壳聚糖在饲料工业中的应用研究进展

袁悦　董双双　冯文佩　樊倩文　陈婉茹

（陕西理工大学化学与环境科学学院陕西汉中723000）

壳聚糖在饲料工业中的应用研究进展

袁悦董双双冯文佩樊倩文陈婉茹

（陕西理工大学化学与环境科学学院陕西汉中723000）

壳聚糖是天然的饲料添加剂，具有促生长、降低胆固醇、抑菌抗病毒、提高动物机体免疫力等功能，本文综述了壳聚糖在禽畜及水产养殖过程中的应用效果，对壳聚糖在饲料工业中未来的应用前景进行展望。

壳聚糖；家禽；家畜；水产养殖；饲料

前言

抗生素在饲料中具有很长的使用历史，其促生长作用已经被大量的饲养实验证明，同时抗生素还能提高饲料转化率，提高日增重等作用，促进了畜牧业的发展，显著降低了养殖成本。但是随着抗生素在饲料中肆意滥用，出现药物残留及耐药菌株的产生、环境污染等一系列问题。长期过量使用抗生素会使动物机体免疫力下降，畜禽体内残留的有害成分被人体吸收后会引发肝、肾、脾、肺等组织器官的病变，严重影响人们的身体健康。在欧洲抗生素已经被禁止使用，很多国家也意识到了抗生素的危害，正在努力的寻找能够完全代替抗生素的绿色饲料添加剂。中草药添加剂、酶制剂、微生物制剂等都是很被看好的抗生素替代产品，但是存在成本高，制备工艺复杂且困难等问题很难在饲料中广泛使用，因此还需另辟蹊径，从饲养效果和成本等方面来筛选更合适的天然绿色添加剂。

壳聚糖是由甲壳素脱乙酰得到的不同分子量的天然高分子化合物。甲壳素广泛存在于虾、蟹等甲壳动物的壳中，昆虫及真菌细胞壁中也有大量的甲壳素，每年产量高达十亿吨之多，是一种资源丰富的自然资源。壳聚糖由于无毒、易降解等特性已经在食品、医药、化妆品、化工、农业等诸多领域得到了广泛应用。在饲料工业中，壳聚糖以其促生长、提高饲料利用率和机体免疫抵抗力、调节胆固醇、改善禽畜及水产产品品质等多种生理作用而被重视，成为代替抗生素目前最适宜的候选者，在饲料工业中具有很好的发展前景。本文就壳聚糖在动物饲养中的应用做一综述，旨在为壳聚糖在饲料工业中的广泛应用提供参考。

1、在家禽养殖中的应用

壳聚糖在鸡、鸭、鹅、鹌鹑等家禽饲养都具有很好的效果，其中鸡的饲养研究相对较多。壳聚糖可食用、可抗菌、增强免疫功能、安全无毒，加入到AA肉仔鸡基础日粮中能显著降低脂肪和钙代谢率，同时还能降低血清胆固醇和甘油三酯水平。壳聚糖的促生长作用原理表现在其可改善肉仔鸡肠道内环境，促进小肠绒毛的生长发育，加强小肠的吸收功能，从而促进营养物质的吸收利用，表现出很好的促生长效果，然而高剂量的壳聚糖对生长性能具有不良影响，这可能与肉仔鸡对脂肪的吸收下降和钙磷代谢发生改变有关。壳聚糖对四种鸡常见病原菌（鸡大肠杆菌、鸡白痢沙门氏杆菌、金黄色葡萄球菌、禽多杀性巴氏杆菌）均具有抑制作用。同一脱乙酰度壳聚糖的抑菌效果随着壳聚糖浓度的增大而增强，在鸡饲料中添加2%至2.5%时抑菌效果达到最佳，对禽多杀性巴氏杆菌的抑菌效果最好，壳聚糖的抑菌效果还与脱乙酰度息息相关，脱乙酰度高的壳聚糖抑菌效果好于脱乙酰度低的壳聚糖。壳聚糖能提高T淋巴细胞比率，且随壳聚糖添加量的增大，1～21日龄肉仔鸡血清免疫球蛋白和HI抗体水平随壳聚糖添加量的增加而增加，表现出很好的免疫抗病能力。

史彬林在研究中发现高剂量的壳聚糖（0.50%）可明显提高肉仔鸡的新城疫（ND）抗体滴度，增强体液免疫功能，提高吞噬指数、淋巴细胞转化率、脾脏指数和胸腺指数；日粮中添加壳聚糖可使盲肠内容物中乳酸杆菌数升高（0.05%壳聚糖组最高），改善肠道微生态环境，还对肉仔鸡免疫应激具有一定的缓解作用。在体外条件下壳聚糖可以促进脾淋巴细胞免疫功能，其免疫调节作用可能是通过改变NO、cAMP和cGMP等信号分子的浓度，进而影响免疫系统的信号传导来实现的。刘梅等在探讨壳聚糖对AA肉仔鸡抗氧化能力及免疫器官指数影响的实验中发现，在42日龄时，壳聚糖100mg/kg组和150mg/kg组肉仔鸡血清中的防御自由基损伤的抗氧化酶SOD和CAT显著上升（P＜0.05）。42日龄时，壳聚糖150mg/kg组肉仔鸡血清中过氧化产物丙二醛（MDA）显著降低7.10%（P＜0.05）。日粮中加入壳聚糖能增强肉仔鸡的抗氧化能力，提高免疫功能。三黄鸡日粮中添加0.2%～0.4%的壳聚糖不影响其生产性能及干物质代谢率；但显著提高蛋白质代谢率；降低脂肪代谢率；低含量（0.2%）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。

肉鹅体脂过多严重影响禽产品的质量和商品价格，肉仔鹅日粮中添加0.05%～0.15%的壳聚糖可明显降低屠体脂肪含量，鹅肉的pH和嫩度、干物质、氨基酸及总还原糖没有明显变化，但蛋白含量有所增加，脂肪含量有所下降，肌苷酸明显增加，从而改善鹅肉的风味，0.10%的壳聚糖还能明显降低血清甘油三酯和胆固醇含量。添加壳聚糖微粒可以显著提高扬州白鹅血清中IgG、IgM和I-gA浓度水平，还可提高NK细胞活力，进而诱导血清中IL-1、IL-2、TNF-α的产生，发挥其免疫调节作用。在肉鸭日粮中添加0.03%～0.1%的壳聚糖可有效提高其生长性能，显著提高肉鸭的平均日增重和饲料转化率，HI抗体水平也随壳聚糖添加量的增加而增加，0.1%添加量较好。壳聚糖和多酚复合使用既能提高家禽免疫力，又具有清除病毒的作用个，在对对鸭乙肝病毒具有明显抑制DHBV的作用。鹌鹑的日粮中添加3%壳聚糖，增重量和饲料利用率分别提高5.0%和6.7%，壳聚糖使鹌鹑的腹脂重量、脂肪表观消化率和血清总胆固醇水平分别降低34.5%（P＜0.01）、19.4%和22.0%。壳聚糖组鹌鹑的法氏囊重量增加18.4%（P＜0.01），T淋巴细胞转化率提高42.15%（P＜0.05），表现出很好的免疫调节作用；血液中三碘甲腺原氨酸（T3）水平提高44%（P＜0.05），差异均显著。除此之外，壳聚糖还能明显提高鹌鹑的平均日增重、免疫器官指数、新城疫抗体水平、T淋巴细胞转化率和肠道乳酸杆菌的数量，显著降低肠道大肠杆菌和沙门氏菌的数量，综合提高壳聚糖在鹌鹑的饲养效果。

2、在家畜养殖中的应用

壳聚糖具有降低动物体脂的功能，其不被胃酸溶解，与日粮脂肪混合形成壳聚糖-脂肪复合物，进入小肠后形成胶体，吸附脂肪随粪便排出体外，降低了机体对脂肪的吸收。日粮中添加壳聚糖可降低猪的皮下脂肪及体脂沉积，提高瘦肉率。适量添加壳聚糖可降低血清中胆固醇及高密度脂蛋白胆固醇含量。壳聚糖对育肥猪具有促生长、促进饲料吸收、提高免疫力的功能，对育肥猪的促生长作用存在剂量依赖关系，在基础日粮中添加0.05%的壳聚糖时，能显著提高育肥猪的平均日增重和料肉比（P＜0.05），并能显著增长其肠绒毛长度（P＜0.05）。周晓容等选用72头体重为（54.8±3.2）kg健康的商品长×荣杂交猪，按体重随机分为3个处理（分别为对照组、0.5%壳聚糖添加组、1%壳聚糖添加组），每个处理4个重复，每个重复6头猪，研究日粮中添加壳聚糖对肥育猪生产性能、养分消化率的影响。结果表明：日粮中添加壳聚糖对猪生产性能无显著影响，但日粮中添加0.5%壳聚糖可显著提高粗灰分的表观消化率，极显著提高磷的表观消化率，而降低脂肪的表观消化率。

牛瘤胃内的瘤胃微生物对壳聚糖的降解能力很低，大部分壳聚糖通过瘤胃进入了真胃和小肠。壳聚糖对体外培养液的pH值、NH3-N浓度与BCP含量、TVFA浓度和产气量均没有显著的影响，表明壳聚糖的添加对奶牛瘤胃发酵没有显著的影响。壳聚糖可调节单胃动物的肠道微生态环境，显著降低体细胞数，同时降低后肠道的有害菌大肠杆菌数量，增加有益菌乳酸菌数量，增强免疫力，提高奶牛的产奶量。孙茂红等试验选用20头10日龄，奶犊牛，随机分为4个处理组，试验期为30d。在基础日粮中分别每天加入0、200、400和600mg的壳聚糖，测定奶犊牛生长性能和腹泻率。壳聚糖具有增加奶犊牛日增质量的趋势（P＜0.05）；试验组（200、400和600mg）犊牛腹泻率分别比对照组降低54.84%、62.9%和37.9%；壳聚糖对牛的平均日采食量影响不明显。该课题组还探讨了壳聚糖对奶犊牛免疫机能的影响，实验结果表明，每天添加200mg壳聚糖组犊牛血清中的IgG含量在试验第10天增加，在第20，30天明显增加；每天添加600mg，壳聚糖组犊牛血清中的IgG含量有降低的趋势。随着壳聚糖添加剂量的增加，犊牛血清IgG含量有降低的趋势；犊牛淋巴细胞转化率有增加的趋势，在试验第30天，以每头每天添加600mg壳聚糖组犊牛的淋巴细胞转化率（29.6%）提高效果最为明显。

3、在水产养殖中的应用

壳聚糖通过提高水产动物肠道中淀粉酶的活性，改善肠道生态环境来促进营养物质的消化吸收，提高饲料利用率，达到促生长和降低饵料系数的目的。华雪铭等研究发现，0.2%壳聚糖和0.1%益生菌能使肠道淀粉酶活性显著增强（P＜0.05），白肌RNA/DNA显著增大（P＜0.05），说明肠道淀粉酶活性增强和蛋白质合成增加是壳聚糖促进暗纹东方鲀生长的重要原因。翟少伟等的饲养实验结果表明，添加壳聚糖可显著提高饲料镉胁迫下吉富罗非鱼的增重率和特定生长率（P＜0.05），且随着饲料中壳聚糖水平的增加逐渐升高；肠道消化酶的活性随着饲料中壳聚糖水平的增加而升高，脂肪酶活性和蛋白酶活性也均显著升高（P＜0.05）；同时还能降低血液尿素氮、谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平；随着壳聚糖的添加水平升高，肠道、肌肉和养殖水体中镉水平显著降低（P＜0.05），粪便镉水平显著升高（P＜0.05）。壳聚糖在很大程度上通过发挥吸附作用减轻了饲料镉对罗非鱼的毒性，50mg/kg添加量的效果最好。壳聚糖可以在肠道内合成维生素和氨基酸，达到提高水产动物的营养，间接提高消化酶活性的作用，消化酶活性升高，提高了克氏原螯虾对营养物质的利用率，促进了免疫因子的活化，增强了机体抵御外界不利因子的能力。在成虾饲料中添加0.5%～1.5%的壳聚糖，并不会影响虾肉的品质，而且对克氏原螯虾具有一定的免疫保护和增强其消化机能的作用。

壳聚糖在提高水产动物免疫力方面的作用主要表现在其对巨噬细胞产生的大量活性氧的吞噬和杀菌上，还能增加水产动物血浆中溶菌酶的数量，提高水产动物的免疫抗病能力，改善血液指标。在配合饲料中添加壳聚糖能够显著提高星斑川鲽幼鱼生长性能和机体抗氧化能力并降低机体脂肪含量，以增重率及抗氧化能力为综合评价指标，星斑川鲽幼鱼饲料壳聚糖的适宜添加量为0.50%。基础日粮中加入质量分数为1%的壳聚糖可显著提高克氏原鳌虾LZM、SOD、PO三种酶的活性（P＜0.05），刺激克氏原鳌虾机体免疫相关酶活性的提高。陈云波等在基础饲料中分别添加0.0%（对照组）、0.3%、0.5%、1.0%、2.0%壳聚糖，饲喂异育银鲫（体重46.20±3.56g）二个月，测定鱼的生长与成活，进行嗜水气单胞菌的感染试验，并计算半致死量LD50。结果表明，不同浓度的壳聚糖均能极显著地提高鱼的增重，其中0.5%壳聚糖组效果最明显，增重率比对照组提高33.90%（P＜0.01）；0.5%、1%壳聚糖组的异育银鲫对嗜水气单胞菌的抵抗能力显著高于对照组（P＜0.05）。在黄颡鱼饲料中添加25mg/kg壳聚糖，黄颡鱼的增重率、特定生长率、血清酸性磷酸酶活性、碱性磷酸酶活性、超氧化物歧化酶活性和溶菌酶活性均显著高于对照组（P＜0.05），饵料系数显著低于对照组（P＜0.05），能显著改善其生长性能和增强其非特异性免疫功能。

结语

近年来，随着人们对食品安全的重视，肉类产品药物残留问题成为关注焦点。壳聚糖具有易降解、绿色无毒、促进动物生长、提高机体免疫力和生产性能等生理功能，用作饲料添加剂满足养殖业绿色可持续发展的要求，而且不存在药物残留问题，在禽畜和水产养殖中具有很广阔的应用前景。我国海域辽阔，壳聚糖的加工原材料丰富，作为饲料添加剂成本低廉且品质好，是值得大力开发的能替代抗生素的天然绿色高效饲料添加剂，在使用过程中要严格按剂量要求来饲养，同时还应加强和其他饲料添加剂或者营养因子的复合使用，达到资源的最优化利用，提高养殖业的收益。

（略）