壳寡糖的生物学功能及其在养猪生产中的应用

陈辉，肖定福

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

壳寡糖的生物学功能及其在养猪生产中的应用

陈辉，肖定福*

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

壳寡糖（COS）是一种由甲壳素脱乙酰化的产物壳聚糖经降解而获得的低聚物，具有改善动物肠道平衡、增强动物的免疫力、提高机体抗氧化能力、提高生产性能等作用。文章对COS在维持肠道微生态平衡、增强机体免疫力、提高机体抗氧化能力等方面的作用及其在在养猪中的应用作以综述。

壳寡糖；肠道平衡；抗氧化；免疫力；养猪

壳寡糖又称壳聚寡糖、低聚壳聚糖，是由甲壳素（又称几丁质，chitin）脱乙酰的产物壳聚糖（chitosan）降解获得，由2～10个氨基葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的相对分子质量＜5 000的低聚糖，是一种带正电荷的天然碱性氨基糖。COS易溶于水，容易被肠道吸收，而且COS无毒，无免疫抗原性，对动物机体不会产生有害影响[1-4]。除此之外，COS还可以抑制细菌生长、增强动物机体免疫力、提高机体抗氧化能力以及提高生产性能，因而对COS的研究和开发利用成为动物营养学领域的一个研究热点[5-9]。

本文通过对国内外学者近几年来对COS的生物学功能及在养猪中生产的应用情况作以综述，并提出COS在养猪生产中的应用前景。

1 COS的生物学功能

1.1 抗氧化能力

COS分子中含有3种主要的活性基团，包括氨基（C-2）、一级羟（C-3）和二级羟基（C-6），这些活性基团是COS具有抗氧化能力的基础。大量研究表明，COS具有良好的抗氧化能力，能有效清除羟基自由基和超氧阴离子[10-13]。研究表明，在妊娠母猪日粮中添加COS 100 mg·kg-1饲喂35 d后，COS组母猪的总抗氧化能力（T-AOC）显著高于对照组（P＜0.05）[14]。陈刚耀等研究表明，日粮中添加COS 20和40 mg·kg-1与对照组（基础日粮）相比，COS组使肥育猪血清总抗氧化能力分别提高45.21（P＜0.01）、126.45（P＜0.01），也表明COS有良好的抗氧化能力[15]。

1.2 免疫调节功能

COS可通过作用于机体免疫器官和免疫细胞，并影响其免疫细胞因子的表达和分泌来发挥免疫调节作用。刘含亮等研究结果表明，饲料添加COS后虹鳟的非特异性免疫功能得到显著改善，COS组的吞噬百分率、吞噬指数、血清杀菌百分率以及血清肝脏和鳃中溶菌酶活性均显著提高（P＜0.05）[16]。COS也可通过提高动物机体的特异性免疫作用而提高动物机体的免疫力，IgG、IgM和IgA的浓度的高低可代表特异性免疫功能的水平，日粮中添加COS可以提高IgG、IgM和IgA的浓度。陈虹等研究表明，饲粮添加COS 0.05%可显著提高鹌鹑的IgG、IgM的浓度，表明饲粮添加COS 0.05%可提高鹌鹑的免疫能力（P＜0.05）[17]。徐小龙等研究表明，肉用仔鸡日粮中添加COS 100～200 g·t-1可以显著提高IgG、IgM和IgA的浓度，表明COS可以提高肉仔鸡的免疫功能（P＜0.05）[18]。Wan等研究表明，妊娠母猪日粮中添加COS 100 mg·kg-1可以显著提高IgG、IgM和IgA的浓度（P＜0.05）[14]。以上研究表明，COS既可以通过提高机体的非特异性免疫能力而提高机体的抗病力，也可以通过提高免疫球蛋白（IgG、IgM和IgA）的浓度而提高机体的特异性免疫能力。

1.3 改善肠道微生态平衡

COS是目前为止发现的唯一带正电荷的天然寡糖，由于其这一特性，在特定条件下可以电离，降低肠道pH，从而达到抑制病原菌生长的作用。同时，COS可以促进肠道的发育，促进小肠微绒毛的生长，增大小肠的吸收面积及肠道对营养物质的吸收，同时单位面积内的肠黏膜碱性磷酸酶（AKP）活性也增强[19-20]。王秀武等研究表明，日粮中添加COS 0.1%可显著促进肉用仔鸡回肠微绒毛的生长发育，8周龄体重比对照组提高18%（P＜0.05），料重比降低3.4%（P＜0.05），显著提高肉用仔鸡的生产性能[21]。

COS调节肠道平衡也是由于其抗菌具有广谱性，对革兰式阴性和阳性细菌均有良好的杀菌效果。肠道的有害菌群主要指大肠杆菌，由于其带负电荷，而COS带正电荷，COS结构上带正电荷的氨基基团与细菌表面上带负电荷的物质如脂多糖蛋白质等相互作用形成疏水聚合物，阻碍营养物质进入细胞，最终抑制大肠杆菌代谢活动；同时COS能与肠杆菌DNA结合干扰其基因的表达而抑制大肠杆菌生长，维持肠道的健康[22-23]。同时，COS也能促进肠道有益菌群的生长，如双歧杆菌、乳酸杆菌等，当COS进入肠道后，可以被有益菌群分解为挥发性脂肪酸（VFA）供有益菌群的代谢，使有益菌群可以大量增殖，从而COS可以对有益菌群的生长产生积极的影响[24-25]。由此可以看出，COS可以改善动物的肠道形态（增加小肠绒毛面积等）提高动物对营养物质的利用；通过抑制肠道有害菌群的生长和促进有益菌群的繁殖来维持肠道的微生态平衡，从而达到提高动物机体的生长性能的目的。

2 COS在养猪生产中的应用

2.1 仔猪

Liu等研究表明，饲粮中添加壳寡糖降低了仔猪的腹泻率，减少了肠道黏膜的损伤，有害菌群（大肠杆菌）的浓度显著下降，改善了肠道微生态平衡[26]。同时Liu也发现，日粮中添加COS可以增强仔猪的肠道消化吸收能力，提高了仔猪的生产性能[27]。王秀武等研究表明，饲粮添加COS 200 mg·kg-1可显著降低1～35日龄哺乳仔猪和36～70日龄断乳仔猪的死亡率、次品率，同时显著提高日增重，从而提高仔猪生产性能[28]。

COS还可以改善仔猪肠道微生态平衡。Yang等研究表明，断奶仔猪日粮中添加COS 0.02%、0.04%和0.06%，与对照组（基础日粮组）相比，COS组可以显著提高有益菌群（双歧杆菌、乳酸杆菌）的数量，同时显著降低肠道有害菌（金黄色葡萄球菌）的数量（P＜0.05），极大的改善了仔猪肠道健康，降低腹泻率[29]。同时，日粮中添加COS还可以增强仔猪的免疫力，Yang等研究表明，在25日龄的断奶仔猪日粮中添加COS 30 mg·kg-1，结果表明，COS组IgG的浓度显著高于基础日粮组，表明COS可以增强仔猪的免疫力（P＜0.05）[30]。

2.2 生长育肥猪

生长育肥猪日粮中添加COS可提高生长猪的生产性能，Wang等研究表明，在生长猪日粮中添加COS5g·kg-1可以显著降低生长育肥猪的料重比，从而提高饲料的利用率（P＜0.05）[31]。周晓容等研究表明，生长猪日粮中添加COS0.50%和1.00%，可显著降低猪背部脂肪和体脂沉积，提高瘦肉率，改善肉质[32]。Liu的研究同样也表明，COS可以改善生长猪的肉质[26-27]。从而表明COS可以改善肉质，提高生长猪的生产性能，作为商品猪肉的改良添加剂有很大利用和开发价值。

2.3 妊娠母猪

妊娠母猪的免疫能力较差，而COS有着较好的免疫调节作用。汤峻等研究表明，日粮中添加30、90、270、810 g·t-1的COS 4个试验组与基础日粮组相比，各试验组母猪血清中猪瘟抗体sIgA的浓度均极显著提，比对照组分别提高31.85%，41.17%、65.77%和61.53%（P＜0.01），表明日粮中添加COS可以提高妊娠母猪的免疫力[33]。同时，妊娠母猪日粮中添加COS可以改善母猪的抗氧化能力。龙次民等研究表明，日粮中添加COS可以显著提高母猪血清总超氧化物岐化酶（SOD）活性（P＜0.05），并有降低血清丙二醛（MDA）的趋势（0.05＜P＜0.1），表明COS可以改善母猪的抗氧化能力[34]。骆家波等研究表明，在妊娠母猪日粮中添加COS 0.03%，COS组对胎母猪总产仔数、活产仔数、死胎数、活产窝重以及活产个体重均无显著影响（P＞0.05），但显著降低了2～3胎体重低于900 g的仔猪个数（P＜0.05），同时显著提高了第5胎的活产窝重和活产仔数（P＜0.05）[35]。与Wan的研究结果相似，表明COS可以改善母猪的繁殖性能[14]。

3 小结

综上所述，COS由于其优良特性，如良好的抗氧化能力、免疫调节能力、改善肠道微生态平衡等作用使得COS广泛应用于养猪生产中。COS在仔猪、生长育肥、妊娠母猪中有着许多积极的作用。但是COS的应用也存在着一些问题需要解决，如COS的分子作用机制还有待去探索和研究，随着生命科学的发展和研究的不断深入，这些问题将会得到很好的解决。当前对猪肉的品质和安全日益重视，以及抗生素的限用和禁用的背景下，COS作为新型的无害添加剂，有着良好的抗氧化性、免疫调节能力、改善肠道微生态平衡的优点，且不会对动物机体产生毒副作用、安全可靠，因此，COS将会在养猪生产中有着广阔的应用前景。

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The Biological Function of Chitosan Oligosaccharide and Its Application in Pig Production

CHEN Hui,XIAO Dingfu*

（College of Animal Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China）

Chitosan oligosaccharide(COS)was a kind of oligomer obtained by the degradation of chitosan.COS has the function of improving intestinal balance,enhancing immunity,improving antioxidant capacity and improving production performance.This paper aimed to provide reference for future application of COS in pig production,the role of COS in maintaining the intestinal microecological balance,enhancing immunity,improving the antioxidant ca⁃pacity,andrevieweditsapplicationinpigproduction.

chitosan oligosaccharide;intestinal microecological balance;antioxidant;immunity;swine

S828；Q53

A

1001-0084（2017）04-0008-04

2017-03-13

国家自然科学基金项目（31640078）；湖南省科技厅项目（2015RS4035）；湖南省教育厅资助科研项目（16A096）

陈辉（1995-），男，湖南衡阳人，研究方向为动物营养与饲料。

*通讯作者：副教授，E-mail:xiaodingfu2001@163.com。