殼聚糖在畜牧業(yè)中應(yīng)用

叮當貓 · 發(fā)表于 2008-5-11 00:49:34

殼聚糖畜牧業(yè)應(yīng)用的研究進展
The study evolve of chitosan application in stockingbreeding

摘要：近年對殼聚糖的研究表明：它在提高機體免疫功能、降低膽固醇等方面發(fā)揮著巨大的作用。本文對其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)做了簡要說明,著重介紹了其在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用機理，并對其應(yīng)用前景進行了展望。
關(guān)鍵詞：殼聚糖畜牧應(yīng)用
Abstract:The reseach on chitosan in recent years indicated that chitosan has played an inportant role on improving organism immunity ,reducing TC.In this paper,chitosan’s configuration、character、application on stockbreeding and application prospect were reviewed.
Key: chitosan ,stockingbreeding

殼聚糖是由蝦蟹殼經(jīng)一系列處理而得到的無毒無味線性半剛性生物大分子，是自然界中僅次于維生素的第二大可再生資源，也是一種天然堿性多糖。殼聚糖具有資源豐富、價格便宜、安全無毒、多功能反應(yīng)性、可再生性及生物相容性等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、紡織、環(huán)境等領(lǐng)域。在畜牧生產(chǎn)中，殼聚糖也是近年來研究的熱點，被認為是優(yōu)良的抗菌劑、免疫增強劑[1]、促生長劑 [2]及飼料黏合劑[3] 等。
1、殼聚糖的研究歷程
甲殼素首先是由法國學(xué)者H．Braconnot于1881年發(fā)現(xiàn)，但他誤把它當成纖維素，并稱之為fungine。1832年法國學(xué)者A.Odier從昆蟲外殼及蝦、蟹殼中也得到同樣物質(zhì)，亦認為是纖維素，并稱之為甲殼素。1834年Children重復(fù)了A.Odier的工作并發(fā)現(xiàn)該殘渣中含有10%左右的氮，說明此物質(zhì)不是纖維素。1895年法國學(xué)者C.Rouger將甲殼素用濃堿加熱處理，得到脫乙酰基的甲殼素。1876年Ledderhase用鹽酸水解甲殼素得到了氨基葡萄糖和乙酸。1894年德國科學(xué)家Hoppeseyler等將脫乙?；募讱に孛麨镃hitosan（殼聚糖）。1996年甲殼素又通過了條件苛刻的美國藥品食品管理局和歐共體的鑒定，獲準在美國和歐洲銷售。
由于甲殼素與殼聚糖對人體的特殊生理作用，從1991年起，歐美科學(xué)家把甲殼素和殼聚糖列為繼蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)之后人體第六生命要素。我國科研工作者也對此進行了大量研究，于1996年獲得國家保健品批文，目前已有多種甲殼素及殼聚糖保健品投入生產(chǎn)[3]。
通過一系列試驗發(fā)現(xiàn)，殼聚糖的降解產(chǎn)物殼寡糖又稱甲殼低聚糖，其不但水溶性好，易被機體吸收，在體內(nèi)不積累，幾乎沒有免疫原性，且具有多種特殊的生理功能。據(jù)中國農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中心統(tǒng)計，美國作為國際生物制藥的發(fā)源地，無論是在經(jīng)費投入、產(chǎn)品研發(fā)還是生產(chǎn)上，都處于國際領(lǐng)先水平，所開發(fā)的生物醫(yī)藥產(chǎn)品占全球的90％以上。美國FDA批準的包括殼寡糖在內(nèi)的生物藥物已達100余種。1994年日本市場上約有40%的仔豬飼料和90%的嬰兒食品中都含有寡聚糖。歐美等發(fā)達國家和地區(qū)已將寡聚糖廣泛應(yīng)用到仔豬料中。人類對殼寡糖的研究開發(fā)已經(jīng)起步。2000年，波蘭人Artur Bart Kowiak研究離子強度等條件對殼寡糖膠囊性質(zhì)的影響。韓國甲殼素和殼聚糖協(xié)會于1997年創(chuàng)辦了“Journal of chitin and chitosan”雜志，其中有大量的文章是關(guān)于殼寡糖對動植物抑菌方面的研究，而在動物營養(yǎng)生理方面的研究報道還不多。
2、殼聚糖的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)
甲殼素的化學(xué)名稱是（1,4）—2—乙酰氨基—脫氧——（1，4）葡聚糖，是N—乙?；狣葡胺糖通過—（1，4）苷鍵連接的直鏈狀多糖，分子量在100萬以上，是唯一含氨基的均態(tài)多糖，結(jié)構(gòu)與纖維素相似，是纖維素第二位上的羥基被酰胺基置換的產(chǎn)物。甲殼素存在、、3種多晶型物。型最豐富，由于大分子間強的氫鍵作用，其也最穩(wěn)定，不易分解，不易溶化，也不溶于水、乙醇、乙醚、稀酸，但能溶于醋酸、稀堿，也可溶于無機酸，但同時主鏈發(fā)生降解。甲殼素不易熔化、不易分解、不溶于一般溶劑，在少數(shù)酸性溶液（如醋酸）、稀堿、無機酸中溶解，同時大分子發(fā)生降解。甲殼素是白色或灰白色、半透明、片狀固體，其不溶性限制了其應(yīng)用范圍[4]。
甲殼素與濃堿反應(yīng)生成殼聚糖。殼聚糖是由甲殼素脫去乙?；蟮漠a(chǎn)物，化學(xué)名稱是（1，4—2—胺基—2—脫氧——D葡聚糖）。殼聚糖呈白色或淡黃色半透明狀固體，無毒、無害，略有珍珠光澤，其分子結(jié)構(gòu)與纖維素相似，呈直鏈狀，極性強，易結(jié)晶，可根據(jù)分子主鏈的排列方式分為、兩種，分子主鏈的排列方式以反平行方式排列， 分子則相反。殼聚糖可溶于大多數(shù)稀酸如鹽酸、醋酸等溶液，溶于酸后分子中氨基可與質(zhì)子相結(jié)合，而使自身帶正電荷。殼聚糖可被胃酸、溶菌酶、卵磷脂分解酶等降解，生成D-葡萄糖胺、N-乙?；咸烟羌胺肿恿坎坏鹊奶前肪厶?。這些降解產(chǎn)物是人體細胞或組織必需的生物活性物質(zhì)，如N-乙?；咸烟谴嬖谟诩毎?，也是人體透明質(zhì)酸的組成部分和表皮細胞的必需營養(yǎng)物質(zhì)。殼聚糖與動物的器官、組織及細胞有良好的生物相容性，無毒，間接產(chǎn)物在體內(nèi)不積累，沒有免疫原性。另外，殼聚糖分子中含有大量的-NH2堿性功能基團，使生物體內(nèi)唯一的堿性多糖，它可以和大量H+結(jié)合，不僅能中和體內(nèi)過量的酸性物質(zhì)，而且還可以提高體液的緩沖能力，維持體液的酸堿平衡。
殼寡糖又稱甲殼低聚糖，其可分為甲殼質(zhì)低聚糖和甲殼胺低聚糖（或殼低聚糖），可由甲殼素或甲殼胺（殼聚糖）經(jīng)酸水解或酶水解而制得。甲殼質(zhì)低聚糖是一種在-1,4位上含有2~7個N-乙?；咸前返牡途厶?，由甲殼質(zhì)部分水解得到；甲殼胺低聚糖是在-1,4位上結(jié)合有2~10個D-葡糖胺的一種低聚糖，可由殼聚糖部分水解得到，它是甲殼質(zhì)低聚糖的脫乙酰基化物。
3、殼聚糖產(chǎn)品的消化吸收
哺乳動物產(chǎn)生的內(nèi)源性消化碳水化合物的酶(主要是唾液淀粉酶、胰淀粉酶) 對碳水化合物的消化主要限制于-1,4-糖苷鍵, 而對其他類型的糖苷鍵不能分解或分解能力較弱。殼聚糖是由N-乙酰-D-葡萄糖胺以-1，4-糖苷鍵結(jié)合而成的多糖, 不能被哺乳動物胃酸和消化酶消化降解。有研究發(fā)現(xiàn)，高脫乙酰度高聚合度的殼聚糖對于打開細胞間連接效果最顯著, 說明殼聚糖可通過腸道上皮細胞被人體吸收。Chen等(2005)研究了殼寡糖的藥物代謝動力學(xué)，研究發(fā)現(xiàn)，當口服劑量在30mg/kg時，大約1h后，殼二糖、殼三糖出現(xiàn)在大鼠血液中，且在血漿中濃度最高；而劑量在300mgkg時血液中都沒有出現(xiàn)殼四糖和殼五糖[5]。在靜脈注射100mg/kg后，對殼二糖和殼三糖的藥物代謝動力學(xué)研究結(jié)果表明，兩種糖從身體隨著一室模型，從二者總的體清除率(224±43和155±26ml/h/kg)和分布量(107±15和65±9ml/kg)來講，殼二糖比殼三糖高；從總的檢測計量上(30、100和300mg/kg)來說殼二糖的絕對口服生物藥效率比殼三糖高。殼二糖和殼三糖的第一吸收速率常數(shù)(1.0h-1)比消除速率常數(shù)(分別是2.2±0.3、2.7±0.1h-1)小，說明殼二糖和殼三糖的吸收是緩慢的并最終得出結(jié)論在各種低分子量的殼聚糖中，僅有殼二糖和殼三糖能被胃腸道略微吸收[6]。
4、殼聚糖對動物的生理生化功能：
殼聚糖是一種天然來源的堿性多糖,安全無毒，具有廣泛的生物活性作用。目前，殼聚糖作為人類食品添加劑已廣泛應(yīng)用。已有研究表明，殼聚糖具有抗菌活性，并可提高動物的免疫功能。體外試驗研究結(jié)果表明：殼聚糖對大腸桿菌等有害菌具有抗菌作用。此外，也有學(xué)者就殼聚糖對動物腸道菌群的影響進行了研究。但所報道的結(jié)果不盡一致。關(guān)于殼聚糖對動物生長性能影響方面已有部分報道，但結(jié)果不盡一致。有報道表明，殼聚糖對動物生產(chǎn)性能具有促進作用；也有報道認為，殼聚糖對動物生長有負效應(yīng)。殼聚糖對動物生產(chǎn)性能的影響可能與添加劑量有關(guān)，即高劑量抑制生長,而低劑量促進生長。現(xiàn)對殼聚糖的生理功能詳述如下：
4.1 調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)
殼聚糖可能具有抑制進入消化道內(nèi)的有害菌的功能。殼聚糖分子中有游離氨基, 是一種帶正電荷的離子化合物, 對真菌和微生物的生長有抑制作用。
殼聚糖具有抗菌抑菌作用,國內(nèi)許多研究者對殼聚糖進行了抑菌試驗。夏文水等報道了甲殼低聚糖對食品中一些常見的細菌、霉菌、酵母菌的抗菌作用, 其抑菌率明顯超過殼聚糖組，相應(yīng)最小抑菌濃度為1～10g/L , 隨著甲殼低聚糖質(zhì)量濃度增加, 抑菌作用增強。同時,探討了甲殼低聚糖抗菌活性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系, 結(jié)果表明甲殼低聚糖的抗菌活性與氨基質(zhì)子化以及相對分子質(zhì)量大小有關(guān)[7]。Jeon 和Kim 報道了用超濾膜酶反應(yīng)器生產(chǎn)出的高聚合度(n=3-6)的低聚糖對大腸桿菌的抑制作用隨低聚物濃度的增加而增強,0.5% 的甲殼低聚糖溶液可完全抑制大腸桿菌的生長。Hirano 和Nagaor 研究了殼聚糖相對分子質(zhì)量(MW)大小對植物病原體的抑菌作用, 結(jié)果表明甲殼低聚糖(n= 2- 8) 和部分降解的相對分子質(zhì)量低的殼聚糖對某些植物病原體的抑制作用比相對分子質(zhì)量高的殼聚糖要強。
陳超群等研究殼聚糖對昆明種小鼠腸道菌群的影響，試驗結(jié)果顯示：與對照組相比，觀察組雙歧桿菌數(shù)量極顯著增多(t=3.51，P<0.01)，乳桿菌數(shù)量顯著增多(t=2.62,P<0.05)，大腸桿菌及腸球菌數(shù)量變化在兩組間無統(tǒng)計學(xué)意義[8]。宋獻周、劉艷如等的實驗證明殼聚糖對大腸桿菌(escherichiacoli)、金黃色葡萄球菌(staphylococcusaureus)、枯草桿菌(bacillusuhtilis)等許多細菌都有抑制作用[9][10]。王秀武等報道對肉仔雞添加0.1%的殼聚糖，盲腸內(nèi)大腸桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌均有減少趨勢，但差異不顯著[11]。但史彬林等卻發(fā)現(xiàn),日糧中添加0.05%殼聚糖能顯著降低28日齡盲腸中大腸桿菌的數(shù)量和明顯增加盲腸中乳酸桿菌的數(shù)量。楊仕柳等的研究表明，在肉雞飲水中添加0、0.5%、1.0%、和1.5%的殼聚糖制劑能顯著降低湘黃雞盲腸中大腸桿菌含量（-5.71%—13.05 %，P<0.01）和顯著提高乳酸桿菌的含量（8.82%-13.57% , P<0.01）[12]。應(yīng)用殼聚糖灌服小鼠后,小鼠腸道內(nèi)雙歧桿菌數(shù)量明顯增多,乳酸桿菌數(shù)量增多也較明顯,可能與其氨基葡萄糖聚合物的性質(zhì)有關(guān),或者與其易溶于弱酸的特性有關(guān),殼聚糖在酸性環(huán)境中溶解形成膠體,這種膠體性質(zhì)保持到腸道,可能作為有效的雙歧桿菌、乳桿菌促增殖因子發(fā)揮促進雙歧桿菌、乳桿菌的繁殖的作用[13]。雙歧桿菌、乳桿菌是腸道內(nèi)主要的生理性有益菌,與其它厭氧菌一起形成腸道的生物屏障,對致病菌及條件致病菌的定植入侵構(gòu)成一種定植抗力；作為一種天然自動免疫,雙歧桿菌、乳桿菌具有類似抗原的刺激作用,介導(dǎo)機體的特異性和非特異性免疫[14][15]。
殼聚糖的抗菌作用的機理是不同。主要有以下兩種機理: 一種是殼聚糖通過吸附在細胞表面, 形成一層高分子膜, 阻止了營養(yǎng)物質(zhì)向細胞內(nèi)的運輸, 從而起到抑菌殺菌作用；另外一種機理是殼聚糖通過滲透進入細胞體內(nèi), 吸附細胞體內(nèi)帶有陰離子的細胞質(zhì), 并發(fā)生絮凝作用, 擾亂細胞正常的生理活動, 從而殺滅細菌[17]。其抑菌效果與以下幾個因素有關(guān):①分子量:低分子量的殼聚糖的抑菌效果優(yōu)于高分子量的殼聚糖(宋獻周等,2000)；②脫乙酰度:殼聚糖脫乙酰度不同導(dǎo)致抑菌效果不同,當脫乙酰度增加時,即游離氨基含量增加,其抑菌率增大；③溶解用酸:檸檬酸溶解的殼聚糖抑菌不明顯,甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、乳酸、鹽酸和硝酸的稀酸溶解的殼聚糖,都有抑菌作用,其中以正丁酸的最強；④溶液的pH：殼聚糖的等電點pH6.2，溶液pH高于此值，殼聚糖將不帶陽電荷,無抑菌作用，低于此值，就會帶陽電荷[18] 。
4、2 增強免疫功能
腸道不僅是機體消化和吸收的場所，而且時刻都要抵御大量的病原微生物及其他抗原的侵襲，根據(jù)腸黏膜內(nèi)免疫細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布和功能差異,可將腸道黏膜免疫系統(tǒng)分成兩大部分，有結(jié)構(gòu)的組織黏膜濾泡和廣泛分布于黏膜固有層中的彌散淋巴組織。黏膜濾泡是免疫應(yīng)答的傳入?yún)^(qū)，抗原呈遞細胞捕獲并處理的抗原性被呈遞給免疫活性細胞，誘發(fā)免疫應(yīng)答,彌散淋巴組織是免疫應(yīng)答的傳出淋巴區(qū)，漿細胞和致敏淋巴細胞通過歸巢機制遷移至彌散淋巴組織,抗體和致敏淋巴細胞在此發(fā)揮生物學(xué)功能。動物胃腸道中正常生活著多種微生物,它們在機體抵御和清除外來抗原以及維持自身穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的作用。正常菌群的紊亂，會導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生,并影響動物健康生長。通過無菌動物和正常動物的研究比較發(fā)現(xiàn),正常動物的免疫器官明顯較大，細胞吞噬功能和免疫球蛋白的水平較高說明動物體內(nèi)的正常菌群與免疫密切相關(guān)[18][19]。
殼聚糖的免疫增強作用目前已被許多學(xué)者所證實。Nishimura等往小鼠腹腔內(nèi)注射經(jīng)醋酸處理的殼聚糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)可刺激小鼠產(chǎn)生IL-1及增強體內(nèi)巨噬細胞的活性。黃俊明等給小鼠每日口服殼聚糖共4周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼聚糖可提高綿羊紅細胞誘導(dǎo)的小鼠遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)能力，增強受試動物的血清溶血素抗體反應(yīng)和巨噬細胞的吞噬反應(yīng)，表明殼聚糖能促進小鼠的免疫作用[20]。Seferian和Martinez研究發(fā)現(xiàn)，當人和動物的疫苗在體內(nèi)引起的免疫反應(yīng)較弱時，如果在該疫苗中加入殼聚糖乳化劑，則可活化B和T淋巴細胞。同時體內(nèi)IgG抗體水平增加。張澄波研究認為低分子量殼聚糖能誘導(dǎo)局部巨噬細胞增生, 并使其活性增強, 對提高機體的免疫力有一定持久性[21]。Shigehiro 等將殼聚糖注射到兔子的靜脈中, 發(fā)現(xiàn)可以提高血漿中溶菌酶活性2～3倍,大大增強了兔子對致病菌的免疫力。劉艷如等研究發(fā)現(xiàn)水溶性殼聚糖能明顯提高正常小鼠巨噬細胞的吞噬功能, 提高綿羊紅細胞誘導(dǎo)的血凝素抗體和溶血素的生成[9]。據(jù)魏濤等分析, 水溶性殼聚糖對小鼠免疫功能的提高與分子中存在的氨基有關(guān), 氨基能接受體內(nèi)的質(zhì)子, 使體液的pH值向堿性方向移動0.5個U，創(chuàng)造一個激活淋巴細胞的環(huán)境, 提高機體細胞免疫、體液免疫及NK細胞功能，強化免疫監(jiān)視作用[22][23]。儲益平等的研究表明，殼聚糖在中劑量和高劑量情況下,具有明顯提高小鼠碳粒廓清指數(shù)和吞噬指數(shù)的作用,表明其對網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能有增強作用；在高劑量情況下,能增加小鼠血清溶血素的形成；能明顯抑制由二硝基氯苯誘發(fā)的小鼠遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng),即甲殼聚多糖具有一定的增強免疫功能的作用[24]。石明健經(jīng)灌胃給小鼠經(jīng)醋酸處理的殼聚糖1g/kg及0.5g/kg，不僅促進巨噬細胞的吞噬能力，即增強機體非特異性免疫功能，同時還促進脾臟抗體生成細胞的能力，增強刀豆蛋白A誘導(dǎo)的淋巴細胞增殖，可增強體液免疫及T淋巴細胞免疫功能。[26]呂中明給小鼠注射333.3和1000mg/kg體重的殼聚糖，明顯增強小鼠的細胞免疫、體液免疫和單核-巨噬細胞吞噬功能，而對小鼠生長增重以及臟器指數(shù)的影響差異不明顯。
胡品虎采用稀土甲殼素喂養(yǎng)河蟹,發(fā)現(xiàn)能夠防治河蟹脫殼障礙癥,減少疾病,降低死亡率,促進河蟹生長,顯著提高河蟹產(chǎn)量和規(guī)格[27]。王秀武等研究發(fā)現(xiàn)0.1%殼寡糖可提高肉仔雞胸腺和法氏囊相對重量近90%, 提高血清新城疫抗體效價, 增強肉仔雞免疫能力。柯葉艷（2001）發(fā)現(xiàn)在肉用鵪鶉日糧中添加3%殼聚糖可使法氏囊重量增加18.4%（P<0.01）,T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率提高42.15%（P<0.05）。陳虹的試驗也表明，鵪鶉日糧中添加0.05%的殼寡糖可使鵪鶉35日齡體重提高7.6%，料重比降低4.5%，胸腺、脾臟和腔上囊相對重均優(yōu)于對照組（P<0.01）。[28]楊桂芹的研究也表明殼聚糖（脫乙酰度>88%）對艾維茵肉仔雞2%、3%的添加量能夠增強其免疫器官指數(shù)（P<0.01），添加4%殼聚糖能夠提高全血T淋巴細胞百分率(P<0.05)，另外殼聚糖還能夠增加肉仔雞血清球蛋白含量（P<0.01），且以2%添加水平最好。[29]聶新志的研究表明肉仔雞日糧中添加殼聚糖能顯著提高血清IgG水平,對生產(chǎn)性能和T細胞轉(zhuǎn)化率影響不顯著。史彬林的試驗研究發(fā)現(xiàn)，高劑量組（0.50%）的殼聚糖可顯著提高肉仔雞的抗體滴度，吞噬指數(shù)以0.05%-0.30%殼聚糖組較高，淋巴細胞轉(zhuǎn)化率以0.10%-0.50%殼聚糖組較高。即殼聚糖對肉仔雞免疫的影響與添加劑量有關(guān)。但同時也發(fā)現(xiàn)：添加0.05%殼聚糖時，可明顯提高肉仔雞的生產(chǎn)性能；而添加高水平時，雖免疫功能有所增強，但生產(chǎn)性能卻有下降趨勢；并認為0.05%可看作殼聚糖的適宜添加劑量。由上述實驗研究可知殼聚糖同樣增強家禽免疫機能，但不同濃度的殼聚糖對不同免疫指標的影響作用不同，因此仍需進一步試驗探索免疫最佳的殼聚糖適宜添加量，以及免疫功能最好與生產(chǎn)性能較佳的切合點添加劑量。
目前關(guān)于甲殼低聚糖的抗感染作用機制被認為有以下幾種解釋: ①殼聚糖刺激機體促進PEC的增加, 激活巨噬細胞, 從而增加活性氧的生成, 再通過氧化性殺菌機制產(chǎn)生作用；②甲殼低聚糖對巨噬細胞的直接激活作用增加了巨噬細胞的殺傷活性: 由于殼聚糖分子上含有大量的氨基,因而具有正電性, 而巨噬細胞和T淋巴細胞表面具有負電性,正負電荷相互吸引。殼聚糖從血管中吸收單核細胞,聚集在組織中,形成巨噬細胞；也直接刺激局部組織,促進細胞增生,繼而演變?yōu)榫奘杉毎?促進細胞增生繼而演變?yōu)榫奘杉毎?。因此殼聚糖可以促進中性粒細胞和巨噬細胞增殖,增強保護性IgA粘膜的免疫反應(yīng),誘發(fā)延發(fā)性超反應(yīng)和產(chǎn)生循環(huán)抗性。當殼聚糖活化巨噬細胞和T淋巴細胞后,就可以向B細胞發(fā)出指令,產(chǎn)生各種免疫球蛋白,從而增強機體的細胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答。③殼聚糖激活T淋巴細胞而顯示殺傷活性, 且致敏T細胞誘發(fā)遲發(fā)性超敏反應(yīng)。NK細胞的活性對pH值的變化非常敏感,當pH值下降時,NK細胞的活性下降。殼聚糖能夠改善機體pH值,因而能夠增強NK細胞的活性。因此,殼聚糖可激活免疫系統(tǒng),增強免疫能力,提高養(yǎng)殖對象抗菌治病的能力。④殼聚糖激活T淋巴細胞從而促使巨噬細胞激活因子(MAF)的釋放, 進而激活巨噬細胞。在激活過程中, 巨噬細胞直接被低聚糖激活又能提高它對MAF的敏感性, 使它進一步激活。因此認為這些甲殼低聚糖的殺傷活性的產(chǎn)生主要是激活T淋巴細胞與巨噬細胞相互加強作用的結(jié)果。⑤殼聚糖具有激活補體系統(tǒng)，介導(dǎo)補體系統(tǒng)的系列生物學(xué)效應(yīng)。殼聚糖能夠提高吞噬細胞系統(tǒng)的功能。巨噬細胞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，產(chǎn)生如下反應(yīng)：如促進其吞噬功能，增強其抗原提呈能力，增強其在其它免疫應(yīng)答中的協(xié)同效應(yīng)，從而實現(xiàn)機體對T細胞、NK細胞和B細胞的調(diào)節(jié)，介導(dǎo)機體的細胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答[31]。
4、3 殼聚糖對動物生長的影響
殼聚糖對動物生長的影響是殼聚糖各種作用綜合的結(jié)果。殼聚糖使動物防菌抗病能力增強,免疫力提高,從而具有促進動物生長的作用。但是,某些研究結(jié)果表明,添加殼聚糖能夠抑制一些養(yǎng)殖品種的生長。也就是說,在一定濃度范圍內(nèi),殼聚糖對動物的生長和發(fā)育是有促進作用的，但是，當殼聚糖的使用超過一定的濃度范圍時,就造成動物機體內(nèi)部機能的紊亂，抑制動物的生長發(fā)育，甚至導(dǎo)致其死亡。胡品虎等在國產(chǎn)鰻魚飼料中加入稀土甲殼素，發(fā)現(xiàn)僵鰻能夠在20天內(nèi)生長復(fù)蘇,體色好轉(zhuǎn),日增重率比對照組提高了3.25-4.60倍。正常鰻種攝食了稀土甲殼素后可以增強體質(zhì),促進生長,日增長率比對照組高22.5%-29.0%[32]。楊清友等的試驗結(jié)果表明：適宜濃度(25-50×10-6ppm)的殼聚糖對蝦苗的生長具有促進作用,2個試驗組的日增長率比對照組分別增加20.6%和37.9%,日增重率比對照組也分別提高了39.7%和63.6% [33]。但是,ShiYenShiau在羅非魚飼料中添加不同含量(2、5、10%)的殼聚糖,發(fā)現(xiàn)添加殼聚糖的魚體重下降,并且甲殼素或殼聚糖添加越多,體重下降的越多。試驗結(jié)果表明,殼聚糖能夠抑制雜交羅非魚的生長。由此可以推斷各種養(yǎng)殖對象對殼聚糖的需求量不相同,致死閾值也不相同。因此,只有加強應(yīng)用研究,才能確定殼聚糖在不同水產(chǎn)品的最佳使用方法。王秀武等研究發(fā)現(xiàn)，肉仔雞飼喂含0.1%殼聚糖的日糧，其對Ca、P、Mg、Zn、Cu的吸收增加，Mn、Fe的吸收與對照組無顯著差異，Ph、Al的吸收則減少顯著。王述柏等研究發(fā)現(xiàn)給21日齡的肉用仔雞添加2%的殼聚糖（脫乙酰度91%，黏度1842ml/g）對生產(chǎn)性能五顯著影響[34]。朱立賢等的試驗表明，肉仔雞日糧添加400mg/kg的殼聚糖，可顯著降低料重比（0-21d的料重比從2.24降低到2.09）；同時體增重又增加的趨勢。表明殼聚糖對肉仔雞的生長具有一定的促進作用[35]。聶新志發(fā)現(xiàn)添加殼聚糖，對肉雞生長有一定促進作用，但差異不顯著。在肉雞生長前期（1~3 周）對生產(chǎn)性能作用比生長后期（4~6 周）好[36]。過玉英等譯的文章中研究結(jié)果表明，仔雞日糧添加殼聚糖，有助于提高生長速度和飼料轉(zhuǎn)化率，甚至，如果從出生開始就添加，殼聚糖與基因、生理、營養(yǎng)等因子相互作用，進而影響仔雞的生長速度和飼料轉(zhuǎn)化率[34]。張克勝的試驗表明添加200g/t殼聚糖對AA肉雞有顯著的促生長作用[35]。史彬林的試驗中，1日齡肉仔雞日糧中添加0.02%-0.30%殼聚糖均表現(xiàn)一定的促生長作用，尤以0.05%添加量促生長作用最顯著；當添加量達到0.50%時，未表現(xiàn)促生長效果[2]。張麗英等、Nogueira等在蛋雞日糧中分別添加2%-4%的殼聚糖，結(jié)果蛋重均低于對照組，而Fuentes等得出不同結(jié)果，即飼糧中添加2%或3%殼聚糖對蛋雞的產(chǎn)蛋量、采食量、飼料轉(zhuǎn)化率、蛋重均未產(chǎn)生影響；柯葉艷等、Tarasewicz等進行鵪鶉試驗，前者增重和飼料利用率分別提高 5.0%和6.7%，后者采食量和產(chǎn)蛋量下降、飼料轉(zhuǎn)化率上升，但成活率和孵化率提高。
4、4 殼聚糖對脂質(zhì)代謝的影響
殼聚糖降低脂肪消化、吸收和沉積。馬小珍等[3]研究表明，飼糧中添加1%、2%、3%殼聚糖可顯著降低肉仔雞不同生長階段的腹脂率( P< 0.01) 、皮下脂肪厚（P < 0.05）和肌內(nèi)脂肪含量（P <0.05）；劉海英等[38]同樣得出，添加殼聚糖（0%、0.5%、1%、2%、3%）可降低肉雞各生長階段（3、6 周齡）的腹脂率、肝脂率，且隨飼喂時間的延長其作用越明顯；柯葉艷[39]用肉用鵪鶉試驗得出類似的結(jié)果。近10年有關(guān)殼聚糖對家禽血清及產(chǎn)品中膽固醇含量影響的試驗,絕大多數(shù)結(jié)果表明,殼聚糖不僅可降低家禽血清膽固醇含量，還可降低肌肉和蛋黃中膽固醇含量。
4、5 降血糖
研究發(fā)現(xiàn)有一種大腸桿菌能產(chǎn)生胰島素樣物質(zhì),這種物質(zhì)入血后,先與胰島素的靶細胞接觸封閉了胰島素受體,當真正的胰島素與靶細胞接觸時已無法發(fā)揮作用而發(fā)生糖尿病,此種情況下使用具有扶植雙歧桿菌等有益菌的微生態(tài)制劑,使之發(fā)揮生物拮抗作用，排除能產(chǎn)生胰島素樣的大腸桿菌,糖尿病即可緩解。任林[40]等實驗結(jié)果顯示STZ在致小鼠血糖升高的同時伴乳桿菌、雙歧桿菌等細菌數(shù)量下降，說明模型組小鼠在患糖尿病的同時伴有腸道菌群失調(diào)。用甲殼低聚糖治療21d后，小鼠高血糖得以控制且雙歧桿菌數(shù)量明顯增多，由此推測甲殼低聚糖調(diào)降血糖作用可能是通過促進雙歧桿菌等有益菌增殖，改善腸道菌群失調(diào)狀況，增強胰島B細胞的抗破壞能力，從而改善糖尿病的癥狀。有關(guān)這方面的確切機制，還有待進一步研究。
4、6 改善腸道組織形態(tài)
殼聚糖可以吸附H+,也可以與相當數(shù)量的酸性物質(zhì)相結(jié)合,因此,殼聚糖可以抑制胃酸的分泌中和過多的胃酸,保護胃黏膜。殼聚糖可吸附H+，也可結(jié)合相當數(shù)量的酸性物質(zhì)，可抑制、中和胃酸分泌，保護胃粘膜，由于殼聚糖對H+的吸附，使液體PH值偏向堿性，有益于改善機體內(nèi)環(huán)境，此外，可聚糖具有作為優(yōu)良食物纖維的腸內(nèi)生態(tài)環(huán)境調(diào)整作用。
王秀武等報道, 日糧添加0.1%殼寡糖使回腸微絨毛密度增加, 同時也有變細、變高的傾向，微絨毛高度增加, 密度加大, 利于增大小腸的吸收面積,促進營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[11]。呂實波[41]等實驗表明殼聚糖各劑量組對無水乙醇引起的胃黏膜的損傷不是簡單的機械覆蓋保護作用。殼聚糖對胃黏膜的保護是通過與胃酸作用,形成膠狀液,附著在胃壁上形成保護膜,阻止無水乙醇等對胃黏膜的刺激和損傷,并可促進損傷處的修復(fù)。
4、7 抗凝血作用和促進組織恢復(fù)
殼聚糖具有良好的抗凝血作用和促進組織恢復(fù)的作用,并具有止血、消炎的作用。殼聚糖還通過有機吸附肝臟和腸道內(nèi)的有害毒素并排出體外,來緩解肝臟的解毒負荷,從而保護和強化動物肝臟的功能，對肝細胞有保護作用。殼聚糖可以減輕運動所產(chǎn)生的自由基對機體細胞的傷害,對細胞膜具有保護作用,減少組織酶的外泄。
5、殼聚糖安全性及穩(wěn)定性研究
徐榕青等研究了殼聚糖的穩(wěn)定性，表明殼聚糖在強光、高溫空氣露置條件下考察外觀，均保持原來的灰白色至淡黃色，無明顯變化。高濕度試驗中（75%），顏色隨時間的增長顏色逐漸轉(zhuǎn)深[42]。
石玲等對20只小鼠最大耐受量試驗達4980mg/kg b.w，急性毒性試驗（1660mg /kg b.w）未出現(xiàn)小鼠死亡和明顯副作用，長期毒性試驗90d亦情況良好，體重增加，血常規(guī)、腎功能及血糖血脂均與對照組相似，組間比較無顯著差異（P>0.5），系統(tǒng)尸解后內(nèi)臟器官亦無特殊病理學(xué)變化[43]。程東等試驗也證明小鼠LD50均大于10.0g/kg，可殼聚糖屬無毒物質(zhì)；通過Ames試驗、精子畸形試驗和微核試驗一組短期誘變試驗，從不同遺傳學(xué)終點和靶細胞的角度，對受試物的遺傳毒性試驗均為陰性，即殼聚糖未顯示有遺傳毒性作用；飼養(yǎng)試驗中小鼠的生長狀態(tài)良好，臟器指數(shù)亦在正常值范圍，與對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義[44]。賈文英等也得出相同研究結(jié)果。曹晶通過對殼聚糖的細胞毒性試驗、溶血和過敏性實驗表明殼聚糖無細胞毒性，不溶血，不致敏，生物相容性好[45]。有實驗證實小鼠口服殼聚糖LD50大于16g/ kg，無急性和長期毒性。賈文英按ISO 標準檢測認為殼聚糖無致突變作用。田昆侖采用細胞生長抑制法測定殼聚糖與水溶性的異丁基殼聚糖、羧甲基殼聚糖的細胞毒性，結(jié)果顯示殼聚糖及其水溶性衍生物無細胞毒性[46]。Kim 等研究了殼寡糖對大鼠的亞急性毒性，分別用0.5 ,1.0 ,2.0g/ d/ kg給藥4周，結(jié)果顯示，對照組和實驗組不僅在行為、外表、體重、食物消耗等方面均無顯著性差異，而且在尿分析、血液學(xué)和組織病理學(xué)等方面也無顯著性差異，提示殼寡糖的亞急性毒性非常小。
但是Carreno-Gomez指出殼聚糖的鹽類有細胞毒性,且鹽酸鹽>谷氨酸鹽>乳酸鹽；而且分子量越大，毒性越大，并指出戊二醛交聯(lián)的殼聚糖微球具細胞毒性。因而對于具體殼聚糖材料藥品的應(yīng)用需要進行臨床實驗分析。長期大劑量的殼聚糖攝入會導(dǎo)致營養(yǎng)不良。一些維生素和礦物質(zhì)會在殼聚糖的作用下而難于被吸收，例如，維生素A、D、E、K和鈣、鎂、硒。這樣對于成年人會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，對小孩子則會引起生長發(fā)育緩慢。鑒于這種原因，在攝入殼聚糖的同時，應(yīng)補充大量的維生素和礦物質(zhì),特別是維生素D和鈣、鎂[47]。有文獻報道了長期大劑量的攝入殼聚糖導(dǎo)致的砷中毒事件。
由此可見殼聚糖生物活性研究領(lǐng)域有幾個最重要的基本問題還有待解決:其一是殼聚糖分子量究竟如何影響其不同的生物活性作用；其二是乙?；谏锘钚灾械淖饔煤偷匚?；其三是分子端基單元化學(xué)結(jié)構(gòu)的作用；另外，殼聚糖所含雜質(zhì)的作用也非常值得注意。
6、殼聚糖作為飼料添加劑的目前存在問題及應(yīng)用前景展望
在動物生產(chǎn)中, 人們常用抗生素來預(yù)防病菌感染, 促進動物生長, 但抗生素在殺害有害菌的同時也殺死了有益菌, 而且長期使用不僅使細菌產(chǎn)生耐藥性, 同時藥物的殘留及對畜產(chǎn)品品質(zhì)的影響更是一個嚴重的問題。殼聚糖作為新型綠色飼料添加劑, 資源豐富, 無毒副作用, 實際應(yīng)用中問題較少, 前景廣闊。但其某些重要作用的機理尚不確定；免疫增強作用、抑菌殺菌作用等其它生物學(xué)功能已在體外試驗或小鼠試驗中驗證，而在畜禽試驗中的研究較少。因此殼聚糖作為一種畜禽新型綠色飼料添加劑，仍有待于進行全面系統(tǒng)研究，研究內(nèi)容包括：
①飼用殼聚糖的生產(chǎn)方法及質(zhì)量評定標準的研究；
②結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、和免疫學(xué)的方法，從體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝利用途徑、免疫調(diào)節(jié)途徑和激素的分泌調(diào)控等方面對飼用殼聚糖在對畜禽生產(chǎn)性能、脂肪代謝、免疫機能及腸道微生態(tài)的影響及作用機理進行探討，研究其如何調(diào)節(jié)體內(nèi)平衡，改善腸道微循環(huán)和微生物區(qū)系，以及免疫反應(yīng)和其他生理生化反應(yīng)。
③動物不同來源或不同分子量的甲殼素、殼聚糖、殼聚糖脫乙酰程度的利用，以及殼聚糖發(fā)揮不同生物學(xué)功能的適宜聚合度以及與其它藥物的配伍和協(xié)同機理的研究；
④根據(jù)動物的種類、生長發(fā)育階段和生產(chǎn)目的，使畜禽獲得最佳生產(chǎn)性能、畜產(chǎn)品品質(zhì)或免疫機能時殼聚糖適宜添加水平和經(jīng)濟效益的研究。