殼寡糖的制備方法及其在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用效果

呂宏月，李嘉琪，楊嘉琪，張瑩瑩

（沈陽(yáng)工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧 撫順 113122）

大量研究表明，殼寡糖能夠改善動(dòng)物的生長(zhǎng)性能、提高機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)環(huán)境等，并且殼寡糖也具有相對(duì)分子量較低、水溶性好、易吸潮、生物活性高等優(yōu)勢(shì)。除此之外殼寡糖還具有純天然、無(wú)污染等特點(diǎn)。本文簡(jiǎn)單介紹了殼寡糖的制備方法并重點(diǎn)介紹了殼寡糖在各種動(dòng)物上的應(yīng)用。

1 殼寡糖的制備

殼寡糖的制備主要通過(guò)殼聚糖降解獲得，主要方法有化學(xué)法、酶解法和物理法等。

1.1 化學(xué)方法

制備殼寡糖的化學(xué)方法有很多，比如酸解法、氧化降解法等，其中酸解法是使殼聚糖在HCl、H2SO4、HF和HNO2等酸性試劑的作用下發(fā)生劇烈降解得到殼寡糖。酸解法在酸解的過(guò)程中程度不容易受到控制并且產(chǎn)量較低，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而近年來(lái)關(guān)于氧化降解這種方法的研究應(yīng)用較多，其中氧化降解法中的過(guò)氧化氫氧化法已經(jīng)被用作殼寡糖的生產(chǎn)，其他氧化降解法還有紫外線輻射（UV）/H2O2法、NaCl/H2O2法等。氧化降解這種方法需要的成本低，效率卻很高，并且污染也很小，應(yīng)用前景廣闊。

1.2 物理方法

常用的物理法有很多，如超聲波法、輻射法、紫外線法等。使用物理法制備殼寡糖的方法操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但是效果比較差。在這些方法中超聲波法的研究較多，其影響因素主要是超聲波的作用時(shí)間，作用時(shí)間增長(zhǎng)殼聚糖的降解率也跟著增加，并且得到的殼寡糖的相對(duì)分子質(zhì)量分布變窄，可以得到較均一的殼寡糖。超聲波法最簡(jiǎn)單、成本最低，試驗(yàn)證明超聲波法能夠促進(jìn)殼寡糖的得率。

1.3 酶解法

相較于其他降解法，酶解法是最為理想和環(huán)保的降解方法，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如酶降解法的反應(yīng)條件比較溫和、反應(yīng)過(guò)程容易控制、無(wú)污染，并且利用酶降解可以得到大量高活性的殼寡糖。酶降解法分為兩種，一種是專(zhuān)一性酶降解法，一種是非專(zhuān)一性酶降解法。專(zhuān)一性的酶主要有溶菌酶、殼聚糖酶等，非專(zhuān)一性的酶主要有蛋白酶、脂肪酶等，這些酶對(duì)殼聚糖均表現(xiàn)出了較好的降解效果。

1.4 糖基轉(zhuǎn)移法

糖基轉(zhuǎn)移法的基礎(chǔ)是有酶來(lái)參與反應(yīng)，低聚合度寡糖在酶參與作用下，延長(zhǎng)糖鏈成為高聚合度寡糖。這種方法受到了多種因素的影響，例如底物的濃度、pH 值、溫度等都會(huì)對(duì)最后的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

1.5 復(fù)合降解法

復(fù)合降解法綜合了其他各單一降解法，就是把降解殼聚糖的所有方法所具備的優(yōu)點(diǎn)和這些方法存在的問(wèn)題進(jìn)行一定的分析，然后再進(jìn)一步優(yōu)化，或者利用引入較新的分離技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[1-2]。

2 殼寡糖在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用

2.1 在肉雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1.1 殼寡糖對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響

大量的研究表明，在肉雞的飼糧中添加適量的殼寡糖對(duì)提高肉雞的生產(chǎn)性能有明顯的效果。王秀武等[3]通過(guò)研究得出，添加殼寡糖的飼糧會(huì)使肉仔雞腸道微生物受到抑制，腸腔內(nèi)環(huán)境得到改善，機(jī)體的免疫力得到提高，使機(jī)體處于健康的生理狀態(tài)，所以肉仔雞的體重隨著殼寡糖添加量的增加而增大，料重比相對(duì)降低。郭效中等[4]通過(guò)研究得出，添加殼寡糖對(duì)動(dòng)物的采食量和增重影響較小，但是隨著殼寡糖濃度的降低，肉仔雞的生產(chǎn)性能也呈下降的趨勢(shì)。Huang R.L.等[5]通過(guò)研究得出，在飼糧中添加不同水平的殼寡糖（50、100、150 mg·kg-1），與抗生素組和空白對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)添加了殼寡糖的飼料顯著提高了肉雞的體增重和飼料轉(zhuǎn)化效率。但添加殼寡糖一定要適當(dāng)，因?yàn)樘砑恿溯^多的殼寡糖對(duì)肉雞的生長(zhǎng)性能反而會(huì)產(chǎn)生不利的影響。李曉晶等[6]通過(guò)研究得出，在肉雞飼糧中添加大劑量的殼寡糖150 mg·kg-1時(shí)其促生長(zhǎng)效果低于100 mg·kg-1殼寡糖處理組。

2.1.2 殼寡糖對(duì)肉雞屠宰性能的影響

前人關(guān)于添加殼寡糖對(duì)肉雞屠宰性能影響的研究比較少，白潔等[7]通過(guò)研究得出，將對(duì)照組與在飼糧中添加100 mg·kg-1的殼寡糖組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)添加殼寡糖對(duì)肉雞的半凈膛率、全凈膛率和腿肌率都起到顯著提高的作用，但可能由于殼寡糖的純度原因，肉雞的半凈膛率和全凈膛率中抗生素組顯著低于添加殼寡糖組，所以肉雞的屠宰性能得到提高。閆冰雪等[8]通過(guò)研究得出，在飼糧中添加殼寡糖對(duì)肉仔雞的胸肌率、半凈膛率、全凈膛率和腹脂率的影響并不明顯，而添加了150 mg·kg-1殼寡糖時(shí)腿肌率顯著提高。所以在飼糧中添加殼寡糖可以提高肉雞的屠宰性能，由于殼寡糖對(duì)肉雞屠宰性能影響的研究較少，所以關(guān)于殼寡糖對(duì)肉雞屠宰性能的影響還有待進(jìn)一步的研究。

2.1.3 殼寡糖對(duì)肉雞免疫性能的影響

據(jù)了解，家禽有三個(gè)重要的免疫器官，分別是法氏囊、胸腺和脾臟[9]。徐小龍等[10]研究表明，在日糧中添加100～200 g·t-1的殼寡糖對(duì)促進(jìn)肉雞免疫器官的發(fā)育有明顯的效果。Deng X.Z.等[11]通過(guò)研究得出，添加100 mg·kg-1殼寡糖的日糧對(duì)肉仔雞法氏囊指數(shù)、胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)有明顯的提高效果。白潔等[7]通過(guò)研究得到，添加100 mg·kg-1殼寡糖的飼糧與空白對(duì)照組相比，試驗(yàn)后期肉雞的胸腺指數(shù)與法氏囊指數(shù)都呈現(xiàn)了升高的現(xiàn)象，對(duì)于脾臟指數(shù)來(lái)說(shuō)，差異雖然不是很明顯，但也呈現(xiàn)了升高的現(xiàn)象。李曉晶等[6]通過(guò)研究得出，添加了100 mg·kg-1殼寡糖的肉雞的胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)都比其他處理組高，說(shuō)明殼寡糖能夠調(diào)節(jié)非特異性免疫。所以綜合前人的研究得出，在飼糧中添加殼寡糖可以提高肉雞的免疫性能。

2.1.4 殼寡糖對(duì)肉雞抗氧化性能的影響

臧珉等[12]通過(guò)研究得出了殼寡糖有較強(qiáng)的抗氧化性的結(jié)論。白潔等[7]研究表明，在飼糧中添加50 mg·kg-1的殼寡糖可以顯著提高肉雞的抗氧化性能，但添加了150 mg·kg-1殼寡糖時(shí)并沒(méi)有明顯的效果。這表明在飼糧中添加殼寡糖可提高肉雞的抗氧化性能，但添加量并不是越高越好。Sun T.等[13]研究表明，因?yàn)闅す烟堑姆肿虞^小，暴露出的活性羥基和氨基具有還原性，提供的氫離子可與自由基發(fā)生反應(yīng)，從而起到了抗氧化的作用。所以綜合前人的研究結(jié)果表明，在飼糧中添加殼寡糖能夠起到抗氧化的作用。

2.2 在水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著人們對(duì)水產(chǎn)品需求量的增加，水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖逐漸變得廣泛，在水產(chǎn)動(dòng)物飼料中加入殼寡糖的研究也越來(lái)越多，主要研究?jī)?nèi)容集中在魚(yú)、蝦、蟹等種類(lèi)。目前研究的是在基礎(chǔ)飼料中加入殼寡糖對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能、免疫指標(biāo)及腸道菌群的影響，并且都取得了較好效果。

2.2.1 殼寡糖對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響

近些年來(lái)，對(duì)于在水產(chǎn)動(dòng)物飼料中加入殼寡糖的研究逐漸增多，經(jīng)多數(shù)人的研究表明，殼寡糖對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能起著明顯的促進(jìn)作用。蔡勝昌等[14]研究表明，在大菱鲆幼魚(yú)基礎(chǔ)飼料中分別添加0、0.5%、1.0%的殼寡糖和0、0.5%、1.0%的低聚木糖并養(yǎng)殖60 d，其研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組中大菱鲆幼魚(yú)的蛋白質(zhì)效率、增重率、特定生長(zhǎng)率和飼料利用率均有顯著的提高（P＜0.05），且飼料中添加0.5%殼寡糖+1.0%低聚木糖組合以及1.0%殼寡糖+1.0%低聚木糖組合對(duì)大菱鲆幼魚(yú)促生長(zhǎng)效果最好，飼料利用率、蛋白質(zhì)效率最高。徐貴珠[15]研究表明，在中華絨螯蟹的飼料中添加0.6%殼寡糖和0.2%茶多糖最適宜，能夠促進(jìn)中華絨螯蟹生長(zhǎng)，提高其生長(zhǎng)指標(biāo)，與對(duì)照組相比較，特定生長(zhǎng)率和增重率顯著提高（P＜0.05），餌料系數(shù)顯著降低高（P＜0.05），促進(jìn)了消化器官的生長(zhǎng)發(fā)育。蘇鵬[16]在紅鰭東方鲀飼料中添加不同劑量的殼寡糖并飼養(yǎng)56 d，結(jié)果表明隨著殼寡糖添加量逐漸增加，紅鰭東方鲀的生長(zhǎng)性能逐漸增強(qiáng)，其增重率、特定生長(zhǎng)率、腸指數(shù)逐漸增大；同時(shí)飼料中添加殼寡糖能提高魚(yú)體的非特異性免疫、優(yōu)化紅鰭東方鲀的腸道菌群。

2.2.2 殼寡糖對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物免疫指標(biāo)的影響

大量的研究表明殼寡糖能夠提高機(jī)體的免疫功能，其對(duì)魚(yú)類(lèi)免疫功能的提高已被許多學(xué)者的研究成果所證實(shí)。殼寡糖具有維持水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖環(huán)境微生態(tài)平衡的作用，還能控制疾病的發(fā)生且作用長(zhǎng)期有效。所以，就目前的水產(chǎn)業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)現(xiàn)況，殼寡糖作為新型的飼料添加劑，必然成為水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的新趨勢(shì)。張國(guó)啟[17]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加了殼寡糖后，黃河鯉的免疫指標(biāo)出現(xiàn)了一定程度的提高。殼寡糖對(duì)黃河鯉血液白細(xì)胞吞噬活性的影響在飼養(yǎng)第22～56天效果差異現(xiàn)象最明顯，對(duì)黃河鯉血清免疫指標(biāo)的影響顯著，提高了黃河鯉溶菌酶活性和一氧化氮濃度，其他項(xiàng)目差異均不顯著。張?jiān)娪甑萚18]研究表明，在克氏原螯蝦飼料中添加殼寡糖后，其肝胰腺及腸道中脂肪酶、胰蛋白酶和淀粉酶活性有了非常顯著的提高，并且能夠調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，提高成活率。

2.2.3 殼寡糖對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的影響

腸道菌群可以分泌促進(jìn)魚(yú)類(lèi)消化吸收的酶類(lèi)[19]，因此腸道菌群對(duì)魚(yú)類(lèi)的消化吸收及營(yíng)養(yǎng)免疫起著很重要的作用。在吉富羅非魚(yú)幼魚(yú)飼料中添加殼寡糖，添加量越多，腸道乳酸桿菌的數(shù)量越多，而大腸桿菌數(shù)量則逐漸減少[20]。殼寡糖不僅能夠促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌的增長(zhǎng)，而且能夠抑制有害菌的數(shù)量，從而改善腸道內(nèi)環(huán)境。孫夢(mèng)潔[21]將健康俄羅斯鱘和飼喂2個(gè)月殼寡糖的俄羅斯鱘分別進(jìn)行感染試驗(yàn)，隨著殼寡糖飼喂時(shí)間的增加，厚壁菌門(mén)所占的比例增加，抑制了氣單胞菌科微生物的繁殖，且結(jié)果表明飼喂殼寡糖可促進(jìn)奇異球菌、分枝桿菌及螺旋體菌等微生物的增殖，增加腸道菌群的物種豐富度，進(jìn)而促使腸道組織結(jié)構(gòu)更為完善，調(diào)節(jié)腸道微生物菌群平衡。

2.3 在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.3.1 殼寡糖對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響

大量研究表明飼糧中添加殼寡糖可以對(duì)母豬的生產(chǎn)性能起到提高的作用。黃葉等[22]研究表明，添加一定量殼寡糖對(duì)母豬總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)和產(chǎn)仔重都起到了增加的效果。添加一定量殼寡糖對(duì)泌乳母豬來(lái)說(shuō)可明顯提高仔豬生長(zhǎng)表現(xiàn)。對(duì)于斷奶仔豬，添加殼寡糖可以增加仔豬血清中生長(zhǎng)激素和胰島素樣生長(zhǎng)因子的含量，并且能夠促進(jìn)仔豬的生長(zhǎng)。在許青松等[23]和楊開(kāi)云[24]的試驗(yàn)中，將殼寡糖添加到妊娠母豬的日糧中，對(duì)增加母豬總窩產(chǎn)仔數(shù)、窩產(chǎn)活仔數(shù)和仔豬初生窩重起到了明顯的效果并且很大程度上增加了產(chǎn)活仔窩重。

2.3.2 殼寡糖對(duì)豬肉品質(zhì)的影響

蔣登湖等[25]研究肉品質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管添加300 mg·kg-1殼寡糖對(duì)試驗(yàn)豬背最長(zhǎng)肌中pH值、滴水損失、肉色、嫩度值等均造成了顯著差異，但與對(duì)照組不同的是，添加300 mg·kg-1殼寡糖組均顯著提高了背最長(zhǎng)肌中粗脂肪和肌苷酸的量，均顯著降低了背最長(zhǎng)肌中的菌落總數(shù)。同時(shí)殼寡糖可以顯著提高背最長(zhǎng)肌中肌苷酸的含量。蘇維發(fā)等[26]試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加殼寡糖能夠顯著改善生長(zhǎng)育肥豬的肉色，提高機(jī)體抗氧化能力。脂質(zhì)氧化是影響肉品質(zhì)的重要因素，并影響味道、香氣、顏色、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等。

2.3.3 殼寡糖對(duì)豬免疫性能的影響

血清中免疫球蛋白和補(bǔ)體的含量可以反映機(jī)體免疫能力的強(qiáng)弱。劉瑩瑩等[27]研究結(jié)果表明，母豬飼糧中添加低聚殼聚糖，能夠提高母豬初乳中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM含量，同時(shí)提高仔豬血清免疫球蛋白IgG 和IgA 含量。T.Ho 等[28]也報(bào)道了母豬妊娠后期補(bǔ)充殼寡糖對(duì)母豬和仔豬血清IgM、分泌型免疫球蛋白A(sIgA)含量及母豬糞便中sIgA含量都有明顯提高的作用。柒啟恩等[29]試驗(yàn)結(jié)果顯示圍產(chǎn)期母豬飼糧中添加殼寡糖對(duì)母豬初乳中IgG、白細(xì)胞介素IL-2和IL-6含量起到了明顯提高的作用，但是對(duì)IgA、IgM和α腫瘤壞死因子（TNFα）的含量并沒(méi)有什么明顯的影響。

3 殼寡糖在其他方面的應(yīng)用

大量研究表明，殼寡糖在化工、農(nóng)業(yè)、生物獸藥、醫(yī)藥、飼料添加劑等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)上，殼寡糖不僅能夠促進(jìn)土壤中有益微生物的生長(zhǎng)，還能改善土壤菌群環(huán)境，因此殼寡糖促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)。所以可以將殼寡糖制成生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和肥料等。

在生物獸藥方面，可以利用殼寡糖的抗菌作用及時(shí)預(yù)防大腸桿菌、葡萄球菌等有害菌對(duì)動(dòng)物健康造成的損害；殼寡糖還具備促進(jìn)傷口愈合的功效以及降血脂等功效。

殼寡糖在當(dāng)今醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。有研究表明，殼寡糖能夠?qū)δ[瘤細(xì)胞的一系列活動(dòng)造成抑制作用，具備一定的抗癌功效，體外試驗(yàn)可以證明殼寡糖可誘導(dǎo)多種癌細(xì)胞死亡[30]，如肝癌[31]、前列腺癌[32]等。

隨著社會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品越來(lái)越大的需求，以及人們對(duì)食品安全及藥物殘留越來(lái)越關(guān)注，我國(guó)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境及飼料添加劑等更為重視。殼寡糖是一種動(dòng)物飼料的添加劑，其能夠提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能、屠宰性能，并且能夠改善腸道菌群、增強(qiáng)動(dòng)物免疫力。殼寡糖是一種無(wú)污染、無(wú)殘留并且作用力很強(qiáng)的飼料添加劑。

4 展 望

本文總結(jié)了殼寡糖的制備方法、在動(dòng)物上的應(yīng)用及其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，總結(jié)得出殼寡糖能夠提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能、屠宰性能、免疫性能等，并且能夠顯著提高肉品質(zhì)、調(diào)節(jié)腸道微生物的平衡。雖然殼寡糖在各個(gè)領(lǐng)域的研究有很多，但在生產(chǎn)工藝等方面還存在一些問(wèn)題，還有待更多的科研人員進(jìn)一步探究。現(xiàn)如今隨著問(wèn)題的不斷解決、研究的不斷深入，殼寡糖作為一種功能性寡糖，其應(yīng)用前景更為廣闊。