殼聚糖作為綠色飼料添加劑的應(yīng)用

逯慎杰，劉秀河

（山東輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，濟(jì)南 250353）

殼聚糖是甲殼素經(jīng)脫乙?；幚砗蟮漠a(chǎn)物，是迄今為止唯一發(fā)現(xiàn)的陽(yáng)離子動(dòng)物纖維和堿性多糖。其是以天然貝類、蟹類為原料，經(jīng)脫乙?；频?，因脫乙酰基一般不完全（通常在 70%～90%），所以被看作是殼聚糖和甲殼素的共聚體。目前，殼聚糖在醫(yī)藥行業(yè)常作為手術(shù)縫合線、人造皮膚等，在食品行業(yè)中常作為澄清劑、可食用膜等，其具有天然、無(wú)毒、相容性好的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠天然降解，是很有發(fā)展?jié)摿Φ木G色材料。

1 殼聚糖的性質(zhì)

1.1 殼聚糖的物理性質(zhì)

殼聚糖為白色或灰白色的半透明片狀固體，在溶液中是帶正電荷多聚電解質(zhì)，具有很強(qiáng)的吸附性，由于分子中乙酰胺基的存在，分子間形成很強(qiáng)的氫鍵，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于水、稀堿、堿和其他有機(jī)溶劑，可溶于稀酸，溶解性與脫乙酰度、相對(duì)分子質(zhì)量、黏度、游離氨基質(zhì)子化有關(guān)，脫乙酰度越高，相對(duì)分子質(zhì)量越小，越易溶于水，相對(duì)分子質(zhì)量越大，黏度越大[1]。

1.2 殼聚糖的化學(xué)性質(zhì)

殼聚糖分子內(nèi)含有-OH和-NH2活性基團(tuán)，易與多種有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，對(duì)其改性可以提高溶解性，具有良好的應(yīng)用前景。

1.3 殼聚糖的生物活性

殼聚糖是一種天然、無(wú)毒、可生物降解的碳水化合物。屬于天然高分子化合物，有很強(qiáng)的吸附能力，是一種良好的絮凝劑，可形成如多孔結(jié)構(gòu)、多孔支架的幾何結(jié)構(gòu)，用于體內(nèi)細(xì)胞生長(zhǎng)和骨重建[2]。殼聚糖可作為藥物釋放載體，與羥基磷灰石等復(fù)合能夠持續(xù)釋放萬(wàn)古霉素和磷霉素，在骨科感染療程中發(fā)揮作用[3]。殼聚糖在細(xì)菌細(xì)胞膜表面可以抑制生物合成，破壞穿過細(xì)菌細(xì)胞膜的能量傳輸，加快細(xì)菌的死亡。

2 殼聚糖的制備

常見甲殼素制備法有Hackman法和Shimahara法，這些方法都是利用酸和堿去除蝦蟹殼中的鈣和蛋白質(zhì)成分，最后得到甲殼素。優(yōu)質(zhì)甲殼素常以灰分及重金屬含量為參考依據(jù)，以含量低者為佳，分子量或黏度常用作原料加工或決定產(chǎn)品最終功能的參考指數(shù)。

Tolaimate等研究了實(shí)驗(yàn)室制備殼聚糖的方法，將96%乙醇溶液和乙烯乙二醇溶液混合，再加KOH粉攪拌，溶解過程放熱，溫度可升至90℃[4]。再向混合物中逐漸加入甲殼質(zhì)，溫度達(dá)到預(yù)期溫度后，乙醇揮發(fā)又回到反應(yīng)容器中，持續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間后，將混合物過濾，并用蒸餾水洗至中性，干燥，即可得到殼聚糖，在脫乙酰過程中以 1：1的比例添加NaBH4和苯硫酚可防止聚合物降解。有研究人員試驗(yàn)表明，用甲殼素懸浮液和NaOH溶液混合加熱至80℃，反應(yīng)過程中持續(xù)通入N2，到達(dá)預(yù)定時(shí)間后，將混合物過濾，并用蒸餾水洗至中性，再加入甲醇和丙酮，放置烘箱中，50℃干燥12 h，得到殼聚糖。

3 殼聚糖作為綠色飼料添加劑的應(yīng)用

隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)動(dòng)物的健康越來越重視，殼聚糖作為一種新型的飼料添加劑，為動(dòng)物的快速健康成長(zhǎng)提供了天然保護(hù)。

3.1 殼聚糖在家禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

殼聚糖能夠提高動(dòng)物免疫，改善動(dòng)物品質(zhì)，在腸內(nèi)可被雙歧桿菌利用，改善內(nèi)環(huán)境，起到整腸的作用。劉梅等對(duì)肉仔雞進(jìn)行了梯度殼聚糖的添加喂養(yǎng)，研究其對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)性能及免疫器官指數(shù)的影響，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，100 mg·kg－1殼聚糖處理組與對(duì)照組相比，顯著提高了肉仔雞平均日增重并降低了料肉比（P＜0.05），殼聚糖對(duì)肉雞的免疫功能有所提高[5]。常斌等研究了三黃雞日糧中添加不同比例的殼聚糖對(duì)其生產(chǎn)性能及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響，結(jié)果表明，三黃雞日糧中添加殼聚糖0.2%～0.4%不影響生產(chǎn)性能及干物質(zhì)代謝率，但顯著提高了蛋白質(zhì)代謝率，降低了脂肪代謝率，低含量（0.2%）的殼聚糖日糧可促進(jìn)三黃雞的礦物質(zhì)代謝，使其脛骨長(zhǎng)度及重量增加并有提高脛骨周長(zhǎng)和灰分、鈣、磷含量的趨勢(shì)，而高含量（0.3%、0.4%）的殼聚糖日糧則出現(xiàn)抑制作用[6]。金曉等研究了殼聚糖對(duì)肉仔雞外周血T淋巴細(xì)胞亞群的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，日糧中添加一定劑量的殼聚糖可使肉仔雞T淋巴細(xì)胞亞群 CD3＋、CD4＋、CD8＋及CD4＋/CD8＋有所增加，從而提高肉仔雞的細(xì)胞免疫功能[7]。

3.2 殼聚糖在家畜養(yǎng)殖中的應(yīng)用

殼聚糖對(duì)脂肪酸和膽汁酸有很強(qiáng)的結(jié)合能力，可以阻止腸胃對(duì)脂肪酸和膽汁酸的吸收，且能抑制體內(nèi)胰酶和碳水化合物水解酶的活力，從而抑制脂肪在體內(nèi)的沉積。因此，在豬飼料中添加殼聚糖，可以提高育肥豬的瘦肉率。趙燕等研究了殼聚糖對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能和非特異性免疫功能的影響，結(jié)果表明，添加殼聚糖0.04%、0.06%能夠極顯著提高斷奶仔豬平均日增重和平均日采食量，降低仔豬料肉比，顯著提高了仔豬血清溶菌酶含量，但對(duì)斷奶仔豬血清谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶含量無(wú)顯著影響[8]。史彬林等研究了殼聚糖對(duì)仔豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響，結(jié)果表明，在仔豬日糧中添加殼聚糖0.01%～0.05%在一定程度上提高了仔豬粗蛋白的表觀代謝率，但該劑量水平的殼聚糖對(duì)仔豬脂肪表觀消化率和能量及鈣磷表觀代謝率無(wú)顯著的影響[9]。

3.3 殼聚糖在魚類養(yǎng)殖中的應(yīng)用

殼聚糖具有一定的黏性，加到魚蝦飼料中可以起到黏結(jié)的作用，使餌料在水中穩(wěn)定的時(shí)間延長(zhǎng),從而減少有效成分的溶解損失。陸清兒等研究了殼聚糖及其復(fù)合物對(duì)三角魴生長(zhǎng)及魚體養(yǎng)分的影響，結(jié)果表明，添加殼聚糖有較好的促長(zhǎng)效果，飼料系數(shù)極顯著下降、成活率明顯提高；解剖試驗(yàn)表明，三角魴肥滿度顯著提高，可食部分增加，機(jī)體免疫性能和抗氧化性能提高。劉軍等通過在日糧中添加不同水平的稀土殼聚糖螯合鹽，研究其對(duì)鯽魚消化酶活性的影響，結(jié)果表明，添加量為稀土殼聚糖螯合鹽0.08%可以極顯著提高腸道淀粉酶和脂肪酶活力，顯著提高腸道蛋白酶活力；添加量為0.16%時(shí)，可以極顯著增強(qiáng)腸道淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活力；添加量為0.24%時(shí)對(duì)腸道脂肪酶活力具有極顯著促進(jìn)作用，對(duì)腸道淀粉酶和蛋白酶活力具有顯著促進(jìn)作用；且3個(gè)水平的添加對(duì)肝胰臟消化酶活力均無(wú)顯著作用[11]。

4 前景展望

我國(guó)海岸線長(zhǎng)，水產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，甲殼類產(chǎn)品年產(chǎn)量 2 500～3 500 t，資源豐富。因此殼聚糖作為一種新型飼料添加劑具有廣闊的應(yīng)用前景。大量試驗(yàn)研究表明，殼聚糖不僅對(duì)動(dòng)物的健康快速生長(zhǎng)提供天然的保護(hù)，還可作為動(dòng)物飼料包埋載體，具有緩解養(yǎng)殖所帶來的水環(huán)境惡化的功效。今后研究重點(diǎn)應(yīng)放在不同功能性的殼聚糖產(chǎn)品在飼料工業(yè)中的應(yīng)用及其作用機(jī)制的研究，為殼聚糖飼料的更廣泛應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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