逯慎杰，劉秀河

（山東輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，濟(jì)南 250353）

殼聚糖是甲殼素經(jīng)脫乙?；幚砗蟮漠a(chǎn)物，是迄今為止唯一發(fā)現(xiàn)的陽離子動物纖維和堿性多糖。其是以天然貝類、蟹類為原料，經(jīng)脫乙酰基制得，因脫乙酰基一般不完全（通常在 70%～90%），所以被看作是殼聚糖和甲殼素的共聚體。目前，殼聚糖在醫(yī)藥行業(yè)常作為手術(shù)縫合線、人造皮膚等，在食品行業(yè)中常作為澄清劑、可食用膜等，其具有天然、無毒、相容性好的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠天然降解，是很有發(fā)展?jié)摿Φ木G色材料。

1 殼聚糖的性質(zhì)

1.1 殼聚糖的物理性質(zhì)

殼聚糖為白色或灰白色的半透明片狀固體，在溶液中是帶正電荷多聚電解質(zhì)，具有很強(qiáng)的吸附性，由于分子中乙酰胺基的存在，分子間形成很強(qiáng)的氫鍵，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于水、稀堿、堿和其他有機(jī)溶劑，可溶于稀酸，溶解性與脫乙酰度、相對分子質(zhì)量、黏度、游離氨基質(zhì)子化有關(guān)，脫乙酰度越高，相對分子質(zhì)量越小，越易溶于水，相對分子質(zhì)量越大，黏度越大[1]。

1.2 殼聚糖的化學(xué)性質(zhì)

殼聚糖分子內(nèi)含有-OH和-NH2活性基團(tuán)，易與多種有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，對其改性可以提高溶解性，具有良好的應(yīng)用前景。

1.3 殼聚糖的生物活性

殼聚糖是一種天然、無毒、可生物降解的碳水化合物。屬于天然高分子化合物，有很強(qiáng)的吸附能力，是一種良好的絮凝劑，可形成如多孔結(jié)構(gòu)、多孔支架的幾何結(jié)構(gòu)，用于體內(nèi)細(xì)胞生長和骨重建[2]。殼聚糖可作為藥物釋放載體，與羥基磷灰石等復(fù)合能夠持續(xù)釋放萬古霉素和磷霉素，在骨科感染療程中發(fā)揮作用[3]。殼聚糖在細(xì)菌細(xì)胞膜表面可以抑制生物合成，破壞穿過細(xì)菌細(xì)胞膜的能量傳輸，加快細(xì)菌的死亡。

2 殼聚糖的制備

常見甲殼素制備法有Hackman法和Shimahara法，這些方法都是利用酸和堿去除蝦蟹殼中的鈣和蛋白質(zhì)成分，最后得到甲殼素。優(yōu)質(zhì)甲殼素常以灰分及重金屬含量為參考依據(jù)，以含量低者為佳，分子量或黏度常用作原料加工或決定產(chǎn)品最終功能的參考指數(shù)。

Tolaimate等研究了實(shí)驗(yàn)室制備殼聚糖的方法，將96%乙醇溶液和乙烯乙二醇溶液混合，再加KOH粉攪拌，溶解過程放熱，溫度可升至90℃[4]。再向混合物中逐漸加入甲殼質(zhì)，溫度達(dá)到預(yù)期溫度后，乙醇揮發(fā)又回到反應(yīng)容器中，持續(xù)反應(yīng)一段時間后，將混合物過濾，并用蒸餾水洗至中性，干燥，即可得到殼聚糖，在脫乙酰過程中以 1：1的比例添加NaBH4和苯硫酚可防止聚合物降解。有研究人員試驗(yàn)表明，用甲殼素懸浮液和NaOH溶液混合加熱至80℃，反應(yīng)過程中持續(xù)通入N2，到達(dá)預(yù)定時間后，將混合物過濾，并用蒸餾水洗至中性，再加入甲醇和丙酮，放置烘箱中，50℃干燥12 h，得到殼聚糖。

3 殼聚糖作為綠色飼料添加劑的應(yīng)用

隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，人們對動物的健康越來越重視，殼聚糖作為一種新型的飼料添加劑，為動物的快速健康成長提供了天然保護(hù)。

3.1 殼聚糖在家禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

殼聚糖能夠提高動物免疫，改善動物品質(zhì)，在腸內(nèi)可被雙歧桿菌利用，改善內(nèi)環(huán)境，起到整腸的作用。劉梅等對肉仔雞進(jìn)行了梯度殼聚糖的添加喂養(yǎng)，研究其對肉仔雞生長性能及免疫器官指數(shù)的影響，結(jié)果表明，與對照組相比，100 mg·kg－1殼聚糖處理組與對照組相比，顯著提高了肉仔雞平均日增重并降低了料肉比（P＜0.05），殼聚糖對肉雞的免疫功能有所提高[5]。常斌等研究了三黃雞日糧中添加不同比例的殼聚糖對其生產(chǎn)性能及營養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響，結(jié)果表明，三黃雞日糧中添加殼聚糖0.2%～0.4%不影響生產(chǎn)性能及干物質(zhì)代謝率，但顯著提高了蛋白質(zhì)代謝率，降低了脂肪代謝率，低含量（0.2%）的殼聚糖日糧可促進(jìn)三黃雞的礦物質(zhì)代謝，使其脛骨長度及重量增加并有提高脛骨周長和灰分、鈣、磷含量的趨勢，而高含量（0.3%、0.4%）的殼聚糖日糧則出現(xiàn)抑制作用[6]。金曉等研究了殼聚糖對肉仔雞外周血T淋巴細(xì)胞亞群的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，日糧中添加一定劑量的殼聚糖可使肉仔雞T淋巴細(xì)胞亞群 CD3＋、CD4＋、CD8＋及CD4＋/CD8＋有所增加，從而提高肉仔雞的細(xì)胞免疫功能[7]。

3.2 殼聚糖在家畜養(yǎng)殖中的應(yīng)用

殼聚糖對脂肪酸和膽汁酸有很強(qiáng)的結(jié)合能力，可以阻止腸胃對脂肪酸和膽汁酸的吸收，且能抑制體內(nèi)胰酶和碳水化合物水解酶的活力，從而抑制脂肪在體內(nèi)的沉積。因此，在豬飼料中添加殼聚糖，可以提高育肥豬的瘦肉率。趙燕等研究了殼聚糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能和非特異性免疫功能的影響，結(jié)果表明，添加殼聚糖0.04%、0.06%能夠極顯著提高斷奶仔豬平均日增重和平均日采食量，降低仔豬料肉比，顯著提高了仔豬血清溶菌酶含量，但對斷奶仔豬血清谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶含量無顯著影響[8]。史彬林等研究了殼聚糖對仔豬營養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響，結(jié)果表明，在仔豬日糧中添加殼聚糖0.01%～0.05%在一定程度上提高了仔豬粗蛋白的表觀代謝率，但該劑量水平的殼聚糖對仔豬脂肪表觀消化率和能量及鈣磷表觀代謝率無顯著的影響[9]。

3.3 殼聚糖在魚類養(yǎng)殖中的應(yīng)用

殼聚糖具有一定的黏性，加到魚蝦飼料中可以起到黏結(jié)的作用，使餌料在水中穩(wěn)定的時間延長,從而減少有效成分的溶解損失。陸清兒等研究了殼聚糖及其復(fù)合物對三角魴生長及魚體養(yǎng)分的影響，結(jié)果表明，添加殼聚糖有較好的促長效果，飼料系數(shù)極顯著下降、成活率明顯提高；解剖試驗(yàn)表明，三角魴肥滿度顯著提高，可食部分增加，機(jī)體免疫性能和抗氧化性能提高。劉軍等通過在日糧中添加不同水平的稀土殼聚糖螯合鹽，研究其對鯽魚消化酶活性的影響，結(jié)果表明，添加量為稀土殼聚糖螯合鹽0.08%可以極顯著提高腸道淀粉酶和脂肪酶活力，顯著提高腸道蛋白酶活力；添加量為0.16%時，可以極顯著增強(qiáng)腸道淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活力；添加量為0.24%時對腸道脂肪酶活力具有極顯著促進(jìn)作用，對腸道淀粉酶和蛋白酶活力具有顯著促進(jìn)作用；且3個水平的添加對肝胰臟消化酶活力均無顯著作用[11]。

4 前景展望

我國海岸線長，水產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，甲殼類產(chǎn)品年產(chǎn)量 2 500～3 500 t，資源豐富。因此殼聚糖作為一種新型飼料添加劑具有廣闊的應(yīng)用前景。大量試驗(yàn)研究表明，殼聚糖不僅對動物的健康快速生長提供天然的保護(hù)，還可作為動物飼料包埋載體，具有緩解養(yǎng)殖所帶來的水環(huán)境惡化的功效。今后研究重點(diǎn)應(yīng)放在不同功能性的殼聚糖產(chǎn)品在飼料工業(yè)中的應(yīng)用及其作用機(jī)制的研究，為殼聚糖飼料的更廣泛應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[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－h(huán)ydroxybutyric 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] 劉梅.殼聚糖對肉仔雞生長性能和免疫器官指數(shù)的影響[J].棗莊學(xué)院學(xué)報,2010,27（2）:118-120.

[6] 常斌,王潤蓮,黃曉亮.殼聚糖對三黃雞的生產(chǎn)性能及養(yǎng)分代謝的影響[J].飼料廣角,2008（22）:20-22.

[7] 金曉,史彬林,李慧英,等.殼聚糖對肉仔雞外周血T淋巴細(xì)胞亞群的影響[J].飼料工業(yè),2008,29（6）:41-42.

[8] 趙燕,周杰,陳安國,等.殼聚糖對斷奶仔豬生產(chǎn)性能和非特異性免疫功能的影響[J].中國飼料,2006（21）:26-28.

[9] 史彬林,張彩芬,崔玉銘,等.殼聚糖對仔豬營養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響[J].飼料工業(yè),2009,30（10）:7-9.

[10] 陸清兒,劉新軼,王宇希,等.殼聚糖及其復(fù)合物對三角魴生長及魚體養(yǎng)分的影響[M].杭州農(nóng)業(yè)科技,2008（2）:15-17.

[11] 劉軍,陳愛敬,胡兵,等.稀土殼聚糖螯合鹽對鯽魚消化酶活力的影響[J].中國飼料,2008（6）:35-38.