壳聚糖在水产养殖中的研究现状【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述生物技术壳聚糖在水产养殖中的研究现状摘要壳聚糖是甲壳素经化学法处理脱乙酰基后的产物，是一种天然的阳离子生物聚合物，它无毒、无害，安全可靠，易于生物降解，不污染环境，能增强水生动物体内杀菌酶类的活性和吞噬细胞的吞噬能力，提高水生动物的非特异性免疫能力，具有广泛的用途，在水产养殖中常当做免疫增强剂来提高水产质量。本文着重介绍这种多聚糖独特的生理性质及其在水产养殖业中的应用状况，并指出其在应用中存在的一些问题，为壳聚糖在水产业中的应用提供有利的科学依据。关键词鱼类；壳聚糖；水产养殖；免疫增强剂；近年来我国水产养殖业规模不断扩大，集药化和工厂化程度越来越高，养殖水域污染日益严重，导致病

2、害的频繁发生，严重困扰着香鱼等水产养殖业的健康发展。与此同时，大量抗生素及其它药物的使用，污染了水体，降低了水产品的品质，疫苗对多种疾病尤其是病毒性疾病有显著的预防作用，但特异性能力强且生产上操作可行性差。抗生素等化学药物对某些疾病确实有较好的治疗效果，但对病毒引起的疾病并无作用，且容易过量使用甚至滥用，一方面使致病病原体的抗药性不断增加，使机体的细胞免疫、体液免疫功能下降；另一方面，药品在水产品中的残留会直接危害人体健康和我国贝类产品在国际市场上的竞争力。因此开发绿色，无毒，无污染的免疫增强剂成为当前水产及香鱼养殖工作者研究的热点。已有研究也证实了在饲料中添加一定水平的免疫制剂,可以调节水产

3、动物自身免疫系统功能，提高其抗病能力1。目前水产业上应用的免疫增强剂包括多糖，低聚糖，维生素类，中草药，微生态制剂等。自20世纪60年代以来，壳聚糖作为一种新型免疫增强剂己广泛应用，近年来，成功的应用于鱼虾等水产动物的病害防治中，表现出显著的免疫增强效果。1壳聚糖性质及作用机制11壳聚糖的性质壳聚糖是甲壳素脱乙酞化而得到的一种生物高分子2，是甲壳素的主要衍生物，又称聚甲壳糖、甲壳胺、聚氨基葡糖、可溶性甲壳素、粘性甲壳素等。壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明片状固体，略有珍珠光泽。可溶于大多数稀酸，如盐酸、醋酸、乳酸、苯甲酸、甲酸等酸溶液中，不溶于水及碱溶液中，也不溶于硫酸和磷酸3，因此在应用时应

4、选择合适的酸使其溶解。壳聚糖具有良好的保湿性、润湿性，并能防止产生静电；它无毒、无害、对皮肤及眼粘膜无刺激，易于生物降解。因此具有多种作用和功能，被广泛的应用。壳聚糖可直接活化巨噬细胞、自然杀伤NK细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞的活性，促进其分裂增殖，使机体自身合成分泌的免疫球蛋白和细胞因子增多4。12作用机制壳聚糖具有抗微生物活性、激活淋巴细胞、提高免疫力、调节脂肪代谢、降低血脂胆固醇等多种生理功能，享有“第六生命要素”之称。壳聚糖的化学结构中含有活性自由氨基，溶于酸后糖链上的胺基与H结合形成强大的正电荷离子团，有利于改善酸性体质，强化人体免疫功能，排除体内有害物质等，维持机体正常PH值。壳聚

5、糖与细胞具有溶合性，使其具有多种生物活性和生物相容性。其机理主要由于其结构有两个特别之处，其一它是由氨基葡萄糖单体聚合而成的聚合物含有部分乙酰氨葡萄糖，相互之间能以氢键等结合；其二是氨基葡萄糖单体的C2上有带正电荷氨基，能吸附一些带负电荷的物质。由此，人们对壳聚糖的抑菌机理有着不同的解释，但多数人支持这么一种抑菌机理，即壳聚糖通过某种途径进入到菌体细胞内，吸附结合一些带负电的细胞质，扰乱菌体细胞的正常生理代谢，从而抑制细菌生长5。平均分子量较低的壳聚糖，含有较多的能穿过细胞膜的小分子量的壳聚糖，因而有较强的抑菌作用。2壳聚糖对水生动物的影响21壳聚糖对水生动物细胞免疫的影响吞噬细胞负责吞噬进入

6、体内的异物并进行消化，无法杀灭病原体时还可保留抗原信息并提呈给相关的淋巴细胞，从而激发机体的免疫应答。水生动物体内的吞噬细胞主要包括颗粒细胞和单核巨噬细胞，是白细胞的主要成分。因此，常用白细胞吞噬率和吞噬指数来反映机体的吞噬能力。童春等6对淡水白鲳投喂不同浓度的壳聚糖研究发现，壳聚糖可以显著提高血中颗粒细胞的吞噬指数。WANG等7发现，给白虾注射4UG/G体重的壳聚糖后，血清酚氧化酶活性也明显增强。以上研究表明，壳聚糖可通过提高水生动物的血清酚氧化酶活性来提高白细胞吞噬率。22壳聚糖对水生动物体液免疫的影响体液中含有的凝集素、溶菌酶LSZ、超氧化物歧化酶SOD、酸性磷酸酶ACP、碱性磷酸酶AK

7、P、过氧化氢酶CAT等体液免疫因子，能以不同的途径消灭异物，并抵御病原体的侵袭。在鱼类的体液免疫因子主要发挥作用的是溶菌酶和补体。沈锦玉8等分别对中华绒螯蟹注射和口服壳聚糖均显著提高了血清中LSZ、SOD活性。许国焕9等对彭泽鲫（ACANTHORHODEUSOMEIENSIS）的实验表明，饲料中添加一定的酵母细胞壁、葡聚糖、肽聚糖后均能提高血清溶菌酶的活性，另外它们能够提高血清凝集抗体效价，增强水产动物机体免疫力。罗庆华10以质量分数为4、6的杜仲叶粉添加于饲料中，投喂鲤30D，白细胞吞噬活性和攻毒后鲤的存活率分别提高210、205和45、45。张璐等11对鲈鱼投喂肽聚糖也证实，随着饲料中肽聚

8、糖添加量的升高，鲈鱼的生长和非特异性免疫力均显著上升。许多试验都以表明，壳聚糖对促进水生动物的免疫力起着一定的作用。23壳聚糖抗菌抗病毒作用研究表明壳聚糖具有天然的抑菌活性，抑菌谱较广，对革蓝氏阳性菌、革蓝氏阴性菌和白色念珠菌均有明显抑菌效果。具体杀菌机理可能是大多数的致病菌都呈阴离子性状，而壳聚糖是带正电荷的天然高分子材料，能从血液中分离出血小板因子4，增加血清中H6水平，或促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生并促进组织生长的功能12，从而抑制病原菌的繁殖和生长。刘南等认为壳聚糖的抑菌机理可能为壳聚糖干扰菌体细胞膜的功能，从而达到抑菌的效果；壳聚糖直接

9、与菌体DNA和MRNA作用；壳聚糖激活几丁质酶，达到抑菌的目的；壳聚糖上的氨基起抑菌作用；壳聚糖与细胞质发生作用。溶菌酶广泛存在于水生动物的黏液、血清和巨噬细胞中13。研究发现，壳聚糖可以显著或极显著地提高水生动物体内的溶菌酶活性14。常青等15在基础饲料中分别添加05、1和2的壳聚糖，连续投喂花鲈LATEOLABRAXJAPONICUS60D，结果表明，在30D时添加5或1壳聚糖能有效提高花鲈的补体活性、溶菌酶活性和吞噬活性；在60D时仅明显提高补体活性。胡品虎等用添加15的稀土甲壳素饲料喂养僵鳗8D后，僵鳗活动能力明显增加，20D后体色好转，待复苏后连续使用稀土甲壳素，其日增长率比对照池提

10、高325460倍；正常鳗摄食稀土甲壳素后，其生长速度明显提高，鱼体色有光泽。庄承纪等（1998）在罗氏沼虾（MACROBRACHIUROSENBERGII）和斑节对虾（PENAEUSMONNDON）虾苗的养殖水体中加入不同浓度的壳聚糖，人为感染气单胞菌或弧菌，结果表明壳聚糖可抑制气单胞菌或者弧菌的生长，增强虾苗抗病能力，提高虾苗成活率。王树芹等16以壳聚糖为饲料添加剂，分5组0、03、05、10、20对网箱养殖的异育银鲫ALLOGYOGENETICSSILVERCRUCIANCARP进行不同添加剂量的饲养实验。经过2个月的饲养，分别从每组提取异育银鲫血清、脾脏和头肾上清液进行溶菌酶活性和白细胞

11、吞噬活性实验，实验结果表明，添加05或10壳聚糖能有效地提高异育银鲫的溶菌酶活性P001和白细胞的吞噬作用P001，该壳聚糖可被用作水产动物免疫增强剂，其在饲料中适宜添加量为05。3壳聚糖的应用壳聚糖可制成膜应用于水果保鲜膜等17方面，还可以作为絮凝剂、纤维、液晶、催化剂、吸附剂以及应用于医药方面。仅在食品工业中，甲壳素和壳聚糖就做抗菌剂、食用膜、食品添加剂、污水处理剂、药物缓释剂、酶固定化载体等多种应用18。壳聚糖在抗心率失常、防治动脉粥样硬化、凝血作用和抗凝血作用、作用以及抗感染作用等方面都有报道19。31医学方面壳聚糖物质可以预防和抑制癌细胞转移，壳聚糖对接着分子具有强烈的吸附作用，使癌

12、细胞不能与接着分子结合，从而失去载体，不能转移，而被消灭。抗肿瘤活性被认为主要是其可活化巨噬细胞、T淋巴细胞、NK细胞和CAK细胞20，联合起到杀死癌细胞的作用。32农业方面壳聚糖具有抗真菌活性，壳聚糖的衍生物如壳寡糖也有很强的抑制作用21。同时，壳聚糖也可用作许多粮食、蔬菜作物种子的处理剂22，用于种子处理可提高种子的发芽率，幼苗的抗病能力，且能促进作物的生长，提高作物的产量。另外，壳聚糖可用作生物病害诱抗剂23，诱导生物的广谱抗病性。33其他方面壳聚糖作为阳离子生物聚合物，将其应用于化妆品，恰当地添加壳聚糖及其衍生物，显著地提高产品质量24，就是利用其保湿性、润湿性、成膜性、抗静电作用、毛

13、发柔软和保护作用，以及对皮肤无刺激、无毒等特性。在印染业中，壳聚糖可作为织物的整理剂、上浆剂、印染助剂等使用；在造纸工业中，纸张中添加壳聚糖后有较高的干湿强度且表面光滑，另外还能赋予纸张以特殊性能。壳聚糖以其氢键相互交联成网状结构，利用适当的溶剂，可制成透明的具有多孔结构的薄膜25，来保持蔬果、肉类的新鲜。4结束语甲壳素和壳聚糖及其衍生物不仅具有资源丰富，安全无毒的特点，而且作为一种天然高分子材料。其独特的生理活性越来越受到很多国家的重视，其应用领域也在不断扩大。但壳聚糖对水生动物免疫能力影响的研究还存在以下问题（1）目前主要是定性和表观现象的认识，对作用的分子机制还很少涉及；（2）壳聚糖的给

14、予方式、剂量、服用时间长短与作用效果的确切关系还存在许多的疑问，有待深入研究。参考文献1李牧壳聚糖的性质及应用研究J科技信息,2007,205253,1052童春,曹振杰,杨玲,秦玉广,孙栋壳聚糖对淡水白鲳生长和非特异性免疫功能的影响J上海海洋大学学报,2010,1922192253那海秋,刘宝忠,张德智壳聚糖的性质、制备及应用J辽宁化工,1997,2441941964胡梦红,王有基壳聚糖对罗非鱼营养生理学作用的研究J广东饲料,2007,16128295周晓苏,王印庚我国海水养殖疾病防控策略J海洋与渔业,2005,817186沈锦玉,刘问,曹铮,尹文林,沈智华,钱冬,吴颖蕾免疫增强剂对中华绒螯

15、蟹免疫功能的影响J浙江农业学报,2004,16125297WANGSH,CHENJCTHEPROTECTIVEEFFECTOFCHITINANDCHITOSANANAGAINSTVIBRIOALGINOLYICSINWHITESHRIMPLITOPENAEUSVANNAMEIJFISHANDSHELLFISHIMMUNOLOGY,2005,191912048沈锦玉,刘问,曹铮,尹文林,沈智华,钱冬,吴颖蕾免疫增强剂对中华绒螯蟹免疫功能的影响J浙江农业学报,2004,16125299许国焕,吴月嫦,何四旺微生物多糖对罗非鱼生长及非特异免疫功能的影响J水利渔业,2004,241525310张璐,艾

16、庆辉,麦康森,郑石轩肽聚糖对鲈鱼生长和非特异性免疫力的影响J中国海洋大学学报,2008,38455155611肖伟伟,冯琳,刘扬,姜俊,李树红,周小秋壳聚糖对水生动物免疫能力的影响及其可能的调节机制J2010,22354455012苏广宇,刘四新,李从发甲壳素/壳聚糖的研究与应用概况J广东农业科学,2008,2107111,12313ELLISAEIMMUNITYTOBACTERIAINFISHJFISHANDSHELLFISHIMMUNOLOGY,1999,929130814杨铭铎,曲志华,李元瑞几丁质几丁聚糖及其衍生物在食品中的作用J食品科学,2001,225979915常青,梁萌青,王家

17、林,孙静壳聚糖对花鲈生长和非特异性免疫力的影响J海洋水产研究,2006,275172216王树芹,周洪琪壳聚糖对异育银鲫溶菌酶和白细胞吞噬活性的影响J上海水产大学学报,2004,13212112517赵玉清,郑兆艳,王冰,阂玉梅壳聚糖复合物的制备与荔枝保鲜研究J大连民族学院学报,2004,61444618SHAHIDIF,ARACHCHIJKV,JEONYJFOODAPPLICATIONSOFCHITINANDCHITOSANSJTRENDSINFOODSCIEDNCEANDTECHNOLOY,1999,10353719WENGL,KANGDYCHITOSANANDITSDERIVATIVES

18、APROMISINGNONVIRALVECTORFORGENETRANSFECTIONJJOURNALOFCONTROLLEDRELEASE,2002,8311120朱晓康可食性纤维素人体第六生命要素J山东食品发酵,199734621胡文玉,吴妓莲壳聚糖的性质和用途及其在农业上的应用前景J植物生理学通迅,1994,30429429622史彬林,朴香淑,李德发壳聚糖对肉仔鸡免疫应激的缓解作用研究J中国畜牧杂志,2003,166823钱国强,周菊岩,马建标壳聚糖微球固定化L天门冬酰胺酶研究J高等学校化学学报,1995,177114724罗庆华杜仲叶粉对鲤鱼免疫力的影响J湖南农业大学学报,2002,2815153