殼寡糖在動物體內抗氧化功能研究進展

彭媛媛，歐陽富龍，賀建華

（湖南農業大學動物科學技術學院，長沙 410128）

殼寡糖（COS）是低聚糖的一種，是殼聚糖經酶降解后得到的低相對分子質量產物，又稱幾丁寡糖、低聚葡萄糖胺或低聚氨基葡萄糖，是2-氨基葡萄糖（GlcN，D）通過2～10個β-（1，4）-糖苷鍵連接起來的物質，其中含有部分乙酰氨基葡萄糖殘基（GlcNAc，A），其化學名為寡糖β-（1，4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖[1]。殼寡糖相對分子質量小，可溶于水，容易被動物吸收利用，并且其生物活性比殼聚糖更強[2-4]。作為一種氨基陽離子，其不但具有良好的生物相容性、抗菌性和生物降解性，而且還具有生物黏附性和解吸附能力[5]。研究表明，殼寡糖具有抗氧化、抑菌、抗腫瘤、增強免疫力和調節體內酸堿平衡等多種生物活性，具有提高動物生產性能、調節腸道微生態、改善腸道組織形態、降血壓血脂、增強動物免疫功能、改善動物產品品質的作用[6-7]。目前，殼寡糖的抗氧化功能已經引起國內外研究者的廣泛關注，成為研究開發的熱點。

1 殼寡糖抗氧化作用機理分析

抗氧化是機體免受自由基損傷的一種自我保護機制。自由基是機體產生的具有強氧化性，損害機體組織與細胞的有害化合物，能引起疾病和機體衰老。生物體內存在的自由基包括超氧陰離子自由基、羥自由基、脂類過氧化物自由基等。其中，羥基自由基是一種化學性質很活潑的自由基，易與生物大分子發生反應，如氨基酸、蛋白質和脫氧核糖核酸，對機體危害極大，與衰老、腫瘤等密切相關。

殼寡糖能夠通過激活體內抗氧化酶來增強機體對自由基的清除作用，同時由于含有羥基、氨基等活性基團而具有較強的抗氧化活性。研究表明，殼寡糖及其衍生物的總還原能力較強，能有效清除羥基自由基和超氧陰離子[8-9]。因為殼寡糖能提供正電子與自由基反應，將自由基轉化為更為穩定的產物，從而終止自由基鏈式反應；另外由于殼寡糖分子鏈短，形成分子內氫鍵能力較弱，有很多的活性羥基和氨基暴露出來后容易被激活，有利于清除自由基[10]。

2 殼寡糖發揮抗氧化功能的影響因素

殼寡糖的抗氧化能力大小與其質量濃度高低、相對分子質量大小、氨基取代度、乙酰度以及聚合度的高低密切相關。金黎明等研究發現，殼寡糖對羥自由基和超氧陰離子清除率隨著質量濃度的升高而升高[11]。Weiming等采用化學發光技術研究了水溶性殼寡糖衍生物清除自由基的功能，發現殼聚糖及其衍生物不但能夠清除自由基，而且隨著濃度的增大，清除作用增強[12]。趙盼等發現，相對分子質量越低的殼寡糖其抗氧化效果越強[13]。姚倩等研究了不同取代度的羧甲基殼聚糖的抗氧化能力，結果發現，隨著氨基取代度的增加，樣品清除自由基的能力逐漸增強[14]。李克成等對制備的兩種殼寡糖（部分乙酰化殼三糖和全脫乙酰化殼三糖）抗氧化活性進行比較，結果顯示，高乙酰度的殼三糖具有更強的抗氧化活性，說明N-乙酰基對殼寡糖的抗氧化活性起重要作用；同時研究還證實，低聚合度的殼寡糖具有更強的羥自由基清除活性和還原能力，而超氧陰離子清除活性最強的殼寡糖聚合度為10～12，并結合其成分分析進一步推測出殼十一糖有可能是最佳的清除超氧陰離子的殼寡糖分子。同時，分子鏈的長短對殼寡糖抗氧化功能也有一定的影響[15]。姚倩等發現，殼寡糖季銨鹽清除自由基的活性和還原能力強于殼聚糖季銨鹽衍生物[16]。這可能是由于殼寡糖分子鏈短，更多活性氨基和羥基暴露出來參與抗氧化反應所致。

殼寡糖的衍生物也具有抗氧化功能，甚至比殼寡糖更強，并且其抗氧化活性均隨著濃度的增大而增強。金黎明等以亞硒酸鈉和殼寡糖為原料合成的硒化殼寡糖，郭芳寧等以三氯化鐵和殼寡糖為原料合成的殼寡糖鐵配合物，樊素芳等制備的殼寡糖水楊醛系列希夫堿，林家超用葡萄糖和殼寡糖反應所得的接枝產物，這些殼寡糖衍生物的抗氧化活性均優于殼寡糖，并且隨著質量濃度增大，其抗氧化活性逐漸增強[17-20]。體內試驗研究表明，殼寡糖在N9小膠質細胞內外均具有較強的抗氧化能力，能保護N9小膠質細胞，減輕N9小膠質細胞的氧化損傷；殼寡糖能夠降低血清中谷草轉氨酶（AST）、谷丙轉氨酶（ALT）、肝臟組織中的丙二醛（MDA）含量，提高肝臟的抗氧化活性，保護肝臟不被四氯化碳損傷。Liu等研究表明，一定劑量的殼寡糖能夠抵抗過氧化氫，還能夠增加超氧化歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-pX）含量，抑制由過氧化氫引起的體內活性氧（ROS）的產生[21]。研究表明，殼寡糖的抗氧化能力與殼寡糖的分子和乙酰度密切相關，一般低相對分子質量、高乙酰度的殼寡糖清除自由基的能力更強[22-23]。

3 殼寡糖在動物體內抗氧化作用及效果

殼寡糖作為飼料添加劑的應用多見于肉雞、蛋雞、仔豬和水產動物。殼寡糖能提高肉雞肌肉的抗氧化性能力，從而提高雞肉肉品質和風味。殼寡糖能夠顯著提高雞蛋的抗氧化性（P＜0.05），從而提高雞蛋的哈夫單位，提高雞蛋的新鮮度。殼寡糖在小鼠試驗中所表現的抗氧化性包括3個方面：降低飼喂高膽固醇日糧小鼠血清膽固醇水平，通過激活肝臟抗氧化防御系統清除自由基，進而降低氧化破壞作用[8]；提高小鼠成骨細胞MC3T3-E1的增殖和分化，降低細胞的凋亡率，使細胞ALP的活性提高，減輕過氧化氫對細胞的損傷，提高細胞的增殖和分化；改善小鼠神經功能缺陷，減少腦梗死面積，降低腦組織MDA的羰基含量，提高抗氧化物酶的活性。在清除羥自由基的試驗中也證實，寡糖存在明顯的抗氧化作用，可以顯著提高糖培養的紅細胞內NO含量（P＜0.05），同時證明殼寡糖的相對分子質量與其生物活性有密切關系。動物試驗已證實，殼寡糖具有降低氧化破壞、提高氧化酶活性等抗氧化功能，同時在動物生產中的應用效果也表明，利用殼寡糖的抗氧化功能可改善肉品質和提高雞蛋的新鮮度。對于水產動物，殼寡糖所含的氨基和羥基可以結合養殖用水中的金屬離子，凈化用水，同時防止金屬離子對水產動物的毒害。因此，殼寡糖有望作為綠色飼料添加劑在動物生產中推廣應用。

4 小結

目前，關于殼寡糖抗氧化功能的研究并不多見，其抗氧化功能在動物生產中的應用也并未得到推廣，主要因為殼寡糖的具體抗氧化作用機理尚不明確，另外殼寡糖的合理用法和用量不確定。但是殼寡糖具有安全無毒、水溶性好、功能多、生物活性高等特點，對畜禽的健康和抗氧化能力有很好的促進效果，同時能改善肉質，因此有望開發成一種新型、無公害綠色飼料添加劑，來替代抗生素的使用，所以應加大對殼寡糖抗氧化功能的研究力度。

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