（中國海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院，山東青島266003）

褐藻（Brown Algae）是一種較高級(jí)的多細(xì)胞藻類，主要分布于大陸附近的水域，褐藻門約有250屬1 500多種，淡水產(chǎn)僅8種。褐藻是藻類植物中開發(fā)最多的種類，約占海藻總量的75%。我國是藻類生產(chǎn)大國，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organiza?tion of the United Nations,FAO）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2010年，我國養(yǎng)殖藻類總產(chǎn)量占全球養(yǎng)殖海藻總產(chǎn)量的58.4%，總量達(dá)到1 110萬噸。褐藻與紅藻、綠藻相比含有較多的生物活性成分，是重要的經(jīng)濟(jì)海藻。目前，大型褐藻（如海帶、裙帶菜和巨藻等）在醫(yī)藥、食品、化學(xué)、有機(jī)肥料、飼料等方面得到了廣泛應(yīng)用。

用海藻粉作畜禽動(dòng)物飼料的研究開發(fā)始于20世紀(jì)50年代，挪威是海藻粉的主要生產(chǎn)國家（占世界總產(chǎn)量的40%左右），主要是將海藻作為添加劑生產(chǎn)海藻型飼料。歐盟委員會(huì)為解決抗藥性威脅人類和動(dòng)植物健康問題，已于2006年1月1日開始禁止使用抗生素生長促進(jìn)劑?？茖W(xué)家們已經(jīng)開始尋找“天然的”產(chǎn)品來替代抗生素生長促進(jìn)劑，研究證明，褐藻提取物（褐藻膠、褐藻寡糖、海帶淀粉和褐藻糖膠）已作為一種潛在的綠色飼料添加劑應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中，具有提高生長性能、增強(qiáng)機(jī)體免疫、改善腸道環(huán)境、促進(jìn)生長繁殖、改善動(dòng)物肉類品質(zhì)、提高蛋奶質(zhì)量等獨(dú)特的生物學(xué)功能，在動(dòng)物飼養(yǎng)及其飼料中的應(yīng)用效果顯著。

1 褐藻提取物的組成

1.1 褐藻膠及寡糖（低聚糖）

褐藻膠是褐藻細(xì)胞壁的主要組成物質(zhì)之一，是一種直鏈、無分支、具有負(fù)電荷的多糖類化合物，1881年由英國人Stanford從褐藻中分離得出。褐藻膠是由β-D-(1,4)-甘露糖醛酸（Mannuronic acid,M）和α-L-(1,4)-古羅糖醛酸（Guluronic acid,G）組成的二元線型嵌段化合物。其分子中主要存在如下三種結(jié)構(gòu)片段：β-D-(1,4)-連接的聚甘露糖醛酸（Polymannuronate,PM）；α-L-(1,4)-連接的聚古羅糖醛酸（Polyguluro?nate,PG）；M與G交替共聚的片段PMG（結(jié)構(gòu)見圖1）。在褐藻膠中M/G根據(jù)藻類不同、地域不同、季節(jié)不同及在藻類中分布部位不同而呈現(xiàn)差異，大致為2~1/2。褐藻膠的分子量和M/G分布決定了它的理化和生化特性（紀(jì)明侯，1997）。褐藻膠在藻體中的含量較高，約占總糖含量的40%（干重），在海帶中的含量約為19.7%，用途較廣，所以其工業(yè)產(chǎn)量最大。褐藻膠具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫、促生長、降血脂、降血糖、抗輻射等生物活性（劉斌等，2004）。

圖1 褐藻膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)

褐藻寡糖（低聚糖）是褐藻膠的寡聚物，是一種功能性寡糖。目前獲得褐藻寡糖的方法有化學(xué)降解、物理降解和生物學(xué)方法。褐藻寡糖分子量低、水溶性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，且具有很多生物活性，如抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗氧化、抑菌、促生長、增強(qiáng)免疫等（Iwa?moto等，2003；劉航等，2012；Ueno等，2012；李?；ǖ龋?013）。褐藻膠（寡糖）在動(dòng)物生產(chǎn)中的益生元作用逐漸被人們關(guān)注，褐藻寡糖抑制有害微生物生長的報(bào)道則為其直接作為無公害抗菌劑提供了依據(jù)。

1.2 海帶淀粉

海帶淀粉是由葡萄糖組成的一種水溶性多糖，其分子量較低。海帶淀粉分為兩種類型，即可溶性海帶淀粉和不溶性海帶淀粉。海帶淀粉的糖鏈結(jié)構(gòu)是以β-1,3-D-葡萄糖基為主鏈，含有少量β-1,6-D-葡萄糖苷鍵分支，有些鏈末端是β-1,6結(jié)合的甘露醇。分子的還原末端基為D-甘露醇的稱為M鏈，末端為D-葡萄糖的稱為G鏈。我國褐藻中海帶淀粉的含量不多，海帶中的含量一般約為1%左右（紀(jì)明侯，1997）。

研究證明，海帶淀粉具有抗菌性能，將海帶淀粉磺化，得到海帶淀粉硫酸酯，具有抑制血小板聚集，對(duì)抗實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心肌壞死等作用，并能提高血漿高密度脂蛋白水平，用于防止動(dòng)脈粥樣硬化，治療高脂血癥、冠心病等（范曼芳等，1988；李德遠(yuǎn)，2002）。

1.3 褐藻糖膠

1913年Kylin分離出褐藻糖膠，又稱巖藻多糖或巖藻糖膠。褐藻糖膠是所有褐藻中固有的、存在于細(xì)胞壁基質(zhì)中的細(xì)胞間產(chǎn)物，是一種水溶性雜多糖。海帶中褐藻糖膠的含量一般在0.3%~1.5%。褐藻糖膠主要是以巖藻聚糖為主的硫酸多糖，它的主要組成是L-巖藻糖-4-硫酸酯，其次還伴有少量的半乳糖、甘露糖、木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、糖醛酸及蛋白質(zhì)、K、Na、Ca、Mg等金屬離子，具有抗腫瘤、抗凝血、抗血栓、抗病毒和增強(qiáng)機(jī)體免疫機(jī)能等多種生物活性（林洪等，2002；李波等，2004）。

2 褐藻提取物在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 褐藻提取物對(duì)豬、雞生長性能的影響

已有研究表明，褐藻提取物可影響酶和蛋白質(zhì)表達(dá)水平變化，促進(jìn)機(jī)體生長代謝活動(dòng)，改善動(dòng)物生長性能，促進(jìn)增重和改善飼料轉(zhuǎn)化率。易道生等（2002）發(fā)現(xiàn)，AA肉仔雞飲服28 d海藻提取物能極顯著提高肉雞體重（P<0.01）。在肉雞日糧中添加1.5%海藻多糖可調(diào)控基因表達(dá)，影響酶和蛋白質(zhì)表達(dá)水平，進(jìn)而改善肉雞能量代謝和養(yǎng)分利用率，促進(jìn)機(jī)體生長代謝活動(dòng)，使體重、飼料利用率及生長性能明顯增高(朱新產(chǎn)等，2002)。于會(huì)民等（2006）對(duì)360只AA肉仔雞實(shí)驗(yàn)證明，添加海藻多糖可改善肉仔雞的生長性能，促進(jìn)增重，改善飼料轉(zhuǎn)化效率。從全期看，增重速度大約提高2%，飼料轉(zhuǎn)化效率改善7%左右。該研究小組又降低基礎(chǔ)日糧豆粕的添加水平，使日糧蛋白質(zhì)水平降低1.2%~1.3%，同時(shí)將蛋氨酸和賴氨酸水平降低0.03%~0.06%的情況下，添加含有海藻多糖的復(fù)合添加劑，可維持肉仔雞的生長性能不變，并能促進(jìn)礦物元素的吸收。添加海藻提取物（褐藻膠和海藻淀粉）可降低粗蛋白、氨基酸和有效磷濃度，增加日增重，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，降低配方成本（汪玉光等，2007）。肉雞日糧中添加褐藻寡糖（酶解制備）對(duì)肉雞生產(chǎn)性能沒有顯著的促進(jìn)效果，2 000 mg/kg添加量在前三周有降低料肉比和提高日增重的趨勢(shì)（閻桂玲，2011）。劉會(huì)娟（2012）實(shí)驗(yàn)研究證明，海帶多糖對(duì)大骨雞生長性能有明顯的促進(jìn)作用，添加量100 mg/kg的效果較好。國外褐藻提取物對(duì)豬生長性能的影響研究報(bào)道見表1，由表1可知，多數(shù)研究表明，添加褐藻提取物能夠顯著提高斷奶仔豬、生長豬及母源添加褐藻提取物的斷奶仔豬的生長性能，但Gardiner等（2008）報(bào)道顯示，添加巖衣藻提取物使生長豬日增重降低，這可能是由于添加褐藻提取物的種類、結(jié)構(gòu)、純度不同導(dǎo)致的。

2.2 褐藻提取物的免疫調(diào)節(jié)功能

褐藻寡糖能刺激各種免疫活性細(xì)胞，如單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1和IL-6等）、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞的分化、成熟、繁殖，使機(jī)體的免疫系統(tǒng)得到恢復(fù)和加強(qiáng)，并能通過免疫調(diào)節(jié)作用發(fā)揮多種生理活性（祝玲等，2006）。褐藻多糖具有一定的免疫原性，可以活化先天性免疫的第一道防線——巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬活性，促進(jìn)TNF-α、IL-1及IL-6等重要免疫因子的合成和分泌（Otterlei等，1991；Son等，2001）。體外細(xì)胞及動(dòng)物試驗(yàn)表明，褐藻寡糖可提高淋巴細(xì)胞IFN-γ、IL-12的分泌，抑制IL-4水平，從而促進(jìn)Th1細(xì)胞增殖，減少IgE生成，減少機(jī)體過敏反應(yīng)（Yoshida等，2004；Uno等，2006）。

添加海藻提取物給AA肉雞飲服21 d，期間分別測(cè)定了血清溶菌酶、抗新城疫病毒（NDV）抗體以及免疫器官指數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海藻提取物能提高抗NDV抗體滴度和胸腺、脾臟指數(shù)，證明了海藻具有提高雞的免疫機(jī)能的作用（易道生，2000）。日糧添加海帶巖藻聚糖可提高肉雞脾臟和胸腺指數(shù)，促進(jìn)ConA誘導(dǎo)的T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，提高CD4+T淋巴細(xì)胞亞群比例，提高腹腔巨噬細(xì)胞iNOS活性和NO產(chǎn)生量，同時(shí)提示肉雞腹腔巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞可能是海帶巖藻聚糖發(fā)揮作用的靶細(xì)胞，對(duì)巨噬細(xì)胞的免疫促進(jìn)作用與抗氧化活性有關(guān)（薩仁娜，2007）。每天向飲水中添加20 mg/只海藻多糖，能夠顯著提高21、42日齡肉雜雞的胸腺、法氏囊和脾臟指數(shù)（P<0.05）、抗體水平（P<0.05）和血液淋巴細(xì)胞數(shù)量（P<0.05），其中對(duì)脾臟指數(shù)、血液白細(xì)胞數(shù)量差異極顯著（P<0.01），表明海藻多糖能顯著提高肉雜雞的免疫功能（王燁等，2010）。在日糧中添加0.2%的褐藻寡糖能極顯著提高外周血淋巴細(xì)胞ConA刺激指數(shù)和單核細(xì)胞吞噬活性（P<0.01），褐藻寡糖亦有利于提高同等劑量下淋巴細(xì)胞LPS刺激指數(shù)（P<0.05）。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，相比于褐藻酸鈉，褐藻寡糖對(duì)肉仔雞的機(jī)體免疫反應(yīng)有更好的誘導(dǎo)活性，能夠提高機(jī)體非特異性免疫，對(duì)T淋巴細(xì)胞亞群比例及其表面抗原分化有一定的調(diào)節(jié)作用，且存在量效關(guān)系（閻桂玲，2011）。Reilly等（2008）發(fā)現(xiàn)，添加掌狀海帶和極北海帶提取物，在試驗(yàn)第6 d能夠發(fā)現(xiàn)IL-8 mRNA顯著增加（P<0.05），添加極北海帶提取物還可以顯著提高總單核細(xì)胞數(shù)量(P<0.05)。Leonard等（2010）報(bào)道，母源飼喂海帶提取物能顯著增加初乳中IgG水平（P<0.01），與此同時(shí)，該小組還發(fā)現(xiàn)母源飼喂海帶提取物能顯著提高仔豬哺乳期第5 d的IgG和IgA水平（P<0.01），同時(shí)還可以提高第12 d的IgG水平（P<0.05）。

2.3 褐藻提取物對(duì)腸道內(nèi)環(huán)境的影響

褐藻膠、褐藻淀粉和巖藻聚糖是一種潛在的可溶性膳食纖維，它們?cè)谛∧c內(nèi)不能被消化吸收，到達(dá)大腸被部分微生物菌群發(fā)酵利用，增加后腸中短鏈脂肪酸的含量，降低腸道pH值，從而對(duì)腸道菌群的平衡及其代謝產(chǎn)物產(chǎn)生影響，寡糖可與外源凝集素競爭性結(jié)合，并攜帶病原菌通過腸道排出體外，從而減少病原菌在腸黏膜上附著的機(jī)會(huì)，甚至可以把已粘附于腸道上皮細(xì)胞的病原菌“洗脫”下來（陳立華，2010）。因此，褐藻多（寡）糖可作為一種潛在的益生元應(yīng)用于動(dòng)物飼料中。

表1 褐藻提取物對(duì)豬生長性能影響

腸道內(nèi)的乳酸桿菌、雙歧桿菌等優(yōu)勢(shì)菌群是重要的生理性細(xì)菌，在調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，抑制病原菌生長和腐敗菌發(fā)育、宿主的營養(yǎng)代謝、生理機(jī)能、免疫機(jī)能等方面有著重要的影響（Baumgart等，2002）。閻桂玲（2011）研究了褐藻酸鈉和褐藻寡糖對(duì)肉仔雞腸道微生物的影響，結(jié)果顯示，0.04%的褐藻寡糖顯著提高了盲腸乳酸桿菌的數(shù)量（P<0.05），0.2%的褐藻酸鈉和褐藻寡糖明顯降低了大腸桿菌的數(shù)量，通過增強(qiáng)腸道非特異性免疫機(jī)能有效減少了沙門氏菌在腸道的定植。久田孝（1997）報(bào)道了用含質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%和5%的海帶飼喂雄性大鼠7 d對(duì)盲腸微生物區(qū)系的影響，結(jié)果表明，大鼠喂食添加1%海帶的飼料，雙歧桿菌的比率明顯提高，極顯著降低了腸桿菌的數(shù)量；喂食5%的海帶，顯著降低擬桿菌的數(shù)量。喂食添加0.1%褐藻膠的飼料能夠顯著提高斷奶仔豬腸道乳酸和乳酸桿菌的數(shù)量，變性梯度凝膠電泳（Denatured Gradient Gel Electrophoresis,DGGE）結(jié)果顯示，斷奶仔豬腸道微生物環(huán)境有了很大的改善，同時(shí)還證明了在衛(wèi)生環(huán)境較差的農(nóng)場(chǎng)可使褐藻膠的益生元效應(yīng)顯著增強(qiáng)（Janczyk等，2010）。添加褐藻提取物顯著減少了11 d豬結(jié)腸大腸桿菌的數(shù)量和117 d結(jié)腸腸球菌的數(shù)量（Leonard等，2011）。巖衣藻可以改善仔豬腸道微生物環(huán)境，體外實(shí)驗(yàn)證明，巖衣藻顯著抑制了仔豬腸道微生物尤其是大腸桿菌的數(shù)量，證實(shí)了褐藻作為改善斷奶仔豬腸道微生物的營養(yǎng)飼料添加劑的潛力（Dierick等，2010）。Gardiner等（2008）研究了巖衣藻提取物對(duì)生長豬腸道微生物的影響，結(jié)果顯示日糧中添加巖衣藻提取物能顯著降低回腸、結(jié)腸內(nèi)大腸桿菌的數(shù)量（P<0.05）和增加結(jié)腸乳酸菌數(shù)量的趨勢(shì)（P=0.08）。來自不同種屬的巖藻聚糖在豬的消化道能夠抑制某些細(xì)菌種屬的繁殖，如防止腸球菌和鏈球菌屬細(xì)胞外基質(zhì)蛋白結(jié)合，顯示巖藻聚糖具有抗菌作用。海帶提取物（海帶淀粉和巖藻聚糖）可以極顯著提高結(jié)腸雙歧桿菌的數(shù)量（P<0.01，二次效應(yīng)），顯著降低結(jié)腸和盲腸腸桿菌屬的數(shù)量（P<0.05，二次效應(yīng)）；巖藻聚糖還能顯著增加結(jié)腸近端（P<0.05）和遠(yuǎn)端（P<0.001）的乳酸桿菌數(shù)量（Lynch等，2010）。

揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acids,VFA）是碳鏈為1~6的脂肪酸，包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸等，其中對(duì)動(dòng)物體代謝作用最為重要的有直鏈乙酸、丙酸和丁酸，乙酸是產(chǎn)量最大的VFA，約占VFA總產(chǎn)量的70%~75%。大腸中產(chǎn)生的VFA的濃度取決于底物的數(shù)量和組成以及現(xiàn)有的菌群結(jié)構(gòu)。添加海帶提取物能夠顯著增加盲腸總VFA（P<0.01，二次效應(yīng)）、乙酸（P<0.01，二次效應(yīng)）、丙酸（P<0.01，二次效應(yīng)）、異丁酸（P<0.01，二次效應(yīng)）、支鏈脂肪酸（P<0.05，二次效應(yīng)）和乙酸：丙酸比值（P<0.001，二次效應(yīng)）（Lynch等，2010）。研究報(bào)道，VFA，尤其是乙酸和丁酸，是由梭狀芽孢桿菌屬菌發(fā)酵褐藻酸鈉產(chǎn)生，褐藻酸鈉發(fā)酵引起的腸道菌落結(jié)構(gòu)變化顯示了VFA組成的變化（Seon等，2014）。

2.4 褐藻提取物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收的影響

褐藻膠是一種弱酸性陽離子，其隨著飼料進(jìn)入動(dòng)物消化道后與含氮物質(zhì)融合產(chǎn)生生物電磁效應(yīng)，形成上皮細(xì)胞電勢(shì)梯度，改變飼料蛋白微粒在消化道內(nèi)的等電點(diǎn)，調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體酸堿平衡，從而提高本身對(duì)蛋白質(zhì)和氨基酸的消化、轉(zhuǎn)運(yùn)與吸收能力；與此同時(shí)，利用褐藻膠的陽離子交換能力可將飼料中部分植酸磷置換出來，進(jìn)而提高磷的利用效率。還可以激發(fā)動(dòng)物內(nèi)分泌機(jī)能，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫功能，提高動(dòng)物生長和生產(chǎn)性能。另有研究報(bào)道，褐藻提取物中的多糖可減緩動(dòng)物體內(nèi)鈣的分解，加速鈣化過程，這對(duì)幼畜、雛禽、妊娠和哺乳的動(dòng)物大有益處。褐藻提取物能夠提高豬的養(yǎng)分消化率，褐藻提取物（海帶淀粉和巖藻聚糖）能夠顯著提高斷奶仔豬氮及總能的表觀消化率（P<0.01）（Dillon等，2010）和小豬氮及有機(jī)物的消化率（O’Shea等，2014）。

3 小結(jié)

隨著人們對(duì)褐藻提取物生物活性的關(guān)注，以及在動(dòng)物生產(chǎn)中作為飼料添加劑使用越來越廣泛，海洋褐藻的開發(fā)利用會(huì)對(duì)畜禽業(yè)的發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，尚有幾個(gè)問題需要加以重視：①褐藻多糖（寡糖）的生物活性直接或間接地受到其純度、分子量、結(jié)構(gòu)、生理活性部位及組成成分的影響。②動(dòng)物疫苗及為了預(yù)防各種疾病添加的各種化學(xué)藥物，很可能影響褐藻提取物的免疫效能的發(fā)揮。③褐藻提取物在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用偏重于應(yīng)用效果的研究，缺乏系統(tǒng)的研究分析。