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浒苔多糖的生物学功能,在动物养殖中,怎样提高生长性能?

作者:面包夹知识
浒苔多糖的生物学功能,在动物养殖中,怎样提高生长性能?

文|面包夹知识

编辑|面包夹知识

«——【·前言·】——»

植物提取物因来源广泛,具有抗氧化、抗炎、提高免疫力、改善肠道健康等多种生物活性,成为研究热点。

浒苔(Enteromorpha prolifera)俗称苔条、海苔,是绿藻门,石莼目,石莼科,浒苔属植物,在各沿海国家近海区域广泛分布。

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例如,在大陆的山东的许多沿海城市,浒苔在每年 6—8 月大量繁殖,严重影响当地水产养殖和旅游业发展。

可是很多人不知道的是,浒苔含有丰富的营养物质,如蛋白质、多糖、维生素、微量元素等,多糖是浒苔的主要活性成分,占 40%以上。

浒苔多糖是一种硫酸化的杂多糖,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)组成。

浒苔多糖的生物学功能,在动物养殖中,怎样提高生长性能?

研究发现,饲料中添加EPP 具有促进动物生长、提高免疫力、改善肠道健康、降低腹泻等作用,可作为一种新型的饲料添加剂应用于动物生产。

对 EPP的生物活性及其在动物养殖中的应用进行综述,以期为浒苔多糖在动物养殖中的应用提供参考依据。

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«——【·EPP 的理化性质·】——»

EPP 主要存在于浒苔细胞壁和细胞间质中,经提取、分离、纯化等步骤获得。

EPP 提取方法有热水浸提法、酸或碱抽提法、酶解提取法及微波超声辅助法等,不同提取方法获得的浒苔多糖的分子量、单糖组成、硫酸基和糖醛酸含量不同。

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通过一些方法制得的 EPP 粗提物中还含有蛋白质、脂质、色素等非糖组分[6],进一步分离纯化后的 EPP 才可用于结构和活性研究。

使用红外光谱、质谱、核磁共振等大型仪器分析 EPP 结构发现,EPP 主要由 Rha、Xyl、Glu 和 GlcUA 等单糖或糖醛酸组成,它们通过 α-1,4 和 β-1,4 糖苷键链接。

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EPP 主链结构重复单元为 D-GlcUAp-α-(1→4)-3-sulfate-l-Rhap-β-(1→4)-d-Xyl p-β-(1→4)-3-sulfatel-Rhap,硫酸基团位于 Rha 的 C-3 位。

EPP 属于酸性杂多糖,含有羧基、硫酸基等功能基团,EPP 的活性与其分子量、单糖组成、羧基、硫酸基的位置及含量等密切相关。

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采用盐酸水解法制得了不同分子量的 EPP,发现低分子量 EPP 表现出更高的抗炎活性和免疫效果。

此外,EPP 经脱硫酸基处理后,对淋巴细胞转化和巨噬细胞吞噬功能的刺激明显降低,经硫酸化或羧甲基化修饰后,EPP 的抗氧化能力明显增强。

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«——【·EPP 的生物学功能·】——»

受外源因素影响,细胞在氧化过程中会产生活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS),过度积累可导致细胞发生氧化损伤。

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 浓度升高,清除能力增强。

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河北的一研究所,采用碱抽提法制备 EPP,当 EPP 在浓度为 1mg/mL 时,其 DPPH 自由基、超氧阴离子自由基和 ABTS 自由基的清除率分别为 56.40%、54.27%和 42.07%。

山东一专家研究发现,EPP 分子量越小,自由基清除能力越强,即抗氧化能力越强,EPP 还可以通过提高抗氧化酶活性,如谷胱甘肽过氧化物酶(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT),去除过量的 ROS,维持机体健康。

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在饲料中添加 2 500 mg/kg EPP,发现鸡血清中 CAT 和肝脏中 T-SOD 活性显著增加,丙二醛(MDA)含量显著降低

因此,EPP 除自身具有抗氧化能力外,还可以通过提高机体内抗氧化酶活性,保持机体健康状态。

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免疫系统是机体执行免疫调节功能的重要系统,可以识别和清除体内的病原体或受损细胞,对维持机体的健康平衡至关重要。

EPP 的免疫机制涉及多种重要信号通路,如 Toll 样受体/核转录因子 κB/丝裂原活化蛋白激酶(TLR/NF-κB/MAPK)信号通路、C型凝集素受体-1(Dectin-1)和两面神激酶/c-Jun 氨基末端激酶(JAK/JNK)等信号通路。

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EPP可以与免疫细胞表面不同类型的膜受体结合,激活下游信号通路,调控某些免疫相关分子的基因转录。

但是北京一科研团队发现,饲料添加 1‰ EPP 能够显著促进肉鸡脾脏和法氏囊的发育,提高免疫器官指数和增加血清中新城疫抗体效价。

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EPP 粗提物能够促进巨噬细胞 RAW264.7 分泌白介素 6(IL-6)、TNF-α,由此推测 EPP 与磷酸肌醇-3 激酶-丝氨酸/苏氨酸激酶-雷帕霉素靶蛋白(PI3K/AKT/mTOR)信号通路有关。

EPP 可有效降低脓毒症大鼠白细胞和中性粒细胞数量,减轻炎症反应;提高淋巴细胞和 CD4+T 淋巴细胞数量,改善免疫功能。

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EPP 可通过 TLR4/MAPK/NF-κB 信号通路,激活诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧化酶-2 和核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白 3 炎症小体。

刺激细胞因子 IL-1β、TNF-α 和IL-6 的释放,显著提高环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠的免疫机能。

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此外,EPP 也可提高鲫鱼的免疫应答,增强抗病力,降低因嗜水气假单胞菌导致的鲫鱼死亡率。

EPP 可以通过激活免疫反应,促进免疫细胞增殖,释放 TNF-α、IL-6、IL-1β 和干扰素-γ(IFN-γ)等细胞因子,调控信号通路,增强机体免疫功能。

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肠道微生物在维持肠道稳态和健康方面发挥着重要作用,可通过调节肠道结构和形态、免疫反应等使宿主免受病原体侵害。

EPP 可改变葡聚糖硫酸钠诱导的炎症性小鼠的肠道菌群多样性,增加瘤胃球菌属、普氏菌属、颤螺旋菌属和臭杆菌属等有益菌的相对丰度,降低变形杆菌门和放线菌门的相对丰度。

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饲料中添加 EPP 可增加肉鸡肠道中拟杆菌门和拟杆菌属的丰度,降低厚壁菌门和粪杆菌属的丰度。

拟杆菌有利于短链脂肪酸(乙酸、丁酸和丙酸等)的产生,其中丁酸和丙酸可以通过激活肠道糖异生途径为免疫细胞提供能量,从而减少炎症和效应细胞因子的产生和抗原呈递。

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此外,丁酸盐还可通过刺激粘蛋白-2、紧密连接蛋白和抗菌肽的产生来促进肠道屏障的完整性。

由此推测,EPP 通过增加肠道微生物产生的短链脂肪酸,促进肠道免疫反应和肠道屏障功能。

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此外,EPP 有益生元的功效,灌胃 EPP 可恢复顺铂肠损伤小鼠的肠道微生物菌群平衡,减少肠道损伤,维持肠道稳态。

使用人粪便微生物在体外发酵EPP,48 h 后短链脂肪酸、醋酸和乳酸产量较多,肠道乳酸菌的丰度增加。

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因此,EPP 可通过增加有益菌数量和短链脂肪酸产量来调节肠道微生物群,从而维持宿主的健康和稳态。

EPP 作为海藻来源的天然成分,还具有其他多种生物功能,如抗病毒、降血糖、降血脂、抗凝血、抗肿瘤等,EPP 具有杀灭和阻断吸附猪传染性胃肠炎病毒的作用,并与 EPP 浓度呈正相关。

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研究表明,EPP 可通过上调 Bcl-2 基因表达,抑制 Bax 基因表达,抑制 β 细胞凋亡,保护胰岛β细胞。

同时,EPP 还可以促进胰岛素分泌和肝糖原合成,从而减轻糖尿病小鼠胰腺和肝脏组织损伤。

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EPP 可显著降低大鼠的血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇和 MDA 含量,具有降低血脂的功能。

EPP 中硫酸酯含量、单糖组成和分子量是决定抗凝血活性的重要因素,分子质量为206 kDa,硫酸酯含量为 34.29%的 EPP 能够有效延长活化部分凝血活酶时间,有成为抗凝剂的可能。

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经核磁共振波谱分析得到 4 种主要的低聚糖,对人肺癌 A549 细胞增殖的抑制率达到 59%。3 EPP 在动物养殖中的应用EPP 在动物养殖中,具有提高生长性能、增强免疫力、改善肠道健康等作用。

在饲粮中添加 400 mg/kg EPP(多糖含量≥48%),通过改善机体免疫应答能力,肠道形态、微生物组成等,显著提高仔猪生长性能,降低腹泻率。

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饲粮中添加 EPP-Zn 螯合物提高了断奶仔猪对营养物质的消化能力,降低了空肠炎症因子的表达和仔猪腹泻率,提高了肠道黏膜紧密连接蛋白的表达,保护了肠道结构完整性,具有促进仔猪生长的作用。

饲粮中添加 1 000、2 500、5 000 mg/kg EPP(多糖含量≥48%)可显著提高产蛋后期罗曼白蛋鸡的产蛋率,降低破蛋率与料蛋比。

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在饲料中添加 EPP(多糖含量为 47.75%),提高了肉鸡肠道糜蛋白酶和胰蛋白酶活性、乳酸菌数量以及养分表观利用率,EPP 添加量为 0.1%~0.4%时效果最好。

对 1 日龄 SPF 鸡颈部注射EPP(多糖含量为 69.2%),发现鸡免疫后血清抗体滴度,sIgA、IL-2、IFN-γ 含量、外周血中淋巴细胞比率、免疫器官指数提高。

由此可见,EPP 可用于免疫增强剂的开发,饲粮中添加 EPP 可显著提高肉鸡日增重并降低耗料增重比。

浒苔多糖的生物学功能,在动物养殖中,怎样提高生长性能?

改善细胞因子、淋巴细胞转化率、新城疫病毒抗体效价和免疫器官指数等提高,表明 EPP 能促进肉鸡生长,增强机体免疫功能,最适添加量为 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)混合物对肉鸡抗氧化活性和血清生化指标的改善程度更高,并且可显著降低鸡胸肉 pH24,增加红度值(a*)。

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EPP 和 YG 表现出协同作用,分析 16S 测序和代谢组学结果推断EPP+YG 的作用可能与微生物群菌组成及代谢产物有关。

EPP(多糖含量为 69.2%)可显著提高南美白对虾增重率,提高血清和肝胰腺中抗氧化酶活性,降低丙二醛含量,显著提高血细胞总数和体腔液吞噬活性,具有提高抗病力的作用,且 EPP 最佳添加量为 6 g/kg。

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EPP(多糖含量≥48%)可提高墨吉对虾的生长性能、血淋巴免疫相关酶学指标,提高肝胰腺、鳃以及肠道中抗氧化酶基因的表达,增加肠道绒毛宽度及绒毛表面积,增加厚壁菌门相对丰度,建议 EPP 添加剂量为 1 g/kg。。

EPP(总糖含量为 95.81%)可提高鲫鱼生长性能,降低脂肪水平,提高肠道消化酶活力,并且通过提高鲫鱼的免疫应答,提高鲫鱼的成活率,适宜添加剂量为 36.43 g/kg。

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不过,大连科学研究人员发现,EPP 可显著提高海参体腔细胞的吞噬活性和呼吸爆发活性,提高免疫相关酶活性,降低弧菌诱发的死亡率,为探索 EPP 作为一种新的潜在的海参免疫刺激剂提供了依据。

«——【·结语·】——»

EPP 源自海藻,原料资源丰富且可持续性获得,具有天然、无毒、无残留等特点,在动物生产中发挥提高生长性能、增强机体免疫力、改善肠道健康等功能,是一款天然的绿色饲料添加剂。

浒苔多糖的生物学功能,在动物养殖中,怎样提高生长性能?

EPP 结构复杂,种类较多,不同分子量、单糖组成以及功能基团等都可能对其性质和功能产生影响,未来需进一步解析 EPP 结构与功能之间的关系。

浒苔多糖的生物学功能,在动物养殖中,怎样提高生长性能?

此外,EPP 在反刍动物生产中的使用效果及影响机理尚未清晰,对畜禽以及水产动物的研究尚浅,今后需继续探索 EPP 的作用机理,以期提升 EPP 在动物生产中的利用价值。

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