殼寡糖與健康養殖

中泰和

近年來，隨著養殖結構的不斷調整，規模化養殖迅速發展，集約化、集團化養殖日趨明顯。然而，規模化發展的同時卻帶來了諸多的問題，多細菌多病毒混合感染已成為當前疾病流行的一大特點。高熱病，口蹄疫、禽流感等烈性傳染病席卷全國，給養殖業帶來了巨大的損失，加之抗生素的超劑量添加和養殖環境的惡化，已成為壓倒駱駝的最后一根稻草，疾病發生，猶如一顆定時炸彈，隨時引爆。究其原因，歸根結底，免疫抑制性疾病是罪魁禍首。行業內急切需要一種既能在飼料里添加，又能提高動物機體免疫力，安全、高效、綠色的新型飼料添加劑。

甲殼素是自然界數量最大的纖維素，也是自然界唯一帶正電荷的堿性物質。1991 年甲殼素僅以自身酶解可被人體吸收1%-5%的功效，就被世界醫學、營養學界冠以“生命第六要素”的美名。但是這樣的吸收率遠遠不能達到大部分被動物體吸收利用的目的,隨著研究是深入，甲殼素經過化學方法處理脫掉了乙酰基成為殼聚糖,殼聚糖在胃酸及溶菌霉的作用下,已經可以部分被人體吸收利用,但是殼聚糖的水溶性和生物活性仍然較差，其主要作用集中在動物體的腸道。隨著糖工程的進一步研究和生產工藝的發展，殼聚糖經過酶解可以變成小分子的殼寡糖，殼寡糖幾乎百分之百的溶于水.其生物學功能和生物活性大大提高。

1    殼寡糖由2～10個氨基葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵連接，是目前自然界中發現的唯一呈堿性、帶正電荷、分子量在2000Da以內，水溶性、動物性纖維寡糖，它在胃腸道中不被分解，可被動物直接吸收入血作用于靶細胞，持續穩定的提高動物機體免疫力。殼寡糖可以將特有信息以化學傳遞方式調節靶細胞的功能，起著信使的作用，在信息傳遞后，即被排除體外，安全、無毒、無殘留。殼寡糖同時具有多種生物活性，如調節免疫、抗氧化、抗腫瘤、調節腸道健康等，因此，殼寡糖安全無毒，是一種新型天然綠色飼料添加劑。殼寡糖與其他寡糖飼料添加劑的異同

這里添加一段總結性的話，說明與其他寡糖的異同，然后再出現表格

表1 殼寡糖與其他寡糖飼料添加劑的異同

名稱	殼寡糖飼料添加劑	其他寡糖飼料添加劑
性質	堿性	中性或酸性
吸收性	十二指腸吸收進入血液	胃腸道基本不吸收
主要發揮作用的部位	體液、免疫器官及免疫細胞、腸道	腸道
活性與功能	1、  吸附性：與脂類等負電荷物質吸附    2、  堿性：中和酸性物質，改善體液    3、  特異性：與免疫細胞特異性結合，免疫調節    4、  還原性：抗氧化作用，清除自由基	腸道菌群平衡調節
飼料添加量	20~50mg/kg	1000mg/kg以上

2 殼寡糖的功能及機理

2.1 雙向調節免疫

2.1.1 釋放免疫因子，激活免疫細胞

殼寡糖可以最大限度的激活巨噬細胞、自然殺傷細胞、樹突狀細胞等多種免疫細胞，釋放細胞因子，進而活化免疫淋巴細胞，將LAK細胞的功能提高3倍左右、NK細胞活性提高約4.5倍。其作用機理在于殼寡糖可通過甘露糖受體（MR）和Toll樣受體（TLR4）開啟一連串的免疫應答反應。Yanping Han(2005)等發現，甘露糖受體是殼寡糖吸收過程中的主要受體，它同時可誘導TNF-α分泌量增加和[Ca2+]的變化，它在殼寡糖激活巨噬細胞功能過程中充當單個信號分子受體的作用。YibingDang（2011）等同時發現，殼寡糖可顯著誘導樹突細胞MHCⅡ和CD86的表達，刺激樹突細胞表達TNF-a，誘導其免疫活性，樹突細胞表面的TLR4在此過程中可能發揮了橋梁作用。Wu（2007）等發現殼寡糖聯合IFN-γ，通過CD14、TLR4和CR3受體，協同誘導巨噬細胞的免疫活性。

2.1.2   抑制炎癥反應

當機體防御過激發生炎癥時，殼寡糖可以抑制肥大細胞、吞噬細胞、內皮細胞炎癥反應，協助機體雙向調節免疫保證最佳抵抗力。

Ying Qiao（2010）等研究發現，殼寡糖可結合在TLR4/MD－2受體復合物上，抑制脂多糖（LPS）的跨膜信號轉導作用，從而降低炎癥中間產物，調控炎癥反應。Chen（2008）等的研究發現，水溶性殼聚糖可通過抑制巨噬細胞表面CD44和TLR4的表達，下調炎性細胞因子IL-6的產生。

2.2腸道形態學和菌群結構的改變

Jonathan Rhoades等(2006)對腸道致病菌研究發現，殼寡糖可以選擇性地抑制三種腸道致病性大腸桿菌（O111:H27, O119:H4和O128:H12)對結腸細胞的粘附，這種抑制作用隨著殼寡糖濃度的增加而增加，起到很好的調節腸道菌群平衡的作用。

王秀武等（2005），Liu等（2007)的研究均顯示，殼寡糖增加空腸和回腸的絨毛高度，降低空腸和回腸中IgA陽性細胞的數量；有效的恢復大腸桿菌感染引起的仔豬不良反應，如抑制空腸、回腸、盲腸和結腸中大腸桿菌的數量；提高仔豬的日增重，降低痢疾的發生率。

2.3促進營養物質的消化吸收

王秀武等（2008）研究發現殼寡糖可以提高仔豬生產性能，顯著降低仔豬死亡率、次品率，增加背最長肌中Cu、心肌中Zn以及脾臟中Mn的含量，降低脾臟、胃和腎組織中Ca 和Mg 的含量，血清中Cu、Zn、Mn 和Ca 的含量均有增加的趨勢。中國農業大學（2008）的研究發現，殼寡糖對仔豬的總能、粗蛋白、鈣、磷、脂肪等的吸收都有不同程度的增加，其中對鈣、磷的吸收增加的比較明顯，其主要是通過增加回腸和空腸的絨毛高度、促進小腸絨毛的生長，進而促進動物對營養物質的吸收利用。

2.4 促進生長作用

Tang等(2005)研究發現，殼寡糖能增加仔豬血清中生長激素（GH）和胰島素樣生長因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）的量，并對仔豬的肝中和肌肉中的IGF-Ⅰ的mRNA表達情況進行檢測后發現，肝中和肌肉中的IGF-Ⅰ的mRNA表達量明顯上調。GH－IGF-Ⅰ信號通路是調控生長的主要信號通路，GH與細胞表面的GH受體結合，進而活化JAK2、PI3K、STAT-5b等通路，最終調控轉錄水平上IGF-Ⅰ的表達，IGF-Ⅰ再與其受體結合，開啟ERK1/2和PI3K通路，最終促進生長，可見殼寡糖是通過參與GH－IGF-Ⅰ信號通路來達到促進動物的生長作用。

3 殼寡糖作為飼料添加劑在健康養殖中的應用

3.1 殼寡糖在生豬健康養殖上的應用

Tang等（2005）發現殼寡糖可以誘導仔豬中IL-1、IL-2、IL-6轉錄水平的提高。Liu等（2010）的研究證明，殼寡糖可以有效的阻止E.coli引起的仔豬發病，提高仔豬的免疫力，促進仔豬的生長。王秀武等（2005）的研究證明，日糧中添加了殼寡糖的仔豬的死亡率、次品率均顯著降低，而平均體重顯著提高。Tang等（2005）通過給仔豬喂食0.025%的殼寡糖發現，殼寡糖可通過增加生長激素（GH）和胰島素樣生長因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）的表達，來促進仔豬的生長。Chae等（2008）發現，給仔豬喂食含殼寡糖的飼料可以減少豬肉中的膽固醇（16.4%）和油酸（28.3%）含量，提高豬肉的質量。Liu等（2008）研究表明殼寡糖可以通過調節腸道菌落平衡來促進仔豬的生長。

在深圳某知名乳豬料公司，整個繁殖周期的母豬和斷奶前仔豬添加殼寡糖30ppm，斷奶瘦母豬比例下降了26.4%，母豬間情期縮短了2.1天，仔豬初生均重增加了80克，平均活仔數增加了8.6%，窩斷奶數和斷奶均重分別增加了16.5%和10.8%，弱仔數和死胎數均下降了4.6%。在某權威科研機構，母豬懷孕后期、仔豬教槽和保育階段添加殼寡糖30ppm，仔豬斷奶窩重增加了16.67%，保育結束時仔豬均重增加了14.15%，保育期日增重增加了9.74%，保育期日采食量增加了12.48%，保育期料肉比降低了3.38%。在遼寧開原、葫蘆島等地的實際應用也顯示，殼寡糖對促進肥豬生長，提高母豬受孕率有很好的效果。

3.2殼寡糖在肉、蛋雞健康養殖上的應用

李曉晶等（2007）用殼寡糖替代常用抗生素金霉素添加到肉雞日糧中發現，殼寡糖組增重更明顯，平均日增重等相關數據更佳；王秀武等（2003）在肉仔雞日糧添加0.1%殼寡糖，結果表明，殼寡糖組盲腸內容物中大腸桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量均呈下降趨勢；回腸微絨毛密度增加（P<0.05）；胸腺和法氏囊相對重量增加（P<0.05），血清新城疫抗體效價提高（P<0.05）；增重和料肉比得到明顯改善（P<0.05）。據此說明殼寡糖可以抑制肉仔雞腸道菌，促進微絨毛生長發育，提高免疫能力和生產性能。Huang等（2006）運用分子生物學的方法發現添加殼寡糖后，肉雞的免疫指標IgG、IgA和IgM均有大幅度的提高。2010年在廣東的實際應用顯示，殼寡糖可以增加蛋殼厚度、密度，減少次品蛋的百分比，提高雞蛋保存時間。2009年中科院沈陽生態所農產品安全與環境質量檢測中心研究發現，飼料中添加了殼寡糖后雞蛋的膽固醇含量明顯下降。

3.3殼寡糖在漁業健康養殖上的應用

蘇州市科技局（2004）用殼寡糖對青蝦的成活率、畝產量、餌料系數進行試驗，結果表明添加了殼寡糖后，青蝦成活率提高了24.9%，畝產增加55.6%，餌料系數降低了4.2%。劉國興等（2004）研究了殼寡糖對羅非魚飼料利用率效果、肝臟脂肪代謝和肝組織抗超氧陰離子自由基、超氧化物歧化酶濃度的影響。結果表明殼寡糖能有效提高羅非魚的體重和飼料利用率，提高羅非魚肝組織內抗超氧陰離子自由基和超氧化物歧化酶的濃度，并且在一定濃度范圍內的殼寡糖能有效促進羅非魚的肝體比重和肝脂含量。StaleRefstie（1998）給大西洋鮭魚分別喂食不含殼寡糖和含有殼寡糖的餌料55天，結果表明喂食含有殼寡糖的大西洋鮭魚在增長率、飼料轉換率以及蛋白質、脂肪消化率等方面均和對照組差異顯著。蔡雪峰等（2006）研究了不同濃度殼寡糖對虹鱒幼魚腸道菌群的影響以及利用殼寡糖作為唯一碳源的腸道細菌和虹鱒幼魚抗嗜水氣單胞菌感染的情況。結果顯示，各組虹鱒幼魚腸道優勢菌有所變化。利用殼寡糖作為唯一碳源的菌株數量受到殼寡糖及其濃度的影響。殼寡糖能夠提高虹鱒幼魚抗啫水氣單胞菌感染的能力。

4    殼寡糖的應用前景

近年來，環境污染和抗生素殘留問題日益嚴重，人類健康越來越受到重視，

許多國家先后做出限用或禁用化學合成藥物做飼料添加劑的規定，我國也正在逐步的取消各種抗生素及化學合成類添加劑。殼寡糖作為新型飼料添加劑，因其安全無害，無殘留，無抗藥性，可以促進豬只生長及抗病的作用，日益受到人們重視，并廣泛的應用于生產實踐，為生產安全、放心、無污染的畜禽產品提供了可靠保證，殼寡糖產品必將愈來愈為人們所熟知，在未來的添加劑市場中必將占據極其重要的位置。

殼寡糖飼料添加劑寡糖素COSII是中國科學院大連化學物理研究所天然產物與糖工程（1805）課題組經十多年研究的成果。寡糖素COSII在山東、河南、廣東、廣西、四川、浙江、北京、遼寧等20 個省市應用，已得到了多家公司的認可，目前正面向全國大力推廣。寡糖素COSII在調節動物機體的免疫力、增強消化道吸收功能、優化腸道微生物菌群、加快機體新陳代謝、促進畜禽快速生長等方面具有獨特功效。

殼寡糖作為新型飼料添加劑圍繞飼料工業發展和食品安全的國計民生重大戰略問題，進行多學科的交差與融合，解決海洋寡糖工程和糖生物學在畜禽生產中的重大技術和科學問題，為生產安全、放心、無污染的畜禽產品提供可靠的保證（見圖1）。殼寡糖新型綠色飼料添加劑高新技術盡快轉化為生產力，加快推動國家產業技術發展的新政策，符合養殖戶健康養殖的新理念，滿足老百姓餐桌的安全的新愿望，有利于促進我國綠色環保飼料產業和畜牧業健康養殖的的形成和發展。