1.1 壳寡糖具有抑制消化道内有害菌的作用 在酸性条件下,壳寡糖分子中的游离氨基质子化,质子化铵能与细菌带正电的细胞膜作用,干扰细菌细胞膜功能,造成细菌体内细胞质流失,对真菌和微生物的生长有抑制作用。其抗菌活性与菌种和浓度有关,且随浓度加大其抗菌活性增强,高浓度时有杀菌作用。 1.2 壳寡糖具有促进双歧杆菌生长的功能 从目前已报道的双歧杆菌促生长因子(BF) 研究结果分析,甲壳低聚糖是BF 的一种重要种类,它能调节动物肠道内微生物的代谢活动,改善肠道微生物区系分布,促进双岐杆菌生长繁殖,从而提高机体免疫力,使肠道内pH下降,抑制肠道有害菌生长,产生B族维生素,分解致癌物质,促进肠蠕动,增进蛋白质吸收。 1.3 改善肠道组织形态,提高动物的生产性能 壳寡糖使回肠微绒毛密度增加,同时也有变细、变高的倾向。微绒毛高度增加,密度加大,利于增大小肠的吸收面积,促进营养物质的吸收,提高饲料的利用率。 2、增强免疫功能 ①壳寡糖刺激机体,促进腹膜渗出液的细胞(PEC)数量增加,激活巨噬细胞,从而增加活性氧的生成,再通过氧化性杀菌机制产生作用;②壳寡糖对巨噬细胞的直接激活作用增加了巨噬细胞的杀伤活性;③壳寡糖激活T淋巴细胞而显示杀伤活性,且致敏T细胞诱发迟发性超敏反应;④壳寡糖激活T淋巴细胞,从而促使巨噬细胞激活因子( MAF) 的释放,进而激活巨噬细胞。 3、抗肿瘤,增强免疫力 以壳六糖为主的壳寡糖具有良好的抑制肿瘤细胞生长和抑制肿瘤转移的作用。壳寡糖抑制肿瘤的作用机制如下:壳寡糖抑制cyclin D1、bcl-xl mRNA的表达来抑制肿瘤细胞的增殖,抑制Bcl-xl的表达来诱导细胞凋亡,以及诱导分泌肿瘤坏死因子增强巨噬细胞的杀伤力和诱导多种免疫细胞的表达。此外,研究发现壳寡糖修饰产物在肿瘤疾病的治疗上也表现出较好的抗肿瘤活性。新型硬脂酸-壳寡糖/姜黄素(CSO-SA/Cur)胶束具有较好的生物相容性和可代谢性,体内外实验表明CSO-SA/Cur具有明显的抗肿瘤活性和抑制大肠癌干细胞的生长,而且对活体小鼠的细胞毒性较低。因此,体内、体外的大量实验已经证实壳寡糖具有抗肿瘤活性,新型CSO-SA胶束作为荷载抗癌药物的载体在肿瘤疾病的治疗上具有广阔的应用前景,值得继续深入研究。 4、促进骨折愈合 壳寡糖可通过某种机制促使成骨细胞的活性增高,使得骨形态发生蛋白(BMP) 在骨折修复早期表达增强,同时表达时间提前,从而促进骨折修复。 5、促进钙的吸收和骨骼健康 研究证实COS在体外实验中可抑制钙质形成不溶性的钙盐, 并且以切除卵巢的骨质疏松大鼠为模型,发现服用COS 的大鼠与未服的对照组相比, 对钙质的排泄明显减少, 增大了机体对钙的保持力。实验鼠股骨的总钙含量, 骨质密度和力度都有显著增加。另外, 磷酸化的COS也有加速钙质吸收的作用。这种作用与COS 的Mr 相关。Mr在1000以下的磷酸化COS具有较强的抑制磷酸钙沉淀的作用, 其抑制磷酸钙沉淀的作用与酪蛋白磷酸肽(CPP)相近。 因此, 认为在钙强化奶中广泛使用加入磷酸化COS 的方法,可抑制钙质形成沉淀, 以达到增加钙吸收率的目的。 6、抗疲劳 有实验研究表明甲壳寡糖可显著降低小鼠游泳时La (糖酵解产物)的含量,降低血清中LDH活性,改善小鼠有氧供能和增进糖原贮备,提高抗疲劳能力。 二、壳聚糖的应用 1、农业方面 1.1 诱导植物的抗病性 壳寡糖作为一种激发子, 可有效地诱导植物抗病性, 增强植物对病虫害的防御能力。研究报道壳寡糖可以诱导烟草对烟草花叶病毒的抗性。经壳寡糖诱导的水稻植株对稻瘟病菌的抗性明显高于未经诱导的植株。Chris等研究表明用壳寡糖处理胡萝卜,能够诱导胡萝卜对核盘菌产生抗性, 推迟发病时间。研究发现, 经壳寡糖诱导后的番茄叶中挥发性物质对番茄枯萎病菌的抑制率明显高于对照。陆引罡等研究表明以壳寡糖拌种可促进油菜生长, 提高壮苗率, 增加产量
壳寡糖拌种还可明显抑制油菜菌核病的发生, 对油菜菌核病菌菌丝生长有抑制作用。此外,也有壳寡糖诱导棉花、小麦、草莓等植物体或细胞内的防御酶活性升高, 进而推测壳寡糖可以诱导这些植物对病害的抗性的报道。总之, 壳寡糖可以诱导多种植物对病害的抗性, 是一种应用前景广阔的绿色生物农药。 壳寡糖诱导植物抗性的机理 壳寡糖是一种非质体信号, 所以不能直接进入细胞发挥其生物活性, 必须在胞外通过一定的作用使植物细胞将其识别。激发子-受体识别是植物诱导防御反应的第一步, 激发子与受体识别后, 通过构型变化激活胞内有关酶的活性和蛋白质磷酸化等效应引起信号传导。由于特定结构的壳寡糖才具备活性, 而且在低浓度条件下即可激发反应, 这预示植物体可能存在壳寡糖的特异性受体。 1.2 冲施肥专用壳寡糖 促进有益菌的生长和大量繁殖,达到抑菌、制菌的效果,提高率作物的抗病逆能力,减少了农药的大量使用,增加了绿色食品,有效的调节营养生长和生殖生长对营养的吸收,使农作物和水果蔬菜增产丰收。 1.3 叶面肥专用壳寡糖 含有大量元素N、P、K以及特有增效成分海洋寡聚糖,纯度高,水溶性好,能迅速被作物吸收利用,可以为作物提供充足的营养,诱导植物产生抗病性,可抑制多种作物病原菌的繁殖,增进微量元素吸收,以增加作物糖度,提升品质,延长保鲜期。 2、饲料方面 壳寡糖饲料添加剂 壳寡糖其分子量≤3000Da,水溶性好,动物肠道可吸收入血,具有良好的生理功能。壳寡糖的本质是寡糖链,与细胞具有特异亲和性,能过激活细胞,提高机体免疫力;壳寡糖和其他寡糖一样,具有促进肠道有益菌增殖、抑制病原菌生长的功能;壳寡糖能够改善血液微循环,改善动物肠粘膜结构,促进营养成分吸收,提高增重率。饲料添加壳寡糖能够提高肉仔鸡消化吸收功能,增强免疫功能,改善肉品质,促进肉仔鸡生长。断奶仔猪的日粮中添加壳寡糖100~400mg/kg时,可有效增强仔猪的生长状况,平均日增重、日采食量等指标都有一定的提高。壳寡糖对促进肥猪生长,提高母猪受孕率也有很好的效果。因此壳寡糖饲料的出现使我国饲料工业发生革命性变化