殼寡糖的生物學(xué)功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

熊愛軍，張?jiān)鲇?，鄒新華,2，倪冬姣,2，許贛榮,2，昌 捷

（1.廣東廣州播恩集團(tuán)技術(shù)中心 510000；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部生物飼料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 341000）

殼寡糖（chitosan oligosaccharide,COS）：化學(xué)名β-（1-4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖，是氨基葡萄糖（Glucosamine）通過β-1,4 糖苷鍵連接而成的聚合度為2-10 功能性低聚糖， 這是在甲殼素通過高溫條件作用之下使用濃NaOH 脫乙?；幚碇笫紫葧?huì)形成殼聚糖， 殼聚糖能夠利用加酸的方式與酶促降解之下形成[1]，其分子量小于3KDa，易溶于水及酸性、堿性溶液，99%以上被機(jī)體吸收。 殼寡糖是迄今所發(fā)現(xiàn)的唯一天然陽離子堿性多糖，具有水溶性好、粘度低、生物活性高、分子量小、易被機(jī)體吸收等特性，在國外被譽(yù)為“人體第六大生命要素”[2]。

由于含有功能性羥基和基團(tuán)氨基酸，殼寡糖具備非常好的效果，比如抗菌性、抗炎、抗氧化的效果，還能夠促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體免疫力效果的提升，所以實(shí)際應(yīng)用效果非常好[3]。 殼寡糖具生物性非常好，降解性良好，能夠大量地應(yīng)用到食品、藥物、醫(yī)學(xué)等多個(gè)行業(yè)中，效果非常好[4]。

目前畜牧行業(yè)飼料中開始全面禁止使用抗生素，殼寡糖作為替抗生素產(chǎn)品應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖， 是一種新型的安全有效的綠色飼料添加劑，本文重點(diǎn)分析殼寡糖的生物學(xué)效應(yīng)，并且了解其在畜禽養(yǎng)殖中所產(chǎn)生的效果。

1 殼寡糖的主要生物學(xué)功能

1.1 調(diào)節(jié)腸道微生物及抗菌

殼寡糖屬于益生元， 能夠有效地通過益生菌的合理使用，可以更好地促進(jìn)其益生菌的有效生長，改善腸道內(nèi)環(huán)境，從而提高飼料消化率及生產(chǎn)性能[5]。 李曉晶[6]研究發(fā)現(xiàn)，肉仔雞日糧中添加100mg/kg 殼寡糖，在初期階段能夠有效的促進(jìn)肉雞盲腸內(nèi)的乳酸桿菌數(shù)量的增多，還能夠有效減少大腸桿菌的數(shù)量。 連國琦[7]等研究報(bào)道，環(huán)江香豬飼喂添加0.50%殼寡糖的基礎(chǔ)飼糧，回腸和盲腸的乳酸菌數(shù)量得到有效地提升， 鏈球菌數(shù)量則會(huì)有所減少，大腸桿菌數(shù)量降低幅度比較大。 何亞男[8]等在研究中確定，殼寡糖能夠更好地提升大鼠十二指腸與空腸絨毛長度與黏膜厚度等。王秀武[9]等研究發(fā)現(xiàn)，使用殼寡糖能夠顯著增加AA 肉雞的回腸及空腸的絨毛高度和隱窩深。 因此可以推測殼寡糖促進(jìn)動(dòng)物生長性能是能過改善腸道菌群結(jié)構(gòu)和腸道形態(tài)的作用機(jī)制。

殼寡糖具有廣譜的抗菌活性，對(duì)某些真菌、金黃色葡萄球菌及大腸桿菌的發(fā)育均有明顯的抑制效果。 朱立賢[10]研究發(fā)現(xiàn)，200mg/kg 殼聚糖能有效保護(hù)攻毒大腸桿菌的雞只和降低其死亡率。 劉碧源[11]等發(fā)現(xiàn)，不同濃度的殼寡糖可有效抑制金黃色葡萄球菌等細(xì)菌的生長， 且抑菌效果隨著殼寡糖濃度的增加有增強(qiáng)的趨勢。楊玉紅[12]發(fā)現(xiàn)分子量低的殼聚糖表現(xiàn)出對(duì)大腸桿菌更好的抑菌效果。

1.2 免疫調(diào)節(jié)

殼寡糖可以更好地促進(jìn)免疫器官的免疫力效果的提升，還能夠在某種程度上影響免疫細(xì)胞分泌作用， 在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。李曉晶[13]在肉仔雞飼糧中添加100mg/kg 殼寡糖，42 日齡時(shí)顯著提高了脾臟指數(shù)、法氏囊指數(shù)和胸腺指數(shù)。 竇江麗[14]等報(bào)道，中劑量（0.012%）的殼寡糖顯著提高了小鼠的脾指數(shù)，溶血空斑數(shù)及血清溶血水平明顯提高。 同樣，Wu[15]等研究表明，殼寡糖能對(duì)鼠的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生影響， 刺激樹突表面細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致G0/G1 期停止，從而影響其細(xì)胞及體液的免疫。紀(jì)瑩[16]也發(fā)現(xiàn)，殼寡糖通過刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-1β 和TNFα，能夠有效促進(jìn)動(dòng)物提升其殺滅病原微生物的能力，使得身體免疫水平得到提升。

1.3 抗氧化

許多研究發(fā)現(xiàn)， 殼寡糖能夠清除H2O2、.O2-和.OH 等自由基， 提高機(jī)體內(nèi)SOD、GSH-Px 等酶的水平， 以及降低血清中ALT、AST 和MDA 的含量，也有研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖抗氧化可能與絲裂原活化蛋白激酶MAPK 或核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2 活化有關(guān)。

1.4 促進(jìn)礦物質(zhì)吸收及骨骼健康

有體內(nèi)外試驗(yàn)研究結(jié)果說明， 殼寡糖能使鈣質(zhì)形成不溶性鈣鹽，增加骨骼中鈣的沉積。 王秀武等研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖顯著增加了肉仔雞的胸肌、 腿肌和仔豬中背最長肌中礦物質(zhì)元素的含量，血清和器官中部分礦物質(zhì)元素的含量有增加趨勢。

張偉、沈若武、柴平海等研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖可以用來促進(jìn)骨折修復(fù)、傷口愈合和骨病治療等相關(guān)方面，表明殼寡糖可通過某種機(jī)制提高骨細(xì)胞的活性， 促進(jìn)成骨組織及胞骨鈣素的表達(dá)的作用，從而達(dá)到治療骨質(zhì)疏松、修復(fù)和鞏固骨骼的功能和健康。

1.5 降血脂及膽固醇作用

殼寡糖能調(diào)節(jié)血清中膽固醇和甘油三酯(TG)。宋濤[17]等研究顯示，育雛期肉鴨飼糧中添加100～300mg/kg 殼寡糖，隨著添加量的增多能夠有效地增加總膽固醇的下降幅度，效果明顯。 王紅衛(wèi)[18]發(fā)現(xiàn)添加200mg/kg 的3kDa 和8kDa 的殼寡糖能夠在很大的程度上降低蛋雞血清中TG 含量。 孟曉[19]在蛋雞飼糧中添加600、900mg/kg 殼寡糖， 可以使血清中的膽固醇總體含量得到更好地降低，處理效果更好。

2 殼寡糖在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

殼寡糖在應(yīng)用于豬生產(chǎn)中， 大多是應(yīng)用到斷奶仔豬和母豬階段上。 張玲、顏瑩莉等發(fā)現(xiàn)殼寡糖明顯改善了斷奶仔豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。 Liu、Zhou、黨國旗等相繼報(bào)道，日糧中添加殼寡糖能提高斷奶仔豬生長性能，發(fā)病飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，Zhou 還發(fā)現(xiàn)添加0.10%和0.20%殼寡糖均能降低仔豬腹瀉率，黨國旗添加150mg/kg 殼寡糖對(duì)糞便成型率有明顯改善。 喬麗紅研究發(fā)現(xiàn)添加0.005%殼寡糖降低了斷奶仔豬糞便中大腸桿菌數(shù)量。 袁華根[20]研究在日糧添加160mg/kg 殼寡糖，可以顯著提高回腸養(yǎng)分表觀消化率、 小腸絨毛高度及絨毛高度與隱窩深度的比值，顯著提高了56d 十二指腸和空腸隱窩細(xì)胞增殖活力，其作用與鹽霉素的效果相當(dāng)。姜飛[21]研究結(jié)果表明在哺乳母豬日糖中添加殼寡糖可改善母豬和斷奶仔豬免疫和抗氧化水平， 泌乳量和乳品質(zhì)得到了改善，促進(jìn)仔豬腸道發(fā)育、二糖酶的活性、降低腸道環(huán)境pH，提高仔豬的生長性能。邊佳偉[22]研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖能改善妊娠母豬的生產(chǎn)性能，提高妊娠母豬營養(yǎng)物質(zhì)利用率。 劉瑩瑩[23-24]等研究發(fā)現(xiàn)，母豬飼料中添加50mg/kg 的殼寡糖能顯著增加出生窩重和健仔數(shù)，提高哺乳期采食量、泌乳性能和乳品質(zhì)，降低哺乳仔豬腹瀉率，有利于仔豬的生長發(fā)育。

2.2 在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

王秀武、游金明、李曉晶等研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖能提高肉雞后期的生產(chǎn)性能和降低料重比。Zhou、胡忠澤[25]等研究結(jié)果表明，在肉雞飼料中添加殼寡糖，可以降低腹脂率，改善雞肉品質(zhì)。陳靜文[26]等研究發(fā)現(xiàn)， 在0～4 周齡黃羽肉雞日糧中添加殼寡糖可降低肉雞血脂含量和改善抗氧化能力。 徐晨希[27]研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加100、150mg/kg 殼寡糖可顯著促進(jìn)42 日齡肉仔雞生長，150mg/kg能夠有效改變了肉雞的腸膜結(jié)構(gòu)形式，尤其是十二指腸的形態(tài)，能夠使得組織的長度和深度變化更加的明顯， 但添加較高水平（200mg/kg）殼寡糖反而不利于肉仔雞的生長發(fā)育。

殼寡糖在蛋雞飼料中的應(yīng)用，表現(xiàn)效果不一致，對(duì)產(chǎn)蛋率、哈夫單位有積極影響，主要在產(chǎn)蛋早期和后期表現(xiàn)要明顯，其應(yīng)用效果除了有添加量、蛋雞品種和周齡的因素外，另外也與殼寡糖的分子量大小有關(guān)。 Meng[28]等的研究結(jié)果表明，在海蘭褐蛋雞日糧中添加0.02%、0.04%的殼寡糖，能夠從某種程度上調(diào)整其產(chǎn)蛋的性能，并且可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)的提升，并且能夠使得血液內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量與總蛋白水平得到改變， 并且使得蛋雞干物質(zhì)與粗蛋白質(zhì)的消化率得到提升。 Yan[29]的基礎(chǔ)飼料中增加0.01%或0.02%的殼寡糖能夠更好地提升雞蛋的質(zhì)量水平，蛋黃顏色也會(huì)發(fā)生明顯的變化，提高血液中淋巴細(xì)胞、白細(xì)胞以及血紅細(xì)胞水平從而可以使得蛋雞具備較高的免疫能力。王紅衛(wèi)[18]等研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖提高了雞蛋的哈夫單位。 孟曉[19]的研究結(jié)果表明，不同水平的殼寡糖對(duì)蛋雞后期蛋重、料蛋比等無顯著影響，添加300mg/kg 提高了產(chǎn)蛋率，哈夫單位隨添加量增加有提高趨勢。

2.3 在水產(chǎn)中的應(yīng)用

殼寡糖應(yīng)用到水產(chǎn)品中也會(huì)產(chǎn)生比較好的效果， 所以研究者重視度較高，其研究多集中于其對(duì)機(jī)體非特異性免疫的影響。劉含亮[30]等通過研究殼寡糖對(duì)虹鱒的影響發(fā)現(xiàn)，200mg/kg 殼寡糖可顯著提高虹鱒的生長性能，增加機(jī)體非特異性免疫，添加殼寡糖顯著降低了血清中膽固醇、甘油三酯和葡萄糖的含量。 張國啟[31]研究在黃河鯉日糧中添加0.5%殼寡糖，發(fā)現(xiàn)顯著提高了日糧攝入量、生長速度和肥滿度，提高了攻毒后的成活率。 Lin 等研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖能有效提高卵形鯧的固有免疫反應(yīng)， 同時(shí)能夠有效的促進(jìn)機(jī)體的哈維氏弧菌的抗性得到有效的提升。孫立威[32]等的經(jīng)過多年的研究， 發(fā)現(xiàn)殼寡糖的應(yīng)用能夠有效地促進(jìn)羅非魚幼魚的抗感染能力，還能夠調(diào)節(jié)幼魚的身體生長率水平，并且能夠在某種程度下降低料重比。

3 小結(jié)

綜上所述，殼寡糖添加到動(dòng)物的飼料中，能夠有效地提升動(dòng)物的免疫能力，并且具備一定的抗菌性。 從當(dāng)前的這些研究分析發(fā)現(xiàn)，殼寡糖能夠作為效果較好的替抗飼料以促進(jìn)生長，其來源甲殼素廣泛存在于蟹、蝦和昆蟲的外殼及菌類、藻類的細(xì)胞壁之中，資源豐富、無毒，無副作用，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。 然而，因不同分子量的殼寡糖其生理活性差異較大， 表現(xiàn)的功效并不完全一致， 不同試驗(yàn)研究結(jié)果差異較大， 很難確定適宜的添加量。 因此，需進(jìn)一步系統(tǒng)地研究殼寡糖的生物學(xué)功能機(jī)理、最適添加比例及經(jīng)濟(jì)效益等。