壳寡糖在动物体内抗氧化功能研究进展

彭媛媛，欧阳富龙，贺建华

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

壳寡糖（COS）是低聚糖的一种，是壳聚糖经酶降解后得到的低相对分子质量产物，又称几丁寡糖、低聚葡萄糖胺或低聚氨基葡萄糖，是2-氨基葡萄糖（GlcN，D）通过2～10个β-（1，4）-糖苷键连接起来的物质，其中含有部分乙酰氨基葡萄糖残基（GlcNAc，A），其化学名为寡糖β-（1，4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖[1]。壳寡糖相对分子质量小，可溶于水，容易被动物吸收利用，并且其生物活性比壳聚糖更强[2-4]。作为一种氨基阳离子，其不但具有良好的生物相容性、抗菌性和生物降解性，而且还具有生物黏附性和解吸附能力[5]。研究表明，壳寡糖具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、增强免疫力和调节体内酸碱平衡等多种生物活性，具有提高动物生产性能、调节肠道微生态、改善肠道组织形态、降血压血脂、增强动物免疫功能、改善动物产品品质的作用[6-7]。目前，壳寡糖的抗氧化功能已经引起国内外研究者的广泛关注，成为研究开发的热点。

1 壳寡糖抗氧化作用机理分析

抗氧化是机体免受自由基损伤的一种自我保护机制。自由基是机体产生的具有强氧化性，损害机体组织与细胞的有害化合物，能引起疾病和机体衰老。生物体内存在的自由基包括超氧阴离子自由基、羟自由基、脂类过氧化物自由基等。其中，羟基自由基是一种化学性质很活泼的自由基，易与生物大分子发生反应，如氨基酸、蛋白质和脱氧核糖核酸，对机体危害极大，与衰老、肿瘤等密切相关。

壳寡糖能够通过激活体内抗氧化酶来增强机体对自由基的清除作用，同时由于含有羟基、氨基等活性基团而具有较强的抗氧化活性。研究表明，壳寡糖及其衍生物的总还原能力较强，能有效清除羟基自由基和超氧阴离子[8-9]。因为壳寡糖能提供正电子与自由基反应，将自由基转化为更为稳定的产物，从而终止自由基链式反应；另外由于壳寡糖分子链短，形成分子内氢键能力较弱，有很多的活性羟基和氨基暴露出来后容易被激活，有利于清除自由基[10]。

2 壳寡糖发挥抗氧化功能的影响因素

壳寡糖的抗氧化能力大小与其质量浓度高低、相对分子质量大小、氨基取代度、乙酰度以及聚合度的高低密切相关。金黎明等研究发现，壳寡糖对羟自由基和超氧阴离子清除率随着质量浓度的升高而升高[11]。Weiming等采用化学发光技术研究了水溶性壳寡糖衍生物清除自由基的功能，发现壳聚糖及其衍生物不但能够清除自由基，而且随着浓度的增大，清除作用增强[12]。赵盼等发现，相对分子质量越低的壳寡糖其抗氧化效果越强[13]。姚倩等研究了不同取代度的羧甲基壳聚糖的抗氧化能力，结果发现，随着氨基取代度的增加，样品清除自由基的能力逐渐增强[14]。李克成等对制备的两种壳寡糖（部分乙酰化壳三糖和全脱乙酰化壳三糖）抗氧化活性进行比较，结果显示，高乙酰度的壳三糖具有更强的抗氧化活性，说明N-乙酰基对壳寡糖的抗氧化活性起重要作用；同时研究还证实，低聚合度的壳寡糖具有更强的羟自由基清除活性和还原能力，而超氧阴离子清除活性最强的壳寡糖聚合度为10～12，并结合其成分分析进一步推测出壳十一糖有可能是最佳的清除超氧阴离子的壳寡糖分子。同时，分子链的长短对壳寡糖抗氧化功能也有一定的影响[15]。姚倩等发现，壳寡糖季铵盐清除自由基的活性和还原能力强于壳聚糖季铵盐衍生物[16]。这可能是由于壳寡糖分子链短，更多活性氨基和羟基暴露出来参与抗氧化反应所致。

壳寡糖的衍生物也具有抗氧化功能，甚至比壳寡糖更强，并且其抗氧化活性均随着浓度的增大而增强。金黎明等以亚硒酸钠和壳寡糖为原料合成的硒化壳寡糖，郭芳宁等以三氯化铁和壳寡糖为原料合成的壳寡糖铁配合物，樊素芳等制备的壳寡糖水杨醛系列希夫碱，林家超用葡萄糖和壳寡糖反应所得的接枝产物，这些壳寡糖衍生物的抗氧化活性均优于壳寡糖，并且随着质量浓度增大，其抗氧化活性逐渐增强[17-20]。体内试验研究表明，壳寡糖在N9小胶质细胞内外均具有较强的抗氧化能力，能保护N9小胶质细胞，减轻N9小胶质细胞的氧化损伤；壳寡糖能够降低血清中谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）、肝脏组织中的丙二醛（MDA）含量，提高肝脏的抗氧化活性，保护肝脏不被四氯化碳损伤。Liu等研究表明，一定剂量的壳寡糖能够抵抗过氧化氢，还能够增加超氧化歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-pX）含量，抑制由过氧化氢引起的体内活性氧（ROS）的产生[21]。研究表明，壳寡糖的抗氧化能力与壳寡糖的分子和乙酰度密切相关，一般低相对分子质量、高乙酰度的壳寡糖清除自由基的能力更强[22-23]。

3 壳寡糖在动物体内抗氧化作用及效果

壳寡糖作为饲料添加剂的应用多见于肉鸡、蛋鸡、仔猪和水产动物。壳寡糖能提高肉鸡肌肉的抗氧化性能力，从而提高鸡肉肉品质和风味。壳寡糖能够显著提高鸡蛋的抗氧化性（P＜0.05），从而提高鸡蛋的哈夫单位，提高鸡蛋的新鲜度。壳寡糖在小鼠试验中所表现的抗氧化性包括3个方面：降低饲喂高胆固醇日粮小鼠血清胆固醇水平，通过激活肝脏抗氧化防御系统清除自由基，进而降低氧化破坏作用[8]；提高小鼠成骨细胞MC3T3-E1的增殖和分化，降低细胞的凋亡率，使细胞ALP的活性提高，减轻过氧化氢对细胞的损伤，提高细胞的增殖和分化；改善小鼠神经功能缺陷，减少脑梗死面积，降低脑组织MDA的羰基含量，提高抗氧化物酶的活性。在清除羟自由基的试验中也证实，寡糖存在明显的抗氧化作用，可以显著提高糖培养的红细胞内NO含量（P＜0.05），同时证明壳寡糖的相对分子质量与其生物活性有密切关系。动物试验已证实，壳寡糖具有降低氧化破坏、提高氧化酶活性等抗氧化功能，同时在动物生产中的应用效果也表明，利用壳寡糖的抗氧化功能可改善肉品质和提高鸡蛋的新鲜度。对于水产动物，壳寡糖所含的氨基和羟基可以结合养殖用水中的金属离子，净化用水，同时防止金属离子对水产动物的毒害。因此，壳寡糖有望作为绿色饲料添加剂在动物生产中推广应用。

4 小结

目前，关于壳寡糖抗氧化功能的研究并不多见，其抗氧化功能在动物生产中的应用也并未得到推广，主要因为壳寡糖的具体抗氧化作用机理尚不明确，另外壳寡糖的合理用法和用量不确定。但是壳寡糖具有安全无毒、水溶性好、功能多、生物活性高等特点，对畜禽的健康和抗氧化能力有很好的促进效果，同时能改善肉质，因此有望开发成一种新型、无公害绿色饲料添加剂，来替代抗生素的使用，所以应加大对壳寡糖抗氧化功能的研究力度。

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