食用菌多糖作为添加剂在养殖业中的应用

马丹丹\汪雯翰1，贾薇\张劲松、葛欣芸2
(1上海市农业科学院食用菌研究所，农业部南方食用菌资源利用重点实验室，国家食用菌工程技术研究中心，国家食用菌加工技术研发分中心，上海市农业遗传育种重点开放实验室；2淮阴师范学院生命科学学院)
上海农业学报 2017年第3期

　　近年来，食品安全问题备受关注，目前养殖业通常的做法是饲料中添加药物防止动物生病，这样做不仅造成了细菌耐药性增强，而且还会导致动物体内药物残留。畜禽类食品遭受药物污染，会对人类健康造成危害:一是人们食用后在体内蓄积，造成过敏，产生畸形，导致肿瘤发生等；二是禽类粪便中含有很多抗生素和有机污染物，污染环境；三是排泄物大量滋生病原微生物、寄生虫卵等，造成人、禽传染病的蔓延。为了找到抗生素的替代物，提高畜禽养殖效率，食用菌多糖作为添加剂在畜禽养殖中具有无公害、无污染和无药物残留的优势。国际上食用菌多糖被称为生物反应调节物(Biologicalresponsemodifier，BRM)，作为添加剂，可起到免疫增强剂和免疫激活剂的作用。另外，除了能够提高机体免疫力，还具有抗细菌、抗病毒和抗凝聚，提高肝的功能和解毒力，提高动物耐缺氧能力和氧的利用率，降低血液黏稠度，增加心肌收缩力，改善心律，降血糖、镇静、镇痛、平喘、止咳化痰等功效。
　　1 食用菌多糖的结构
　　食用菌多糖以真菌细胞壁的结构组分存在。Zhou等从姬松耷(AgaricusblazeiMurill)中分离出的水溶性多糖，具有抗癌和抗氧化功能。Biswajit等从可食用蘑菇子实体中分离出多糖的组成为D-葡萄糖和D-半乳糖。Soumita等从野生可食用蘑菇中分离出水溶性杂多糖，经分析鉴定为D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和L-海藻糖。Shi等从树舌灵芝(Canodermaapplanatum)中分离出的多糖，经鉴定为葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和甘露糖。Kaushik等从可食用蘑菇中分离出的水溶性多糖，经研究表明为D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖。食用菌多糖由于其药理作用受到广泛关注，包括抗氧化、抗肿瘤、抗辐射、抗炎、降血糖、降血脂、免疫调节以及抗凝血作用，但是对于食用菌多糖的一级、高级结构与其生物活性的关系，即多糖的构效关系，还有待更深入的研究。
　　2 提高免疫力
　　2.1 作为免疫激活剂
　　多糖提高机体免疫力，并非直接攻击病原体，而是通过刺激免疫细胞成熟、分化和增殖，改善宿主机体平衡，恢复和提髙宿主细胞对细胞因子、激素及其他生理活性因子的反应。真菌多糖作为一种重要的免疫增强剂，可显著激活自身免疫系统，增强机体抵抗病毒、细菌、真菌和寄生虫的能力，增加机体抗应激能力，提高动物生产性能。红酒香菇(Lentinula edodes)多糖中含有香菇多糖和果糖酸，其中多糖可刺激机体产生干扰素，提高机体免疫力。刘金海等以肉鸡的免疫器官质量为指标评价免疫状况，肉鸡饲养到7日龄，添加红酒香截多糖，结果表明，红酒香菇多糖极大地促进了免疫器官的发育，使机体产生高而强的抗体。
　　溶菌酶、酚氧化酶、一氧化氮合成酶和碱性磷酸酶是反映对虾免疫能力的重要指标，在对虾防御体系中发挥重要作用。刘小玲等选取450尾凡那滨对(litopenaeusvannamei)，投喂桦褐孔菌(Inonotus obliquus)多糖伺料，添加量为1000mg/kg，词养期28d，养殖结束时，禁食24h，结果表明，伺料中添加的4种不同发酵工艺制备的桦褐孔菌多糖能显著提高凡那滨对虾体内溶菌酶、酚氧化酶、一氧化氮合成酶和碱性磷酸酶的活性，桦褐孔菌多糖可有效提高对虾相关免疫酶活。吴旋等选取540尾黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)，投喂灵芝多糖，词喂8周，以基础词料为对照，每天连续充氧，试验期间每天换水1/3左右，日投傅率2%，投喂3次/d。结果表明，添加1200mg/kg灵芝多糖可有效提高黄颡鱼免疫细胞的活性。
　　2.2 作为免疫增强剂
　　孙金辉等在黄颡鱼词料中添加香菇多糖，结果表明，1200mg/kg的香菇多糖对黄颡鱼体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶活性的促进作用最为显著，香燕多糖1200mg/kg试验组肝脏、头肾和中肾的SOD活性与对照组相比分别提高了37.98%、56.49%和46.61%，肌肉(900—1500mg/kg)酶活性分别提高了64.73%、94.44%和47.46%，各香菇多糖试验组均能极显著地降低黄颡鱼机体内丙二醛的含量，各试验组鱼体各组织的NO含量均有提高，但与多糖浓度呈负相关；添加香菇多糖能显著提高鱼体内溶菌酶的活性和鱼体吞噬细胞的吞噬百分比和吞噬指数，并可降低攻毒后鱼体的死亡率和提高免疫保护率。白东清等也选用了香菇多糖作为黄颡鱼的饲料添加剂并进行一系列试验，结果表明，香菇多糖具有能抵抗多种细菌、病毒和寄生虫入侵的免疫学活性。香菇多糖是一种胸腺依赖型T细胞导向并有巨噬细胞参与的特殊免疫佐剂，可以促进淋巴细胞活化因子产生，刺激或恢复辅助性T细胞活性，提高淋巴细胞转化率，促进抗体形成，也可被称为免疫复原物质。
　　庞素凤等报道，在银鲫(Carassiusauratusgibelio)的基础词料中添加云芝(CoriolusVersicofor)多糖，连续投喂56d，水源为充分曝气的自来水，水温25—28℃，PH6.8左右，溶氧6—7mg/L，结果表明，饲料中添加0.5—1.0g/kg云芝多糖能有效增强银鲫非特异性免疫功能。酵母免疫多糖为广谱的非特异性免疫促进剂，对病毒、细菌感染及环境恶劣等因素造成免疫功能下降的动物机体有显著效果。廖畅宇等以七彩神仙鱼为试验材料，在其饲料中分别添加酵母免疫多糖，养殖试验在宁波大学营养与饲料实验室的封闭水循环系统中进行，正式试验前，七彩神仙鱼在养殖系统中适应1周，用1mL注射器从尾静脉取血，结果表明，当饲料中酵母免疫多糖添加剂量达到500mg/kg以上时，七彩神仙鱼仔幼鱼血清替代补体活力、溶菌酶活力和白细胞吞噬活性均开始显著高于对照组，且同一水平随时间的增加而升高；添加量达2000mg/kg及以上时，随着饲料中的酵母免疫多糖添加量的进一步增加，各组数据反而呈下降变化趋势；这说明酵母免疫多糖的添加剂量和免疫刺激作用只在一定的含量和作用时间范围内呈正相关，后期高剂量组效果不明显，而添加过高剂量后反而会抑制部分免疫功能，可见伺料中适量添加酵母免疫多糖能够提高七彩神仙仔幼鱼的非特异性免疫力，缺乏和过量都会对七彩神仙仔幼鱼带来不利影响。殷海成也对酵母多糖的免疫活力进行了测定，与廖畅宇等的试验相似，殷海成在黄河鲤(Cyprinus carpio)伺料中添加不同水平的酵母多糖，进行为期8周的摄食生长试验，测定白细胞吞噬活性和血清溶菌酶活性，各试验组在投喂免疫多糖前，白细胞吞噬活性和溶菌酶活性无显著差异，投喂不同剂量免疫多糖之后黄河鲤白细胞吞噬活性和溶菌酶活性随着剂量增加而增强，这可能是由于水产动物机体内巨噬细胞的表面有一个免疫多糖的特殊受体，能激活巨噬细胞的活性和促进巨噬细胞的吞噬作用。
　　Wang等给小鼠注射蛹虫草(Cordycepsmilitaris)多糖，试验开始前所有小鼠进行1周的环境适应，持续18d，注射方式为腹腔内注射，结果表明，注射蛹虫草多糖能抑制环磷酰胺的免疫抑制作用，显著增加脾脏和胸腺的重量，增强脾脏淋巴细胞和巨噬细胞的功能；同时，蛹虫草多糖能提高小鼠的总抗氧化能力，显著增加SOD、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶含量，并减少体内的丙二醛水平。其他研究表明，蛹虫草还有抗肿瘤和调节肝肾功能的作用，这值得进一步研究。
　　3 抗感染
　　郭振环研究表明，香燕多糖的免疫作用特点在于识别脾及肝脏中抗原的巨噬细胞，促进淋巴细胞活化因子产生，释放各种辅助性T细胞因子，增强宿主刺激辅助性T细胞的功能或腹腔巨噬细胞吞噬率恢复。香菇多糖能增强宿主因不同细菌、寄生虫和病毒(包括艾滋病毒)等引起疾病的抵抗力。香菇多糖抗感染机制可能与多糖本身的特性有关，引起感染的必要前提是，病原体表面的糖蛋白识别正常细胞表面的糖分子并发生黏附作用，体液中游离的糖分子与病毒结合起到了屏蔽作用，因此香菇多糖在治疗动物感染方面有很好的疗效。迟桂荣等的研究表明，杏鲍菇(Pleurotus eryngii)多糖对小鼠具有较好的抗肿瘤作用，并有很强的抑制I型单纯疱疼病毒的活性。钟耀广等研究香菇子实体的粗多糖Len表明，Len和Lenl均对超氧阴离子和羟基自由基有清除作用，且均具有一定的抑菌作用。
　　4 食用菌多糖对畜禽生长性能的影响
　　4.1 提高饲料转化率和进食量
　　许多种类的食用菌多糖可增加畜禽体重，但大多数机制未知，推测可能是有些多糖可提高伺料转化率和进食量。根据刘金海等的研究，肉鸡饲料中添加2%的红酒香菇多糖，试验期平均日增重提高了8.49%，料肉比下降了5.29%，对词料利用率的提高可能是导致肉鸡增重的主要原因。刘小玲等以凡那滨对虾为试验对象，证实了桦褐孔菌多糖可有效提高对虾的免疫活性，该试验也研究了多糖对对虾生长性能的影响，结果表明，添加多糖之后，对虾的质量增加率和特定生长率明显增加，饲料系数有明显下降，摄食量和成活率显著增加，粗脂肪和总蛋白含量显著增加，推测原因可能是多糖提高了动物免疫调节作用，减少机体为支持免疫应答而消耗的营养物质量，降低了免疫应答中产物对摄食和生长的抑制作用。
　　4.2 降低腹泻频率
　　薛凌峰等在11.34kg左右的仔猪的玉米-豆粕型基础饲料中添加香菇多糖，粉料伺喂，自由采食和饮水，按猪场常规管理程序进行免疫和驱虫，称重，并记录耗食量。结果表明，在0—14d时，3个试验组仔猪重量明显高于对照组，在14一28d内增重效果不明显，添加的香菇多糖能提高仔猪的日增重量和采食量，降低腹泻频率，而对于料肉比没有显著影响，其机制还有待于进一步研究。
　　4.3 调节胃肠道微生物区系
　　谢红兵等添加香燕多糖伺喂1日龄健康艾维茵肉仔鸡，词养28d后称重，结果表明，香菇多糖可显著调节家禽胃肠道微生物区系，使肠道病原菌减少增强机体免疫力，从而使动物的生长潜能得到充分发挥，提高家禽的生长性能。张斯童也选用了艾维茵肉仔鸡作为试验对象研究木聚糖酶与小刺猴头菌(Hericiumerinaceus)多糖对肉仔鸡生长性能的影响，结果表明，添加了木聚糖酶的试验组平均体重明显高于其他各组，能降低肉仔鸡的料重比，小刺猴头发酵浸膏多糖能在一定程度上替代氨苄青霉素钠和链霉素等抗生素提高肉仔鸡的生长性能。
　　黄小丽等添加香菇多糖词喂建鲤，幼建鲤饲养于温室水族箱中，水源为曝气自来水，试验期间水温为(25±1)℃，pH7.0左右，溶解氧为6mg/L以上。试验期间每天9:00和17:00定时投喂，并根据幼建鲤的摄食量和水温条件调整投喂量，以所有的鱼饱食为准。试验共进行49d，结果表明，香菇多糖能有效增强幼建鲤白细胞杀菌活性和血清溶菌酶吞噬活性，对建鲤的非特异性免疫指标有明显影响，是一种具有较大应用潜力的渔用中草药免疫增强剂。
　　5 应用前景
　　欧盟国家正式发表声明:2006年1月1日起，全面禁止抗生素在作为食品原料的动物饲养中使用。因此，寻找安全、绿色、高效，能够替代抗生素的饲料添加剂十分迫切，而食用菌多糖符合高效、无毒、无污染、无残留的绿色饲料添加剂的条件。糖是一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接在一起的天然高分子化合物，主要存在于植物和微生物的细胞壁以及动物的细胞膜中，是构成生命体的四大基本物质之一。
　　徐惠亮的研究也表明，多糖可改善畜禽的健康状况，提高生长性能，可提高畜禽对蛋白质的利用效率，改善体液免疫状况，创造良好的经济效益。根据罗长财等的研究报告，近几十年来，随着糖生物学、糖化学、糖工程学以及分子生物学等学科的建立和发展，人们逐渐发现糖及其复合物具有重要的生物学功能，糖类科学正在成为生命科学研究的新核心。多糖作为添加剂最重要的功能是作为免疫增强剂。免疫增强剂是一类能够非特异性地增强机体对抗原的特异性免疫应答的物质。疫苗接受者免疫反应的差异是由基因差异和环境因素共同决定的。多糖抗原从本质上不同于蛋白质抗原，其免疫应答不依赖于T细胞，可以进行基因多态性识别、信号传导、抑制T细胞增殖、抑制促炎症信号和合成抗菌肽。
　　理想的免疫增强剂无毒、无致敏性，容易被机体降解吸收，稳定性好。真菌多糖可以作为免疫增强剂，能激活非特异性免疫系统对动物产生免疫调节作用，一般认为其原因是能够识别微生物的保守结构，这一观点提出的原因是脊椎动物和无脊椎动物都有体液因子和噬菌细胞受体，而这些体液因子和噬菌细胞受体都可识别保守性的微生物细胞壁的多聚糖。
　　食用菌多糖的研究和应用具有广阔的空间，同时能大大提高经济效益。真菌多糖对动物机体的特异性免疫与非特异性免疫、细胞免疫与体液免疫都有明显的影响，具有广泛的应用价值。除以上作用之外，真菌多糖可通过调节动物胃肠道中的pH抑制病原菌的生长建立肠道最佳微生态平衡，减少粪便及氨气的排放量，可选择性地促进动物肠道有益菌的大量繁殖而使其在胃肠道中形成微生态竞争优势，直接抑制了外源菌和肠内固有腐败菌的生长繁殖，有效地防治多种细菌性、病毒性疾病，从而提高动物的生产性能。食用菌多糖无残留、无抗药性，具有很大的发展潜力，但由于多糖的研究起步较晚，目前的研究成果还无法取代抗生素的重要地位。希望在不久的将来，能够研究和开发出更具效果的多糖产品，以解决养殖业中存在的很多问题。