殼寡糖的制備方法及其在動物生產(chǎn)上的應用效果

呂宏月，李嘉琪，楊嘉琪，張瑩瑩

（沈陽工學院生命工程學院，遼寧 撫順 113122）

大量研究表明，殼寡糖能夠改善動物的生長性能、提高機體免疫力、調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)環(huán)境等，并且殼寡糖也具有相對分子量較低、水溶性好、易吸潮、生物活性高等優(yōu)勢。除此之外殼寡糖還具有純天然、無污染等特點。本文簡單介紹了殼寡糖的制備方法并重點介紹了殼寡糖在各種動物上的應用。

1 殼寡糖的制備

殼寡糖的制備主要通過殼聚糖降解獲得，主要方法有化學法、酶解法和物理法等。

1.1 化學方法

制備殼寡糖的化學方法有很多，比如酸解法、氧化降解法等，其中酸解法是使殼聚糖在HCl、H2SO4、HF和HNO2等酸性試劑的作用下發(fā)生劇烈降解得到殼寡糖。酸解法在酸解的過程中程度不容易受到控制并且產(chǎn)量較低，還會造成嚴重的環(huán)境污染，而近年來關于氧化降解這種方法的研究應用較多，其中氧化降解法中的過氧化氫氧化法已經(jīng)被用作殼寡糖的生產(chǎn)，其他氧化降解法還有紫外線輻射（UV）/H2O2法、NaCl/H2O2法等。氧化降解這種方法需要的成本低，效率卻很高，并且污染也很小，應用前景廣闊。

1.2 物理方法

常用的物理法有很多，如超聲波法、輻射法、紫外線法等。使用物理法制備殼寡糖的方法操作起來比較簡單，但是效果比較差。在這些方法中超聲波法的研究較多，其影響因素主要是超聲波的作用時間，作用時間增長殼聚糖的降解率也跟著增加，并且得到的殼寡糖的相對分子質(zhì)量分布變窄，可以得到較均一的殼寡糖。超聲波法最簡單、成本最低，試驗證明超聲波法能夠促進殼寡糖的得率。

1.3 酶解法

相較于其他降解法，酶解法是最為理想和環(huán)保的降解方法，它具有很多優(yōu)點，比如酶降解法的反應條件比較溫和、反應過程容易控制、無污染，并且利用酶降解可以得到大量高活性的殼寡糖。酶降解法分為兩種，一種是專一性酶降解法，一種是非專一性酶降解法。專一性的酶主要有溶菌酶、殼聚糖酶等，非專一性的酶主要有蛋白酶、脂肪酶等，這些酶對殼聚糖均表現(xiàn)出了較好的降解效果。

1.4 糖基轉(zhuǎn)移法

糖基轉(zhuǎn)移法的基礎是有酶來參與反應，低聚合度寡糖在酶參與作用下，延長糖鏈成為高聚合度寡糖。這種方法受到了多種因素的影響，例如底物的濃度、pH 值、溫度等都會對最后的結果產(chǎn)生一定的影響。

1.5 復合降解法

復合降解法綜合了其他各單一降解法，就是把降解殼聚糖的所有方法所具備的優(yōu)點和這些方法存在的問題進行一定的分析，然后再進一步優(yōu)化，或者利用引入較新的分離技術來實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[1-2]。

2 殼寡糖在動物生產(chǎn)上的應用

2.1 在肉雞生產(chǎn)中的應用

2.1.1 殼寡糖對肉雞生產(chǎn)性能的影響

大量的研究表明，在肉雞的飼糧中添加適量的殼寡糖對提高肉雞的生產(chǎn)性能有明顯的效果。王秀武等[3]通過研究得出，添加殼寡糖的飼糧會使肉仔雞腸道微生物受到抑制，腸腔內(nèi)環(huán)境得到改善，機體的免疫力得到提高，使機體處于健康的生理狀態(tài)，所以肉仔雞的體重隨著殼寡糖添加量的增加而增大，料重比相對降低。郭效中等[4]通過研究得出，添加殼寡糖對動物的采食量和增重影響較小，但是隨著殼寡糖濃度的降低，肉仔雞的生產(chǎn)性能也呈下降的趨勢。Huang R.L.等[5]通過研究得出，在飼糧中添加不同水平的殼寡糖（50、100、150 mg·kg-1），與抗生素組和空白對照組進行對比，發(fā)現(xiàn)添加了殼寡糖的飼料顯著提高了肉雞的體增重和飼料轉(zhuǎn)化效率。但添加殼寡糖一定要適當，因為添加了較多的殼寡糖對肉雞的生長性能反而會產(chǎn)生不利的影響。李曉晶等[6]通過研究得出，在肉雞飼糧中添加大劑量的殼寡糖150 mg·kg-1時其促生長效果低于100 mg·kg-1殼寡糖處理組。

2.1.2 殼寡糖對肉雞屠宰性能的影響

前人關于添加殼寡糖對肉雞屠宰性能影響的研究比較少，白潔等[7]通過研究得出，將對照組與在飼糧中添加100 mg·kg-1的殼寡糖組進行比較，發(fā)現(xiàn)添加殼寡糖對肉雞的半凈膛率、全凈膛率和腿肌率都起到顯著提高的作用，但可能由于殼寡糖的純度原因，肉雞的半凈膛率和全凈膛率中抗生素組顯著低于添加殼寡糖組，所以肉雞的屠宰性能得到提高。閆冰雪等[8]通過研究得出，在飼糧中添加殼寡糖對肉仔雞的胸肌率、半凈膛率、全凈膛率和腹脂率的影響并不明顯，而添加了150 mg·kg-1殼寡糖時腿肌率顯著提高。所以在飼糧中添加殼寡糖可以提高肉雞的屠宰性能，由于殼寡糖對肉雞屠宰性能影響的研究較少，所以關于殼寡糖對肉雞屠宰性能的影響還有待進一步的研究。

2.1.3 殼寡糖對肉雞免疫性能的影響

據(jù)了解，家禽有三個重要的免疫器官，分別是法氏囊、胸腺和脾臟[9]。徐小龍等[10]研究表明，在日糧中添加100～200 g·t-1的殼寡糖對促進肉雞免疫器官的發(fā)育有明顯的效果。Deng X.Z.等[11]通過研究得出，添加100 mg·kg-1殼寡糖的日糧對肉仔雞法氏囊指數(shù)、胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)有明顯的提高效果。白潔等[7]通過研究得到，添加100 mg·kg-1殼寡糖的飼糧與空白對照組相比，試驗后期肉雞的胸腺指數(shù)與法氏囊指數(shù)都呈現(xiàn)了升高的現(xiàn)象，對于脾臟指數(shù)來說，差異雖然不是很明顯，但也呈現(xiàn)了升高的現(xiàn)象。李曉晶等[6]通過研究得出，添加了100 mg·kg-1殼寡糖的肉雞的胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)都比其他處理組高，說明殼寡糖能夠調(diào)節(jié)非特異性免疫。所以綜合前人的研究得出，在飼糧中添加殼寡糖可以提高肉雞的免疫性能。

2.1.4 殼寡糖對肉雞抗氧化性能的影響

臧珉等[12]通過研究得出了殼寡糖有較強的抗氧化性的結論。白潔等[7]研究表明，在飼糧中添加50 mg·kg-1的殼寡糖可以顯著提高肉雞的抗氧化性能，但添加了150 mg·kg-1殼寡糖時并沒有明顯的效果。這表明在飼糧中添加殼寡糖可提高肉雞的抗氧化性能，但添加量并不是越高越好。Sun T.等[13]研究表明，因為殼寡糖的分子較小，暴露出的活性羥基和氨基具有還原性，提供的氫離子可與自由基發(fā)生反應，從而起到了抗氧化的作用。所以綜合前人的研究結果表明，在飼糧中添加殼寡糖能夠起到抗氧化的作用。

2.2 在水產(chǎn)動物生產(chǎn)中的應用

隨著人們對水產(chǎn)品需求量的增加，水產(chǎn)動物的養(yǎng)殖逐漸變得廣泛，在水產(chǎn)動物飼料中加入殼寡糖的研究也越來越多，主要研究內(nèi)容集中在魚、蝦、蟹等種類。目前研究的是在基礎飼料中加入殼寡糖對水產(chǎn)動物生長性能、免疫指標及腸道菌群的影響，并且都取得了較好效果。

2.2.1 殼寡糖對水產(chǎn)動物生長性能的影響

近些年來，對于在水產(chǎn)動物飼料中加入殼寡糖的研究逐漸增多，經(jīng)多數(shù)人的研究表明，殼寡糖對水產(chǎn)動物的生長性能起著明顯的促進作用。蔡勝昌等[14]研究表明，在大菱鲆幼魚基礎飼料中分別添加0、0.5%、1.0%的殼寡糖和0、0.5%、1.0%的低聚木糖并養(yǎng)殖60 d，其研究結果顯示，與對照組相比，試驗組中大菱鲆幼魚的蛋白質(zhì)效率、增重率、特定生長率和飼料利用率均有顯著的提高（P＜0.05），且飼料中添加0.5%殼寡糖+1.0%低聚木糖組合以及1.0%殼寡糖+1.0%低聚木糖組合對大菱鲆幼魚促生長效果最好，飼料利用率、蛋白質(zhì)效率最高。徐貴珠[15]研究表明，在中華絨螯蟹的飼料中添加0.6%殼寡糖和0.2%茶多糖最適宜，能夠促進中華絨螯蟹生長，提高其生長指標，與對照組相比較，特定生長率和增重率顯著提高（P＜0.05），餌料系數(shù)顯著降低高（P＜0.05），促進了消化器官的生長發(fā)育。蘇鵬[16]在紅鰭東方鲀飼料中添加不同劑量的殼寡糖并飼養(yǎng)56 d，結果表明隨著殼寡糖添加量逐漸增加，紅鰭東方鲀的生長性能逐漸增強，其增重率、特定生長率、腸指數(shù)逐漸增大；同時飼料中添加殼寡糖能提高魚體的非特異性免疫、優(yōu)化紅鰭東方鲀的腸道菌群。

2.2.2 殼寡糖對水產(chǎn)動物免疫指標的影響

大量的研究表明殼寡糖能夠提高機體的免疫功能，其對魚類免疫功能的提高已被許多學者的研究成果所證實。殼寡糖具有維持水產(chǎn)動物養(yǎng)殖環(huán)境微生態(tài)平衡的作用，還能控制疾病的發(fā)生且作用長期有效。所以，就目前的水產(chǎn)業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)現(xiàn)況，殼寡糖作為新型的飼料添加劑，必然成為水產(chǎn)養(yǎng)殖應用的新趨勢。張國啟[17]的試驗結果顯示，添加了殼寡糖后，黃河鯉的免疫指標出現(xiàn)了一定程度的提高。殼寡糖對黃河鯉血液白細胞吞噬活性的影響在飼養(yǎng)第22～56天效果差異現(xiàn)象最明顯，對黃河鯉血清免疫指標的影響顯著，提高了黃河鯉溶菌酶活性和一氧化氮濃度，其他項目差異均不顯著。張詩雨等[18]研究表明，在克氏原螯蝦飼料中添加殼寡糖后，其肝胰腺及腸道中脂肪酶、胰蛋白酶和淀粉酶活性有了非常顯著的提高，并且能夠調(diào)節(jié)腸道菌群結構，提高成活率。

2.2.3 殼寡糖對水產(chǎn)動物腸道菌群的影響

腸道菌群可以分泌促進魚類消化吸收的酶類[19]，因此腸道菌群對魚類的消化吸收及營養(yǎng)免疫起著很重要的作用。在吉富羅非魚幼魚飼料中添加殼寡糖，添加量越多，腸道乳酸桿菌的數(shù)量越多，而大腸桿菌數(shù)量則逐漸減少[20]。殼寡糖不僅能夠促進腸道內(nèi)有益菌的增長，而且能夠抑制有害菌的數(shù)量，從而改善腸道內(nèi)環(huán)境。孫夢潔[21]將健康俄羅斯鱘和飼喂2個月殼寡糖的俄羅斯鱘分別進行感染試驗，隨著殼寡糖飼喂時間的增加，厚壁菌門所占的比例增加，抑制了氣單胞菌科微生物的繁殖，且結果表明飼喂殼寡糖可促進奇異球菌、分枝桿菌及螺旋體菌等微生物的增殖，增加腸道菌群的物種豐富度，進而促使腸道組織結構更為完善，調(diào)節(jié)腸道微生物菌群平衡。

2.3 在豬生產(chǎn)中的應用

2.3.1 殼寡糖對豬生產(chǎn)性能的影響

大量研究表明飼糧中添加殼寡糖可以對母豬的生產(chǎn)性能起到提高的作用。黃葉等[22]研究表明，添加一定量殼寡糖對母豬總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)和產(chǎn)仔重都起到了增加的效果。添加一定量殼寡糖對泌乳母豬來說可明顯提高仔豬生長表現(xiàn)。對于斷奶仔豬，添加殼寡糖可以增加仔豬血清中生長激素和胰島素樣生長因子的含量，并且能夠促進仔豬的生長。在許青松等[23]和楊開云[24]的試驗中，將殼寡糖添加到妊娠母豬的日糧中，對增加母豬總窩產(chǎn)仔數(shù)、窩產(chǎn)活仔數(shù)和仔豬初生窩重起到了明顯的效果并且很大程度上增加了產(chǎn)活仔窩重。

2.3.2 殼寡糖對豬肉品質(zhì)的影響

蔣登湖等[25]研究肉品質(zhì)的試驗結果表明，盡管添加300 mg·kg-1殼寡糖對試驗豬背最長肌中pH值、滴水損失、肉色、嫩度值等均造成了顯著差異，但與對照組不同的是，添加300 mg·kg-1殼寡糖組均顯著提高了背最長肌中粗脂肪和肌苷酸的量，均顯著降低了背最長肌中的菌落總數(shù)。同時殼寡糖可以顯著提高背最長肌中肌苷酸的含量。蘇維發(fā)等[26]試驗結果表明，飼糧中添加殼寡糖能夠顯著改善生長育肥豬的肉色，提高機體抗氧化能力。脂質(zhì)氧化是影響肉品質(zhì)的重要因素，并影響味道、香氣、顏色、質(zhì)地和營養(yǎng)價值等。

2.3.3 殼寡糖對豬免疫性能的影響

血清中免疫球蛋白和補體的含量可以反映機體免疫能力的強弱。劉瑩瑩等[27]研究結果表明，母豬飼糧中添加低聚殼聚糖，能夠提高母豬初乳中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM含量，同時提高仔豬血清免疫球蛋白IgG 和IgA 含量。T.Ho 等[28]也報道了母豬妊娠后期補充殼寡糖對母豬和仔豬血清IgM、分泌型免疫球蛋白A(sIgA)含量及母豬糞便中sIgA含量都有明顯提高的作用。柒啟恩等[29]試驗結果顯示圍產(chǎn)期母豬飼糧中添加殼寡糖對母豬初乳中IgG、白細胞介素IL-2和IL-6含量起到了明顯提高的作用，但是對IgA、IgM和α腫瘤壞死因子（TNFα）的含量并沒有什么明顯的影響。

3 殼寡糖在其他方面的應用

大量研究表明，殼寡糖在化工、農(nóng)業(yè)、生物獸藥、醫(yī)藥、飼料添加劑等領域都有著廣泛的應用。在農(nóng)業(yè)上，殼寡糖不僅能夠促進土壤中有益微生物的生長，還能改善土壤菌群環(huán)境，因此殼寡糖促進了植物的生長。所以可以將殼寡糖制成生長調(diào)節(jié)劑和肥料等。

在生物獸藥方面，可以利用殼寡糖的抗菌作用及時預防大腸桿菌、葡萄球菌等有害菌對動物健康造成的損害；殼寡糖還具備促進傷口愈合的功效以及降血脂等功效。

殼寡糖在當今醫(yī)藥領域得到了廣泛的應用。有研究表明，殼寡糖能夠?qū)δ[瘤細胞的一系列活動造成抑制作用，具備一定的抗癌功效，體外試驗可以證明殼寡糖可誘導多種癌細胞死亡[30]，如肝癌[31]、前列腺癌[32]等。

隨著社會對動物產(chǎn)品越來越大的需求，以及人們對食品安全及藥物殘留越來越關注，我國對動物產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境及飼料添加劑等更為重視。殼寡糖是一種動物飼料的添加劑，其能夠提高動物的生產(chǎn)性能、屠宰性能，并且能夠改善腸道菌群、增強動物免疫力。殼寡糖是一種無污染、無殘留并且作用力很強的飼料添加劑。

4 展 望

本文總結了殼寡糖的制備方法、在動物上的應用及其在其他領域的應用進展，總結得出殼寡糖能夠提高動物的生產(chǎn)性能、屠宰性能、免疫性能等，并且能夠顯著提高肉品質(zhì)、調(diào)節(jié)腸道微生物的平衡。雖然殼寡糖在各個領域的研究有很多，但在生產(chǎn)工藝等方面還存在一些問題，還有待更多的科研人員進一步探究?，F(xiàn)如今隨著問題的不斷解決、研究的不斷深入，殼寡糖作為一種功能性寡糖，其應用前景更為廣闊。