聚糖及其在飼料工業中的應用前景

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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，化學名稱為（l，4）-2-乙酸胺基-2-脫氧-β-D-葡萄糖，分子量在100萬μ以上，是唯一含氨基的均態多糖，結構與纖維素相似，是纖維素第2位上的羥基被酸氨基置換的產物。由于晶胞內分子鏈的排列不同，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，可溶于濃的無機酸與無水甲酸。甲殼素經濃堿水解脫乙酸基后產物為殼聚糖，又稱為幾丁聚糖，化學名稱是聚（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，可溶于稀有機酸及部分無機酸如鹽酸等；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出聚電解質的效應。在無鹽條件下，越稀的溶液其粘度反而增加，這是電荷排斥和分子伸展導致有效容積增大的原因。當加入一定量的鹽以中和電荷效應時，粘度表現正常。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

殼聚糖對免疫系統有多方面的調節作用。如可通過激活補體系統，介導補體的系列生物學效應，增強機體非特異性免疫系統功能。同時能分泌多種免疫因子，調節細胞免疫與體液免疫，從而增強機體抗感染能力。巨噬細胞的表面存在著細菌多糖的受體，而殼聚糖作為細菌多糖的類似物，能刺激巨噬細胞活化，從而促進其吞噬能力，提高其分泌的水解酶活性。它還能激活T細胞和B細胞，增強其在免疫應答中的協同效應、介導機體的細胞免疫應答和體液免疫應答。

殼聚糖參與免疫系統免疫球蛋白（IgM）的生成，它刺激在不含血清介質中培養的人雜種瘤細胞HB4C5，與淋巴細胞內IgM的產生；但對IgG、IgA沒有影響[1]。ICR/JCL鼠長時間飼喂甲殼素能增加其在脾與骨髓中免疫細胞的數量。

脫乙酰70％殼聚糖能夠促進循環抗體產生，誘導遲發超敏性。殼聚糖能提高T細胞活性，促進NK細胞活性，誘導細胞毒素巨噬細胞活性，增強宿主對大腸桿菌感染的抵抗力，抑制腫瘤細胞生長。殼聚糖能通過活化巨噬細胞促進特異細胞因子  CSF（ Colonyy－stimulating factor）與干擾素的生成[2]給實驗小鼠腹腔注射及灌喂殼聚糖，結果表明對小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬功能、精氨酸酶活性及酸性磷酸酶活性均有明顯的促進作用[3]。巨噬細胞分泌的精氨酸酶與酸性磷酸酶均與殺死細菌和腫瘤的功能有關。

因而，殼聚糖對動物機體非特異性免疫及特異性免疫均有不同程度的促進作用，是一種良好的免疫促進劑。

1．2抑菌活性

殼聚糖與其他多糖一樣，在其復雜的空間結構中含有高活性的功能基團，表現出類抗生素的特征，能夠抑制多種細菌的生長與活性。大量的實驗表明，殼聚糖對大腸桿菌有抑制效果。研究發現，在pH值為5. 5，濃度達0. 5％和1％，經過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，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菌類型。在濃度為0．1％時，殼聚糖通常對革蘭氏陽性菌表現更強的抗菌活性[6]。根據不同細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。當分子量為  746ku的殼聚糖與分子量為470 ku的殼聚糖相比時，分子量為746 ku的殼聚糖對大腸桿菌與熒光假單胞桿菌具有更強的抑制效果。殼聚糖的抗菌效果與pH值呈反相關，pH值越低活性越高[7]。1．3抗腫瘤活性

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

1．4對膽固醇代謝調節作用

殼聚糖具有多聚物性質，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，在體外試驗的低pH值條件下通過離子鍵作用能與一系列陰離子如膽汁酸或游離脂肪酸結合。殼聚糖還可通過減少腸道脂質吸收，從而降低血漿中膽固醇與甘油三酯的水平[9]。  

殼聚糖當以超過6個殘基的低聚物形式飼喂給高膽固醇口糧雄鼠時，能夠抑制其血漿膽固醇與甘油三酯水平上升。而當低聚物鏈長度低于5個殘基時，沒有效果[10]。殼聚糖并不影響膽固醇內源性合成，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物中發現[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的肝臟HMG－COA還原酶水平的降低。這些結果表明，殼聚糖在維持膽固醇動態平衡中發揮了作用[12]。

把不同粘度的殼聚糖飼喂給肉仔雞時，能夠降低血漿膽固醇水平并增加HDL一膽固醇含量，導致HDI／總膽固醇比例上升。補飼殼聚糖組與對照組相比，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，抑制脂質乳化與吸收卜川。由于腸道菌群的改變，盲腸中各種短鏈脂肪酸組成也會發生改變。

2殼聚糖在飼料工業中的應用

美國食品衛生組織在1983年已批準殼聚糖作為飼料添加劑應用。殼聚糖低聚物對于動物的營養價值及作為飼料添加劑的有效性已被證實。據報道，殼質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，動物的日增重明顯提高，并且當飼喂2％殼聚糖時，能顯著降低動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小雞腸道雙歧桿菌的生長，從而抑制其他微生物的生長。雙歧桿菌能夠產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用，能夠提高動物免疫性能，發揮類抗生素的作用，并能降低血漿中膽固醇、總膽紅素、甘油三酯水平，調節脂質代謝，從而改善胴體品質。多種殼聚糖改性產物，如交聯殼聚糖。殼聚糖微球、殼聚糖納米粒子等也已得到較好應用。殼聚糖還可以去除內毒素，對組織不產生毒性影響，無溶血效應，無熱源性物質，是一個很有希望的脫毒劑。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，作為飼料添加劑應用于動物生產中，有望去除通過食物鏈殘留于動物產品中的重金屬、農藥等有害物質，提高動物產品安全性指標。殼聚糖具有螯合重金屬離子的活性，已作為水質凈化劑應用于工農業中，并且制備殼聚糖的主要原料是廢棄的蝦殼、蟹殼。因此，殼聚糖推廣應用還具有十分重要的環保意義。

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