壳寡糖与健康养殖

中泰和

近年来，随着养殖结构的不断调整，规模化养殖迅速发展，集约化、集团化养殖日趋明显。然而，规模化发展的同时却带来了诸多的问题，多细菌多病毒混合感染已成为当前疾病流行的一大特点。高热病，口蹄疫、禽流感等烈性传染病席卷全国，给养殖业带来了巨大的损失，加之抗生素的超剂量添加和养殖环境的恶化，已成为压倒骆驼的最后一根稻草，疾病发生，犹如一颗定时炸弹，随时引爆。究其原因，归根结底，免疫抑制性疾病是罪魁祸首。行业内急切需要一种既能在饲料里添加，又能提高动物机体免疫力，安全、高效、绿色的新型饲料添加剂。

甲壳素是自然界数量最大的纤维素，也是自然界唯一带正电荷的碱性物质。1991 年甲壳素仅以自身酶解可被人体吸收1%-5%的功效，就被世界医学、营养学界冠以“生命第六要素”的美名。但是这样的吸收率远远不能达到大部分被动物体吸收利用的目的,随着研究是深入，甲壳素经过化学方法处理脱掉了乙酰基成为壳聚糖,壳聚糖在胃酸及溶菌霉的作用下,已经可以部分被人体吸收利用,但是壳聚糖的水溶性和生物活性仍然较差，其主要作用集中在动物体的肠道。随着糖工程的进一步研究和生产工艺的发展，壳聚糖经过酶解可以变成小分子的壳寡糖，壳寡糖几乎百分之百的溶于水.其生物学功能和生物活性大大提高。

1    壳寡糖由2～10个氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接，是目前自然界中发现的唯一呈碱性、带正电荷、分子量在2000Da以内，水溶性、动物性纤维寡糖，它在胃肠道中不被分解，可被动物直接吸收入血作用于靶细胞，持续稳定的提高动物机体免疫力。壳寡糖可以将特有信息以化学传递方式调节靶细胞的功能，起着信使的作用，在信息传递后，即被排除体外，安全、无毒、无残留。壳寡糖同时具有多种生物活性，如调节免疫、抗氧化、抗肿瘤、调节肠道健康等，因此，壳寡糖安全无毒，是一种新型天然绿色饲料添加剂。壳寡糖与其他寡糖饲料添加剂的异同

这里添加一段总结性的话，说明与其他寡糖的异同，然后再出现表格

表1 壳寡糖与其他寡糖饲料添加剂的异同

名称	壳寡糖饲料添加剂	其他寡糖饲料添加剂
性质	碱性	中性或酸性
吸收性	十二指肠吸收进入血液	胃肠道基本不吸收
主要发挥作用的部位	体液、免疫器官及免疫细胞、肠道	肠道
活性与功能	1、  吸附性：与脂类等负电荷物质吸附    2、  碱性：中和酸性物质，改善体液    3、  特异性：与免疫细胞特异性结合，免疫调节    4、  还原性：抗氧化作用，清除自由基	肠道菌群平衡调节
饲料添加量	20~50mg/kg	1000mg/kg以上

2 壳寡糖的功能及机理

2.1 双向调节免疫

2.1.1 释放免疫因子，激活免疫细胞

壳寡糖可以最大限度的激活巨噬细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等多种免疫细胞，释放细胞因子，进而活化免疫淋巴细胞，将LAK细胞的功能提高3倍左右、NK细胞活性提高约4.5倍。其作用机理在于壳寡糖可通过甘露糖受体（MR）和Toll样受体（TLR4）开启一连串的免疫应答反应。Yanping Han(2005)等发现，甘露糖受体是壳寡糖吸收过程中的主要受体，它同时可诱导TNF-α分泌量增加和[Ca2+]的变化，它在壳寡糖激活巨噬细胞功能过程中充当单个信号分子受体的作用。YibingDang（2011）等同时发现，壳寡糖可显著诱导树突细胞MHCⅡ和CD86的表达，刺激树突细胞表达TNF-a，诱导其免疫活性，树突细胞表面的TLR4在此过程中可能发挥了桥梁作用。Wu（2007）等发现壳寡糖联合IFN-γ，通过CD14、TLR4和CR3受体，协同诱导巨噬细胞的免疫活性。

2.1.2   抑制炎症反应

当机体防御过激发生炎症时，壳寡糖可以抑制肥大细胞、吞噬细胞、内皮细胞炎症反应，协助机体双向调节免疫保证最佳抵抗力。

Ying Qiao（2010）等研究发现，壳寡糖可结合在TLR4/MD－2受体复合物上，抑制脂多糖（LPS）的跨膜信号转导作用，从而降低炎症中间产物，调控炎症反应。Chen（2008）等的研究发现，水溶性壳聚糖可通过抑制巨噬细胞表面CD44和TLR4的表达，下调炎性细胞因子IL-6的产生。

2.2肠道形态学和菌群结构的改变

Jonathan Rhoades等(2006)对肠道致病菌研究发现，壳寡糖可以选择性地抑制三种肠道致病性大肠杆菌（O111:H27, O119:H4和O128:H12)对结肠细胞的粘附，这种抑制作用随着壳寡糖浓度的增加而增加，起到很好的调节肠道菌群平衡的作用。

王秀武等（2005），Liu等（2007)的研究均显示，壳寡糖增加空肠和回肠的绒毛高度，降低空肠和回肠中IgA阳性细胞的数量；有效的恢复大肠杆菌感染引起的仔猪不良反应，如抑制空肠、回肠、盲肠和结肠中大肠杆菌的数量；提高仔猪的日增重，降低痢疾的发生率。

2.3促进营养物质的消化吸收

王秀武等（2008）研究发现壳寡糖可以提高仔猪生产性能，显著降低仔猪死亡率、次品率，增加背最长肌中Cu、心肌中Zn以及脾脏中Mn的含量，降低脾脏、胃和肾组织中Ca 和Mg 的含量，血清中Cu、Zn、Mn 和Ca 的含量均有增加的趋势。中国农业大学（2008）的研究发现，壳寡糖对仔猪的总能、粗蛋白、钙、磷、脂肪等的吸收都有不同程度的增加，其中对钙、磷的吸收增加的比较明显，其主要是通过增加回肠和空肠的绒毛高度、促进小肠绒毛的生长，进而促进动物对营养物质的吸收利用。

2.4 促进生长作用

Tang等(2005)研究发现，壳寡糖能增加仔猪血清中生长激素（GH）和胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）的量，并对仔猪的肝中和肌肉中的IGF-Ⅰ的mRNA表达情况进行检测后发现，肝中和肌肉中的IGF-Ⅰ的mRNA表达量明显上调。GH－IGF-Ⅰ信号通路是调控生长的主要信号通路，GH与细胞表面的GH受体结合，进而活化JAK2、PI3K、STAT-5b等通路，最终调控转录水平上IGF-Ⅰ的表达，IGF-Ⅰ再与其受体结合，开启ERK1/2和PI3K通路，最终促进生长，可见壳寡糖是通过参与GH－IGF-Ⅰ信号通路来达到促进动物的生长作用。

3 壳寡糖作为饲料添加剂在健康养殖中的应用

3.1 壳寡糖在生猪健康养殖上的应用

Tang等（2005）发现壳寡糖可以诱导仔猪中IL-1、IL-2、IL-6转录水平的提高。Liu等（2010）的研究证明，壳寡糖可以有效的阻止E.coli引起的仔猪发病，提高仔猪的免疫力，促进仔猪的生长。王秀武等（2005）的研究证明，日粮中添加了壳寡糖的仔猪的死亡率、次品率均显著降低，而平均体重显著提高。Tang等（2005）通过给仔猪喂食0.025%的壳寡糖发现，壳寡糖可通过增加生长激素（GH）和胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）的表达，来促进仔猪的生长。Chae等（2008）发现，给仔猪喂食含壳寡糖的饲料可以减少猪肉中的胆固醇（16.4%）和油酸（28.3%）含量，提高猪肉的质量。Liu等（2008）研究表明壳寡糖可以通过调节肠道菌落平衡来促进仔猪的生长。

在深圳某知名乳猪料公司，整个繁殖周期的母猪和断奶前仔猪添加壳寡糖30ppm，断奶瘦母猪比例下降了26.4%，母猪间情期缩短了2.1天，仔猪初生均重增加了80克，平均活仔数增加了8.6%，窝断奶数和断奶均重分别增加了16.5%和10.8%，弱仔数和死胎数均下降了4.6%。在某权威科研机构，母猪怀孕后期、仔猪教槽和保育阶段添加壳寡糖30ppm，仔猪断奶窝重增加了16.67%，保育结束时仔猪均重增加了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%。在辽宁开原、葫芦岛等地的实际应用也显示，壳寡糖对促进肥猪生长，提高母猪受孕率有很好的效果。

3.2壳寡糖在肉、蛋鸡健康养殖上的应用

李晓晶等（2007）用壳寡糖替代常用抗生素金霉素添加到肉鸡日粮中发现，壳寡糖组增重更明显，平均日增重等相关数据更佳；王秀武等（2003）在肉仔鸡日粮添加0.1%壳寡糖，结果表明，壳寡糖组盲肠内容物中大肠杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌的数量均呈下降趋势；回肠微绒毛密度增加（P<0.05）；胸腺和法氏囊相对重量增加（P<0.05），血清新城疫抗体效价提高（P<0.05）；增重和料肉比得到明显改善（P<0.05）。据此说明壳寡糖可以抑制肉仔鸡肠道菌，促进微绒毛生长发育，提高免疫能力和生产性能。Huang等（2006）运用分子生物学的方法发现添加壳寡糖后，肉鸡的免疫指标IgG、IgA和IgM均有大幅度的提高。2010年在广东的实际应用显示，壳寡糖可以增加蛋壳厚度、密度，减少次品蛋的百分比，提高鸡蛋保存时间。2009年中科院沈阳生态所农产品安全与环境质量检测中心研究发现，饲料中添加了壳寡糖后鸡蛋的胆固醇含量明显下降。

3.3壳寡糖在渔业健康养殖上的应用

苏州市科技局（2004）用壳寡糖对青虾的成活率、亩产量、饵料系数进行试验，结果表明添加了壳寡糖后，青虾成活率提高了24.9%，亩产增加55.6%，饵料系数降低了4.2%。刘国兴等（2004）研究了壳寡糖对罗非鱼饲料利用率效果、肝脏脂肪代谢和肝组织抗超氧阴离子自由基、超氧化物歧化酶浓度的影响。结果表明壳寡糖能有效提高罗非鱼的体重和饲料利用率，提高罗非鱼肝组织内抗超氧阴离子自由基和超氧化物歧化酶的浓度，并且在一定浓度范围内的壳寡糖能有效促进罗非鱼的肝体比重和肝脂含量。StaleRefstie（1998）给大西洋鲑鱼分别喂食不含壳寡糖和含有壳寡糖的饵料55天，结果表明喂食含有壳寡糖的大西洋鲑鱼在增长率、饲料转换率以及蛋白质、脂肪消化率等方面均和对照组差异显著。蔡雪峰等（2006）研究了不同浓度壳寡糖对虹鳟幼鱼肠道菌群的影响以及利用壳寡糖作为唯一碳源的肠道细菌和虹鳟幼鱼抗嗜水气单胞菌感染的情况。结果显示，各组虹鳟幼鱼肠道优势菌有所变化。利用壳寡糖作为唯一碳源的菌株数量受到壳寡糖及其浓度的影响。壳寡糖能够提高虹鳟幼鱼抗啫水气单胞菌感染的能力。

4    壳寡糖的应用前景

近年来，环境污染和抗生素残留问题日益严重，人类健康越来越受到重视，

许多国家先后做出限用或禁用化学合成药物做饲料添加剂的规定，我国也正在逐步的取消各种抗生素及化学合成类添加剂。壳寡糖作为新型饲料添加剂，因其安全无害，无残留，无抗药性，可以促进猪只生长及抗病的作用，日益受到人们重视，并广泛的应用于生产实践，为生产安全、放心、无污染的畜禽产品提供了可靠保证，壳寡糖产品必将愈来愈为人们所熟知，在未来的添加剂市场中必将占据极其重要的位置。

壳寡糖饲料添加剂寡糖素COSII是中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程（1805）课题组经十多年研究的成果。寡糖素COSII在山东、河南、广东、广西、四川、浙江、北京、辽宁等20 个省市应用，已得到了多家公司的认可，目前正面向全国大力推广。寡糖素COSII在调节动物机体的免疫力、增强消化道吸收功能、优化肠道微生物菌群、加快机体新陈代谢、促进畜禽快速生长等方面具有独特功效。

壳寡糖作为新型饲料添加剂围绕饲料工业发展和食品安全的国计民生重大战略问题，进行多学科的交差与融合，解决海洋寡糖工程和糖生物学在畜禽生产中的重大技术和科学问题，为生产安全、放心、无污染的畜禽产品提供可靠的保证（见图1）。壳寡糖新型绿色饲料添加剂高新技术尽快转化为生产力，加快推动国家产业技术发展的新政策，符合养殖户健康养殖的新理念，满足老百姓餐桌的安全的新愿望，有利于促进我国绿色环保饲料产业和畜牧业健康养殖的的形成和发展。