代后期才开始系统研究这类添加剂，但近年来在该方面已取得了一些阶段性的研究成果。
1．非降解寡糖的定义及其分类
非降解寡糖是指一类由2~10个单糖分子通过脱水缩合，以糖苷键连接形成一类糖的总称。根据组成单糖分子的个数分别称为二糖（乳糖等）、三糖（棉子糖等）、四糖（水糖）以及十糖等。由于单糖分子种类、分子间结合位置及结合类型不同，非降解寡糖种类繁多，常见的有果寡糖、甘露寡糖、半乳寡糖、反式半乳寡糖、异麦芽非降解寡糖、木果糖、低聚乳糖醇、寡聚木糖等。由于单糖分子结合位置及结合类型的特殊性，非降解寡糖不能被单胃动物消化，因而这类寡糖本身不具有营养作用，但其到达消化道后段肠道后，能被其中的有益微生物利用，从而促进肠道有益菌群的增殖，进而从多方面调节宿主的生理功能。
2.非降解寡糖的作用机制
迄今为止，国内外有关非降解寡糖的作用机制的研究很多，综合各方面报道，主要表现在以下几方面：
（1）促进机体肠道内有益菌的增殖。 非降解寡糖由于分子间结合位置及结合类型的特殊性，不能被单胃动物自身分泌的消化酶吸收，但当它进入肠道后段可作为营养物质被动物肠道内固定的有益菌消化利用，从而使有益菌大量增生，起到了有益菌增殖因子的作用。同时，非降解寡糖产生的酸性物质可降低整个肠道的pH值，从而抑制有害菌（如沙门氏菌等）的生长，提高动物的抗病能力。
（2）抑制病原菌定植，对动物起保健作用。许多病原菌的细胞表面含有一种用于细胞识别的蛋白质，即外源凝集素，病原菌危害动物首先是通过这种外源凝集素和肠内壁细胞表面的碳水化合物结合而粘附在肠上皮上繁殖开始的。而肠内壁细胞表面的碳水化合物的结构是短链带分支的糖类物质。应用适当的非降解寡糖，使之同细菌外源凝集素结合，可以破坏细胞识别的位点，使病原菌不能吸附到肠壁上。由于非降解寡糖不能被消化道内源酶分解。因此它们可携带着附着的病原菌通过肠道，以防止致病菌在肠道内繁殖。进一步研究表明，某些非降解寡糖不仅能防止致病菌附着在消化道上，而且也能清洗已附着的致病菌。如甘露寡糖，它能吸附附着在肠道上的具有甘露寡糖特异外源凝集素的大肠杆菌，从而使其从上皮细胞上脱落。
（3）刺激机体免疫系统，提高动物免疫力。某些非降解寡糖如甘露寡糖、果寡糖等具有提高药物和抗原免疫应答的能力，从而增加动物体液及细胞免疫的能力。
3.非降解寡糖对仔猪肠道微生态的影响
体内外研究表明，非降解寡糖易被肠道微生物发酵，并具有促进乳酸菌和双岐杆菌增殖的作用。非降解寡糖在胃肠道中发酵的位点和程度主要取决于以下各因素：非降解寡糖的化学特性（如糖的组成、糖苷键的连接方式）和物理结构（直链或支链）；肠道微生物的种类；食糜的物理化学状态；构成非降解寡糖的糖元数和聚合度等。一般而言，肠道中双岐杆菌主要利用聚合度较低的寡糖，而类杆菌则主要降解聚合度较高的寡糖。
非降解寡糖在胃肠道中被发酵的区段，主要取决于日粮中非降解寡糖的类型。在胃肠道各区段中，非降解寡糖除可被多糖降解菌（如双岐杆菌、乳酸菌等）发酵，还可被非多糖降解菌发酵。Wang等（1993）报道，在以人类粪便接种发酵果寡糖的试验中，果寡糖的发酵产物中含有琥珀酸、丁酸和丙酸，而其主要来源于非多糖降解菌发酵及其对双岐杆菌和乳酸菌发酵终产物的间接发酵。
3．1胃
有关非降解寡糖对仔猪胃内微生物的发酵特性影响的研究多集中在果寡糖和反式半乳寡糖两类上。Houdijk(1998)报道，在仔猪饲料中分别添加果寡糖和反式半乳寡糖均可降低猪胃中pH值，同时由于添加非降解寡糖后猪胃中细菌数量增多，实验组的空胃重也明显高于不添加非降解寡糖的对照组。Graham等(1986)指出，高达50%的果寡糖被胃中微生物所发酵。
3．2小肠
Houdijk等（1999）在断奶仔猪饲料中分别添加反式半乳寡糖和果寡糖,结果表明，高达90%的果寡糖在小肠中被发酵，而反式半乳寡糖的损失量则仅达30%。Gabert等（1995）发现，大部分果寡糖和半乳寡糖在盲肠末端被降解，而降解速度的差异主要取决于发酵速度的不同。Houdijk等（1998）在断奶仔猪饲料中分别添加果寡糖和反式半乳寡糖，结果表明，二者皆可提高小肠中多糖降解菌的活性，降低盲肠内容物的pH值，但对盲肠中的总挥发性脂肪酸浓度无影响，其原因可能在于添加非降解寡糖后，由于多糖降解菌活性增强，用于合成盲肠微生物蛋白的氨量也相应增多，从而使肠腔中氨浓度降低，进而导致pH值的降低。
已有报道表明，添加非降解寡糖后，猪小肠内微生物区系的具体变化方式目前尚无定论，总结有关报道，其主要与所添加的寡糖种类有关。Houdijk等（1998）报道，摄食添加果寡糖或反式半乳寡糖的饲料的仔猪的盲肠中乳酸杆菌、双岐杆菌数显著提高。但Gabert等（1995）报道，α-半乳寡糖及反式半乳寡糖对断奶仔猪盲肠内微生物区系无显著影响。Mathew等（1997）和Orban等（1997）在实验中也发现了类似的结果。
3.2大肠
许多实验表明，在饲料中添加不同种类的寡糖对大肠内各微生物群的多糖降解活性的影响不一致。Farnworth等（1992）发现，饲料中添加果寡糖对断奶仔猪大肠内微生物区系的组成无影响。Bolduan等（1993）指出，日粮中添加异麦芽寡糖和低聚半乳糖对仔猪大肠中pH值、乳酸、氨和短链脂肪酸浓度的影响也无显著影响。Houdijk（1998）发现，断奶仔猪饲料中添加反式半乳寡糖和果寡糖后，盲肠中pH值有升高的趋势，且随非降解寡糖添加水平的提高而呈递增现象，其中添加反式半乳寡糖组的断奶仔猪的粪便中的pH值的影响尤为明显。Marcfarlane等（1991）指出，pH值的提高与大肠微生物的蛋白分解活性提高和肠壁对短链脂肪酸的吸收增加有关。由于大肠中缺少易发酵碳水化合物，因而大肠中微生物发酵更易趋于蛋白质发酵，结果导致较高水平的碱性发酵产物如氨及由蛋白衍生的短链脂肪酸量增多，进而引起大肠中pH值的升高。此外，由于饲料中的果寡糖有促进盲肠及结肠中的上皮细胞分化的作用，因而该作者还认为饲喂果寡糖后肠壁面积增大，吸收的脂肪酸量也相应增多，进一步引起大肠中pH值的升高。
4..非降解寡糖在仔猪生产的应用
4.1非降解寡糖对仔猪生产性能的影响
有关非降解寡糖对仔猪生产性能的作用效果目前尚无定论。一些研究者报道，断奶仔猪饲料中添加果寡糖或反式半乳寡糖可改善其生长性能，提高饲料转化率，减少腹泻的发生（Hidaka等，1985；Fukuyasu和Oshida;1986;katta等，1993）。但其它一些报道表明，饲料中添加各种形式和水平的寡糖对猪生长性能并无改善作用，也不能减少腹泻的发生（Farnworth等，1992；Kornegay等，1992；Mathew等，1997），同时，猪饲料中添加非降解寡糖与其对肠道的消化及对生产性能的影响之间也无显著的相关关系。究其原因，主要有以下几点：（1）饲料中添加非降解寡糖后的效应与基础日粮中的非降解寡糖的含量密切相关。大麦、小麦等日粮中非降解寡糖的含量较高，因而添加非降解寡糖后效果不明显。而玉米中几乎不含非降解寡糖，因而添加非降解寡糖后有较好的效果。（2）添加的非降解寡糖水平。已有报道表明，当食入的一些寡糖如低聚半乳糖的量超过一定的日平均阀水平后，就将表现为抗营养因子作用（Benno等，1987）。一般来讲，非降解寡糖水平阀值的存在使我们对非降解寡糖的作用效果有更深入认识，在不超过阀值的水平上，它可起到化学益生素的作用；而超过阀值则可能起抗营养因子的作用。（3）动物体况及饲养环境。许多实验动物饲养条件良好，体况健康，不受病菌及应激因子如断奶、腹泻及畜舍条件的影响，因而添加非降解寡糖后，动物基本不产生任何应答。而在动物处于亚健康状态下，添加寡糖则有正效应的作用（Mul和Perry,1994）。（4）由于许多寡糖不仅为多糖降解菌发酵，同时也被梭菌和真细菌等非多糖降解菌发酵，因而非降解寡糖对双岐杆菌的作用效果将被削弱。（5）动物的生理阶段。由于幼龄动物消化系统发育不完善，同时易受到应激而致使胃肠道微生态失衡，因而在其饲粮中添加寡糖，可有效地调整肠道微生态环境，减少腹泻的发生。
4.2非降解寡糖对仔猪免疫功能的影响
目前对非降解寡糖与仔猪免疫功能方面的研究多集中在甘露寡糖方面。研究表明，甘露寡糖能有效地提高动物血清IgA水平,但对 IgG的影响不能肯定。Spring等（1998）研究表明，甘露寡糖能显著提高无菌仔猪血清中IgA、IgG和 IgM的含量；但对普通仔猪，甘露寡糖可显著提高血清IgA水平，而对 IgG、IgM没有明显影响。邵良平等（2000）报道，甘露寡糖能显著提高哺乳仔猪血清中 IgA、IgG的水平，但对 IgM的含量没有明显影响。此外，甘露寡糖能显著提高哺乳仔猪 PHA-淋巴细胞转化率和吞噬细胞的吞噬能力，同时还能显著提高哺乳仔猪血液 GSH-Px和 SOD的活性。
5.应用前景
与饲用益生素相比，由于非降解寡糖在制作配方时，无任何配伍禁忌。能耐受氧气、高温等所有饲料极端加工条件等对活菌制剂不利的因素，所以其应用范围较广，在粉料和膨化料中皆可应用；同时它还能耐受胃酸、胆汁等对活菌制剂的失活作用；通过刺激肠道固有有益菌增殖，克服了外源性活菌制剂在肠道中定殖能力不强的缺陷。但在使用中我们也必须注意一些生产实验问题，如目前生产中所有寡糖成本较高、纯度较低等。此外，我们还应注意到非降解寡糖的使用剂量问题，由于其不能为动物消化利用，只能通过肠道微生物发酵降解，因而在饲料中如果添加量不足，将起不到明显的增殖有益菌的效果；如果添加量过大，则大大增加了饲料成本，添加量过度时不仅起不到促进双歧杆菌繁殖的效果，还可能引起消化不良性腹泻。因此在实际生产中，我们必须针对不同动物选择合适的寡糖种类、合理而有效地添加量和添加方式。
总之，非降解寡糖作为一种新型的绿色饲料添加剂，由于无毒、无任何副作用，同时某些时候在某些方面的作用效果已经赶上甚至超过了抗生素，因此，我们深信，非降解寡糖一定会愈来愈为人们所重视，它们在未来的添加剂市场中也一定会占有越来越多的市场份额。
