殼寡糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用

時(shí)間:2022-06-18 03:26:40

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殼寡糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用

1殼寡糖的生理功能

殼寡糖能夠提高機(jī)體的免疫功能,它的免疫增強(qiáng)作用目前已被許多學(xué)者證實(shí)。王秀武等研究了殼寡糖對(duì)免疫器官相對(duì)重量及新城疫抗體效價(jià)的影響表明,在肉用仔雞飼料中添加0.1%殼寡糖可使其法氏囊和胸腺相對(duì)重量增加(P<0.05),且血清新城疫抗體效價(jià)提高(P<0.05),肉用仔雞免疫力明顯提高。Karadeniz等報(bào)道了,殼寡糖可以保護(hù)胰腺細(xì)胞使其免受由于過(guò)氧化氫作用而引起的細(xì)胞惡化。殼寡糖的免疫機(jī)制主要有以下兩種解釋:第一,刺激機(jī)體,促進(jìn)了腹膜滲出液的細(xì)胞(PEC)數(shù)量的增加,并且激活了巨噬細(xì)胞,從而使活性氧的生成增加了,也增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞的殺傷活性。第二,激活了T淋巴細(xì)胞,從而促進(jìn)了巨噬細(xì)胞激活因子(MAF)的釋放,進(jìn)而使巨噬細(xì)胞激活。在激活過(guò)程中,巨噬細(xì)胞被殼寡糖直接激活,又提高了它對(duì)MAF的敏感性,使它進(jìn)一步被激活。因此人們普遍認(rèn)為殼寡糖的殺傷活性的產(chǎn)生,主要是由于激活T淋巴細(xì)胞與巨噬細(xì)胞兩者相互作用加強(qiáng)的結(jié)果。

2殼寡糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用

2.1改善魚(yú)類腸道微生物分布

寡糖類被認(rèn)為是一種重要的腸道功能調(diào)節(jié)劑,能夠改善動(dòng)物消化道內(nèi)的微生物區(qū)系。寡糖可以被芽孢桿菌、乳酸桿菌等作為碳源利用,從而促進(jìn)有益微生物大量增殖,調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡。而腸道病原菌首先必須通過(guò)其表面或著絨毛上類丁質(zhì)結(jié)構(gòu)的一些凝集素與動(dòng)物腸道黏膜上皮上具有細(xì)胞特異性的寡糖分子受體相結(jié)合,這樣細(xì)菌才有可能在腸壁上進(jìn)行定植和繁殖。許多腸道病原菌具有對(duì)寡糖能夠特異結(jié)合的外源凝集素。因此,寡糖可以作為病原菌的競(jìng)爭(zhēng)性排斥因子,對(duì)病原菌提供豐富的附著位點(diǎn),因此能夠吸附細(xì)菌,使病原菌不能夠結(jié)合到動(dòng)物腸壁上。由于大多數(shù)的寡糖不能被消化酶降解,因而它們所攜帶的病菌通過(guò)腸道,細(xì)菌不能得到生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分成分而失去致病能力。目前,大量的科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí),魚(yú)類腸道內(nèi)包含著正常的細(xì)菌群落。細(xì)菌菌群在宿主體內(nèi)增殖和生存,對(duì)于維持宿主組織器官的正常結(jié)構(gòu)以及功能有著十分重要的作用。Mahious等在大菱鲆的生長(zhǎng)試驗(yàn)中,分別添加2%寡糖、菊粉、和低聚乳果糖,發(fā)現(xiàn)各組腸道微生物的總數(shù)差異不顯著,但是微生物的種類以及只要菌種差異顯著,腸道中大腸桿菌的菌群數(shù)量明顯減少,但是雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量卻在明顯增加。

2.2提高水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)性能

寡糖由于其分子間結(jié)合位置及結(jié)合類型的特殊性,不能被內(nèi)源消化酶分解,病原菌如沙門(mén)氏菌等也不能利用,但能被有益菌如乳酸桿菌、雙歧桿菌等分泌的糖苷酶水解作用,進(jìn)一步生成單糖、揮發(fā)性脂肪酸等,再被機(jī)體或微生物利用,間接達(dá)到促生長(zhǎng)效應(yīng)。Refstie等分別用含少量寡糖和不含寡糖和的料飼喂大西洋鮭魚(yú)55d,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂過(guò)寡糖的大西洋鮭魚(yú),其增重率、飼料轉(zhuǎn)化率均與對(duì)照組相比,差異顯著。寡糖主要是通過(guò)以下幾個(gè)途徑對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能產(chǎn)生著影響:促進(jìn)腸道有益菌的繁殖增長(zhǎng),抑制腐敗菌和病原菌,并且使這些細(xì)菌產(chǎn)生的毒素物質(zhì),如氨、胺、吲哚等代謝產(chǎn)物大量的減少;促進(jìn)礦物元素的吸收,寡糖發(fā)酵以后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)能夠吸附鈣化合物并且使其溶解性增加,從而導(dǎo)致鈣的吸收能力增強(qiáng);生成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),雙歧桿菌可以在腸道內(nèi)合成維生素B1、B2、B6、B12、煙酸、以及各種氨基酸。

2.3影響魚(yú)類的血液生化指標(biāo)水平

研究表明,殼寡糖能夠降低血漿、甘油三酯以及總膽固醇的濃度,進(jìn)而改善脂類代謝,提高蛋白質(zhì)沉積率,降低尿素在腎臟中的沉積,從而有助于減少腎臟尿素中毒的可能性。此外添加寡糖還對(duì)血液中的免疫球蛋白(IgG、IgM等)、生長(zhǎng)激素(GH)、以及谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)等有一定的影響。馬利等在飼料中分別添加0、125、250、500和1000mg/kg的殼寡糖,飼喂南美白對(duì)蝦,結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼寡糖對(duì)對(duì)蝦血清中的肌酐、鈣離子、總膽固醇、葡萄糖、甘油三脂以及低密度脂蛋白膽固醇無(wú)顯著影響,但能夠使高密度脂蛋白膽固醇顯著增加,進(jìn)而促進(jìn)脂類代謝。

2.4提高魚(yú)體的免疫功能

有許多研究已經(jīng)表明,寡糖能夠提高魚(yú)體的免疫功能。Yoshida等用添加甘露寡糖的飼料飼喂大西洋鯰魚(yú),結(jié)果表明,甘露寡糖能顯著提高大西洋鯰魚(yú)的疾病抵抗能力。Cross等報(bào)道了果寡糖可以通過(guò)影響動(dòng)物腸道有益微生物菌群來(lái)影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收代謝及機(jī)體免疫應(yīng)答等生理活動(dòng)。寡糖能夠提高魚(yú)體的免疫功能,其主要作用機(jī)理有以下幾個(gè)方面:(1)寡糖能夠與某些毒素、病毒和真核細(xì)胞的表面結(jié)合,作為這些外源抗原的佐劑,可以減緩抗原的吸收時(shí)間,增加抗原的效價(jià)。寡糖作為佐劑可提高細(xì)胞免疫以及體液免疫功能。(2)寡糖有助于有益菌如雙歧桿菌等的大量增殖。許多動(dòng)物試驗(yàn)證明,雙歧桿菌也可以提高機(jī)體的抗體水平,并且能夠激活巨噬細(xì)胞的吞噬活性,這對(duì)提高機(jī)體的抗感染能力,預(yù)防、抑制和殺死腫瘤細(xì)胞有重要作用。(3)寡糖本身具有一定的免疫原性,能夠刺激機(jī)體免疫應(yīng)答。某些寡聚糖具有直接提高藥物和抗原免疫應(yīng)答的能力,增加動(dòng)物體液及細(xì)胞免疫能力。

2.5凈化養(yǎng)殖用水

殼聚糖作為寡糖種類中的一種,已被用于水處理。例如日本每年用于處理水的殼聚糖超過(guò)了500t,美國(guó)環(huán)保局也把殼聚糖作為飲用水處理的凈化產(chǎn)品。殼聚糖處理養(yǎng)殖用水的機(jī)理是,殼聚糖中氨基和羥基可以與養(yǎng)殖水中尤其是廢水中的金屬離子形成螯合配位體。除此之外,殼聚糖也具有很強(qiáng)的親水性,能夠在酸性介質(zhì)中膨脹并且可以形成粘稠狀的膠體,來(lái)吸附養(yǎng)殖用水中的懸浮物,使其沉淀,從而達(dá)到凈化養(yǎng)殖水的目的。利用殼聚糖,也能夠吸附水體中的懸浮物和過(guò)剩的有機(jī)物,并且對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象不會(huì)產(chǎn)生任何毒害作用。楊清友在殼多糖對(duì)不換水培育羅氏沼蝦的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),加殼聚糖的水體比不加殼聚糖的水體透明度高,而且隨著殼聚糖濃度的升高,透明度也在增大,說(shuō)明殼聚糖能夠凈化水質(zhì),防止水質(zhì)惡化。

2.6作水產(chǎn)動(dòng)物的誘食劑

寡糖類物質(zhì)大部分都有不同程度的甜味,能改善飼料的適口性,所以在水產(chǎn)動(dòng)物飼料生產(chǎn)中可以對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物起誘食作用。

3殼寡糖的應(yīng)用前景

當(dāng)今生物制藥技術(shù)的一個(gè)亮點(diǎn)就是,開(kāi)發(fā)應(yīng)用殼寡糖。在水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)中,人們常常利用抗生素來(lái)預(yù)防病菌的感染,促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng),但是抗生素有它自身的缺點(diǎn),抗生素在殺害有害菌的同時(shí)卻也殺死了有益菌,而且長(zhǎng)期使用抗生素不僅使細(xì)菌產(chǎn)生了極強(qiáng)的耐藥性,同時(shí)藥物的殘留對(duì)畜產(chǎn)品品質(zhì)的影響是一個(gè)更嚴(yán)重的問(wèn)題。殼寡糖作為一種新型的綠色飼料添加劑,資源豐富、且無(wú)毒、無(wú)副作用,實(shí)際應(yīng)用中問(wèn)題較少,所以前景廣闊,成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的又一新亮點(diǎn)。但是低聚殼聚糖的制備,特別是聚合度為6~8殼寡糖的制備大部分都處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)化學(xué)降解法中的H2O2氧化降解法研究較多,但是在降解過(guò)程中伴隨的副反應(yīng),還需要探索出有效的遏止方法,另外必須注意的就是氧化降解對(duì)產(chǎn)品活性的影響以及降解以后殘留的H2O2對(duì)食品安全性是否會(huì)產(chǎn)生隱患。酶降解制備低聚殼聚糖同樣受到了科學(xué)研究者的極大關(guān)注,但是由于專一性酶價(jià)格昂貴、難以形成商業(yè)化。所以尋找其它降解效果好,并且價(jià)格低廉的非專一性酶,通過(guò)物理、化學(xué)方法與酶法相結(jié)合來(lái)探索出能夠高效、安全生產(chǎn)殼寡糖的復(fù)合降解法已經(jīng)成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。與此同時(shí),還需要繼續(xù)深入研究殼寡糖的作用機(jī)理以及在各種動(dòng)物飼料中的最佳添加量,以便為殼寡糖的推廣提供更為明確的理論指導(dǎo)目前,我國(guó)寡糖生產(chǎn)量正急速上升,特別的對(duì)一些常見(jiàn)寡糖的研究也比較多,例如半乳糖寡糖,果寡糖,甘露糖寡糖等,而對(duì)殼寡糖的研究才剛剛開(kāi)始。Chen等從曲霉CJ22-326菌株發(fā)酵液中分離純化得到2種不同的殼聚糖酶組分。陳小娥等對(duì)其的水解作用模式進(jìn)行了研究,這將有助于完善不同用途甲殼低聚糖的酶法制備工藝。Hsiao等在近期用蠟樣芽孢桿菌純化的殼聚糖在一個(gè)膜反應(yīng)器中生產(chǎn)出了高聚合度的殼寡糖,這些研究成果將促使殼寡糖的應(yīng)用更加廣泛。相信隨著生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)和研究的不斷深人,將會(huì)出現(xiàn)更多優(yōu)秀的關(guān)于殼寡糖的研究成果,開(kāi)展對(duì)殼寡糖的研究及應(yīng)用推廣,無(wú)論在健康保健方面還是在資源開(kāi)發(fā)利用上都具有十分重要的意義。

作者:崔健 康鵬天 單位:甘肅省漁業(yè)技術(shù)推廣總站