壳聚糖对动物体的影响及其作为绿色饲料添加剂开发利用价值

   江曉霞, 陳智華, 張曉暉, 孫靜, 陳巨東（西南民族大學生命科學与技術學院， 四川 成都 ６１００４１）

    摘要:殼聚糖為甲殼素脫乙酰化的產物，其應用面十分廣泛，本文介紹了殼

聚糖的生物學性質及其近年來在生物學、醫學和環保等領域的應用，以探討其作為綠色飼料添加劑的可開發价值。

    關鍵詞：殼聚糖； 性質； 應用； 綠色飼料添加劑； 价值



    隨著人們環保意識的不斷增強，各行各業都在尋找安全的，無毒，無污

染的原料來用于自己企業產品的生產，近年來人們尤其重視食品和飼料產品的安全問題。因此研究和開發一种有利于人体和動物体吸收，動物体無毒、無害， 對環境無污染的添加劑已成為人們研究的熱點，本文從殼聚糖的性質入手來探討其作為一种綠色飼料添加劑的可開發利用价值。

    殼聚糖（ｃｈｉｔｏｓａｎ），是甲殼素的衍生物，又名可溶性甲殼素、脫乙酰甲殼素、甲殼胺、几丁聚糖，是通過甲殼素一定程度的脫乙　而得到，通常將脫乙酰度５５％以上的甲殼素稱作殼聚糖，化學名稱是（１， ４）－２－氨基－２－ 脫氧－β－Ｄ－葡聚糖。自然界中， 殼聚糖廣泛存在于低等植物菌類、藻類的細胞，節肢動物蝦、蟹、蠅蛆和昆虫的外殼， 貝類、軟体動物（ 如魷魚、烏賊） 的外殼和軟骨，高等植物的細胞壁等， 其每年生物合成的資源量高達１００億ｔ，是地球上僅次 于植物纖維的第二大生物資源， 其中海洋生物的生成量在１０億ｔ以上， 可以說是一种用之不竭的生物資源。

    １ 殼聚糖的特點﹕

    （１）殼聚糖是自然界中產量僅次于纖維素的天然高分子，是地球上第二大可再生資源。

    （２）在眾多的天然多糖中，甲殼素及其主要衍生物殼聚糖是唯一的鹼性多糖。

    （３） 殼聚糖是一种綠色環保高分子，具有生物相容性、可食用性、可抗菌性，可生物降解及具有多种特殊功能，安全無毒，對環境無公害等特點。

    （４） 殼聚糖是生命營養的第六大要素。１９９１年歐美學術界正式將殼聚糖列為傳統五大生命營養要素蛋白質、脂肪、糖類、維生素、礦物質之后的第六大要素， 是人体細胞的活化因子，能改善人体酸鹼平衡。

    （５） 用途廣泛， 在農業、工業、畜牧業、環境保護、日用化工和化學分析等領域均有廣泛的應用。

    ２ 殼聚糖的理化性質

    殼聚糖是由甲殼素經濃鹼水解脫乙酰基后生成的產物，化學名稱是１，４－２－胺基－２－脫氧－β－Ｄ－葡聚糖，其外觀是白色或淡黃色半透明狀片狀固体，略有珍珠光澤， 不溶于水和鹼溶液，可溶于大多數稀酸溶液中，如鹽酸、醋酸、苯甲酸等溶液。溶于酸后，分子中氨基可与質子相結合，而使自身帶正電荷。它化學性質穩定﹔無毒、無害﹔有良好的生物相容性，可被溶菌酶等溶解，可生物降解，且能被生物体完全吸收，但其吸濕性較強，遇水易分解。殼聚糖分子結构与纖維素相似， 分子呈直鏈狀，极性強，易結晶，根据其分子主鏈的排列方式可把殼聚糖分為α－殼聚糖， β－殼聚糖兩种﹕α－殼聚糖分子主鏈以反平行方式排列， 分子間氫鍵作用強﹔β－殼聚糖分子則相反。殼聚糖經過生物降解可生成几類低分子寡糖、葡萄胺、殼二糖、殼三糖、殼四糖和它的一些乙酰化產物。殼聚糖作為溶液存放和使用時， 不能配制的太濃， 配制成的溶液濃度要小于５％，濃度太大時可轉化為膠体甚至形成溶脹物。此外，殼聚糖還需處于酸性環境中，但由于其具有縮醛結构，在酸性溶液中將發生殼聚糖降解， 導致溶液粘度降低，加入甲醇、乙醇、丙酮等，可延緩殼聚糖粘度降低，尤以乙醇的作用明顯。殼聚糖甲酸溶液比乙酸溶液相對穩定，抗氧化劑ＶＣ對殼聚糖具有明顯的促降解作用。

    ３ 殼聚糖的生物學性質

    ３﹒１ 降低血脂及膽固醇的作用

    許多實驗証實，殼聚糖具有降低血脂、膽固醇和甘油三酯的作用，能減

少膽固醇和脂肪酸的吸收。這是由于其成分中的葡聚糖胺鏈有４价銨离子，具有較高的陰离子交換功能，能粘合膽汁酸， 阻止膽汁酸的循環，降低脂肪的收，增加糞中脂肪的排出量。殼聚糖也能与脂類化合物絡合，形成不易被胃酸水解和消化系統吸收的絡合物，降低机体脂肪類物質的吸收。此外，有關殼聚糖降低血清膽固醇含量的机理，有些研究者認為，殼聚糖能与胃酸作用形成凝膠， 在腸內ｐＨ范圍內可以保持這种凝膠不分解，這种凝膠有吸附作用，能夠吸附膽汁酸和膽固醇，通過糞便排出，從而降低血液中膽固醇的含量。董愛森等（２００１）報道， 注射１００、２００、４００ ｍｇ／ｍＬ的复方殼聚糖可顯著降低高脂血症老齡大鼠和成年大鼠的血清總膽固醇（ＴＣ）、甘油三脂（ＴＧ）水平， 升高ＨＤＬ－ Ｃ的水平，抑制蛋黃乳液誘發的老年小鼠高膽固醇血症。

    ３﹒２ 抗菌抑菌作用

    夏文水等研究了殼聚糖的抑菌作用， 研究表明殼聚糖具有較強的抑菌、殺菌活性。楊冬芝等研究了殼聚糖的濃度、脫乙　化度、分子量及環境ｐＨ值

等因素對殼聚糖抗菌活性的影響， 結果表明， 隨著殼聚糖濃度和脫乙　化

度的提高， 抗菌活性增強﹔ 隨著分子量的增加， 抗菌活性先增強而后略有減

弱的趨勢， 轉折點在９﹒１６×１０４ 前后﹔ 在  ｐＨ為６﹒５左右， 抗菌活性最优。鄭連英等研究表明殼聚糖濃度達到１％時對大腸杆菌的抑菌率達到１００％﹔ 當殼聚糖分子量在３０﹒５万以下的范圍內， 隨殼聚糖濃度增加， 其抗菌效果增強， 當濃度為１％時， 對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的抗菌率均達到１００％。王鴻和沈月新對不同脫乙　度（８１﹒８％、７８﹒４％和６１﹒３％）大分子量（９﹒３×１０５ ～ ９﹒８× １０５） 殼聚糖的抑菌性進行了研究， 發現隨著脫乙　度的增加， 殼聚糖對大腸杆菌和金黃色葡萄球菌的抑菌作用增強。

    ３﹒３ 免疫增強作用

    殼聚糖能有效增強巨噬細胞的吞噬功能和水解　活性，刺激巨噬細胞產生淋巴因子， 增強免疫功能。徐龍進對不同劑量的殼聚糖對小鼠免疫机能影響的研究結果發現， 殼聚糖具有免疫調節活性可明顯增強小鼠的細胞免疫力、体液免疫力和單核吞噬細胞的吞噬功能﹔ 能提高小鼠巨噬細胞的吞噬百分率和吞噬指數對机体抗体生成也有明顯的作用。其結果表明﹕ 殼聚糖對正常机体的非特异性免疫及体液免疫功能均有增強作用。

    ３﹒４ 改善消化机能、促進乳清的利用

    乳清為乳制品工業產生的优質乳蛋白，但因含有大量乳糖造成其不易被吸收。乳糖在体內的代謝主要靠雙歧杆菌，甲殼素可促進雙歧杆菌的繁殖，提高机体對乳清的利用率。甲殼素也可促進腸內其它有益菌叢的繁殖，抑制有害菌叢的滋生，達到健胃整腸的功效。陳超群等報道，灌胃殼聚糖的冰醋酸溶液４００ ｍｇ／（ｋｇ。ｄ） 連續７ ｄ，結果發現，２％的殼聚糖溶液能促進雙歧杆菌、乳酸菌的增殖。

    ３﹒５ 調節ｐＨ值及改善体內環境

    殼聚糖可吸附Ｈ＋，可抑制中和胃酸分泌，保護胃粘膜，且由于對Ｈ＋的吸

附，降低机体內環境ｐＨ值， 對改善机体內環境有益。

    ３﹒６ 減少体內重金屬的積蓄， 排除有毒有害物質于体外的作用

    重金屬在体內蓄積會造成神經性病變、器官功能失調等后遺症。甲殼素、殼聚糖可以吸附銅、鎘、鋅、鈾等重金屬， 并排出体外。甲殼素具有与植物纖維相似的結构和功能， 如保水、膨潤、擴散、吸附、難于消化吸收， 因而它具有促進消化道蠕動， 增加排便容積，縮短腸內物質的通過時間， 降低腹壓及腸壓， 吸附有毒物質（ 如農藥、化學色素、放射線等） 和重金屬离子并將其排出体外， 從而減低食物中有害物質的吸收（喬彥良， ２００２）。

    ３﹒７ 其它生物學功能

    殼聚糖具有絮凝作用、螯合作用，邵建華， 李雪清等實驗中將其在果蔬飲料的澄清及廢水處理中得到應用﹔張華蔭， 韓新燕等將其應用于生物体組織內， 結果表明它具有提高細胞附著性、止血和促進細胞間組織的再生，并可幫助傷口愈合及骨質形成的功能﹔ 此外其還具有良好的生物相容性，可制成手術縫合線、人工皮膚等﹔ 殼聚糖在制膜、固定　等方面也得到廣泛的開發及應用。

    ４ 殼聚糖在動物生產中的應用

    ４﹒１ 殼聚糖在禽中的應用

    殼聚糖在雞飼料中用得較多， 試驗表明雖然殼聚糖在胃里不能被消化吸收，但當到達腸道時可被乳酸菌利用。在雞飼料中添加殼聚糖， 可使雞腸道中的雙歧杆菌增殖，阻止有害菌生長，產生大量消化乳糖所需的乳糖　，這對消化乳糖有困難的家禽來講是非常有意義的。朱立賢等試驗表明， 肉仔雞日糧中添加４００ ｍｇ／ｋｇ的殼聚糖， 可顯著降低料重比 （０～  ２１ ｄ的料重比從２﹒２４降低到了２﹒０９）﹔ 同時体增重有增加的趨勢。表明殼聚糖對肉仔雞的生長具有一定的促進作用。

    同時，由于殼聚糖的降脂和降膽固醇作用，因而可以改善畜產品質量。

Ｋｏｂａｙａｓｈｉ等（１９９１）在玉米－豆粕型基礎日糧和高脂日糧中分別加入５％殼聚糖飼喂蛋公雛，結果表明，添加殼聚糖減少了酯濃度降低。Ｒａｚｄａｎ和Ｐｅｔｔｅｒｓｓｏｎ等報道，肉仔雞日糧中添加３０ ｇ／ｋｇ的殼聚糖，試驗的第十天和第十八天，与對照組相比，仔雞体重、采食量明顯下降，飼料轉化率升高﹔血清總膽固醇、ＨＤＬ－膽固醇含量下降，但甘油三酯含量無明顯變化﹔回腸脂肪消化率減少２６％，說明殼聚糖組脂肪吸收受阻。王述柏等在飼料中添加 ２％的殼聚糖，可以改變雞肉中多不飽和脂肪酸（ＰＵＦＡ） 的組成， 并能降低雞肉中膽固醇的含量。因而有利于改善雞肉品質。張麗英等在蛋雞基礎日糧中添加４％殼聚糖，結果血清膽固醇含量极顯著低于對照組， 蛋黃中膽固醇含量比對照組低。

    ４﹒２ 殼聚糖在豬和魚中的應用

    由于殼聚糖對脂肪酸和膽汁酸有很強的結合能力， 從而阻止了腸胃對脂肪酸和膽汁酸的吸收。另一方面，殼聚糖能抑制体內胰　和碳水化合物水解　的活力，從而抑制了脂肪在体內的沉積。因此，在豬飼料中添加殼聚糖，可以提高育肥豬的瘦肉率。

    另外， 由于殼聚糖具有一定的粘性，加到魚蝦飼料中可以起到粘結的作用，使餌料在水中穩定的時間延長，因而可減少有效成分的溶解損失。有研究表明，殼聚糖用作魚餌料添加劑，對几种魚具有一定的促生長作用。

    ５ 殼聚糖在動物飼料中的應用前景

    抗生素的長期使用導致了動物体及環境中的病原微生物耐藥性越來越強，以及畜禽產品中藥物殘留量不斷增加，嚴重侵害了人脂肪吸收率和腹脂量，而且可使飼喂高脂日糧導致的高血漿甘油三類危害人類的身体健康。因此，開發研究抗生素替代品，開發安全有效的綠色飼料添加劑，生產綠色動物食品， 成為國內外的研究熱點。殼聚糖具有降低膽固醇、降低体脂沉積、抗菌殺菌作用、促生長、對環境無公害等特點，因此，殼聚糖作為一种新型綠色飼料添加劑具有极大的開發价值，此外我國海岸線長，水產業發達，甲殼類產品年產量２ ０００～３ ０００ ｔ，資源非常丰富。因此殼聚糖作為一种新型飼料添加劑具有廣闊的應用前景。

    然而為了使殼聚糖能夠更加科學合理的應用， 仍有許多問題需進一步探討。主要有﹕ （１） 殼聚糖對動物机体營養物質代謝過程的調控及其作用机理﹔ （２） 影響殼聚糖發揮不同功能的主要因素， 如殼聚糖的來源、脫乙　度、粘度、添加劑量、動物种類等﹔ （３） 殼聚糖調節腸道微生態、提高机体免疫机能的机理。



    主要參考文獻

  １朱啟忠，趙宏，韓曉弟﹒殼聚糖及其應用﹒資源開發与市場，２００５，２１（１）﹕６３～６４

  ２朱立賢，宋志剛，袁磊等﹒殼聚糖對肉仔雞生產性能和血清膽固醇含量的影響﹒中國飼料，２００２ （１７）﹕１９～２０

  ３董愛森， 朱惠， 黃慶標﹒复方殼聚糖對高脂血症作用的研究﹒ 福建醫藥雜志，２００１， ２ ３（２）﹕１０４

  ４夏文水，張帆，何新益﹒甲殼低聚糖抗菌作用及其在食品保藏中的應用﹒無錫輕工大學學報，１９９８，１７（４）﹕１０～１４

    ５楊冬芝，劉小非，劉治等﹒殼聚糖抗菌活性的影響因素﹒應用化學， ２０００ （６） ﹕ ５９８～６０１

  ６鄭連英，朱江峰，孫昆山﹒殼聚糖的抗菌性能研究﹒材料科學与工程， ２０００（２）﹕２２～２４

  ７王鴻，沈月新﹒不同脫乙　度殼聚糖的抑菌性﹒上海水產大學學報，２００１ （４）﹕３８０～３８２

  ８陳超群，任林，吳移謀等﹒殼聚糖對小鼠腸道菌群的影響﹒實用預防醫學，２０００，７（６）﹕４１３～４１４

  ９喬彥良﹒新型綠色飼料添加劑与保健藥物——甲殼素与殼聚糖﹒中國禽業導刊，—２００２（１２）﹕７～９