壳寡糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用

熊爱军，张增玉，邹新华,2，倪冬姣,2，许赣荣,2，昌 捷

（1.广东广州播恩集团技术中心 510000；2.农业农村部生物饲料国家重点实验室 341000）

壳寡糖（chitosan oligosaccharide,COS）：化学名β-（1-4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，是氨基葡萄糖（Glucosamine）通过β-1,4 糖苷键连接而成的聚合度为2-10 功能性低聚糖， 这是在甲壳素通过高温条件作用之下使用浓NaOH 脱乙酰化处理之后首先会形成壳聚糖， 壳聚糖能够利用加酸的方式与酶促降解之下形成[1]，其分子量小于3KDa，易溶于水及酸性、碱性溶液，99%以上被机体吸收。 壳寡糖是迄今所发现的唯一天然阳离子碱性多糖，具有水溶性好、粘度低、生物活性高、分子量小、易被机体吸收等特性，在国外被誉为“人体第六大生命要素”[2]。

由于含有功能性羟基和基团氨基酸，壳寡糖具备非常好的效果，比如抗菌性、抗炎、抗氧化的效果，还能够促进动物机体免疫力效果的提升，所以实际应用效果非常好[3]。 壳寡糖具生物性非常好，降解性良好，能够大量地应用到食品、药物、医学等多个行业中，效果非常好[4]。

目前畜牧行业饲料中开始全面禁止使用抗生素，壳寡糖作为替抗生素产品应用于畜牧养殖， 是一种新型的安全有效的绿色饲料添加剂，本文重点分析壳寡糖的生物学效应，并且了解其在畜禽养殖中所产生的效果。

1 壳寡糖的主要生物学功能

1.1 调节肠道微生物及抗菌

壳寡糖属于益生元， 能够有效地通过益生菌的合理使用，可以更好地促进其益生菌的有效生长，改善肠道内环境，从而提高饲料消化率及生产性能[5]。 李晓晶[6]研究发现，肉仔鸡日粮中添加100mg/kg 壳寡糖，在初期阶段能够有效的促进肉鸡盲肠内的乳酸杆菌数量的增多，还能够有效减少大肠杆菌的数量。 连国琦[7]等研究报道，环江香猪饲喂添加0.50%壳寡糖的基础饲粮，回肠和盲肠的乳酸菌数量得到有效地提升， 链球菌数量则会有所减少，大肠杆菌数量降低幅度比较大。 何亚男[8]等在研究中确定，壳寡糖能够更好地提升大鼠十二指肠与空肠绒毛长度与黏膜厚度等。王秀武[9]等研究发现，使用壳寡糖能够显著增加AA 肉鸡的回肠及空肠的绒毛高度和隐窝深。 因此可以推测壳寡糖促进动物生长性能是能过改善肠道菌群结构和肠道形态的作用机制。

壳寡糖具有广谱的抗菌活性，对某些真菌、金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的发育均有明显的抑制效果。 朱立贤[10]研究发现，200mg/kg 壳聚糖能有效保护攻毒大肠杆菌的鸡只和降低其死亡率。 刘碧源[11]等发现，不同浓度的壳寡糖可有效抑制金黄色葡萄球菌等细菌的生长， 且抑菌效果随着壳寡糖浓度的增加有增强的趋势。杨玉红[12]发现分子量低的壳聚糖表现出对大肠杆菌更好的抑菌效果。

1.2 免疫调节

壳寡糖可以更好地促进免疫器官的免疫力效果的提升，还能够在某种程度上影响免疫细胞分泌作用， 在免疫调节中发挥重要作用。李晓晶[13]在肉仔鸡饲粮中添加100mg/kg 壳寡糖，42 日龄时显著提高了脾脏指数、法氏囊指数和胸腺指数。 窦江丽[14]等报道，中剂量（0.012%）的壳寡糖显著提高了小鼠的脾指数，溶血空斑数及血清溶血水平明显提高。 同样，Wu[15]等研究表明，壳寡糖能对鼠的巨噬细胞产生影响， 刺激树突表面细胞的形态发生变化，导致G0/G1 期停止，从而影响其细胞及体液的免疫。纪莹[16]也发现，壳寡糖通过刺激巨噬细胞产生细胞因子IL-1β 和TNFα，能够有效促进动物提升其杀灭病原微生物的能力，使得身体免疫水平得到提升。

1.3 抗氧化

许多研究发现， 壳寡糖能够清除H2O2、.O2-和.OH 等自由基， 提高机体内SOD、GSH-Px 等酶的水平， 以及降低血清中ALT、AST 和MDA 的含量，也有研究发现壳寡糖抗氧化可能与丝裂原活化蛋白激酶MAPK 或核转录因子Nrf2 活化有关。

1.4 促进矿物质吸收及骨骼健康

有体内外试验研究结果说明， 壳寡糖能使钙质形成不溶性钙盐，增加骨骼中钙的沉积。 王秀武等研究发现，壳寡糖显著增加了肉仔鸡的胸肌、 腿肌和仔猪中背最长肌中矿物质元素的含量，血清和器官中部分矿物质元素的含量有增加趋势。

张伟、沈若武、柴平海等研究发现，壳寡糖可以用来促进骨折修复、伤口愈合和骨病治疗等相关方面，表明壳寡糖可通过某种机制提高骨细胞的活性， 促进成骨组织及胞骨钙素的表达的作用，从而达到治疗骨质疏松、修复和巩固骨骼的功能和健康。

1.5 降血脂及胆固醇作用

壳寡糖能调节血清中胆固醇和甘油三酯(TG)。宋涛[17]等研究显示，育雏期肉鸭饲粮中添加100～300mg/kg 壳寡糖，随着添加量的增多能够有效地增加总胆固醇的下降幅度，效果明显。 王红卫[18]发现添加200mg/kg 的3kDa 和8kDa 的壳寡糖能够在很大的程度上降低蛋鸡血清中TG 含量。 孟晓[19]在蛋鸡饲粮中添加600、900mg/kg 壳寡糖， 可以使血清中的胆固醇总体含量得到更好地降低，处理效果更好。

2 壳寡糖在畜禽生产中的应用

2.1 在养猪生产中的应用

壳寡糖在应用于猪生产中， 大多是应用到断奶仔猪和母猪阶段上。 张玲、颜莹莉等发现壳寡糖明显改善了断奶仔猪的日增重和饲料转化率。 Liu、Zhou、党国旗等相继报道，日粮中添加壳寡糖能提高断奶仔猪生长性能，发病饲料中营养物质的消化率，Zhou 还发现添加0.10%和0.20%壳寡糖均能降低仔猪腹泻率，党国旗添加150mg/kg 壳寡糖对粪便成型率有明显改善。 乔丽红研究发现添加0.005%壳寡糖降低了断奶仔猪粪便中大肠杆菌数量。 袁华根[20]研究在日粮添加160mg/kg 壳寡糖，可以显著提高回肠养分表观消化率、 小肠绒毛高度及绒毛高度与隐窝深度的比值，显著提高了56d 十二指肠和空肠隐窝细胞增殖活力，其作用与盐霉素的效果相当。姜飞[21]研究结果表明在哺乳母猪日糖中添加壳寡糖可改善母猪和断奶仔猪免疫和抗氧化水平， 泌乳量和乳品质得到了改善，促进仔猪肠道发育、二糖酶的活性、降低肠道环境pH，提高仔猪的生长性能。边佳伟[22]研究发现壳寡糖能改善妊娠母猪的生产性能，提高妊娠母猪营养物质利用率。 刘莹莹[23-24]等研究发现，母猪饲料中添加50mg/kg 的壳寡糖能显著增加出生窝重和健仔数，提高哺乳期采食量、泌乳性能和乳品质，降低哺乳仔猪腹泻率，有利于仔猪的生长发育。

2.2 在家禽生产中的应用

王秀武、游金明、李晓晶等研究发现壳寡糖能提高肉鸡后期的生产性能和降低料重比。Zhou、胡忠泽[25]等研究结果表明，在肉鸡饲料中添加壳寡糖，可以降低腹脂率，改善鸡肉品质。陈静文[26]等研究发现， 在0～4 周龄黄羽肉鸡日粮中添加壳寡糖可降低肉鸡血脂含量和改善抗氧化能力。 徐晨希[27]研究发现饲粮中添加100、150mg/kg 壳寡糖可显著促进42 日龄肉仔鸡生长，150mg/kg能够有效改变了肉鸡的肠膜结构形式，尤其是十二指肠的形态，能够使得组织的长度和深度变化更加的明显， 但添加较高水平（200mg/kg）壳寡糖反而不利于肉仔鸡的生长发育。

壳寡糖在蛋鸡饲料中的应用，表现效果不一致，对产蛋率、哈夫单位有积极影响，主要在产蛋早期和后期表现要明显，其应用效果除了有添加量、蛋鸡品种和周龄的因素外，另外也与壳寡糖的分子量大小有关。 Meng[28]等的研究结果表明，在海兰褐蛋鸡日粮中添加0.02%、0.04%的壳寡糖，能够从某种程度上调整其产蛋的性能，并且可以实现产量和品质的提升，并且能够使得血液内的细胞数量与总蛋白水平得到改变， 并且使得蛋鸡干物质与粗蛋白质的消化率得到提升。 Yan[29]的基础饲料中增加0.01%或0.02%的壳寡糖能够更好地提升鸡蛋的质量水平，蛋黄颜色也会发生明显的变化，提高血液中淋巴细胞、白细胞以及血红细胞水平从而可以使得蛋鸡具备较高的免疫能力。王红卫[18]等研究发现壳寡糖提高了鸡蛋的哈夫单位。 孟晓[19]的研究结果表明，不同水平的壳寡糖对蛋鸡后期蛋重、料蛋比等无显著影响，添加300mg/kg 提高了产蛋率，哈夫单位随添加量增加有提高趋势。

2.3 在水产中的应用

壳寡糖应用到水产品中也会产生比较好的效果， 所以研究者重视度较高，其研究多集中于其对机体非特异性免疫的影响。刘含亮[30]等通过研究壳寡糖对虹鳟的影响发现，200mg/kg 壳寡糖可显著提高虹鳟的生长性能，增加机体非特异性免疫，添加壳寡糖显著降低了血清中胆固醇、甘油三酯和葡萄糖的含量。 张国启[31]研究在黄河鲤日粮中添加0.5%壳寡糖，发现显著提高了日粮摄入量、生长速度和肥满度，提高了攻毒后的成活率。 Lin 等研究发现壳寡糖能有效提高卵形鲳的固有免疫反应， 同时能够有效的促进机体的哈维氏弧菌的抗性得到有效的提升。孙立威[32]等的经过多年的研究， 发现壳寡糖的应用能够有效地促进罗非鱼幼鱼的抗感染能力，还能够调节幼鱼的身体生长率水平，并且能够在某种程度下降低料重比。

3 小结

综上所述，壳寡糖添加到动物的饲料中，能够有效地提升动物的免疫能力，并且具备一定的抗菌性。 从当前的这些研究分析发现，壳寡糖能够作为效果较好的替抗饲料以促进生长，其来源甲壳素广泛存在于蟹、虾和昆虫的外壳及菌类、藻类的细胞壁之中，资源丰富、无毒，无副作用，具有广阔的市场应用前景。 然而，因不同分子量的壳寡糖其生理活性差异较大， 表现的功效并不完全一致， 不同试验研究结果差异较大， 很难确定适宜的添加量。 因此，需进一步系统地研究壳寡糖的生物学功能机理、最适添加比例及经济效益等。