聚糖及其在飼料工業(yè)中的應(yīng)用前景

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甲殼素是自然界僅次于纖維素的第2大天然生物高聚物，又名為幾丁質(zhì)，化學(xué)名稱為（l，4）-2-乙酸胺基-2-脫氧-β-D-葡萄糖，分子量在100萬(wàn)μ以上，是唯一含氨基的均態(tài)多糖，結(jié)構(gòu)與纖維素相似，是纖維素第2位上的羥基被酸氨基置換的產(chǎn)物。由于晶胞內(nèi)分子鏈的排列不同，甲殼素存在3種晶型，即α、β、γ-甲殼素，其中的α-甲殼素，最豐富、最穩(wěn)定，不易分解、不易熔化，也不溶于水、乙醇、乙醚、稀酸（除醋酸外）、稀堿，可溶于濃的無(wú)機(jī)酸與無(wú)水甲酸。甲殼素經(jīng)濃堿水解脫乙酸基后產(chǎn)物為殼聚糖，又稱為幾丁聚糖，化學(xué)名稱是聚（1，4苷）-2-胺基-2-脫氧-β-D-葡萄糖。它呈白色或灰白色，略有珍珠光澤，是半透明片狀固體，不溶于水和堿溶液，可溶于稀有機(jī)酸及部分無(wú)機(jī)酸如鹽酸等；但不溶于冷的稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸。在溶液中殼聚糖表現(xiàn)出聚電解質(zhì)的效應(yīng)。在無(wú)鹽條件下，越稀的溶液其粘度反而增加，這是電荷排斥和分子伸展導(dǎo)致有效容積增大的原因。當(dāng)加入一定量的鹽以中和電荷效應(yīng)時(shí)，粘度表現(xiàn)正常。在醋酸中殼聚糖溶液的粘度傾向于隨著pH值下降而增加，而在鹽酸中則傾向于隨著pH值下降而下降。

1殼聚糖主要生理功能

1．1免疫活性

殼聚糖對(duì)免疫系統(tǒng)有多方面的調(diào)節(jié)作用。如可通過(guò)激活補(bǔ)體系統(tǒng)，介導(dǎo)補(bǔ)體的系列生物學(xué)效應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體非特異性免疫系統(tǒng)功能。同時(shí)能分泌多種免疫因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫與體液免疫，從而增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力。巨噬細(xì)胞的表面存在著細(xì)菌多糖的受體，而殼聚糖作為細(xì)菌多糖的類似物，能刺激巨噬細(xì)胞活化，從而促進(jìn)其吞噬能力，提高其分泌的水解酶活性。它還能激活T細(xì)胞和B細(xì)胞，增強(qiáng)其在免疫應(yīng)答中的協(xié)同效應(yīng)、介導(dǎo)機(jī)體的細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答。

殼聚糖參與免疫系統(tǒng)免疫球蛋白（IgM）的生成，它刺激在不含血清介質(zhì)中培養(yǎng)的人雜種瘤細(xì)胞HB4C5，與淋巴細(xì)胞內(nèi)IgM的產(chǎn)生；但對(duì)IgG、IgA沒(méi)有影響[1]。ICR/JCL鼠長(zhǎng)時(shí)間飼喂甲殼素能增加其在脾與骨髓中免疫細(xì)胞的數(shù)量。

脫乙酰70％殼聚糖能夠促進(jìn)循環(huán)抗體產(chǎn)生，誘導(dǎo)遲發(fā)超敏性。殼聚糖能提高T細(xì)胞活性，促進(jìn)NK細(xì)胞活性，誘導(dǎo)細(xì)胞毒素巨噬細(xì)胞活性，增強(qiáng)宿主對(duì)大腸桿菌感染的抵抗力，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。殼聚糖能通過(guò)活化巨噬細(xì)胞促進(jìn)特異細(xì)胞因子  CSF（ Colonyy－stimulating factor）與干擾素的生成[2]給實(shí)驗(yàn)小鼠腹腔注射及灌喂殼聚糖，結(jié)果表明對(duì)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬功能、精氨酸酶活性及酸性磷酸酶活性均有明顯的促進(jìn)作用[3]。巨噬細(xì)胞分泌的精氨酸酶與酸性磷酸酶均與殺死細(xì)菌和腫瘤的功能有關(guān)。

因而，殼聚糖對(duì)動(dòng)物機(jī)體非特異性免疫及特異性免疫均有不同程度的促進(jìn)作用，是一種良好的免疫促進(jìn)劑。

1．2抑菌活性

殼聚糖與其他多糖一樣，在其復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)中含有高活性的功能基團(tuán)，表現(xiàn)出類抗生素的特征，能夠抑制多種細(xì)菌的生長(zhǎng)與活性。大量的實(shí)驗(yàn)表明，殼聚糖對(duì)大腸桿菌有抑制效果。研究發(fā)現(xiàn)，在pH值為5. 5，濃度達(dá)0. 5％和1％，經(jīng)過(guò)兩天潛伏期可以使其完全失活[4]。不同脫乙酸度的殼聚糖具有不同的抑菌濃度，脫乙酸度越高其抑菌效果越好。在pH值為7時(shí)，殼聚糖不再具有抗菌效果。這是由于木帶電荷的氨基酸殘基比例的增加及與其更低的可溶性所致[5]。

殼聚糖的抗菌活性還依賴于它的分子量與細(xì)菌類型。在濃度為0．1％時(shí)，殼聚糖通常對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌表現(xiàn)更強(qiáng)的抗菌活性[6]。根據(jù)不同細(xì)菌類型與殼聚糖分子量的分析，殼聚糖的最低抑菌濃度在0. 05％--l％之間。當(dāng)分子量為  746ku的殼聚糖與分子量為470 ku的殼聚糖相比時(shí)，分子量為746 ku的殼聚糖對(duì)大腸桿菌與熒光假單胞桿菌具有更強(qiáng)的抑制效果。殼聚糖的抗菌效果與pH值呈反相關(guān)，pH值越低活性越高[7]。1．3抗腫瘤活性

殼聚糖具有增強(qiáng)抗腫瘤藥物作用，能促進(jìn)白細(xì)胞介素2（IL一2）的生成，IL－2對(duì)NK、T和B細(xì)胞活性均有增強(qiáng)作用。殼聚糖是一種帶正電荷的天然高分子生物聚合物，顯示極強(qiáng)的生理活性。腫瘤細(xì)胞表面帶有更高負(fù)電荷，聚陽(yáng)離子電解質(zhì)能吸附到癌細(xì)胞表面使電荷中和，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。在酸性環(huán)境中能形成陽(yáng)離子基團(tuán)，與體細(xì)胞產(chǎn)生親和性，活化體細(xì)胞，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[8]。殼聚糖具有清除體內(nèi)自由基細(xì)胞毒素的能力，可作為早期癌癥的治療藥物。

1．4對(duì)膽固醇代謝調(diào)節(jié)作用

殼聚糖具有多聚物性質(zhì)，粘滯度高，在上消化道不易被消化，吸水性高；而在下消化道吸水性低。還由于殼聚糖含有氨基，在體外試驗(yàn)的低pH值條件下通過(guò)離子鍵作用能與一系列陰離子如膽汁酸或游離脂肪酸結(jié)合。殼聚糖還可通過(guò)減少腸道脂質(zhì)吸收，從而降低血漿中膽固醇與甘油三酯的水平[9]。  

殼聚糖當(dāng)以超過(guò)6個(gè)殘基的低聚物形式飼喂給高膽固醇口糧雄鼠時(shí)，能夠抑制其血漿膽固醇與甘油三酯水平上升。而當(dāng)?shù)途畚镦滈L(zhǎng)度低于5個(gè)殘基時(shí)，沒(méi)有效果[10]。殼聚糖并不影響膽固醇內(nèi)源性合成，添加殼聚糖降低血漿中膽固醇水平的活性只在飼喂含膽固醇口糧動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)[11]。在含1％膽固醇與0．2％膽汁酸的雄鼠口糧中添加殼聚糖能使其血漿及肝中膽固醇水平分別降低54％和64％。并能抑制血漿HDL一膽固醇減少、肝臟中膽固醇含量增加及由膽固醇口糧誘導(dǎo)的肝臟HMG－COA還原酶水平的降低。這些結(jié)果表明，殼聚糖在維持膽固醇動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮了作用[12]。

把不同粘度的殼聚糖飼喂給肉仔雞時(shí)，能夠降低血漿膽固醇水平并增加HDL一膽固醇含量，導(dǎo)致HDI／總膽固醇比例上升。補(bǔ)飼殼聚糖組與對(duì)照組相比，能使腸道脂肪消化率降低26％。殼聚糖能粘合膽汁酸，阻止腸、肝、膽汁酸循環(huán)，抑制脂質(zhì)乳化與吸收卜川。由于腸道菌群的改變，盲腸中各種短鏈脂肪酸組成也會(huì)發(fā)生改變。

2殼聚糖在飼料工業(yè)中的應(yīng)用

美國(guó)食品衛(wèi)生組織在1983年已批準(zhǔn)殼聚糖作為飼料添加劑應(yīng)用。殼聚糖低聚物對(duì)于動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及作為飼料添加劑的有效性已被證實(shí)。據(jù)報(bào)道，殼質(zhì)多聚物作為飼料添加劑的有效性，給母雞。仔雞與兔分別飼喂不同劑量的殼聚糖，動(dòng)物的日增重明顯提高，并且當(dāng)飼喂2％殼聚糖時(shí)，能顯著降低動(dòng)物血清中膽固醇與甘油三脂的水平。給仔雞飼喂含有殼聚糖的口糧，能增加 HDL濃度。甲殼素作為飼料添加劑能夠促進(jìn)小雞腸道雙歧桿菌的生長(zhǎng)，從而抑制其他微生物的生長(zhǎng)。雙歧桿菌能夠產(chǎn)生乳糖消化必需的乳糖分解酵素，因而，甲殼素及殼聚糖能夠提高乳糖干酪乳清的消化率。

3展望

殼聚糖作為飼料添加劑應(yīng)用，能夠提高動(dòng)物免疫性能，發(fā)揮類抗生素的作用，并能降低血漿中膽固醇、總膽紅素、甘油三酯水平，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，從而改善胴體品質(zhì)。多種殼聚糖改性產(chǎn)物，如交聯(lián)殼聚糖。殼聚糖微球、殼聚糖納米粒子等也已得到較好應(yīng)用。殼聚糖還可以去除內(nèi)毒素，對(duì)組織不產(chǎn)生毒性影響，無(wú)溶血效應(yīng)，無(wú)熱源性物質(zhì)，是一個(gè)很有希望的脫毒劑。殼聚糖是一種天然的生物高分子吸附劑。如將殼聚糖制作成納米微粒，作為飼料添加劑應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中，有望去除通過(guò)食物鏈殘留于動(dòng)物產(chǎn)品中的重金屬、農(nóng)藥等有害物質(zhì)，提高動(dòng)物產(chǎn)品安全性指標(biāo)。殼聚糖具有螯合重金屬離子的活性，已作為水質(zhì)凈化劑應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中，并且制備殼聚糖的主要原料是廢棄的蝦殼、蟹殼。因此，殼聚糖推廣應(yīng)用還具有十分重要的環(huán)保意義。

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