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壳聚糖及其在鸡生产中的应用(作者:龚仓云)
发布时间:2016-09-05    文章来源:    浏览次数:2011
摘要:壳聚糖是一种新型饲料添加剂,应用前景广阔。本文概述了壳聚糖与甲壳素的理化性质、生产方法、生理功能及其在养鸡生产中的应用效果。

关键词:壳聚糖;理化性质;生理功能;鸡

    壳聚糖又称脱乙酰甲壳素聚氨基葡萄糖,是甲壳素脱乙酰后的产物。甲壳素广泛存在于低等生物中,特别是节肢动物,如昆虫纲、甲壳纲动物的体壁中, 梁媛媛等[12]是自然界生物合成量仅次于纤维素的天然高分子化合物,每年生物合成量约100亿吨。壳聚糖既可生物合成,又可生物降解,它还是迄今为止发现的唯一阳离子碱性多糖。国内目前大都采用虾、蟹壳作为原料制备壳聚糖,但由于其来源有限、壳聚糖含量低、灰分含量高,提取成本相对较高,使其应用受到一定限制,而昆虫是地球上最大的优势动物群类,种类最多,分布广泛,富含壳聚糖。因此,开发利用昆虫壳聚糖具有潜在优势。

    1壳聚糖结构与理化性质
    壳聚糖是甲壳素脱乙酰后的产物,化学名称为β-(1,4)-2脱氧-D-葡萄糖,其分子结构与纤维素相似,呈直链状,极性强,易结晶,可根据分子主链的排列方式将其分为α-、β-两种:α-分子主链以反平行方式排列,分子间氢键作用强;β-分子则相反。壳聚糖呈白色或淡黄色半透明状固体,略有珍珠光泽,在酸性条件下,分子中氨基与质子结合使自身带正电荷,因此壳聚糖是天然多糖中少见的带正电荷的高分子物质。此外壳聚糖化学稳定性良好,但吸湿性较强,遇水易分解;无毒无害,具有优良的生物相容性,可被溶菌酶等溶解,可生物降解,其代谢产物无毒,且能被生物体完全吸收。

     2壳聚糖的生产方法
    壳聚糖主要成分有碳酸钙、蛋白质和甲壳素(20%左右)。其生产壳聚糖的过程实际上就是脱钙、去蛋白质、脱色及脱乙酰的过程。目前国内外生产壳聚糖的方法包括酸碱法、酶法、氧化降解法及机械加工法。酸碱法是利用稀盐酸将难溶的碳酸钙转化为可溶性的氯化钙而随溶液分出,用稀碱将蛋白质溶出,再经过脱色及水洗、干燥等过程即可得到甲壳素,然后通过脱乙酰化反应,可使甲壳素脱去分子中的乙酰基,转变为壳聚糖。酶法则是利用乙二胺脱钙、用酶去蛋白质的过程。机械加工法则是利用精选的虾蟹壳经过干燥、压碎、研磨、分选、精筛的过程。其中最常用的方法是酸碱法,但此法仍存在许多问题,如酸碱性过强、降解速度慢、降解产物聚合度低、产物纯化难、生产成本高等。

    3壳聚糖在养鸡生产上的应用
    3.1对生产性能的影响
    马小珍等 [1]报道在艾维因肉仔鸡日粮中添加1%和2%壳聚糖可提高肉仔鸡日增重,当添加水平升至3%时,肉仔鸡日增重反而低于对照组。朱立贤等 [2]试验研究结果表明,日粮中添加400mg/kg壳聚糖对0~3周龄肉仔鸡的增重作用不明显,但可显著提高饲料报酬。朱立贤等[3]进一步研究了日粮中不同添加水平的壳聚糖(0、2000、600、1000mg/kg)对1日龄AA肉仔鸡生长性能的影响,结果为,与对照组相比,日粮中添加1000mg/kg壳聚糖可显著提高0~7天日增重(p<0.05),降低0~7天和0~14天的饲料增重比(p<0.05),而添加200、600mg/kg壳聚糖对肉仔鸡生长性能指标无明显影响(p>0.05)。与马小珍等(2001)和朱立贤等(2002,2003)研究结果不一致,王述柏等[4]在肉鸡饲料中添加2%的壳聚糖,张丽英等[5]在含有2.5%猪油的商品肉鸡饲粮中添加2%壳聚糖均对肉鸡生长性能和饲料报酬无显著影响。壳聚糖对肉仔鸡生产性能产生以上不同试验结果的原因可能是壳聚糖的来源、添加水平、基础日粮组成、试验动物及试验条件等不同所致,因此壳聚糖对肉鸡生产性能的影响效果有待于进一步研究。
    目前有关壳聚糖在肉鸡饲料中应用的研究报道较多,而有关其在蛋鸡饲料中应用的研究报道较少。仅张丽英等[6]在加猪大油(3%)与不加猪大油基础日粮中添加4%壳聚糖,研究壳聚糖对产蛋鸡生产性能、血清和蛋黄中胆固醇含量的影响,结果表明添加4%壳聚糖组鸡产蛋量、蛋重略低于对照组(不加猪大油基础日粮组),而添加3%猪大油组同添加3%猪大油和4%壳聚糖组在鸡产蛋量、蛋重方面与对照组较接近,因此可认为在加油日粮中添加壳聚糖不影响产蛋性能。

    3.2降低血清及禽产品中胆固醇含量
    胆固醇与人类心血管疾病有直接关系,生产低胆固醇畜禽产品一直是人们共同关注的问题。已有研究表明,壳聚糖不仅可降低肉鸡血清和肌肉中胆固醇含量,也可降低蛋鸡血清和蛋中胆固醇含量。在肉鸡饲粮中添加0.04%~3%壳聚糖可使血清胆固醇含量比对照组降低0.6%~39.9%,肌肉中胆固醇含量降低5.0%~5.1%(王述柏等,1998;马小珍等,2001;朱立贤等,2002)。在蛋鸡饲粮中添加4%壳聚糖可使血清胆固醇含量比对照组降低14.8%~20.5%,蛋黄中胆固醇含量降低8.5%~9.6%(张丽英等,1998b)。此外由马小珍等(2001)试验结果还可得出,肉鸡血清总胆固醇含量随壳聚糖添加水平升高而降低。壳聚糖降低血清胆固醇含量的作用效果变异较大,可能是由每个试验选用的动物日龄不同、基础日粮种类不同、壳聚糖添加水平不同所引起的,但原因仍有待于进一步研究。有关壳聚糖降低血清胆固醇含量的机理,小林隆明等认为,壳聚糖在胃中能与胃酸作用形成凝胶,在肠内的pH值范围内可以保持这种凝胶不分解,这种凝胶有吸附作用,能够吸附胆汁酸和胆固醇,并通过粪便排出,从而降低了血液中的胆固醇含量。蛋黄中胆固醇含量低,可能与血清胆固醇浓度相关。王宝维等[7]添加红花籽油降低蛋黄胆固醇含量的试验结果表明,血清胆固醇浓度与蛋黄胆固醇含量呈正相关,但壳聚糖降低蛋黄或肌肉中胆固醇含量的机理仍需进一步探索。
    3.3调控脂肪吸收、代谢及体脂沉积
    肉鸡脂肪过多是一个国际性问题,虽经过新品系选育等方法来控制体脂的沉积,但仍存在较大的问题。肉鸡腹脂和体脂过多,不但造成能量浪费,也不适应人类对鸡肉品质日益提高的要求。壳聚糖由于其分子中聚葡糖胺链带有四价铵离子,因此具有较高的阴离子交换性能,而能粘合胆汁酸,阻止胆汁酸循环,所以在饲粮中添加壳聚糖可降低脂肪的吸收、增加粪中脂肪排出量、从而减少体脂的沉积量。Shigeki等[8]将60只8日龄单冠白来航公雏分为4个试验组,饲喂玉米-豆粕基础日粮(ME11.85MJ/kg)或高脂日粮(ME13.56MJ/kg),在两种基础日粮中分别添加5%壳聚糖,进行21天的试验,结果表明,日粮中添加壳聚糖可减少脂肪吸收率和腹脂重量。马小珍等(2001)用1日龄168只艾维因公雏研究壳聚糖对肉仔鸡生长性能和脂肪代谢的影响,结果表明,壳聚糖可显著降低腹脂(p<0.01)、皮下脂肪(p<0.05)和肌间脂肪 (p<0.05)的沉积,且随着壳聚糖添加水平由1%升至3%,肉仔鸡腹脂率、肌间脂肪厚度及皮下脂肪厚度也显著降低;壳聚糖还可显著降低血清甘油三酯 (p<0.05)和总胆红素含量(p<0.05),这说明壳聚糖有调节脂肪代谢,降低脂肪吸收的作用。

     3.4免疫增强作用
    壳聚糖的免疫功能已被小鼠试验证实,它可增强小鼠的细胞免疫、体液免疫、单核-巨噬细胞功能和NK细胞活性[9]可刺激小鼠产生白介素及增强体内巨噬细胞的活性,壳聚糖的分解产物(氨基葡萄糖)也能活化NK、LAK细胞(Nichunura等,1996)。其免疫活性机理可能是壳聚糖为阳性趋化剂,吸收单核细胞从血管中游出,聚集在组织中,形成巨噬细胞;或直接刺激局部组织,促进细胞增生,继而演变为巨噬细胞;由于壳聚糖可吸附H+从而带有大量的-NH3+,使其亲和性增强,可以活化巨噬细胞,增强其吞噬力;还可活化T淋巴细胞,促进其释放出各种淋巴因子。
    而目前有关壳聚糖对禽类免疫机能作用效果的研究非常少。仅朱立贤等(2003)研究了不同添加水平的壳聚糖(0、200、600、1000mg/kg)对肉仔鸡免疫功能的影响,发现日粮中添加600mg/kg壳聚糖时,肉仔鸡(2周龄)的法氏囊、脾脏指数显著高于其它剂量组,而新城疫抗体水平则以壳聚糖浓度为200mg/kg时最高;同时组织切片结果表明,600mg/kg壳聚糖对法氏囊组织学结构产生显著影响,而200、1000mg/kg壳聚糖对脾脏的的影响程度大于600mg/kg壳聚糖组。此外柯叶艳等[10]发现在肉用鹌鹑日粮中添加3%壳聚糖可使法氏囊重量增加18.4%(p<0.01),T淋巴细胞转化率提高42.15%(p<0.05)。由上述两个试验研究可知壳聚糖同样可增强家禽免疫机能,但不同浓度的壳聚糖对不同免疫指标的影响作用不同,因此仍需进一步试验探索免疫最佳的壳聚糖适宜添加量,以及免疫功能较好与生产性能较佳的切合点添加剂量。
    3.5抗菌抑菌作用
    壳聚糖具有抗细菌感染作用,主要是因为壳聚糖分子中所带的正电荷及其聚合分子中所带的正电荷及其聚合分子结构可与病原菌表面的鞭毛及套膜吸附凝集,抑制病原菌繁殖。朱立贤等(2003)进行壳聚糖对攻毒大肠杆菌鸡的保护率研究,设高低两个大肠杆菌攻毒剂量(0.2ml和0.5ml),以及四个壳聚糖添加水平(0、200、600、1000mg/kg),结果为,攻毒剂量较小时(0.2ml)时,600和1000mg/kg试验组死亡率与对照组相似;攻毒剂量较大(0.5ml)时,各试验组死亡率均低于对照组;两种处理剂量下壳聚糖200mg/kg组的保护率均高于600和1000mg/kg组,说明对试验鸡进行大肠杆菌攻毒时,壳聚糖具有较为明显的保护作用。此外有研究表明不同平均分子量壳聚糖的抑菌效果不同,以低分子量的-壳聚糖的抑菌效果优于高分子量的-壳聚糖,主要原因可能是低分子量-壳聚糖更有可能穿过菌体细胞膜与细胞质发生作用,扰乱菌体细胞正常生理代谢,或者说,平均分子量较低的-壳聚糖含有较多的能穿过细胞膜的小分子量的-壳聚糖,因而有较强的抑菌作用[11]
    4壳聚糖作为新型饲料添加剂的开发前景
    壳聚糖作为新型饲料添加剂具有广阔的开发前景,地球上资源非常丰富,每年约有1000亿吨的甲壳素壳聚糖被生物体生产出来。因此,加强壳聚糖在饲料添加剂中的应用研究,将有助于降低饲养成本,提高饲料利用率以及提高养殖产品的品质。但是,壳聚糖在饲料添加剂中的应用还不广泛。今后应加强壳聚糖在不同养殖品种中的应用方法与应用效果研究,开展壳聚糖在饲料添加剂中的使用剂型研究,使壳聚糖在饲料添加剂中的应用呈现精细化、专用化。

    参考文献(略)。

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