壳聚糖作为绿色饲料添加剂的应用

逯慎杰，刘秀河

（山东轻工业学院食品与生物工程学院，济南 250353）

壳聚糖是甲壳素经脱乙酰化处理后的产物，是迄今为止唯一发现的阳离子动物纤维和碱性多糖。其是以天然贝类、蟹类为原料，经脱乙酰基制得，因脱乙酰基一般不完全（通常在 70%～90%），所以被看作是壳聚糖和甲壳素的共聚体。目前，壳聚糖在医药行业常作为手术缝合线、人造皮肤等，在食品行业中常作为澄清剂、可食用膜等，其具有天然、无毒、相容性好的优点，并且能够天然降解，是很有发展潜力的绿色材料。

1 壳聚糖的性质

1.1 壳聚糖的物理性质

壳聚糖为白色或灰白色的半透明片状固体，在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性，由于分子中乙酰胺基的存在，分子间形成很强的氢键，化学性质非常稳定，不溶于水、稀碱、碱和其他有机溶剂，可溶于稀酸，溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度、游离氨基质子化有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水，相对分子质量越大，黏度越大[1]。

1.2 壳聚糖的化学性质

壳聚糖分子内含有-OH和-NH2活性基团，易与多种有机物发生反应，对其改性可以提高溶解性，具有良好的应用前景。

1.3 壳聚糖的生物活性

壳聚糖是一种天然、无毒、可生物降解的碳水化合物。属于天然高分子化合物，有很强的吸附能力，是一种良好的絮凝剂，可形成如多孔结构、多孔支架的几何结构，用于体内细胞生长和骨重建[2]。壳聚糖可作为药物释放载体，与羟基磷灰石等复合能够持续释放万古霉素和磷霉素，在骨科感染疗程中发挥作用[3]。壳聚糖在细菌细胞膜表面可以抑制生物合成，破坏穿过细菌细胞膜的能量传输，加快细菌的死亡。

2 壳聚糖的制备

常见甲壳素制备法有Hackman法和Shimahara法，这些方法都是利用酸和碱去除虾蟹壳中的钙和蛋白质成分，最后得到甲壳素。优质甲壳素常以灰分及重金属含量为参考依据，以含量低者为佳，分子量或黏度常用作原料加工或决定产品最终功能的参考指数。

Tolaimate等研究了实验室制备壳聚糖的方法，将96%乙醇溶液和乙烯乙二醇溶液混合，再加KOH粉搅拌，溶解过程放热，温度可升至90℃[4]。再向混合物中逐渐加入甲壳质，温度达到预期温度后，乙醇挥发又回到反应容器中，持续反应一段时间后，将混合物过滤，并用蒸馏水洗至中性，干燥，即可得到壳聚糖，在脱乙酰过程中以 1：1的比例添加NaBH4和苯硫酚可防止聚合物降解。有研究人员试验表明，用甲壳素悬浮液和NaOH溶液混合加热至80℃，反应过程中持续通入N2，到达预定时间后，将混合物过滤，并用蒸馏水洗至中性，再加入甲醇和丙酮，放置烘箱中，50℃干燥12 h，得到壳聚糖。

3 壳聚糖作为绿色饲料添加剂的应用

随着养殖技术的发展，人们对动物的健康越来越重视，壳聚糖作为一种新型的饲料添加剂，为动物的快速健康成长提供了天然保护。

3.1 壳聚糖在家禽养殖中的应用

壳聚糖能够提高动物免疫，改善动物品质，在肠内可被双歧杆菌利用，改善内环境，起到整肠的作用。刘梅等对肉仔鸡进行了梯度壳聚糖的添加喂养，研究其对肉仔鸡生长性能及免疫器官指数的影响，结果表明，与对照组相比，100 mg·kg－1壳聚糖处理组与对照组相比，显著提高了肉仔鸡平均日增重并降低了料肉比（P＜0.05），壳聚糖对肉鸡的免疫功能有所提高[5]。常斌等研究了三黄鸡日粮中添加不同比例的壳聚糖对其生产性能及营养物质消化代谢的影响，结果表明，三黄鸡日粮中添加壳聚糖0.2%～0.4%不影响生产性能及干物质代谢率，但显著提高了蛋白质代谢率，降低了脂肪代谢率，低含量（0.2%）的壳聚糖日粮可促进三黄鸡的矿物质代谢，使其胫骨长度及重量增加并有提高胫骨周长和灰分、钙、磷含量的趋势，而高含量（0.3%、0.4%）的壳聚糖日粮则出现抑制作用[6]。金晓等研究了壳聚糖对肉仔鸡外周血T淋巴细胞亚群的影响，试验结果表明，日粮中添加一定剂量的壳聚糖可使肉仔鸡T淋巴细胞亚群 CD3＋、CD4＋、CD8＋及CD4＋/CD8＋有所增加，从而提高肉仔鸡的细胞免疫功能[7]。

3.2 壳聚糖在家畜养殖中的应用

壳聚糖对脂肪酸和胆汁酸有很强的结合能力，可以阻止肠胃对脂肪酸和胆汁酸的吸收，且能抑制体内胰酶和碳水化合物水解酶的活力，从而抑制脂肪在体内的沉积。因此，在猪饲料中添加壳聚糖，可以提高育肥猪的瘦肉率。赵燕等研究了壳聚糖对断奶仔猪生产性能和非特异性免疫功能的影响，结果表明，添加壳聚糖0.04%、0.06%能够极显著提高断奶仔猪平均日增重和平均日采食量，降低仔猪料肉比，显著提高了仔猪血清溶菌酶含量，但对断奶仔猪血清谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶含量无显著影响[8]。史彬林等研究了壳聚糖对仔猪营养物质消化代谢的影响，结果表明，在仔猪日粮中添加壳聚糖0.01%～0.05%在一定程度上提高了仔猪粗蛋白的表观代谢率，但该剂量水平的壳聚糖对仔猪脂肪表观消化率和能量及钙磷表观代谢率无显著的影响[9]。

3.3 壳聚糖在鱼类养殖中的应用

壳聚糖具有一定的黏性，加到鱼虾饲料中可以起到黏结的作用，使饵料在水中稳定的时间延长,从而减少有效成分的溶解损失。陆清儿等研究了壳聚糖及其复合物对三角鲂生长及鱼体养分的影响，结果表明，添加壳聚糖有较好的促长效果，饲料系数极显著下降、成活率明显提高；解剖试验表明，三角鲂肥满度显著提高，可食部分增加，机体免疫性能和抗氧化性能提高。刘军等通过在日粮中添加不同水平的稀土壳聚糖螯合盐，研究其对鲫鱼消化酶活性的影响，结果表明，添加量为稀土壳聚糖螯合盐0.08%可以极显著提高肠道淀粉酶和脂肪酶活力，显著提高肠道蛋白酶活力；添加量为0.16%时，可以极显著增强肠道淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活力；添加量为0.24%时对肠道脂肪酶活力具有极显著促进作用，对肠道淀粉酶和蛋白酶活力具有显著促进作用；且3个水平的添加对肝胰脏消化酶活力均无显著作用[11]。

4 前景展望

我国海岸线长，水产业发达，甲壳类产品年产量 2 500～3 500 t，资源丰富。因此壳聚糖作为一种新型饲料添加剂具有广阔的应用前景。大量试验研究表明，壳聚糖不仅对动物的健康快速生长提供天然的保护，还可作为动物饲料包埋载体，具有缓解养殖所带来的水环境恶化的功效。今后研究重点应放在不同功能性的壳聚糖产品在饲料工业中的应用及其作用机制的研究，为壳聚糖饲料的更广泛应用提供宝贵经验。

[1] Alberto DM,Michael S,Makarand V R.Chitosan:a versatile biopolymer for orthopaedic tissue－engineering[J].Biomaterials,2005,26（30）:5 983－5 990.

[2] Madihally SV,Matthew HW T.Porous chitosan scaffolds for tissue engineering[J].Biomaterials,1999,20（12）:1 133－1 142.

[3] Hu SG,Jou CH,Yang M C.Protein adsorption,fibroblast activity and antibacterial properties of poly（3－hydroxybutyric acidco－32hydroxyvaleric acid） grafted with chitosan and chitooligosaccharide after immobilized with hyaluronic acid[J].Biomaterials,2003,24（16）:2 685－2 693.

[4] Tolaimate A,Desbrieres J,RhaziM,etal.Contribution to the preparation of chitins and chitosans with controlled physicochem ical properties[J].Polymer,2003,44（26）:7 939－7 952.

[5] 刘梅.壳聚糖对肉仔鸡生长性能和免疫器官指数的影响[J].枣庄学院学报,2010,27（2）:118-120.

[6] 常斌,王润莲,黄晓亮.壳聚糖对三黄鸡的生产性能及养分代谢的影响[J].饲料广角,2008（22）:20-22.

[7] 金晓,史彬林,李慧英,等.壳聚糖对肉仔鸡外周血T淋巴细胞亚群的影响[J].饲料工业,2008,29（6）:41-42.

[8] 赵燕,周杰,陈安国,等.壳聚糖对断奶仔猪生产性能和非特异性免疫功能的影响[J].中国饲料,2006（21）:26-28.

[9] 史彬林,张彩芬,崔玉铭,等.壳聚糖对仔猪营养物质消化代谢的影响[J].饲料工业,2009,30（10）:7-9.

[10] 陆清儿,刘新轶,王宇希,等.壳聚糖及其复合物对三角鲂生长及鱼体养分的影响[M].杭州农业科技,2008（2）:15-17.

[11] 刘军,陈爱敬,胡兵,等.稀土壳聚糖螯合盐对鲫鱼消化酶活力的影响[J].中国饲料,2008（6）:35-38.