聚糖及其在饲料工业中的应用前景

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甲壳素是自然界仅次于纤维素的第2大天然生物高聚物，又名为几丁质，化学名称为（l，4）-2-乙酸胺基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，分子量在100万μ以上，是唯一含氨基的均态多糖，结构与纤维素相似，是纤维素第2位上的羟基被酸氨基置换的产物。由于晶胞内分子链的排列不同，甲壳素存在3种晶型，即α、β、γ-甲壳素，其中的α-甲壳素，最丰富、最稳定，不易分解、不易熔化，也不溶于水、乙醇、乙醚、稀酸（除醋酸外）、稀碱，可溶于浓的无机酸与无水甲酸。甲壳素经浓碱水解脱乙酸基后产物为壳聚糖，又称为几丁聚糖，化学名称是聚（1，4苷）-2-胺基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。它呈白色或灰白色，略有珍珠光泽，是半透明片状固体，不溶于水和碱溶液，可溶于稀有机酸及部分无机酸如盐酸等；但不溶于冷的稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸。在溶液中壳聚糖表现出聚电解质的效应。在无盐条件下，越稀的溶液其粘度反而增加，这是电荷排斥和分子伸展导致有效容积增大的原因。当加入一定量的盐以中和电荷效应时，粘度表现正常。在醋酸中壳聚糖溶液的粘度倾向于随着pH值下降而增加，而在盐酸中则倾向于随着pH值下降而下降。

1壳聚糖主要生理功能

1．1免疫活性

壳聚糖对免疫系统有多方面的调节作用。如可通过激活补体系统，介导补体的系列生物学效应，增强机体非特异性免疫系统功能。同时能分泌多种免疫因子，调节细胞免疫与体液免疫，从而增强机体抗感染能力。巨噬细胞的表面存在着细菌多糖的受体，而壳聚糖作为细菌多糖的类似物，能刺激巨噬细胞活化，从而促进其吞噬能力，提高其分泌的水解酶活性。它还能激活T细胞和B细胞，增强其在免疫应答中的协同效应、介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答。

壳聚糖参与免疫系统免疫球蛋白（IgM）的生成，它刺激在不含血清介质中培养的人杂种瘤细胞HB4C5，与淋巴细胞内IgM的产生；但对IgG、IgA没有影响[1]。ICR/JCL鼠长时间饲喂甲壳素能增加其在脾与骨髓中免疫细胞的数量。

脱乙酰70％壳聚糖能够促进循环抗体产生，诱导迟发超敏性。壳聚糖能提高T细胞活性，促进NK细胞活性，诱导细胞毒素巨噬细胞活性，增强宿主对大肠杆菌感染的抵抗力，抑制肿瘤细胞生长。壳聚糖能通过活化巨噬细胞促进特异细胞因子  CSF（ Colonyy－stimulating factor）与干扰素的生成[2]给实验小鼠腹腔注射及灌喂壳聚糖，结果表明对小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能、精氨酸酶活性及酸性磷酸酶活性均有明显的促进作用[3]。巨噬细胞分泌的精氨酸酶与酸性磷酸酶均与杀死细菌和肿瘤的功能有关。

因而，壳聚糖对动物机体非特异性免疫及特异性免疫均有不同程度的促进作用，是一种良好的免疫促进剂。

1．2抑菌活性

壳聚糖与其他多糖一样，在其复杂的空间结构中含有高活性的功能基团，表现出类抗生素的特征，能够抑制多种细菌的生长与活性。大量的实验表明，壳聚糖对大肠杆菌有抑制效果。研究发现，在pH值为5. 5，浓度达0. 5％和1％，经过两天潜伏期可以使其完全失活[4]。不同脱乙酸度的壳聚糖具有不同的抑菌浓度，脱乙酸度越高其抑菌效果越好。在pH值为7时，壳聚糖不再具有抗菌效果。这是由于木带电荷的氨基酸残基比例的增加及与其更低的可溶性所致[5]。

壳聚糖的抗菌活性还依赖于它的分子量与细菌类型。在浓度为0．1％时，壳聚糖通常对革兰氏阳性菌表现更强的抗菌活性[6]。根据不同细菌类型与壳聚糖分子量的分析，壳聚糖的最低抑菌浓度在0. 05％--l％之间。当分子量为  746ku的壳聚糖与分子量为470 ku的壳聚糖相比时，分子量为746 ku的壳聚糖对大肠杆菌与荧光假单胞杆菌具有更强的抑制效果。壳聚糖的抗菌效果与pH值呈反相关，pH值越低活性越高[7]。1．3抗肿瘤活性

壳聚糖具有增强抗肿瘤药物作用，能促进白细胞介素2（IL一2）的生成，IL－2对NK、T和B细胞活性均有增强作用。壳聚糖是一种带正电荷的天然高分子生物聚合物，显示极强的生理活性。肿瘤细胞表面带有更高负电荷，聚阳离子电解质能吸附到癌细胞表面使电荷中和，抑制肿瘤细胞生长与转移。在酸性环境中能形成阳离子基团，与体细胞产生亲和性，活化体细胞，增强机体免疫力[8]。壳聚糖具有清除体内自由基细胞毒素的能力，可作为早期癌症的治疗药物。

1．4对胆固醇代谢调节作用

壳聚糖具有多聚物性质，粘滞度高，在上消化道不易被消化，吸水性高；而在下消化道吸水性低。还由于壳聚糖含有氨基，在体外试验的低pH值条件下通过离子键作用能与一系列阴离子如胆汁酸或游离脂肪酸结合。壳聚糖还可通过减少肠道脂质吸收，从而降低血浆中胆固醇与甘油三酯的水平[9]。  

壳聚糖当以超过6个残基的低聚物形式饲喂给高胆固醇口粮雄鼠时，能够抑制其血浆胆固醇与甘油三酯水平上升。而当低聚物链长度低于5个残基时，没有效果[10]。壳聚糖并不影响胆固醇内源性合成，添加壳聚糖降低血浆中胆固醇水平的活性只在饲喂含胆固醇口粮动物中发现[11]。在含1％胆固醇与0．2％胆汁酸的雄鼠口粮中添加壳聚糖能使其血浆及肝中胆固醇水平分别降低54％和64％。并能抑制血浆HDL一胆固醇减少、肝脏中胆固醇含量增加及由胆固醇口粮诱导的肝脏HMG－COA还原酶水平的降低。这些结果表明，壳聚糖在维持胆固醇动态平衡中发挥了作用[12]。

把不同粘度的壳聚糖饲喂给肉仔鸡时，能够降低血浆胆固醇水平并增加HDL一胆固醇含量，导致HDI／总胆固醇比例上升。补饲壳聚糖组与对照组相比，能使肠道脂肪消化率降低26％。壳聚糖能粘合胆汁酸，阻止肠、肝、胆汁酸循环，抑制脂质乳化与吸收卜川。由于肠道菌群的改变，盲肠中各种短链脂肪酸组成也会发生改变。

2壳聚糖在饲料工业中的应用

美国食品卫生组织在1983年已批准壳聚糖作为饲料添加剂应用。壳聚糖低聚物对于动物的营养价值及作为饲料添加剂的有效性已被证实。据报道，壳质多聚物作为饲料添加剂的有效性，给母鸡。仔鸡与兔分别饲喂不同剂量的壳聚糖，动物的日增重明显提高，并且当饲喂2％壳聚糖时，能显著降低动物血清中胆固醇与甘油三脂的水平。给仔鸡饲喂含有壳聚糖的口粮，能增加 HDL浓度。甲壳素作为饲料添加剂能够促进小鸡肠道双歧杆菌的生长，从而抑制其他微生物的生长。双歧杆菌能够产生乳糖消化必需的乳糖分解酵素，因而，甲壳素及壳聚糖能够提高乳糖干酪乳清的消化率。

3展望

壳聚糖作为饲料添加剂应用，能够提高动物免疫性能，发挥类抗生素的作用，并能降低血浆中胆固醇、总胆红素、甘油三酯水平，调节脂质代谢，从而改善胴体品质。多种壳聚糖改性产物，如交联壳聚糖。壳聚糖微球、壳聚糖纳米粒子等也已得到较好应用。壳聚糖还可以去除内毒素，对组织不产生毒性影响，无溶血效应，无热源性物质，是一个很有希望的脱毒剂。壳聚糖是一种天然的生物高分子吸附剂。如将壳聚糖制作成纳米微粒，作为饲料添加剂应用于动物生产中，有望去除通过食物链残留于动物产品中的重金属、农药等有害物质，提高动物产品安全性指标。壳聚糖具有螯合重金属离子的活性，已作为水质净化剂应用于工农业中，并且制备壳聚糖的主要原料是废弃的虾壳、蟹壳。因此，壳聚糖推广应用还具有十分重要的环保意义。

本文转自D+快检创客联盟：http://bbs.dplus.com.cn/