畜牧人
標(biāo)題: 殼寡糖與健康養(yǎng)殖 [打印本頁(yè)]
作者: 中泰和 時(shí)間: 2013-4-1 15:08
標(biāo)題: 殼寡糖與健康養(yǎng)殖近年來(lái),隨著養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整,規(guī)?;B(yǎng)殖迅速發(fā)展,集約化、集團(tuán)化養(yǎng)殖日趨明顯。然而,規(guī)?;l(fā)展的同時(shí)卻帶來(lái)了諸多的問(wèn)題,多細(xì)菌多病毒混合感染已成為當(dāng)前疾病流行的一大特點(diǎn)。高熱病,口蹄疫、禽流感等烈性傳染病席卷全國(guó),給養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了巨大的損失,加之抗生素的超劑量添加和養(yǎng)殖環(huán)境的惡化,已成為壓倒駱駝的最后一根稻草,疾病發(fā)生,猶如一顆定時(shí)炸彈,隨時(shí)引爆。究其原因,歸根結(jié)底,免疫抑制性疾病是罪魁禍?zhǔn)?。行業(yè)內(nèi)急切需要一種既能在飼料里添加,又能提高動(dòng)物機(jī)體免疫力,安全、高效、綠色的新型飼料添加劑。
甲殼素是自然界數(shù)量最大的纖維素,也是自然界唯一帶正電荷的堿性物質(zhì)。1991 年甲殼素僅以自身酶解可被人體吸收1%-5%的功效,就被世界醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)界冠以“生命第六要素”的美名。但是這樣的吸收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到大部分被動(dòng)物體吸收利用的目的,隨著研究是深入,甲殼素經(jīng)過(guò)化學(xué)方法處理脫掉了乙酰基成為殼聚糖,殼聚糖在胃酸及溶菌霉的作用下,已經(jīng)可以部分被人體吸收利用,但是殼聚糖的水溶性和生物活性仍然較差,其主要作用集中在動(dòng)物體的腸道。隨著糖工程的進(jìn)一步研究和生產(chǎn)工藝的發(fā)展,殼聚糖經(jīng)過(guò)酶解可以變成小分子的殼寡糖,殼寡糖幾乎百分之百的溶于水.其生物學(xué)功能和生物活性大大提高。
1 殼寡糖由2~10個(gè)氨基葡萄糖通過(guò)β-1,4糖苷鍵連接,是目前自然界中發(fā)現(xiàn)的唯一呈堿性、帶正電荷、分子量在2000Da以內(nèi),水溶性、動(dòng)物性纖維寡糖,它在胃腸道中不被分解,可被動(dòng)物直接吸收入血作用于靶細(xì)胞,持續(xù)穩(wěn)定的提高動(dòng)物機(jī)體免疫力。殼寡糖可以將特有信息以化學(xué)傳遞方式調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的功能,起著信使的作用,在信息傳遞后,即被排除體外,安全、無(wú)毒、無(wú)殘留。殼寡糖同時(shí)具有多種生物活性,如調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗腫瘤、調(diào)節(jié)腸道健康等,因此,殼寡糖安全無(wú)毒,是一種新型天然綠色飼料添加劑。殼寡糖與其他寡糖飼料添加劑的異同
這里添加一段總結(jié)性的話,說(shuō)明與其他寡糖的異同,然后再出現(xiàn)表格
表1 殼寡糖與其他寡糖飼料添加劑的異同
名稱
性質(zhì)
吸收性
主要發(fā)揮作用的部位
活性與功能
1、 吸附性:與脂類等負(fù)電荷物質(zhì)吸附
2、 堿性:中和酸性物質(zhì),改善體液
3、 特異性:與免疫細(xì)胞特異性結(jié)合,免疫調(diào)節(jié)
4、 還原性:抗氧化作用,清除自由基
飼料添加量
2 殼寡糖的功能及機(jī)理
2.1 雙向調(diào)節(jié)免疫
2.1.1 釋放免疫因子,激活免疫細(xì)胞
殼寡糖可以最大限度的激活巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞,釋放細(xì)胞因子,進(jìn)而活化免疫淋巴細(xì)胞,將LAK細(xì)胞的功能提高3倍左右、NK細(xì)胞活性提高約4.5倍。其作用機(jī)理在于殼寡糖可通過(guò)甘露糖受體(MR)和Toll樣受體(TLR4)開啟一連串的免疫應(yīng)答反應(yīng)。Yanping Han(2005)等發(fā)現(xiàn),甘露糖受體是殼寡糖吸收過(guò)程中的主要受體,它同時(shí)可誘導(dǎo)TNF-α分泌量增加和[Ca2+]的變化,它在殼寡糖激活巨噬細(xì)胞功能過(guò)程中充當(dāng)單個(gè)信號(hào)分子受體的作用。YibingDang(2011)等同時(shí)發(fā)現(xiàn),殼寡糖可顯著誘導(dǎo)樹突細(xì)胞MHCⅡ和CD86的表達(dá),刺激樹突細(xì)胞表達(dá)TNF-a,誘導(dǎo)其免疫活性,樹突細(xì)胞表面的TLR4在此過(guò)程中可能發(fā)揮了橋梁作用。Wu(2007)等發(fā)現(xiàn)殼寡糖聯(lián)合IFN-γ,通過(guò)CD14、TLR4和CR3受體,協(xié)同誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的免疫活性。
2.1.2 抑制炎癥反應(yīng)
當(dāng)機(jī)體防御過(guò)激發(fā)生炎癥時(shí),殼寡糖可以抑制肥大細(xì)胞、吞噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng),協(xié)助機(jī)體雙向調(diào)節(jié)免疫保證最佳抵抗力。
Ying Qiao(2010)等研究發(fā)現(xiàn),殼寡糖可結(jié)合在TLR4/MD-2受體復(fù)合物上,抑制脂多糖(LPS)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用,從而降低炎癥中間產(chǎn)物,調(diào)控炎癥反應(yīng)。Chen(2008)等的研究發(fā)現(xiàn),水溶性殼聚糖可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞表面CD44和TLR4的表達(dá),下調(diào)炎性細(xì)胞因子IL-6的產(chǎn)生。
2.2 腸道形態(tài)學(xué)和菌群結(jié)構(gòu)的改變
Jonathan Rhoades等(2006)對(duì)腸道致病菌研究發(fā)現(xiàn),殼寡糖可以選擇性地抑制三種腸道致病性大腸桿菌(O111:H27, O119:H4和O128:H12)對(duì)結(jié)腸細(xì)胞的粘附,這種抑制作用隨著殼寡糖濃度的增加而增加,起到很好的調(diào)節(jié)腸道菌群平衡的作用。
王秀武等(2005),Liu等(2007)的研究均顯示,殼寡糖增加空腸和回腸的絨毛高度,降低空腸和回腸中IgA陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量;有效的恢復(fù)大腸桿菌感染引起的仔豬不良反應(yīng),如抑制空腸、回腸、盲腸和結(jié)腸中大腸桿菌的數(shù)量;提高仔豬的日增重,降低痢疾的發(fā)生率。
2.3 促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收
王秀武等(2008)研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖可以提高仔豬生產(chǎn)性能,顯著降低仔豬死亡率、次品率,增加背最長(zhǎng)肌中Cu、心肌中Zn以及脾臟中Mn的含量,降低脾臟、胃和腎組織中Ca 和Mg 的含量,血清中Cu、Zn、Mn 和Ca 的含量均有增加的趨勢(shì)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)(2008)的研究發(fā)現(xiàn),殼寡糖對(duì)仔豬的總能、粗蛋白、鈣、磷、脂肪等的吸收都有不同程度的增加,其中對(duì)鈣、磷的吸收增加的比較明顯,其主要是通過(guò)增加回腸和空腸的絨毛高度、促進(jìn)小腸絨毛的生長(zhǎng),進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用。
2.4 促進(jìn)生長(zhǎng)作用
Tang等(2005)研究發(fā)現(xiàn),殼寡糖能增加仔豬血清中生長(zhǎng)激素(GH)和胰島素樣生長(zhǎng)因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)的量,并對(duì)仔豬的肝中和肌肉中的IGF-Ⅰ的mRNA表達(dá)情況進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),肝中和肌肉中的IGF-Ⅰ的mRNA表達(dá)量明顯上調(diào)。GH-IGF-Ⅰ信號(hào)通路是調(diào)控生長(zhǎng)的主要信號(hào)通路,GH與細(xì)胞表面的GH受體結(jié)合,進(jìn)而活化JAK2、PI3K、STAT-5b等通路,最終調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平上IGF-Ⅰ的表達(dá),IGF-Ⅰ再與其受體結(jié)合,開啟ERK1/2和PI3K通路,最終促進(jìn)生長(zhǎng),可見(jiàn)殼寡糖是通過(guò)參與GH-IGF-Ⅰ信號(hào)通路來(lái)達(dá)到促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)作用。
3 殼寡糖作為飼料添加劑在健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用
3.1 殼寡糖在生豬健康養(yǎng)殖上的應(yīng)用
Tang等(2005)發(fā)現(xiàn)殼寡糖可以誘導(dǎo)仔豬中IL-1、IL-2、IL-6轉(zhuǎn)錄水平的提高。Liu等(2010)的研究證明,殼寡糖可以有效的阻止E.coli引起的仔豬發(fā)病,提高仔豬的免疫力,促進(jìn)仔豬的生長(zhǎng)。王秀武等(2005)的研究證明,日糧中添加了殼寡糖的仔豬的死亡率、次品率均顯著降低,而平均體重顯著提高。Tang等(2005)通過(guò)給仔豬喂食0.025%的殼寡糖發(fā)現(xiàn),殼寡糖可通過(guò)增加生長(zhǎng)激素(GH)和胰島素樣生長(zhǎng)因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)的表達(dá),來(lái)促進(jìn)仔豬的生長(zhǎng)。Chae等(2008)發(fā)現(xiàn),給仔豬喂食含殼寡糖的飼料可以減少豬肉中的膽固醇(16.4%)和油酸(28.3%)含量,提高豬肉的質(zhì)量。Liu等(2008)研究表明殼寡糖可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌落平衡來(lái)促進(jìn)仔豬的生長(zhǎng)。
在深圳某知名乳豬料公司,整個(gè)繁殖周期的母豬和斷奶前仔豬添加殼寡糖30ppm,斷奶瘦母豬比例下降了26.4%,母豬間情期縮短了2.1天,仔豬初生均重增加了80克,平均活仔數(shù)增加了8.6%,窩斷奶數(shù)和斷奶均重分別增加了16.5%和10.8%,弱仔數(shù)和死胎數(shù)均下降了4.6%。在某權(quán)威科研機(jī)構(gòu),母豬懷孕后期、仔豬教槽和保育階段添加殼寡糖30ppm,仔豬斷奶窩重增加了16.67%,保育結(jié)束時(shí)仔豬均重增加了14.15%,保育期日增重增加了9.74%,保育期日采食量增加了12.48%,保育期料肉比降低了3.38%。在遼寧開原、葫蘆島等地的實(shí)際應(yīng)用也顯示,殼寡糖對(duì)促進(jìn)肥豬生長(zhǎng),提高母豬受孕率有很好的效果。
3.2 殼寡糖在肉、蛋雞健康養(yǎng)殖上的應(yīng)用
李曉晶等(2007)用殼寡糖替代常用抗生素金霉素添加到肉雞日糧中發(fā)現(xiàn),殼寡糖組增重更明顯,平均日增重等相關(guān)數(shù)據(jù)更佳;王秀武等(2003)在肉仔雞日糧添加0.1%殼寡糖,結(jié)果表明,殼寡糖組盲腸內(nèi)容物中大腸桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量均呈下降趨勢(shì);回腸微絨毛密度增加(P<0.05);胸腺和法氏囊相對(duì)重量增加(P<0.05),血清新城疫抗體效價(jià)提高(P<0.05);增重和料肉比得到明顯改善(P<0.05)。據(jù)此說(shuō)明殼寡糖可以抑制肉仔雞腸道菌,促進(jìn)微絨毛生長(zhǎng)發(fā)育,提高免疫能力和生產(chǎn)性能。Huang等(2006)運(yùn)用分子生物學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)添加殼寡糖后,肉雞的免疫指標(biāo)IgG、IgA和IgM均有大幅度的提高。2010年在廣東的實(shí)際應(yīng)用顯示,殼寡糖可以增加蛋殼厚度、密度,減少次品蛋的百分比,提高雞蛋保存時(shí)間。2009年中科院沈陽(yáng)生態(tài)所農(nóng)產(chǎn)品安全與環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)中心研究發(fā)現(xiàn),飼料中添加了殼寡糖后雞蛋的膽固醇含量明顯下降。
3.3 殼寡糖在漁業(yè)健康養(yǎng)殖上的應(yīng)用
蘇州市科技局(2004)用殼寡糖對(duì)青蝦的成活率、畝產(chǎn)量、餌料系數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明添加了殼寡糖后,青蝦成活率提高了24.9%,畝產(chǎn)增加55.6%,餌料系數(shù)降低了4.2%。劉國(guó)興等(2004)研究了殼寡糖對(duì)羅非魚飼料利用率效果、肝臟脂肪代謝和肝組織抗超氧陰離子自由基、超氧化物歧化酶濃度的影響。結(jié)果表明殼寡糖能有效提高羅非魚的體重和飼料利用率,提高羅非魚肝組織內(nèi)抗超氧陰離子自由基和超氧化物歧化酶的濃度,并且在一定濃度范圍內(nèi)的殼寡糖能有效促進(jìn)羅非魚的肝體比重和肝脂含量。StaleRefstie(1998)給大西洋鮭魚分別喂食不含殼寡糖和含有殼寡糖的餌料55天,結(jié)果表明喂食含有殼寡糖的大西洋鮭魚在增長(zhǎng)率、飼料轉(zhuǎn)換率以及蛋白質(zhì)、脂肪消化率等方面均和對(duì)照組差異顯著。蔡雪峰等(2006)研究了不同濃度殼寡糖對(duì)虹鱒幼魚腸道菌群的影響以及利用殼寡糖作為唯一碳源的腸道細(xì)菌和虹鱒幼魚抗嗜水氣單胞菌感染的情況。結(jié)果顯示,各組虹鱒幼魚腸道優(yōu)勢(shì)菌有所變化。利用殼寡糖作為唯一碳源的菌株數(shù)量受到殼寡糖及其濃度的影響。殼寡糖能夠提高虹鱒幼魚抗啫水氣單胞菌感染的能力。
4 殼寡糖的應(yīng)用前景
近年來(lái),環(huán)境污染和抗生素殘留問(wèn)題日益嚴(yán)重,人類健康越來(lái)越受到重視,
許多國(guó)家先后做出限用或禁用化學(xué)合成藥物做飼料添加劑的規(guī)定,我國(guó)也正在逐步的取消各種抗生素及化學(xué)合成類添加劑。殼寡糖作為新型飼料添加劑,因其安全無(wú)害,無(wú)殘留,無(wú)抗藥性,可以促進(jìn)豬只生長(zhǎng)及抗病的作用,日益受到人們重視,并廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐,為生產(chǎn)安全、放心、無(wú)污染的畜禽產(chǎn)品提供了可靠保證,殼寡糖產(chǎn)品必將愈來(lái)愈為人們所熟知,在未來(lái)的添加劑市場(chǎng)中必將占據(jù)極其重要的位置。
殼寡糖飼料添加劑寡糖素COSII是中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所天然產(chǎn)物與糖工程(1805)課題組經(jīng)十多年研究的成果。寡糖素COSII在山東、河南、廣東、廣西、四川、浙江、北京、遼寧等20 個(gè)省市應(yīng)用,已得到了多家公司的認(rèn)可,目前正面向全國(guó)大力推廣。寡糖素COSII在調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體的免疫力、增強(qiáng)消化道吸收功能、優(yōu)化腸道微生物菌群、加快機(jī)體新陳代謝、促進(jìn)畜禽快速生長(zhǎng)等方面具有獨(dú)特功效。
殼寡糖作為新型飼料添加劑圍繞飼料工業(yè)發(fā)展和食品安全的國(guó)計(jì)民生重大戰(zhàn)略問(wèn)題,進(jìn)行多學(xué)科的交差與融合,解決海洋寡糖工程和糖生物學(xué)在畜禽生產(chǎn)中的重大技術(shù)和科學(xué)問(wèn)題,為生產(chǎn)安全、放心、無(wú)污染的畜禽產(chǎn)品提供可靠的保證(見(jiàn)圖1)。殼寡糖新型綠色飼料添加劑高新技術(shù)盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,加快推動(dòng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的新政策,符合養(yǎng)殖戶健康養(yǎng)殖的新理念,滿足老百姓餐桌的安全的新愿望,有利于促進(jìn)我國(guó)綠色環(huán)保飼料產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)健康養(yǎng)殖的的形成和發(fā)展。
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