壳聚糖在畜牧业中应用

叮当猫 · 发表于 2008-5-11 00:49:34

壳聚糖畜牧业应用的研究进展
The study evolve of chitosan application in stockingbreeding

摘要：近年对壳聚糖的研究表明：它在提高机体免疫功能、降低胆固醇等方面发挥着巨大的作用。本文对其结构及性质做了简要说明,着重介绍了其在畜牧生产上的应用现状、应用机理，并对其应用前景进行了展望。
关键词：壳聚糖畜牧应用
Abstract:The reseach on chitosan in recent years indicated that chitosan has played an inportant role on improving organism immunity ,reducing TC.In this paper,chitosan’s configuration、character、application on stockbreeding and application prospect were reviewed.
Key: chitosan ,stockingbreeding

壳聚糖是由虾蟹壳经一系列处理而得到的无毒无味线性半刚性生物大分子，是自然界中仅次于维生素的第二大可再生资源，也是一种天然碱性多糖。壳聚糖具有资源丰富、价格便宜、安全无毒、多功能反应性、可再生性及生物相容性等优点，目前已广泛应用于食品、医药、纺织、环境等领域。在畜牧生产中，壳聚糖也是近年来研究的热点，被认为是优良的抗菌剂、免疫增强剂[1]、促生长剂 [2]及饲料黏合剂[3] 等。
1、壳聚糖的研究历程
甲壳素首先是由法国学者H．Braconnot于1881年发现，但他误把它当成纤维素，并称之为fungine。1832年法国学者A.Odier从昆虫外壳及虾、蟹壳中也得到同样物质，亦认为是纤维素，并称之为甲壳素。1834年Children重复了A.Odier的工作并发现该残渣中含有10%左右的氮，说明此物质不是纤维素。1895年法国学者C.Rouger将甲壳素用浓碱加热处理，得到脱乙酰基的甲壳素。1876年Ledderhase用盐酸水解甲壳素得到了氨基葡萄糖和乙酸。1894年德国科学家Hoppeseyler等将脱乙酰基的甲壳素命名为Chitosan（壳聚糖）。1996年甲壳素又通过了条件苛刻的美国药品食品管理局和欧共体的鉴定，获准在美国和欧洲销售。
由于甲壳素与壳聚糖对人体的特殊生理作用，从1991年起，欧美科学家把甲壳素和壳聚糖列为继蛋白质、脂肪、维生素、矿物质之后人体第六生命要素。我国科研工作者也对此进行了大量研究，于1996年获得国家保健品批文，目前已有多种甲壳素及壳聚糖保健品投入生产[3]。
通过一系列试验发现，壳聚糖的降解产物壳寡糖又称甲壳低聚糖，其不但水溶性好，易被机体吸收，在体内不积累，几乎没有免疫原性，且具有多种特殊的生理功能。据中国农业发展研究中心统计，美国作为国际生物制药的发源地，无论是在经费投入、产品研发还是生产上，都处于国际领先水平，所开发的生物医药产品占全球的90％以上。美国FDA批准的包括壳寡糖在内的生物药物已达100余种。1994年日本市场上约有40%的仔猪饲料和90%的婴儿食品中都含有寡聚糖。欧美等发达国家和地区已将寡聚糖广泛应用到仔猪料中。人类对壳寡糖的研究开发已经起步。2000年，波兰人Artur Bart Kowiak研究离子强度等条件对壳寡糖胶囊性质的影响。韩国甲壳素和壳聚糖协会于1997年创办了“Journal of chitin and chitosan”杂志，其中有大量的文章是关于壳寡糖对动植物抑菌方面的研究，而在动物营养生理方面的研究报道还不多。
2、壳聚糖的结构及理化性质
甲壳素的化学名称是（1,4）—2—乙酰氨基—脱氧——（1，4）葡聚糖，是N—乙酰基—D葡胺糖通过—（1，4）苷键连接的直链状多糖，分子量在100万以上，是唯一含氨基的均态多糖，结构与纤维素相似，是纤维素第二位上的羟基被酰胺基置换的产物。甲壳素存在、、3种多晶型物。型最丰富，由于大分子间强的氢键作用，其也最稳定，不易分解，不易溶化，也不溶于水、乙醇、乙醚、稀酸，但能溶于醋酸、稀碱，也可溶于无机酸，但同时主链发生降解。甲壳素不易熔化、不易分解、不溶于一般溶剂，在少数酸性溶液（如醋酸）、稀碱、无机酸中溶解，同时大分子发生降解。甲壳素是白色或灰白色、半透明、片状固体，其不溶性限制了其应用范围[4]。
甲壳素与浓碱反应生成壳聚糖。壳聚糖是由甲壳素脱去乙酰基后的产物，化学名称是（1，4—2—胺基—2—脱氧——D葡聚糖）。壳聚糖呈白色或淡黄色半透明状固体，无毒、无害，略有珍珠光泽，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分为、两种，分子主链的排列方式以反平行方式排列， 分子则相反。壳聚糖可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸等溶液，溶于酸后分子中氨基可与质子相结合，而使自身带正电荷。壳聚糖可被胃酸、溶菌酶、卵磷脂分解酶等降解，生成D-葡萄糖胺、N-乙酰基葡萄糖及分子量不等的糖胺聚糖。这些降解产物是人体细胞或组织必需的生物活性物质，如N-乙酰基葡萄糖存在于细胞中，也是人体透明质酸的组成部分和表皮细胞的必需营养物质。壳聚糖与动物的器官、组织及细胞有良好的生物相容性，无毒，间接产物在体内不积累，没有免疫原性。另外，壳聚糖分子中含有大量的-NH2碱性功能基团，使生物体内唯一的碱性多糖，它可以和大量H+结合，不仅能中和体内过量的酸性物质，而且还可以提高体液的缓冲能力，维持体液的酸碱平衡。
壳寡糖又称甲壳低聚糖，其可分为甲壳质低聚糖和甲壳胺低聚糖（或壳低聚糖），可由甲壳素或甲壳胺（壳聚糖）经酸水解或酶水解而制得。甲壳质低聚糖是一种在-1,4位上含有2~7个N-乙酰基葡糖胺的低聚糖，由甲壳质部分水解得到；甲壳胺低聚糖是在-1,4位上结合有2~10个D-葡糖胺的一种低聚糖，可由壳聚糖部分水解得到，它是甲壳质低聚糖的脱乙酰基化物。
3、壳聚糖产品的消化吸收
哺乳动物产生的内源性消化碳水化合物的酶(主要是唾液淀粉酶、胰淀粉酶) 对碳水化合物的消化主要限制于-1,4-糖苷键, 而对其他类型的糖苷键不能分解或分解能力较弱。壳聚糖是由N-乙酰-D-葡萄糖胺以-1，4-糖苷键结合而成的多糖, 不能被哺乳动物胃酸和消化酶消化降解。有研究发现，高脱乙酰度高聚合度的壳聚糖对于打开细胞间连接效果最显著, 说明壳聚糖可通过肠道上皮细胞被人体吸收。Chen等(2005)研究了壳寡糖的药物代谢动力学，研究发现，当口服剂量在30mg/kg时，大约1h后，壳二糖、壳三糖出现在大鼠血液中，且在血浆中浓度最高；而剂量在300mgkg时血液中都没有出现壳四糖和壳五糖[5]。在静脉注射100mg/kg后，对壳二糖和壳三糖的药物代谢动力学研究结果表明，两种糖从身体随着一室模型，从二者总的体清除率(224±43和155±26ml/h/kg)和分布量(107±15和65±9ml/kg)来讲，壳二糖比壳三糖高；从总的检测计量上(30、100和300mg/kg)来说壳二糖的绝对口服生物药效率比壳三糖高。壳二糖和壳三糖的第一吸收速率常数(1.0h-1)比消除速率常数(分别是2.2±0.3、2.7±0.1h-1)小，说明壳二糖和壳三糖的吸收是缓慢的并最终得出结论在各种低分子量的壳聚糖中，仅有壳二糖和壳三糖能被胃肠道略微吸收[6]。
4、壳聚糖对动物的生理生化功能：
壳聚糖是一种天然来源的碱性多糖,安全无毒，具有广泛的生物活性作用。目前，壳聚糖作为人类食品添加剂已广泛应用。已有研究表明，壳聚糖具有抗菌活性，并可提高动物的免疫功能。体外试验研究结果表明：壳聚糖对大肠杆菌等有害菌具有抗菌作用。此外，也有学者就壳聚糖对动物肠道菌群的影响进行了研究。但所报道的结果不尽一致。关于壳聚糖对动物生长性能影响方面已有部分报道，但结果不尽一致。有报道表明，壳聚糖对动物生产性能具有促进作用；也有报道认为，壳聚糖对动物生长有负效应。壳聚糖对动物生产性能的影响可能与添加剂量有关，即高剂量抑制生长,而低剂量促进生长。现对壳聚糖的生理功能详述如下：
4.1 调节肠道微生态
壳聚糖可能具有抑制进入消化道内的有害菌的功能。壳聚糖分子中有游离氨基, 是一种带正电荷的离子化合物, 对真菌和微生物的生长有抑制作用。
壳聚糖具有抗菌抑菌作用,国内许多研究者对壳聚糖进行了抑菌试验。夏文水等报道了甲壳低聚糖对食品中一些常见的细菌、霉菌、酵母菌的抗菌作用, 其抑菌率明显超过壳聚糖组，相应最小抑菌浓度为1～10g/L , 随着甲壳低聚糖质量浓度增加, 抑菌作用增强。同时,探讨了甲壳低聚糖抗菌活性与结构之间的关系, 结果表明甲壳低聚糖的抗菌活性与氨基质子化以及相对分子质量大小有关[7]。Jeon 和Kim 报道了用超滤膜酶反应器生产出的高聚合度(n=3-6)的低聚糖对大肠杆菌的抑制作用随低聚物浓度的增加而增强,0.5% 的甲壳低聚糖溶液可完全抑制大肠杆菌的生长。Hirano 和Nagaor 研究了壳聚糖相对分子质量(MW)大小对植物病原体的抑菌作用, 结果表明甲壳低聚糖(n= 2- 8) 和部分降解的相对分子质量低的壳聚糖对某些植物病原体的抑制作用比相对分子质量高的壳聚糖要强。
陈超群等研究壳聚糖对昆明种小鼠肠道菌群的影响，试验结果显示：与对照组相比，观察组双歧杆菌数量极显著增多(t=3.51，P<0.01)，乳杆菌数量显著增多(t=2.62,P<0.05)，大肠杆菌及肠球菌数量变化在两组间无统计学意义[8]。宋献周、刘艳如等的实验证明壳聚糖对大肠杆菌(escherichiacoli)、金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus)、枯草杆菌(bacillusuhtilis)等许多细菌都有抑制作用[9][10]。王秀武等报道对肉仔鸡添加0.1%的壳聚糖，盲肠内大肠杆菌、双歧杆菌、乳杆菌均有减少趋势，但差异不显著[11]。但史彬林等却发现,日粮中添加0.05%壳聚糖能显著降低28日龄盲肠中大肠杆菌的数量和明显增加盲肠中乳酸杆菌的数量。杨仕柳等的研究表明，在肉鸡饮水中添加0、0.5%、1.0%、和1.5%的壳聚糖制剂能显著降低湘黄鸡盲肠中大肠杆菌含量（-5.71%—13.05 %，P<0.01）和显著提高乳酸杆菌的含量（8.82%-13.57% , P<0.01）[12]。应用壳聚糖灌服小鼠后,小鼠肠道内双歧杆菌数量明显增多,乳酸杆菌数量增多也较明显,可能与其氨基葡萄糖聚合物的性质有关,或者与其易溶于弱酸的特性有关,壳聚糖在酸性环境中溶解形成胶体,这种胶体性质保持到肠道,可能作为有效的双歧杆菌、乳杆菌促增殖因子发挥促进双歧杆菌、乳杆菌的繁殖的作用[13]。双歧杆菌、乳杆菌是肠道内主要的生理性有益菌,与其它厌氧菌一起形成肠道的生物屏障,对致病菌及条件致病菌的定植入侵构成一种定植抗力；作为一种天然自动免疫,双歧杆菌、乳杆菌具有类似抗原的刺激作用,介导机体的特异性和非特异性免疫[14][15]。
壳聚糖的抗菌作用的机理是不同。主要有以下两种机理: 一种是壳聚糖通过吸附在细胞表面, 形成一层高分子膜, 阻止了营养物质向细胞内的运输, 从而起到抑菌杀菌作用；另外一种机理是壳聚糖通过渗透进入细胞体内, 吸附细胞体内带有阴离子的细胞质, 并发生絮凝作用, 扰乱细胞正常的生理活动, 从而杀灭细菌[17]。其抑菌效果与以下几个因素有关:①分子量:低分子量的壳聚糖的抑菌效果优于高分子量的壳聚糖(宋献周等,2000)；②脱乙酰度:壳聚糖脱乙酰度不同导致抑菌效果不同,当脱乙酰度增加时,即游离氨基含量增加,其抑菌率增大；③溶解用酸:柠檬酸溶解的壳聚糖抑菌不明显,甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、乳酸、盐酸和硝酸的稀酸溶解的壳聚糖,都有抑菌作用,其中以正丁酸的最强；④溶液的pH：壳聚糖的等电点pH6.2，溶液pH高于此值，壳聚糖将不带阳电荷,无抑菌作用，低于此值，就会带阳电荷[18] 。
4、2 增强免疫功能
肠道不仅是机体消化和吸收的场所，而且时刻都要抵御大量的病原微生物及其他抗原的侵袭，根据肠黏膜内免疫细胞的形态、结构、分布和功能差异,可将肠道黏膜免疫系统分成两大部分，有结构的组织黏膜滤泡和广泛分布于黏膜固有层中的弥散淋巴组织。黏膜滤泡是免疫应答的传入区，抗原呈递细胞捕获并处理的抗原性被呈递给免疫活性细胞，诱发免疫应答,弥散淋巴组织是免疫应答的传出淋巴区，浆细胞和致敏淋巴细胞通过归巢机制迁移至弥散淋巴组织,抗体和致敏淋巴细胞在此发挥生物学功能。动物胃肠道中正常生活着多种微生物,它们在机体抵御和清除外来抗原以及维持自身稳态中发挥重要的作用。正常菌群的紊乱，会导致相关疾病的发生,并影响动物健康生长。通过无菌动物和正常动物的研究比较发现,正常动物的免疫器官明显较大，细胞吞噬功能和免疫球蛋白的水平较高说明动物体内的正常菌群与免疫密切相关[18][19]。
壳聚糖的免疫增强作用目前已被许多学者所证实。Nishimura等往小鼠腹腔内注射经醋酸处理的壳聚糖，结果发现该物质可刺激小鼠产生IL-1及增强体内巨噬细胞的活性。黄俊明等给小鼠每日口服壳聚糖共4周，结果发现壳聚糖可提高绵羊红细胞诱导的小鼠迟发型变态反应能力，增强受试动物的血清溶血素抗体反应和巨噬细胞的吞噬反应，表明壳聚糖能促进小鼠的免疫作用[20]。Seferian和Martinez研究发现，当人和动物的疫苗在体内引起的免疫反应较弱时，如果在该疫苗中加入壳聚糖乳化剂，则可活化B和T淋巴细胞。同时体内IgG抗体水平增加。张澄波研究认为低分子量壳聚糖能诱导局部巨噬细胞增生, 并使其活性增强, 对提高机体的免疫力有一定持久性[21]。Shigehiro 等将壳聚糖注射到兔子的静脉中, 发现可以提高血浆中溶菌酶活性2～3倍,大大增强了兔子对致病菌的免疫力。刘艳如等研究发现水溶性壳聚糖能明显提高正常小鼠巨噬细胞的吞噬功能, 提高绵羊红细胞诱导的血凝素抗体和溶血素的生成[9]。据魏涛等分析, 水溶性壳聚糖对小鼠免疫功能的提高与分子中存在的氨基有关, 氨基能接受体内的质子, 使体液的pH值向碱性方向移动0.5个U，创造一个激活淋巴细胞的环境, 提高机体细胞免疫、体液免疫及NK细胞功能，强化免疫监视作用[22][23]。储益平等的研究表明，壳聚糖在中剂量和高剂量情况下,具有明显提高小鼠碳粒廓清指数和吞噬指数的作用,表明其对网状内皮系统的吞噬功能有增强作用；在高剂量情况下,能增加小鼠血清溶血素的形成；能明显抑制由二硝基氯苯诱发的小鼠迟发型变态反应,即甲壳聚多糖具有一定的增强免疫功能的作用[24]。石明健经灌胃给小鼠经醋酸处理的壳聚糖1g/kg及0.5g/kg，不仅促进巨噬细胞的吞噬能力，即增强机体非特异性免疫功能，同时还促进脾脏抗体生成细胞的能力，增强刀豆蛋白A诱导的淋巴细胞增殖，可增强体液免疫及T淋巴细胞免疫功能。[26]吕中明给小鼠注射333.3和1000mg/kg体重的壳聚糖，明显增强小鼠的细胞免疫、体液免疫和单核-巨噬细胞吞噬功能，而对小鼠生长增重以及脏器指数的影响差异不明显。
胡品虎采用稀土甲壳素喂养河蟹,发现能够防治河蟹脱壳障碍症,减少疾病,降低死亡率,促进河蟹生长,显著提高河蟹产量和规格[27]。王秀武等研究发现0.1%壳寡糖可提高肉仔鸡胸腺和法氏囊相对重量近90%, 提高血清新城疫抗体效价, 增强肉仔鸡免疫能力。柯叶艳（2001）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）。陈虹的试验也表明，鹌鹑日粮中添加0.05%的壳寡糖可使鹌鹑35日龄体重提高7.6%，料重比降低4.5%，胸腺、脾脏和腔上囊相对重均优于对照组（P<0.01）。[28]杨桂芹的研究也表明壳聚糖（脱乙酰度>88%）对艾维茵肉仔鸡2%、3%的添加量能够增强其免疫器官指数（P<0.01），添加4%壳聚糖能够提高全血T淋巴细胞百分率(P<0.05)，另外壳聚糖还能够增加肉仔鸡血清球蛋白含量（P<0.01），且以2%添加水平最好。[29]聂新志的研究表明肉仔鸡日粮中添加壳聚糖能显著提高血清IgG水平,对生产性能和T细胞转化率影响不显著。史彬林的试验研究发现，高剂量组（0.50%）的壳聚糖可显著提高肉仔鸡的抗体滴度，吞噬指数以0.05%-0.30%壳聚糖组较高，淋巴细胞转化率以0.10%-0.50%壳聚糖组较高。即壳聚糖对肉仔鸡免疫的影响与添加剂量有关。但同时也发现：添加0.05%壳聚糖时，可明显提高肉仔鸡的生产性能；而添加高水平时，虽免疫功能有所增强，但生产性能却有下降趋势；并认为0.05%可看作壳聚糖的适宜添加剂量。由上述实验研究可知壳聚糖同样增强家禽免疫机能，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，以及免疫功能最好与生产性能较佳的切合点添加剂量。
目前关于甲壳低聚糖的抗感染作用机制被认为有以下几种解释: ①壳聚糖刺激机体促进PEC的增加, 激活巨噬细胞, 从而增加活性氧的生成, 再通过氧化性杀菌机制产生作用；②甲壳低聚糖对巨噬细胞的直接激活作用增加了巨噬细胞的杀伤活性: 由于壳聚糖分子上含有大量的氨基,因而具有正电性, 而巨噬细胞和T淋巴细胞表面具有负电性,正负电荷相互吸引。壳聚糖从血管中吸收单核细胞,聚集在组织中,形成巨噬细胞；也直接刺激局部组织,促进细胞增生,继而演变为巨噬细胞,促进细胞增生继而演变为巨噬细胞。因此壳聚糖可以促进中性粒细胞和巨噬细胞增殖,增强保护性IgA粘膜的免疫反应,诱发延发性超反应和产生循环抗性。当壳聚糖活化巨噬细胞和T淋巴细胞后,就可以向B细胞发出指令,产生各种免疫球蛋白,从而增强机体的细胞免疫应答和体液免疫应答。③壳聚糖激活T淋巴细胞而显示杀伤活性, 且致敏T细胞诱发迟发性超敏反应。NK细胞的活性对pH值的变化非常敏感,当pH值下降时,NK细胞的活性下降。壳聚糖能够改善机体pH值,因而能够增强NK细胞的活性。因此,壳聚糖可激活免疫系统,增强免疫能力,提高养殖对象抗菌治病的能力。④壳聚糖激活T淋巴细胞从而促使巨噬细胞激活因子(MAF)的释放, 进而激活巨噬细胞。在激活过程中, 巨噬细胞直接被低聚糖激活又能提高它对MAF的敏感性, 使它进一步激活。因此认为这些甲壳低聚糖的杀伤活性的产生主要是激活T淋巴细胞与巨噬细胞相互加强作用的结果。⑤壳聚糖具有激活补体系统，介导补体系统的系列生物学效应。壳聚糖能够提高吞噬细胞系统的功能。巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体，而壳聚糖作为细菌多糖的类似物，能刺激巨噬细胞活化，产生如下反应：如促进其吞噬功能，增强其抗原提呈能力，增强其在其它免疫应答中的协同效应，从而实现机体对T细胞、NK细胞和B细胞的调节，介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答[31]。
4、3 壳聚糖对动物生长的影响
壳聚糖对动物生长的影响是壳聚糖各种作用综合的结果。壳聚糖使动物防菌抗病能力增强,免疫力提高,从而具有促进动物生长的作用。但是,某些研究结果表明,添加壳聚糖能够抑制一些养殖品种的生长。也就是说,在一定浓度范围内,壳聚糖对动物的生长和发育是有促进作用的，但是，当壳聚糖的使用超过一定的浓度范围时,就造成动物机体内部机能的紊乱，抑制动物的生长发育，甚至导致其死亡。胡品虎等在国产鳗鱼饲料中加入稀土甲壳素，发现僵鳗能够在20天内生长复苏,体色好转,日增重率比对照组提高了3.25-4.60倍。正常鳗种摄食了稀土甲壳素后可以增强体质,促进生长,日增长率比对照组高22.5%-29.0%[32]。杨清友等的试验结果表明：适宜浓度(25-50×10-6ppm)的壳聚糖对虾苗的生长具有促进作用,2个试验组的日增长率比对照组分别增加20.6%和37.9%,日增重率比对照组也分别提高了39.7%和63.6% [33]。但是,ShiYenShiau在罗非鱼饲料中添加不同含量(2、5、10%)的壳聚糖,发现添加壳聚糖的鱼体重下降,并且甲壳素或壳聚糖添加越多,体重下降的越多。试验结果表明,壳聚糖能够抑制杂交罗非鱼的生长。由此可以推断各种养殖对象对壳聚糖的需求量不相同,致死阈值也不相同。因此,只有加强应用研究,才能确定壳聚糖在不同水产品的最佳使用方法。王秀武等研究发现，肉仔鸡饲喂含0.1%壳聚糖的日粮，其对Ca、P、Mg、Zn、Cu的吸收增加，Mn、Fe的吸收与对照组无显著差异，Ph、Al的吸收则减少显著。王述柏等研究发现给21日龄的肉用仔鸡添加2%的壳聚糖（脱乙酰度91%，黏度1842ml/g）对生产性能五显著影响[34]。朱立贤等的试验表明，肉仔鸡日粮添加400mg/kg的壳聚糖，可显著降低料重比（0-21d的料重比从2.24降低到2.09）；同时体增重又增加的趋势。表明壳聚糖对肉仔鸡的生长具有一定的促进作用[35]。聂新志发现添加壳聚糖，对肉鸡生长有一定促进作用，但差异不显著。在肉鸡生长前期（1~3 周）对生产性能作用比生长后期（4~6 周）好[36]。过玉英等译的文章中研究结果表明，仔鸡日粮添加壳聚糖，有助于提高生长速度和饲料转化率，甚至，如果从出生开始就添加，壳聚糖与基因、生理、营养等因子相互作用，进而影响仔鸡的生长速度和饲料转化率[34]。张克胜的试验表明添加200g/t壳聚糖对AA肉鸡有显著的促生长作用[35]。史彬林的试验中，1日龄肉仔鸡日粮中添加0.02%-0.30%壳聚糖均表现一定的促生长作用，尤以0.05%添加量促生长作用最显著；当添加量达到0.50%时，未表现促生长效果[2]。张丽英等、Nogueira等在蛋鸡日粮中分别添加2%-4%的壳聚糖，结果蛋重均低于对照组，而Fuentes等得出不同结果，即饲粮中添加2%或3%壳聚糖对蛋鸡的产蛋量、采食量、饲料转化率、蛋重均未产生影响；柯叶艳等、Tarasewicz等进行鹌鹑试验，前者增重和饲料利用率分别提高 5.0%和6.7%，后者采食量和产蛋量下降、饲料转化率上升，但成活率和孵化率提高。
4、4 壳聚糖对脂质代谢的影响
壳聚糖降低脂肪消化、吸收和沉积。马小珍等[3]研究表明，饲粮中添加1%、2%、3%壳聚糖可显著降低肉仔鸡不同生长阶段的腹脂率( P< 0.01) 、皮下脂肪厚（P < 0.05）和肌内脂肪含量（P <0.05）；刘海英等[38]同样得出，添加壳聚糖（0%、0.5%、1%、2%、3%）可降低肉鸡各生长阶段（3、6 周龄）的腹脂率、肝脂率，且随饲喂时间的延长其作用越明显；柯叶艳[39]用肉用鹌鹑试验得出类似的结果。近10年有关壳聚糖对家禽血清及产品中胆固醇含量影响的试验,绝大多数结果表明,壳聚糖不仅可降低家禽血清胆固醇含量，还可降低肌肉和蛋黄中胆固醇含量。
4、5 降血糖
研究发现有一种大肠杆菌能产生胰岛素样物质,这种物质入血后,先与胰岛素的靶细胞接触封闭了胰岛素受体,当真正的胰岛素与靶细胞接触时已无法发挥作用而发生糖尿病,此种情况下使用具有扶植双歧杆菌等有益菌的微生态制剂,使之发挥生物拮抗作用，排除能产生胰岛素样的大肠杆菌,糖尿病即可缓解。任林[40]等实验结果显示STZ在致小鼠血糖升高的同时伴乳杆菌、双歧杆菌等细菌数量下降，说明模型组小鼠在患糖尿病的同时伴有肠道菌群失调。用甲壳低聚糖治疗21d后，小鼠高血糖得以控制且双歧杆菌数量明显增多，由此推测甲壳低聚糖调降血糖作用可能是通过促进双歧杆菌等有益菌增殖，改善肠道菌群失调状况，增强胰岛B细胞的抗破坏能力，从而改善糖尿病的症状。有关这方面的确切机制，还有待进一步研究。
4、6 改善肠道组织形态
壳聚糖可以吸附H+,也可以与相当数量的酸性物质相结合,因此,壳聚糖可以抑制胃酸的分泌中和过多的胃酸,保护胃黏膜。壳聚糖可吸附H+，也可结合相当数量的酸性物质，可抑制、中和胃酸分泌，保护胃粘膜，由于壳聚糖对H+的吸附，使液体PH值偏向碱性，有益于改善机体内环境，此外，可聚糖具有作为优良食物纤维的肠内生态环境调整作用。
王秀武等报道, 日粮添加0.1%壳寡糖使回肠微绒毛密度增加, 同时也有变细、变高的倾向，微绒毛高度增加, 密度加大, 利于增大小肠的吸收面积,促进营养物质的吸收[11]。吕实波[41]等实验表明壳聚糖各剂量组对无水乙醇引起的胃黏膜的损伤不是简单的机械覆盖保护作用。壳聚糖对胃黏膜的保护是通过与胃酸作用,形成胶状液,附着在胃壁上形成保护膜,阻止无水乙醇等对胃黏膜的刺激和损伤,并可促进损伤处的修复。
4、7 抗凝血作用和促进组织恢复
壳聚糖具有良好的抗凝血作用和促进组织恢复的作用,并具有止血、消炎的作用。壳聚糖还通过有机吸附肝脏和肠道内的有害毒素并排出体外,来缓解肝脏的解毒负荷,从而保护和强化动物肝脏的功能，对肝细胞有保护作用。壳聚糖可以减轻运动所产生的自由基对机体细胞的伤害,对细胞膜具有保护作用,减少组织酶的外泄。
5、壳聚糖安全性及稳定性研究
徐榕青等研究了壳聚糖的稳定性，表明壳聚糖在强光、高温空气露置条件下考察外观，均保持原来的灰白色至淡黄色，无明显变化。高湿度试验中（75%），颜色随时间的增长颜色逐渐转深[42]。
石玲等对20只小鼠最大耐受量试验达4980mg/kg b.w，急性毒性试验（1660mg /kg b.w）未出现小鼠死亡和明显副作用，长期毒性试验90d亦情况良好，体重增加，血常规、肾功能及血糖血脂均与对照组相似，组间比较无显著差异（P>0.5），系统尸解后内脏器官亦无特殊病理学变化[43]。程东等试验也证明小鼠LD50均大于10.0g/kg，可壳聚糖属无毒物质；通过Ames试验、精子畸形试验和微核试验一组短期诱变试验，从不同遗传学终点和靶细胞的角度，对受试物的遗传毒性试验均为阴性，即壳聚糖未显示有遗传毒性作用；饲养试验中小鼠的生长状态良好，脏器指数亦在正常值范围，与对照组差异无统计学意义[44]。贾文英等也得出相同研究结果。曹晶通过对壳聚糖的细胞毒性试验、溶血和过敏性实验表明壳聚糖无细胞毒性，不溶血，不致敏，生物相容性好[45]。有实验证实小鼠口服壳聚糖LD50大于16g/ kg，无急性和长期毒性。贾文英按ISO 标准检测认为壳聚糖无致突变作用。田昆仑采用细胞生长抑制法测定壳聚糖与水溶性的异丁基壳聚糖、羧甲基壳聚糖的细胞毒性，结果显示壳聚糖及其水溶性衍生物无细胞毒性[46]。Kim 等研究了壳寡糖对大鼠的亚急性毒性，分别用0.5 ,1.0 ,2.0g/ d/ kg给药4周，结果显示，对照组和实验组不仅在行为、外表、体重、食物消耗等方面均无显著性差异，而且在尿分析、血液学和组织病理学等方面也无显著性差异，提示壳寡糖的亚急性毒性非常小。
但是Carreno-Gomez指出壳聚糖的盐类有细胞毒性,且盐酸盐>谷氨酸盐>乳酸盐；而且分子量越大，毒性越大，并指出戊二醛交联的壳聚糖微球具细胞毒性。因而对于具体壳聚糖材料药品的应用需要进行临床实验分析。长期大剂量的壳聚糖摄入会导致营养不良。一些维生素和矿物质会在壳聚糖的作用下而难于被吸收，例如，维生素A、D、E、K和钙、镁、硒。这样对于成年人会导致骨质疏松，对小孩子则会引起生长发育缓慢。鉴于这种原因，在摄入壳聚糖的同时，应补充大量的维生素和矿物质,特别是维生素D和钙、镁[47]。有文献报道了长期大剂量的摄入壳聚糖导致的砷中毒事件。
由此可见壳聚糖生物活性研究领域有几个最重要的基本问题还有待解决:其一是壳聚糖分子量究竟如何影响其不同的生物活性作用；其二是乙酰基在生物活性中的作用和地位；其三是分子端基单元化学结构的作用；另外，壳聚糖所含杂质的作用也非常值得注意。
6、壳聚糖作为饲料添加剂的目前存在问题及应用前景展望
在动物生产中, 人们常用抗生素来预防病菌感染, 促进动物生长, 但抗生素在杀害有害菌的同时也杀死了有益菌, 而且长期使用不仅使细菌产生耐药性, 同时药物的残留及对畜产品品质的影响更是一个严重的问题。壳聚糖作为新型绿色饲料添加剂, 资源丰富, 无毒副作用, 实际应用中问题较少, 前景广阔。但其某些重要作用的机理尚不确定；免疫增强作用、抑菌杀菌作用等其它生物学功能已在体外试验或小鼠试验中验证，而在畜禽试验中的研究较少。因此壳聚糖作为一种畜禽新型绿色饲料添加剂，仍有待于进行全面系统研究，研究内容包括：
①饲用壳聚糖的生产方法及质量评定标准的研究；
②结合现代医药学、营养学、和免疫学的方法，从体内营养物质的代谢利用途径、免疫调节途径和激素的分泌调控等方面对饲用壳聚糖在对畜禽生产性能、脂肪代谢、免疫机能及肠道微生态的影响及作用机理进行探讨，研究其如何调节体内平衡，改善肠道微循环和微生物区系，以及免疫反应和其他生理生化反应。
③动物不同来源或不同分子量的甲壳素、壳聚糖、壳聚糖脱乙酰程度的利用，以及壳聚糖发挥不同生物学功能的适宜聚合度以及与其它药物的配伍和协同机理的研究；
④根据动物的种类、生长发育阶段和生产目的，使畜禽获得最佳生产性能、畜产品品质或免疫机能时壳聚糖适宜添加水平和经济效益的研究。