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浒苔多糖的生物學功能,在動物養殖中,怎樣提高生長性能?

作者:面包夾知識
浒苔多糖的生物學功能,在動物養殖中,怎樣提高生長性能?

文|面包夾知識

編輯|面包夾知識

«——【·前言·】——»

植物提取物因來源廣泛,具有抗氧化、抗炎、提高免疫力、改善腸道健康等多種生物活性,成為研究熱點。

浒苔(Enteromorpha prolifera)俗稱苔條、海苔,是綠藻門,石莼目,石莼科,浒苔屬植物,在各沿海國家近海區域廣泛分布。

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例如,在大陸的山東的許多沿海城市,浒苔在每年 6—8 月大量繁殖,嚴重影響當地水産養殖和旅遊業發展。

可是很多人不知道的是,浒苔含有豐富的營養物質,如蛋白質、多糖、維生素、微量元素等,多糖是浒苔的主要活性成分,占 40%以上。

浒苔多糖是一種硫酸化的雜多糖,主要由鼠李糖(Rhamnose,Rha)、木糖(Xylose,Xyl)、葡萄糖(Gluose,Glu)和葡萄糖醛酸(Glucuronic Acid,GlcUA)組成。

浒苔多糖的生物學功能,在動物養殖中,怎樣提高生長性能?

研究發現,飼料中添加EPP 具有促進動物生長、提高免疫力、改善腸道健康、降低腹瀉等作用,可作為一種新型的飼料添加劑應用于動物生産。

對 EPP的生物活性及其在動物養殖中的應用進行綜述,以期為浒苔多糖在動物養殖中的應用提供參考依據。

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«——【·EPP 的理化性質·】——»

EPP 主要存在于浒苔細胞壁和細胞間質中,經提取、分離、純化等步驟獲得。

EPP 提取方法有熱水浸提法、酸或堿抽提法、酶解提取法及微波超聲輔助法等,不同提取方法獲得的浒苔多糖的分子量、單糖組成、硫酸基和糖醛酸含量不同。

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通過一些方法制得的 EPP 粗提物中還含有蛋白質、脂質、色素等非糖組分[6],進一步分離純化後的 EPP 才可用于結構和活性研究。

使用紅外光譜、質譜、核磁共振等大型儀器分析 EPP 結構發現,EPP 主要由 Rha、Xyl、Glu 和 GlcUA 等單糖或糖醛酸組成,它們通過 α-1,4 和 β-1,4 糖苷鍵連結。

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EPP 主鍊結構重複單元為 D-GlcUAp-α-(1→4)-3-sulfate-l-Rhap-β-(1→4)-d-Xyl p-β-(1→4)-3-sulfatel-Rhap,硫酸基團位于 Rha 的 C-3 位。

EPP 屬于酸性雜多糖,含有羧基、硫酸基等功能基團,EPP 的活性與其分子量、單糖組成、羧基、硫酸基的位置及含量等密切相關。

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采用鹽酸水解法制得了不同分子量的 EPP,發現低分子量 EPP 表現出更高的抗炎活性和免疫效果。

此外,EPP 經脫硫酸基處理後,對淋巴細胞轉化和巨噬細胞吞噬功能的刺激明顯降低,經硫酸化或羧甲基化修飾後,EPP 的抗氧化能力明顯增強。

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«——【·EPP 的生物學功能·】——»

受外源因素影響,細胞在氧化過程中會産生活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS),過度積累可導緻細胞發生氧化損傷。

研究表明,EPP 具有清除羟自由基和 DPPH自由基的能力,且随着 EPP 濃度升高,清除能力增強。

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河北的一研究所,采用堿抽提法制備 EPP,當 EPP 在濃度為 1mg/mL 時,其 DPPH 自由基、超氧陰離子自由基和 ABTS 自由基的清除率分别為 56.40%、54.27%和 42.07%。

山東一專家研究發現,EPP 分子量越小,自由基清除能力越強,即抗氧化能力越強,EPP 還可以通過提高抗氧化酶活性,如谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT),去除過量的 ROS,維持機體健康。

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在飼料中添加 2 500 mg/kg EPP,發現雞血清中 CAT 和肝髒中 T-SOD 活性顯著增加,丙二醛(MDA)含量顯著降低

是以,EPP 除自身具有抗氧化能力外,還可以通過提高機體内抗氧化酶活性,保持機體健康狀态。

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免疫系統是機體執行免疫調節功能的重要系統,可以識别和清除體内的病原體或受損細胞,對維持機體的健康平衡至關重要。

EPP 的免疫機制涉及多種重要信号通路,如 Toll 樣受體/核轉錄因子 κB/絲裂原活化蛋白激酶(TLR/NF-κB/MAPK)信号通路、C型凝集素受體-1(Dectin-1)和兩面神激酶/c-Jun 氨基末端激酶(JAK/JNK)等信号通路。

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EPP可以與免疫細胞表面不同類型的膜受體結合,激活下遊信号通路,調控某些免疫相關分子的基因轉錄。

但是北京一科研團隊發現,飼料添加 1‰ EPP 能夠顯著促進殭屍電腦脾髒和法氏囊的發育,提高免疫器官指數和增加血清中新城疫抗體效價。

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EPP 粗提物能夠促進巨噬細胞 RAW264.7 分泌白介素 6(IL-6)、TNF-α,由此推測 EPP 與磷酸肌醇-3 激酶-絲氨酸/蘇氨酸激酶-雷帕黴素靶蛋白(PI3K/AKT/mTOR)信号通路有關。

EPP 可有效降低膿毒症大鼠白細胞和中性粒細胞數量,減輕發炎反應;提高淋巴細胞和 CD4+T 淋巴細胞數量,改善免疫功能。

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EPP 可通過 TLR4/MAPK/NF-κB 信号通路,激活誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、環氧化酶-2 和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白 3 發炎小體。

刺激細胞因子 IL-1β、TNF-α 和IL-6 的釋放,顯著提高環磷酰胺誘導的免疫抑制小鼠的免疫機能。

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此外,EPP 也可提高鲫魚的免疫應答,增強抗病力,降低因嗜水氣假單胞菌導緻的鲫魚死亡率。

EPP 可以通過激活免疫反應,促進免疫細胞增殖,釋放 TNF-α、IL-6、IL-1β 和幹擾素-γ(IFN-γ)等細胞因子,調控信号通路,增強機體免疫功能。

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腸道微生物在維持腸道穩态和健康方面發揮着重要作用,可通過調節腸道結構和形态、免疫反應等使宿主免受病原體侵害。

EPP 可改變葡聚糖硫酸鈉誘導的發炎性小鼠的腸道菌群多樣性,增加瘤胃球菌屬、普氏菌屬、顫螺旋菌屬和臭杆菌屬等有益菌的相對豐度,降低變形杆菌門和放線菌門的相對豐度。

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飼料中添加 EPP 可增加殭屍電腦腸道中拟杆菌門和拟杆菌屬的豐度,降低厚壁菌門和糞杆菌屬的豐度。

拟杆菌有利于短鍊脂肪酸(乙酸、丁酸和丙酸等)的産生,其中丁酸和丙酸可以通過激活腸道糖異生途徑為免疫細胞提供能量,進而減少發炎和效應細胞因子的産生和抗原呈遞。

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此外,丁酸鹽還可通過刺激粘蛋白-2、緊密連接配接蛋白和抗菌肽的産生來促進腸道屏障的完整性。

由此推測,EPP 通過增加腸道微生物産生的短鍊脂肪酸,促進腸道免疫反應和腸道屏障功能。

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此外,EPP 有益生元的功效,灌胃 EPP 可恢複順鉑腸損傷小鼠的腸道微生物菌群平衡,減少腸道損傷,維持腸道穩态。

使用人糞便微生物在體外發酵EPP,48 h 後短鍊脂肪酸、醋酸和乳酸産量較多,腸道乳酸菌的豐度增加。

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是以,EPP 可通過增加有益菌數量和短鍊脂肪酸産量來調節腸道微生物群,進而維持宿主的健康和穩态。

EPP 作為海藻來源的天然成分,還具有其他多種生物功能,如抗病毒、降血糖、降血脂、抗凝血、抗惡性良性腫瘤等,EPP 具有殺滅和阻斷吸附豬傳染性胃腸炎病毒的作用,并與 EPP 濃度呈正相關。

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研究表明,EPP 可通過上調 Bcl-2 基因表達,抑制 Bax 基因表達,抑制 β 細胞凋亡,保護胰島β細胞。

同時,EPP 還可以促進胰島素分泌和肝糖原合成,進而減輕糖尿病小鼠胰腺和肝髒組織損傷。

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EPP 可顯著降低大鼠的血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇和 MDA 含量,具有降低血脂的功能。

EPP 中硫酸酯含量、單糖組成和分子量是決定抗凝血活性的重要因素,分子品質為206 kDa,硫酸酯含量為 34.29%的 EPP 能夠有效延長活化部分凝血活酶時間,有成為抗凝劑的可能。

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經核磁共振波譜分析得到 4 種主要的低聚糖,對人肺癌 A549 細胞增殖的抑制率達到 59%。3 EPP 在動物養殖中的應用EPP 在動物養殖中,具有提高生長性能、增強免疫力、改善腸道健康等作用。

在飼糧中添加 400 mg/kg EPP(多糖含量≥48%),通過改善機體免疫應答能力,腸道形态、微生物組成等,顯著提高仔豬生長性能,降低腹瀉率。

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飼糧中添加 EPP-Zn 螯合物提高了斷奶仔豬對營養物質的消化能力,降低了空腸發炎因子的表達和仔豬腹瀉率,提高了腸道黏膜緊密連接配接蛋白的表達,保護了腸道結構完整性,具有促進仔豬生長的作用。

飼糧中添加 1 000、2 500、5 000 mg/kg EPP(多糖含量≥48%)可顯著提高産蛋後期羅曼白蛋雞的産蛋率,降低破蛋率與料蛋比。

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在飼料中添加 EPP(多糖含量為 47.75%),提高了殭屍電腦腸道糜蛋白酶和胰蛋白酶活性、乳酸菌數量以及養分表觀使用率,EPP 添加量為 0.1%~0.4%時效果最好。

對 1 日齡 SPF 雞頸部注射EPP(多糖含量為 69.2%),發現雞免疫後血清抗體滴度,sIgA、IL-2、IFN-γ 含量、外周血中淋巴細胞比率、免疫器官指數提高。

由此可見,EPP 可用于免疫增強劑的開發,飼糧中添加 EPP 可顯著提高殭屍電腦日增重并降低耗料增重比。

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改善細胞因子、淋巴細胞轉化率、新城疫病毒抗體效價和免疫器官指數等提高,表明 EPP 能促進殭屍電腦生長,增強機體免疫功能,最适添加量為 0.5%~1.0%。

添加 200 mg/kg EPP(多糖含量≥45%)和 200 mg/kg 酵母糖蛋白(YG)混合物對殭屍電腦抗氧化活性和血清生化名額的改善程度更高,并且可顯著降低雞胸肉 pH24,增加紅度值(a*)。

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EPP 和 YG 表現出協同作用,分析 16S 測序和代謝組學結果推斷EPP+YG 的作用可能與微生物群菌組成及代謝産物有關。

EPP(多糖含量為 69.2%)可顯著提高南美白對蝦增重率,提高血清和肝胰腺中抗氧化酶活性,降低丙二醛含量,顯著提高血細胞總數和體腔液吞噬活性,具有提高抗病力的作用,且 EPP 最佳添加量為 6 g/kg。

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EPP(多糖含量≥48%)可提高墨吉對蝦的生長性能、血淋巴免疫相關酶學名額,提高肝胰腺、鰓以及腸道中抗氧化酶基因的表達,增加腸道絨毛寬度及絨毛表面積,增加厚壁菌門相對豐度,建議 EPP 添加劑量為 1 g/kg。。

EPP(總糖含量為 95.81%)可提高鲫魚生長性能,降低脂肪水準,提高腸道消化酶活力,并且通過提高鲫魚的免疫應答,提高鲫魚的成活率,适宜添加劑量為 36.43 g/kg。

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不過,大連科學研究人員發現,EPP 可顯著提高海參體腔細胞的吞噬活性和呼吸爆發活性,提高免疫相關酶活性,降低弧菌誘發的死亡率,為探索 EPP 作為一種新的潛在的海參免疫刺激劑提供了依據。

«——【·結語·】——»

EPP 源自海藻,原料資源豐富且可持續性獲得,具有天然、無毒、無殘留等特點,在動物生産中發揮提高生長性能、增強機體免疫力、改善腸道健康等功能,是一款天然的綠色飼料添加劑。

浒苔多糖的生物學功能,在動物養殖中,怎樣提高生長性能?

EPP 結構複雜,種類較多,不同分子量、單糖組成以及功能基團等都可能對其性質和功能産生影響,未來需進一步解析 EPP 結構與功能之間的關系。

浒苔多糖的生物學功能,在動物養殖中,怎樣提高生長性能?

此外,EPP 在反刍動物生産中的使用效果及影響機理尚未清晰,對畜禽以及水産動物的研究尚淺,今後需繼續探索 EPP 的作用機理,以期提升 EPP 在動物生産中的利用價值。

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