摘要:殼聚糖是一種新型飼料添加劑,應(yīng)用前景廣闊。本文概述了殼聚糖與甲殼素的理化性質(zhì)、生產(chǎn)方法、生理功能及其在養(yǎng)雞生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞:殼聚糖;理化性質(zhì);生理功能;雞
殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素聚氨基葡萄糖,是甲殼素脫乙酰后的產(chǎn)物。甲殼素廣泛存在于低等生物中,特別是節(jié)肢動(dòng)物,如昆蟲綱、甲殼綱動(dòng)物的體壁中, 梁媛媛等[12]是自然界生物合成量?jī)H次于纖維素的天然高分子化合物,每年生物合成量約100億噸。殼聚糖既可生物合成,又可生物降解,它還是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一陽(yáng)離子堿性多糖。國(guó)內(nèi)目前大都采用蝦、蟹殼作為原料制備殼聚糖,但由于其來(lái)源有限、殼聚糖含量低、灰分含量高,提取成本相對(duì)較高,使其應(yīng)用受到一定限制,而昆蟲是地球上最大的優(yōu)勢(shì)動(dòng)物群類,種類最多,分布廣泛,富含殼聚糖。因此,開發(fā)利用昆蟲殼聚糖具有潛在優(yōu)勢(shì)。
1殼聚糖結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)
殼聚糖是甲殼素脫乙酰后的產(chǎn)物,化學(xué)名稱為β-(1,4)-2脫氧-D-葡萄糖,其分子結(jié)構(gòu)與纖維素相似,呈直鏈狀,極性強(qiáng),易結(jié)晶,可根據(jù)分子主鏈的排列方式將其分為α-、β-兩種:α-分子主鏈以反平行方式排列,分子間氫鍵作用強(qiáng);β-分子則相反。殼聚糖呈白色或淡黃色半透明狀固體,略有珍珠光澤,在酸性條件下,分子中氨基與質(zhì)子結(jié)合使自身帶正電荷,因此殼聚糖是天然多糖中少見的帶正電荷的高分子物質(zhì)。此外殼聚糖化學(xué)穩(wěn)定性良好,但吸濕性較強(qiáng),遇水易分解;無(wú)毒無(wú)害,具有優(yōu)良的生物相容性,可被溶菌酶等溶解,可生物降解,其代謝產(chǎn)物無(wú)毒,且能被生物體完全吸收。
2殼聚糖的生產(chǎn)方法
殼聚糖主要成分有碳酸鈣、蛋白質(zhì)和甲殼素(20%左右)。其生產(chǎn)殼聚糖的過(guò)程實(shí)際上就是脫鈣、去蛋白質(zhì)、脫色及脫乙酰的過(guò)程。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)殼聚糖的方法包括酸堿法、酶法、氧化降解法及機(jī)械加工法。酸堿法是利用稀鹽酸將難溶的碳酸鈣轉(zhuǎn)化為可溶性的氯化鈣而隨溶液分出,用稀堿將蛋白質(zhì)溶出,再經(jīng)過(guò)脫色及水洗、干燥等過(guò)程即可得到甲殼素,然后通過(guò)脫乙酰化反應(yīng),可使甲殼素脫去分子中的乙?;D(zhuǎn)變?yōu)闅ぞ厶?。酶法則是利用乙二胺脫鈣、用酶去蛋白質(zhì)的過(guò)程。機(jī)械加工法則是利用精選的蝦蟹殼經(jīng)過(guò)干燥、壓碎、研磨、分選、精篩的過(guò)程。其中最常用的方法是酸堿法,但此法仍存在許多問(wèn)題,如酸堿性過(guò)強(qiáng)、降解速度慢、降解產(chǎn)物聚合度低、產(chǎn)物純化難、生產(chǎn)成本高等。
3殼聚糖在養(yǎng)雞生產(chǎn)上的應(yīng)用
3.1對(duì)生產(chǎn)性能的影響
馬小珍等 [1]報(bào)道在艾維因肉仔雞日糧中添加1%和2%殼聚糖可提高肉仔雞日增重,當(dāng)添加水平升至3%時(shí),肉仔雞日增重反而低于對(duì)照組。朱立賢等 [2]試驗(yàn)研究結(jié)果表明,日糧中添加400mg/kg殼聚糖對(duì)0~3周齡肉仔雞的增重作用不明顯,但可顯著提高飼料報(bào)酬。朱立賢等[3]進(jìn)一步研究了日糧中不同添加水平的殼聚糖(0、2000、600、1000mg/kg)對(duì)1日齡AA肉仔雞生長(zhǎng)性能的影響,結(jié)果為,與對(duì)照組相比,日糧中添加1000mg/kg殼聚糖可顯著提高0~7天日增重(p<0.05),降低0~7天和0~14天的飼料增重比(p<0.05),而添加200、600mg/kg殼聚糖對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)性能指標(biāo)無(wú)明顯影響(p>0.05)。與馬小珍等(2001)和朱立賢等(2002,2003)研究結(jié)果不一致,王述柏等[4]在肉雞飼料中添加2%的殼聚糖,張麗英等[5]在含有2.5%豬油的商品肉雞飼糧中添加2%殼聚糖均對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能和飼料報(bào)酬無(wú)顯著影響。殼聚糖對(duì)肉仔雞生產(chǎn)性能產(chǎn)生以上不同試驗(yàn)結(jié)果的原因可能是殼聚糖的來(lái)源、添加水平、基礎(chǔ)日糧組成、試驗(yàn)動(dòng)物及試驗(yàn)條件等不同所致,因此殼聚糖對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響效果有待于進(jìn)一步研究。
目前有關(guān)殼聚糖在肉雞飼料中應(yīng)用的研究報(bào)道較多,而有關(guān)其在蛋雞飼料中應(yīng)用的研究報(bào)道較少。僅張麗英等[6]在加豬大油(3%)與不加豬大油基礎(chǔ)日糧中添加4%殼聚糖,研究殼聚糖對(duì)產(chǎn)蛋雞生產(chǎn)性能、血清和蛋黃中膽固醇含量的影響,結(jié)果表明添加4%殼聚糖組雞產(chǎn)蛋量、蛋重略低于對(duì)照組(不加豬大油基礎(chǔ)日糧組),而添加3%豬大油組同添加3%豬大油和4%殼聚糖組在雞產(chǎn)蛋量、蛋重方面與對(duì)照組較接近,因此可認(rèn)為在加油日糧中添加殼聚糖不影響產(chǎn)蛋性能。
3.2降低血清及禽產(chǎn)品中膽固醇含量
膽固醇與人類心血管疾病有直接關(guān)系,生產(chǎn)低膽固醇畜禽產(chǎn)品一直是人們共同關(guān)注的問(wèn)題。已有研究表明,殼聚糖不僅可降低肉雞血清和肌肉中膽固醇含量,也可降低蛋雞血清和蛋中膽固醇含量。在肉雞飼糧中添加0.04%~3%殼聚糖可使血清膽固醇含量比對(duì)照組降低0.6%~39.9%,肌肉中膽固醇含量降低5.0%~5.1%(王述柏等,1998;馬小珍等,2001;朱立賢等,2002)。在蛋雞飼糧中添加4%殼聚糖可使血清膽固醇含量比對(duì)照組降低14.8%~20.5%,蛋黃中膽固醇含量降低8.5%~9.6%(張麗英等,1998b)。此外由馬小珍等(2001)試驗(yàn)結(jié)果還可得出,肉雞血清總膽固醇含量隨殼聚糖添加水平升高而降低。殼聚糖降低血清膽固醇含量的作用效果變異較大,可能是由每個(gè)試驗(yàn)選用的動(dòng)物日齡不同、基礎(chǔ)日糧種類不同、殼聚糖添加水平不同所引起的,但原因仍有待于進(jìn)一步研究。有關(guān)殼聚糖降低血清膽固醇含量的機(jī)理,小林隆明等認(rèn)為,殼聚糖在胃中能與胃酸作用形成凝膠,在腸內(nèi)的pH值范圍內(nèi)可以保持這種凝膠不分解,這種凝膠有吸附作用,能夠吸附膽汁酸和膽固醇,并通過(guò)糞便排出,從而降低了血液中的膽固醇含量。蛋黃中膽固醇含量低,可能與血清膽固醇濃度相關(guān)。王寶維等[7]添加紅花籽油降低蛋黃膽固醇含量的試驗(yàn)結(jié)果表明,血清膽固醇濃度與蛋黃膽固醇含量呈正相關(guān),但殼聚糖降低蛋黃或肌肉中膽固醇含量的機(jī)理仍需進(jìn)一步探索。
3.3調(diào)控脂肪吸收、代謝及體脂沉積
肉雞脂肪過(guò)多是一個(gè)國(guó)際性問(wèn)題,雖經(jīng)過(guò)新品系選育等方法來(lái)控制體脂的沉積,但仍存在較大的問(wèn)題。肉雞腹脂和體脂過(guò)多,不但造成能量浪費(fèi),也不適應(yīng)人類對(duì)雞肉品質(zhì)日益提高的要求。殼聚糖由于其分子中聚葡糖胺鏈帶有四價(jià)銨離子,因此具有較高的陰離子交換性能,而能粘合膽汁酸,阻止膽汁酸循環(huán),所以在飼糧中添加殼聚糖可降低脂肪的吸收、增加糞中脂肪排出量、從而減少體脂的沉積量。Shigeki等[8]將60只8日齡單冠白來(lái)航公雛分為4個(gè)試驗(yàn)組,飼喂玉米-豆粕基礎(chǔ)日糧(ME11.85MJ/kg)或高脂日糧(ME13.56MJ/kg),在兩種基礎(chǔ)日糧中分別添加5%殼聚糖,進(jìn)行21天的試驗(yàn),結(jié)果表明,日糧中添加殼聚糖可減少脂肪吸收率和腹脂重量。馬小珍等(2001)用1日齡168只艾維因公雛研究殼聚糖對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)性能和脂肪代謝的影響,結(jié)果表明,殼聚糖可顯著降低腹脂(p<0.01)、皮下脂肪(p<0.05)和肌間脂肪 (p<0.05)的沉積,且隨著殼聚糖添加水平由1%升至3%,肉仔雞腹脂率、肌間脂肪厚度及皮下脂肪厚度也顯著降低;殼聚糖還可顯著降低血清甘油三酯 (p<0.05)和總膽紅素含量(p<0.05),這說(shuō)明殼聚糖有調(diào)節(jié)脂肪代謝,降低脂肪吸收的作用。
3.4免疫增強(qiáng)作用
殼聚糖的免疫功能已被小鼠試驗(yàn)證實(shí),它可增強(qiáng)小鼠的細(xì)胞免疫、體液免疫、單核-巨噬細(xì)胞功能和NK細(xì)胞活性[9]可刺激小鼠產(chǎn)生白介素及增強(qiáng)體內(nèi)巨噬細(xì)胞的活性,殼聚糖的分解產(chǎn)物(氨基葡萄糖)也能活化NK、LAK細(xì)胞(Nichunura等,1996)。其免疫活性機(jī)理可能是殼聚糖為陽(yáng)性趨化劑,吸收單核細(xì)胞從血管中游出,聚集在組織中,形成巨噬細(xì)胞;或直接刺激局部組織,促進(jìn)細(xì)胞增生,繼而演變?yōu)榫奘杉?xì)胞;由于殼聚糖可吸附H+從而帶有大量的-NH3+,使其親和性增強(qiáng),可以活化巨噬細(xì)胞,增強(qiáng)其吞噬力;還可活化T淋巴細(xì)胞,促進(jìn)其釋放出各種淋巴因子。
而目前有關(guān)殼聚糖對(duì)禽類免疫機(jī)能作用效果的研究非常少。僅朱立賢等(2003)研究了不同添加水平的殼聚糖(0、200、600、1000mg/kg)對(duì)肉仔雞免疫功能的影響,發(fā)現(xiàn)日糧中添加600mg/kg殼聚糖時(shí),肉仔雞(2周齡)的法氏囊、脾臟指數(shù)顯著高于其它劑量組,而新城疫抗體水平則以殼聚糖濃度為200mg/kg時(shí)最高;同時(shí)組織切片結(jié)果表明,600mg/kg殼聚糖對(duì)法氏囊組織學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響,而200、1000mg/kg殼聚糖對(duì)脾臟的的影響程度大于600mg/kg殼聚糖組。此外柯葉艷等[10]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(xì)胞轉(zhuǎn)化率提高42.15%(p<0.05)。由上述兩個(gè)試驗(yàn)研究可知?dú)ぞ厶峭瑯涌稍鰪?qiáng)家禽免疫機(jī)能,但不同濃度的殼聚糖對(duì)不同免疫指標(biāo)的影響作用不同,因此仍需進(jìn)一步試驗(yàn)探索免疫最佳的殼聚糖適宜添加量,以及免疫功能較好與生產(chǎn)性能較佳的切合點(diǎn)添加劑量。
3.5抗菌抑菌作用
殼聚糖具有抗細(xì)菌感染作用,主要是因?yàn)闅ぞ厶欠肿又兴鶐У恼姾杉捌渚酆戏肿又兴鶐У恼姾杉捌渚酆戏肿咏Y(jié)構(gòu)可與病原菌表面的鞭毛及套膜吸附凝集,抑制病原菌繁殖。朱立賢等(2003)進(jìn)行殼聚糖對(duì)攻毒大腸桿菌雞的保護(hù)率研究,設(shè)高低兩個(gè)大腸桿菌攻毒劑量(0.2ml和0.5ml),以及四個(gè)殼聚糖添加水平(0、200、600、1000mg/kg),結(jié)果為,攻毒劑量較小時(shí)(0.2ml)時(shí),600和1000mg/kg試驗(yàn)組死亡率與對(duì)照組相似;攻毒劑量較大(0.5ml)時(shí),各試驗(yàn)組死亡率均低于對(duì)照組;兩種處理劑量下殼聚糖200mg/kg組的保護(hù)率均高于600和1000mg/kg組,說(shuō)明對(duì)試驗(yàn)雞進(jìn)行大腸桿菌攻毒時(shí),殼聚糖具有較為明顯的保護(hù)作用。此外有研究表明不同平均分子量殼聚糖的抑菌效果不同,以低分子量的-殼聚糖的抑菌效果優(yōu)于高分子量的-殼聚糖,主要原因可能是低分子量-殼聚糖更有可能穿過(guò)菌體細(xì)胞膜與細(xì)胞質(zhì)發(fā)生作用,擾亂菌體細(xì)胞正常生理代謝,或者說(shuō),平均分子量較低的-殼聚糖含有較多的能穿過(guò)細(xì)胞膜的小分子量的-殼聚糖,因而有較強(qiáng)的抑菌作用[11]
4殼聚糖作為新型飼料添加劑的開發(fā)前景
殼聚糖作為新型飼料添加劑具有廣闊的開發(fā)前景,地球上資源非常豐富,每年約有1000億噸的甲殼素殼聚糖被生物體生產(chǎn)出來(lái)。因此,加強(qiáng)殼聚糖在飼料添加劑中的應(yīng)用研究,將有助于降低飼養(yǎng)成本,提高飼料利用率以及提高養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)。但是,殼聚糖在飼料添加劑中的應(yīng)用還不廣泛。今后應(yīng)加強(qiáng)殼聚糖在不同養(yǎng)殖品種中的應(yīng)用方法與應(yīng)用效果研究,開展殼聚糖在飼料添加劑中的使用劑型研究,使殼聚糖在飼料添加劑中的應(yīng)用呈現(xiàn)精細(xì)化、專用化。
參考文獻(xiàn)(略)。
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