劉 勇 龔建海 魏 能

殼聚糖(chitosan)是甲殼素(chitin)脫乙?；蟮玫降囊环N帶正電荷的高分子堿性多糖。甲殼素廣泛存在于低等動(dòng)物尤其是節(jié)肢動(dòng)物(如蝦、蟹)的外殼中，也存在于藻類、真菌細(xì)胞壁中。全世界每年蝦、蟹等水產(chǎn)品加工后的甲殼廢棄物有100多萬(wàn)噸，其中含有的甲殼素相當(dāng)豐富。殼聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且具有安全、高效、無(wú)毒、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，因此已在食品、環(huán)保、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。

1 殼聚糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

殼聚糖(chitosan)又名聚氨基葡萄糖，是甲殼素脫去乙酰基后得到的高分子直鏈型多糖。殼聚糖是由氨基葡萄糖單體聚合而成的聚合物(含有部分乙酰氨葡萄糖)，互相之間能以氫鍵結(jié)合。由于脫去了乙?；麄€(gè)分子帶正電荷。殼聚糖依其脫乙酰程度不同，而具有不同的正電荷，依據(jù)其不同的分子量有不同的黏度，不同的脫乙酰程度及黏度決定了其不同的生理活性。

2 殼聚糖的抗菌特性及其機(jī)理

殼聚糖具有廣譜抗菌性，對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌都具有抑制和殺滅作用。莊承紀(jì)等(1998)在養(yǎng)殖羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenberg）和斑節(jié)對(duì)蝦(Penaeus monodon)蝦苗的水體中加入氣單胞菌和弧菌，研究中發(fā)現(xiàn)，殼聚糖可顯著抑制氣單胞菌和弧菌的生長(zhǎng)。蔣玉燕等(1995)通過(guò)對(duì)275株臨床分離的病原菌進(jìn)行體外抗菌活性的測(cè)定，結(jié)果表明:殼聚糖具有天然的抗菌活性，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌以及白色念珠菌均有明顯的抑制和殺滅作用，并且殼聚糖對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑制和殺滅作用要比對(duì)革蘭氏陰性菌的作用快速而強(qiáng)大，當(dāng)殼聚糖濃度為5 mg/ml及6 mg/ml時(shí)，革蘭氏陽(yáng)性菌對(duì)殼聚糖的敏感性較革蘭氏陰性菌敏感性高兩倍以上。宋獻(xiàn)周等(2000)報(bào)道，用脫乙酰程度80.7%的殼聚糖加入培養(yǎng)基，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、產(chǎn)氣夾膜桿菌、以及魚(yú)體表面的雜菌都有抑制作用，且分子量小的殼聚糖作用比分子量大的殼聚糖效果好。

目前對(duì)殼聚糖的抗菌機(jī)理已取得了較為一致的看法。宋獻(xiàn)周等認(rèn)為其抑菌機(jī)理是殼聚糖進(jìn)入菌體內(nèi)與帶負(fù)電荷的細(xì)胞質(zhì)發(fā)生作用，擾亂細(xì)胞的正常代謝。而鄭連英等(1999)考察了不同分子量殼聚糖的抑菌性能則認(rèn)為：對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌，殼聚糖的抗菌作用隨其分子量的增大而加強(qiáng)，因?yàn)榇蠓肿託ぞ厶歉自诟锾m氏陽(yáng)性菌表面形成致密外膜，阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入；對(duì)革蘭氏陰性菌，隨殼聚糖分子量的減小其抗菌作用增強(qiáng)，因?yàn)闅ぞ厶堑姆肿恿吭叫?，越容易通過(guò)革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)入到細(xì)菌體內(nèi)，與胞內(nèi)帶負(fù)電荷的物質(zhì)發(fā)生絮凝作用，從而干擾細(xì)胞的新陳代謝，達(dá)到殺菌的目的。

3 殼聚糖在水生動(dòng)物生長(zhǎng)中的作用

3.1 殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物生長(zhǎng)的影響

殼聚糖可以促進(jìn)水生動(dòng)物的生長(zhǎng)，降低餌料系數(shù)。劉興國(guó)等(2004)報(bào)道，殼聚糖可以提高羅非魚(yú)的生產(chǎn)性能，在飼料中添加0.25%～2.0%的殼聚糖，當(dāng)添加量為0.5%時(shí)羅非魚(yú)的餌料系數(shù)最低，較對(duì)照組的餌料系數(shù)顯著降低24.1%。陳勇等（2006）的研究發(fā)現(xiàn)，在異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)的飼料中分別添加0.125%、0.25%、0.75%、1.0%的殼聚糖，當(dāng)添加量為0.5%時(shí)異育銀鯽的特定生長(zhǎng)率、蛋白質(zhì)效率最高，同時(shí)其餌料系數(shù)最低。當(dāng)添加量超過(guò)0.5%時(shí)特定生長(zhǎng)率、蛋白質(zhì)效率和餌料系數(shù)的變化都不顯著。于東祥等（2000）對(duì)真鯛(Pagrosomus major)的研究有類似報(bào)道，飼料中添加0.5%和1.0%的甲殼胺（甲殼素完全脫乙?；蟮漠a(chǎn)物）可以提高真鯛的相對(duì)增重率，并且0.5%添加組的添加效果要比1.0%添加組的效果更好。Gopalakannan等(2006)也發(fā)現(xiàn)飼糧中添加殼聚糖可以顯著提高鯉魚(yú)的生長(zhǎng)，并且其效果顯著優(yōu)于甲殼素。

對(duì)于不同的魚(yú)類，甲殼素有著不同的最佳適宜添加量。過(guò)高的添加量不僅不會(huì)促進(jìn)魚(yú)類的生長(zhǎng)，反而會(huì)起到相反的效果。Kono等（1987）研究證實(shí)，添加10%的殼聚糖對(duì)真鯛 (Pagrosomus major)、日本鰻鱺(Anguilla Japonica)和五條螄(Seriola quinqueradiata)的生長(zhǎng)有抑制作用。而在雜交羅非魚(yú)(Oreochromis niloticus O.auteus)的飼料中添加2%、5%、10%的殼聚糖，8周后發(fā)現(xiàn)處理組的增重顯著下降，并且羅非魚(yú)的生長(zhǎng)抑制隨殼聚糖添加量的提高而加大（Shiau等，1999）。Lindsay等（1984）的研究表明，當(dāng)甲殼素的添加量為10%～30%時(shí)，虹鱒對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收就出現(xiàn)不良，因此也就表現(xiàn)為生長(zhǎng)停滯。因此，一定劑量范圍添加殼聚糖可以促進(jìn)水生動(dòng)物的生長(zhǎng)，但過(guò)多添加后殼聚糖又具有抑制水生動(dòng)物生長(zhǎng)的作用。

3.2 殼聚糖影響水生動(dòng)物生長(zhǎng)的可能機(jī)理

3.2.1 殼聚糖可以提高水生動(dòng)物消化能力

對(duì)蛋白酶的影響方面，陳勇等（2006）的研究發(fā)現(xiàn)，在異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)飼料中添加0.75%殼聚糖可以顯著提高腸道和肝胰臟的蛋白酶活性(P＜0.05)，分別比對(duì)照組高 37.8l%和 71.24%；而添加0.5%殼聚糖只能顯著提高腸道的淀粉酶活性。飼料中添加殼聚糖對(duì)暗紋東方鲀（Fugu obscuru）腸道的蛋白酶活性無(wú)顯著影響，但它卻極顯著影響肝胰臟的蛋白酶活性(P＜0.01)。當(dāng)殼聚糖在飼料中的添加量為0.5%時(shí)，肝胰臟的蛋白酶活性較對(duì)照組提高達(dá)22.35%(華雪銘，2003)。

在對(duì)淀粉酶的影響方面，華雪銘(2003)報(bào)道，飼料中添加殼聚糖極顯著提高暗紋東方鲀腸道的淀粉酶活力（P＜0.01），比對(duì)照組提高16.08%～30.50%，而且提高的比率隨著殼聚糖添加量的增大而增大。相比而言，肝胰臟淀粉酶活性受殼聚糖的影響較小(P＞0.05)。在異育銀鯽上的研究表明，飼料中添加0.75%殼聚糖可以顯著提高腸道淀粉酶活性，較對(duì)照組高43.01%（陳勇等，2006）。

因此，殼聚糖通過(guò)促進(jìn)魚(yú)類消化道酶活提高來(lái)促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化，提高了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，從而達(dá)到促進(jìn)魚(yú)的生長(zhǎng)，降低餌料系數(shù)的作用。但過(guò)量添加殼聚糖則會(huì)降低魚(yú)對(duì)脂及其它干物質(zhì)的消化率（Shiau等，1999），這可能是過(guò)量添加的殼聚糖影響了消化道的各種消化酶的酶活。

3.2.2 殼聚糖可促影響腸道菌群的生長(zhǎng)

目前，有關(guān)殼聚糖是否可以影響魚(yú)腸道內(nèi)細(xì)菌的增殖還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，但是在其它動(dòng)物上的試驗(yàn)表明殼聚糖可以促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)并抑制有害菌的生長(zhǎng)，從而改善了腸道微生態(tài)環(huán)境，起到提高飼料利用率的作用。任林等(2001)研究表明，甲殼低聚糖可抑制小鼠盲腸內(nèi)容物中大腸桿菌和腸球菌的繁殖，促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌的增長(zhǎng)。在肉仔雞日糧中添加殼聚糖時(shí)，引起盲腸內(nèi)容物中乳酸桿菌數(shù)量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而大腸桿菌數(shù)正好相反，呈不同程度的下降，尤以添加0.05%時(shí)效果最明顯（史彬林等，2005）。這些結(jié)果表明，添加適宜劑量的殼聚糖可抑制腸道有害菌、促進(jìn)有益菌增殖，從而在一定程度上改善動(dòng)物腸道微生態(tài)環(huán)境。

4 殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物免疫力的影響

4.1 殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物先天性免疫的影響

4.1.1 殼聚糖對(duì)吞噬細(xì)胞吞噬活性的影響

魚(yú)體內(nèi)主要的吞噬細(xì)胞包括嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。當(dāng)嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞吞噬入侵的病原微生物形成吞噬體時(shí)，在NADPH氧化酶的作用下將氧分子氧化為O2－、H2O2以及.OH,此時(shí)吞噬細(xì)胞的耗氧量急劇增加的過(guò)程稱為“呼吸爆發(fā)”。殼聚糖可以促進(jìn)嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量的活性氧而實(shí)現(xiàn)吞噬、殺菌的作用。王樹(shù)芹等（2004）在飼料中添加殼聚糖飼喂異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)，研究發(fā)現(xiàn)：0.5%組和1.0%組的白細(xì)胞對(duì)白色葡萄球菌的吞噬百分?jǐn)?shù)(PP)和吞噬指數(shù)(PI)極顯著高于對(duì)照組和2.0%添加組，而2.0%添加組與對(duì)照組之間沒(méi)有顯著差異。Wang等（2005）則通過(guò)體內(nèi)注射殼聚糖的方式研究了殼聚糖對(duì)凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）先天性免疫的影響，結(jié)果表明：注射 2、4、6 μg/g 體重的殼聚糖凡納濱對(duì)蝦體內(nèi)吞噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)極顯著高于對(duì)照組。Sakai等 (1992)以虹鱒(Oncorhynchus mykiss)為研究對(duì)象，向其腹腔注射甲殼素，飼養(yǎng)6周后，實(shí)驗(yàn)表明甲殼素能提高其巨噬細(xì)胞的吞噬活性和呼吸爆發(fā)能力。而Kolman等（1998）用殼聚糖浸泡俄羅斯鱘，其嗜中性粒細(xì)胞的吞噬活性顯著增強(qiáng)。因此，殼聚糖具有提高水生動(dòng)物吞噬細(xì)胞吞噬活性的作用。

4.1.2 殼聚糖對(duì)NK細(xì)胞殺傷活性的影響

NK細(xì)胞是機(jī)體免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要因子，尤其是在抗病毒感染和腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用，其殺傷活性不需要有抗原或有絲分裂原的刺激，亦不依賴于抗體和補(bǔ)體，其殺傷作用早于其它具有殺傷能力的效應(yīng)細(xì)胞。Esteban等（2001）研究發(fā)現(xiàn)，在甲殼素添加量為2.5%～10.0%范圍內(nèi)，金頭鯛(Sparus aurata L.)脾臟中NK細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞L－1210的殺傷活性隨甲殼素添加量的增加而增大，但是如果甲殼素的使用時(shí)間超過(guò)兩周，就不再表現(xiàn)出對(duì)殺傷活性的刺激作用。殼聚糖作為甲殼素脫乙?；漠a(chǎn)物，在飼料中添加0.2%飼養(yǎng)暗紋東方鲀2個(gè)月，能夠極顯著提高脾臟中NK細(xì)胞對(duì) YAC－I的殺傷活性(華雪銘，2003)。

4.1.3 殼聚糖對(duì)溶菌酶的影響

溶菌酶是魚(yú)類非特異性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)體抗感染免疫應(yīng)答及調(diào)控的重要因素。溶菌酶能直接水解革蘭氏陽(yáng)性菌，在分泌型免疫球蛋白A(sIgA)、補(bǔ)體的參與下還能水解大腸桿菌等革蘭氏陰性菌。王樹(shù)芹等（2004）在異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)飼料中添加0.3%～2.0%的殼聚糖，研究發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)月后0.5%和1.0%添加組血清溶菌酶、頭腎溶菌酶、脾臟溶菌酶活性都極顯著高于對(duì)照組和其它處理組。當(dāng)添加量達(dá)到2.0%時(shí)血清溶菌酶和脾臟溶菌酶活性與對(duì)照組相比差異不顯著，而頭腎溶菌酶甚至顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。這提示了過(guò)量添加殼聚糖可能具有抑制溶菌酶活性的作用。在鯉魚(yú)飼料中添加殼聚糖也可以極顯著提高溶菌酶的酶活(P＜0.001)(Gopalakannan 等，2006)。Dautremepuits等（2004）報(bào)道，將鯉魚(yú)浸泡在含75、150 mg/l的殼聚糖水溶液中，4 d后其血漿溶菌酶產(chǎn)生量顯著增加。

4.2 殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物獲得性免疫的影響

目前的研究多集中在殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物先天性免疫的影響上，殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物獲得性免疫影響的研究報(bào)道還較少。Anderson等(1995)以虹鱒為研究對(duì)象，通過(guò)注射或者浸泡兩種方式給予殼聚糖或甲殼素，結(jié)果表明虹鱒血液中IgM含量顯著提高，魚(yú)體抗線蟲(chóng)感染的能力得到了顯著提高。Kolman等(1998)用殼聚糖浸泡俄羅斯鱘也發(fā)現(xiàn)其淋巴細(xì)胞增多。而飼料中添加一定量的殼聚糖飼養(yǎng)暗紋東方鲀，其脾臟淋巴細(xì)胞經(jīng)LPS刺激后，培養(yǎng)液上清液中IgM含量極顯著高于對(duì)照組和其余各試驗(yàn)組(P＜0.01)(華雪銘，2003)。

5 殼聚糖對(duì)水生動(dòng)物疾病抵抗力的影響

殼聚糖具有的提高水生動(dòng)物免疫力的功能，直接影響到水生動(dòng)物的疾病抵抗能力。陳云波等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，飼喂0.5%和1.0%殼聚糖的異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)對(duì)嗜水氣單胞菌的抵抗能力較對(duì)照組和2%殼聚糖添加組顯著提高。周輝（2005）在飼料中添加0.25%～1.0%的殼聚糖也發(fā)現(xiàn)殼聚糖可以提高鯉魚(yú)對(duì)嗜水氣單胞菌的抵抗能力，當(dāng)添加量為0.75%和1.0%時(shí)鯉魚(yú)的疾病抵抗能力與對(duì)照組差異極顯著。Gopalakannan等(2006)在鯉魚(yú)（Cyprinus carpio）的飼糧中分別添加殼聚糖、左旋咪唑和甲殼素，研究表明：在飼喂的第45 d用嗜水氣單胞菌攻毒發(fā)現(xiàn)殼聚糖極顯著提高了鯉魚(yú)相對(duì)存活率（P＜0.01），并且殼聚糖的效果要優(yōu)于左旋咪唑和甲殼素（相對(duì)存活率分別為80%、66.7%、40%）。但是，當(dāng)在試驗(yàn)結(jié)束的第90 d攻毒卻發(fā)現(xiàn)殼聚糖對(duì)鯉魚(yú)的保護(hù)作用下降(相對(duì)存活率分別為68.9%、57.8%和37.5%)。這表明殼聚糖可以提高鯉魚(yú)的疾病抵抗能力，但同時(shí)殼聚糖對(duì)鯉魚(yú)免疫系統(tǒng)的刺激作用又隨時(shí)間變化。飼喂殼聚糖可以顯著提高魚(yú)的疾病抵抗能力，而注射或浸泡同樣可以起到提高魚(yú)體疾病抵抗能力的作用。Anderson等（1995）對(duì)美洲紅點(diǎn)鮭注射或浸泡殼聚糖的研究具有相似的發(fā)現(xiàn)，注射或浸泡殼聚糖都能增強(qiáng)其對(duì)殺鮭氣單胞菌的抵抗能力。因此，無(wú)論是通過(guò)飼喂、注射還是浸泡給予水生動(dòng)物殼聚糖都可以起到提高其疾病抵抗能力的作用，同時(shí)這種提高作用隨時(shí)間變化，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間或者過(guò)量給予都會(huì)使殼聚糖提高水生動(dòng)物免疫力的能力減弱（Gopalakannan 等，2006;王樹(shù)芹等，2004）。

6 殼聚糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用前景及有待研究的問(wèn)題

多年來(lái)，水產(chǎn)養(yǎng)殖中細(xì)菌疾病防治都是采用常規(guī)抗生素，而大量使用抗生素使病原微生物產(chǎn)生耐藥性，致使用量越來(lái)越大，這不僅大大增加了養(yǎng)殖成本，而且使用效果越來(lái)越不明顯，而且現(xiàn)在人們對(duì)藥物殘留問(wèn)題日趨重視，對(duì)安全綠色食品的需求日趨增加。殼聚糖是純天然物質(zhì)，具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且具有安全、高效、無(wú)毒、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)。它不僅可以促進(jìn)水生動(dòng)物的生長(zhǎng)，降低餌料系數(shù)，而且還具有高效的抗菌、抑菌怍用，能夠顯著提高水生動(dòng)物免疫力及疾病抵抗能力。我國(guó)有廣闊的海岸線和內(nèi)陸水域，甲殼素資源十分豐富。因此，殼聚糖將具有廣泛的發(fā)展空間。

鑒于殼聚糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有重要的作用，為了更加科學(xué)地利用殼聚糖，殼聚糖在不同水生動(dòng)物上對(duì)生長(zhǎng)的促進(jìn)、對(duì)機(jī)體免疫力的提高的機(jī)理，如對(duì)胃腸道酶活及腸道微生物數(shù)量和種類的影響還有待進(jìn)一步研究。此外，殼聚糖的分子量、脫乙酰度在不同水生動(dòng)物上的作用效果也亟待進(jìn)一步研究。

22篇，刊略，需者可函索）