李菊娣    孙公思
        （浓阳农业大学）    （浓阳众友饲料有限公司）

    1881年，法国人布拉克诺从菌类中提出了一种类似植物纤维素的物质，它广泛存在于昆虫、真菌细胞壁、特别是节肢动物的甲壳中如虾、蟹等故俗称甲壳素（Chitin），又名甲壳质、几丁质、壳多糖。甲壳素属于氨基多糖，它的部分或全部脱乙酰基的产物即为壳聚糖（Chitosan）。自然界中每年生物合成的甲壳素有数十亿吨，仅次于纤维素，是一种用途广泛的天然高分子物质。由于它具有特殊的理化性质和生理功能，对其研究及开发已涉及到多个领域。本文就甲壳及壳聚糖在饲料中的应用作以简介。

1.        甲壳素、壳聚糖的结构与理化性质

    甲壳素和壳聚糖的化学结构与纤维素非常相似，基本单位都是六碳糖，且基本单位之间均以β-1，4-糖甘键相连而形成大分子聚合物。纤维素的基本单位是葡萄糖（如图1），其中第二位碳上的-OH换成-NHCOCH3则为甲壳素（如图2），换成-NH2则为壳聚糖（如图3）。甲壳素的化学名称是 （1，4）-2-乙酰胺基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，分子量在100万以上，是唯一含氨基的均态多糖。它是由生物合成再提取的天然产物，有良好的生物相容性，可被生物降解。甲壳素存在α、β、γ3种多晶型物，α型最丰富，最稳定，不易分解、不易熔化、也不溶于水、乙醇、乙醚、稀酸（醋酸除外）、稀碱，可溶于无机酸，同时主链发生降解（朱立贤等，2000）。甲壳素与浓碱反应生成壳聚糖。甲壳素是白色或灰白色半透明片状固体，其不溶性限制了应用范围。

    壳聚糖的化学名称是1，4-2-胺基-2-脱氧-β-D葡聚糖。分子成直链状，极性强，易结晶，根据分子主链的排列方式可把壳聚糖分为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。壳聚糖的外观为白色或淡黄色半透明状固体，略有光泽，可溶于水、碱液和冷的稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸。壳聚糖溶于酸后，分子中氨基可与质子相结合，而使自身带正电荷。壳聚糖的化学稳定性良好，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，可生物降解成几类低分子寡糖：葡萄胺、壳二糖、壳三糖、壳四糖和它的一些乙酰化产物（韩新燕，2000），而且这些代谢产物无毒，能被生物体完全吸收。壳聚糖作为溶液百分浓度要小于5％，浓度太大时可转化为胶体甚至形成溶涨物。此外壳聚糖还需处于酸性环境中，但由于其具有缩醛结构，在酸性溶液中将发生壳聚糖降解，溶液粘度也随之下降。加入甲醇、乙醇、丙酮等，可延缓壳聚糖溶液粘度降低，以乙溶液稳定。抗氧化剂维生素C对壳聚糖具有明显的促进降解作用（朱立贤等，2000）

2. 甲壳素与壳聚糖的生物学活性

2.1调节脂类代谢

    甲壳素、壳聚糖有脂粘连性的特殊功能，可降低动物血脂（Sugano）等，1980王述柏等，1998）、胆固醇、甘油三脂含量，也可降低动物产品如鸡蛋中的胆固醇含量（张丽英，1998）。吴加罗等（1996）试验表明，大鼠摄入一定剂量的壳聚糖能有效抑制血清总胆固醇升高（P＜0.01），但能使高度密度脂蛋白胆固醇（HCL-C）升高（P＜0.01）；同时表明壳聚糖降低血清总胆固醇（TC）效应可能主要表现在降低密度脂蛋白（LDL-C）和极低密度脂蛋白胆固醇（VLDL-C        ）上，而对HDL-C有升高用。另外，壳聚糖对食欲及体重影响不大，对脏器无明显的损害作用（韩新燕等，2000）。甲壳素、壳聚糖之所以具有此项功能大多数人认为是由于此类物质成分中的葡萄糖胺连带由4个铵离子，它具有较高的阴离子交换能力，与胆汁酸有很好的结合能力，可阻止胆肝汁酸的循环，降低脂肪的吸收，增加粪中脂肪的排出量。另外甲壳素、壳聚糖也能与脂类化合物络合，形成不易被胃酸水解和消化系统吸收的络合物，降低机体对脂肪类物质的吸收。

2.2 抗微生物活性

    壳聚糖有较强的抑菌、杀菌能力。脱乙酰化度为30％和70％的甲壳素（DAC-30及DAC-70）能提高宿主抗Sendai病毒及大肠杆菌感染的能力，提高静脉注射甲壳素的水有产物N-乙酰氨基葡萄糖六聚体（NACOS-6），对绿脓杆菌感染的大鼠有较强的保护作用。Mnzzarelir（1987）对N-羧丁基壳聚糖的抗微生物活性作了研究，试验表明，浓度为4mg.ml-1、PH5.4-6.8的N-羧丁基壳聚糖-3，6-二硫酸酯对体外培养的金黄色葡萄球菌，链球菌、奇异变形菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌和柠檬酸细菌有抑制作用（韩新燕等，2000）。壳聚糖抗微生物的可能机理是此类物质的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，改进小肠代谢功能。

2.3 增强免疫、抗肿瘤活性

    雷朝亮等（1997）往小鼠腹腔注射2％甲壳素水溶液5、10、20ml，结果发现甲壳素可增加小鼠腹腔巨噬细胞及NK细胞的活性，对细胞免疫及体液免疫均有增强的作用。Nichunura等（1996）向小鼠腹腔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白介素及增强体内巨噬细胞的活性，并且发现壳聚糖的分解产物－氨基葡萄糖也能活化NK、LAK细胞（马小珍等，2001）。另外壳聚糖降解产生的六聚体产物（COS－6）有较强的抗肿瘤活性。实验证明DAC－70及二羟丙基壳聚糖（DHP－Chitosan）等对BALB/C雄性小鼠的Meth-A肉瘤有较强抑制活性，还可抑制Meth-A内瘤转移（韩新燕等，2000）。国内外也有报道水溶性壳聚糖能抑制小鼠SP1-80腹小癌的生长。马小珍（2001）报道了甲壳素、壳聚糖可增强免疫和抗肿瘤功能的机理可能是（1）壳聚糖为阳性趋化剂，吸附单核细胞从血管中游出，聚集在组织中，形成巨噬细胞；（2）壳聚糖可吸附H+，从而带有大量的-NH+3，使其亲和性增强，可以活化巨噬细胞，使其亲和性增强3倍，并能提高NK细胞活性4.5倍，增加胞内生物和杀伤癌细胞的能力，起到杀伤癌细胞的作用（3）还可活化T细胞，促使其释放出各种淋巴因子；（4）壳聚糖表面的阳电荷与肿癌表面阴电荷中和，直接抑制癌细胞的活性。

2.4调节PH值

    甲壳素、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。甲壳素、壳聚糖对H+的吸附，使体液PH倾向碱性，对改善机体内环境有益。

2.5 抗凝血作用和促进组织修复

    壳聚糖的硫酸酯与肝素在化学结构上极相似，一般体外具有15％－45％的肝素活性。其抗凝血效果与脱乙酰化度、硫酸酯化度等因素有关。壳聚糖植入家兔前肢缺损实验证实骨细胞可在壳聚糖支架上爬行替代、生长良好。

2.6 其它活性

    甲壳素、壳聚糖有絮凝作用，在果蔬饮料的澄清及废水处理中得到应用，甲壳素、壳聚糖在制膜、固定酶等方面也得到广泛的开发及应用。

3.甲壳素与壳聚糖在饲料中的应用

3.1 对畜禽生产性能的影响

    印度人发现甲壳素能促进焙烤用小鸡的生长。将0.5％的甲壳素混入家禽饲料中喂养家禽，不但可减少饲料消耗，而且比不加甲壳素饲料喂养的家禽增重12％。顾振权、宋锦昌（1991，1992）在稀土甲壳素对生长肉猪的效应研究表明，在基础饲料一致的情况下添加稀土甲壳素0.2％、0.3％、0.5％和1.0％，实验组与对照组比较可提高日增重5.35％－10.17％，可节省饲料3％－14.37％，其中以添加0.5％为佳。胡品虎、梁双林（1994）报道，用添加1.5％的稀土甲壳素鳗鱼饲料饲喂僵鳗，8天后僵鳗活动能力增强、食欲增加，20天体色好转，僵鳗复苏后连续使用稀土甲壳素，其日增长率与正常鳗基本相似。

3.2   对动物脂肪代谢产生调控

    Kobayashi等（1997）通过肉仔鸡试验表明，添加壳聚糖能减少脂肪的吸收而降低脂量，但不影响生长。五述柏等（1998）在肉仔鸡对照组日粮基础上分别添加壳聚糖、SS油、鱼油结果表明，实验组血清胆固醇含量均低于对照组，差异显著（P＜0.01），而且鸡的腿机和胸肌胆固醇含量分别比对照组降低5.08％和4.96％外对比血清和肌肉中脂肪酸含量还表明，壳聚糖除了有降低胆固醇的作用外，对某些多不饱和脂肪酸也有一定的降低作用。张丽英（1998）在产蛋鸡日粮中添加4％壳聚糖可显著降低蛋黄中胆固醇含量，并对产蛋鸡产蛋性能和饲料报酬有一定的影响。

3.3  促进乳清的利用

    长期以来乳制品工业产生大量乳清得不到合理利用，浪费了大量的优质乳蛋白，其原因是乳清中含有大量乳糖。据悉，干乳清中含13％的蛋白质、70％的乳糖。双歧杆菌是动物肠道的正常菌群，乳糖的代谢主要靠双歧杆菌。李继珩（1985）研究发现甲壳素摄入体内后可作为双歧因子的前体发挥作用。Austin（1981）研究发明甲壳素可提高鸡对高乳糖干酷乳清的消化率，表明甲壳素可促进乳清的利用。

4. 结语

    甲壳素、壳聚糖在医药、食品、环保等领域有着广泛的应用前景。日本对甲壳素、壳聚糖的研究较早，现已有壳聚糖食品问世。我国海岸线长，此类产品年产量很高，资源十分丰富，但国内对此类产品的研究仅开始于50年代，对壳聚糖方面的研究还刚刚开始，所以对于甲壳素、壳聚糖在畜禽饲料中的添加量、体内代谢过程、作用机理还需进一步的研究。