研究表明，殼聚糖具有良好的安全性、生物降解和生物相容性。使得殼聚糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中有著廣泛的應(yīng)用，具體功能包括抗菌、促生長和免疫刺激等。
1． 抗菌性能
殼聚糖對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都有很高的抑制性，尤其是革蘭氏陰性菌對殼聚糖更敏感。據(jù)報道，研究人員傾向于將殼聚糖劃分為抑菌劑而非殺菌劑，作用方式如下圖所示。
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抑菌的作用機(jī)制如下：
1.1 基于靜電相互作用的方式，陽離子化胺的數(shù)量越多，抑菌作用越明顯，通過靜電相互作用而引起膜壁滲透性變化導(dǎo)致內(nèi)部滲透失衡，從而抑制微生物的生長。
1.2 與微生物的DNA相互作用，從而抑制mRNA和蛋白質(zhì)的合成。這一說法還存在爭議，有研究人員認(rèn)為，殼聚糖是外膜破壞物，而非胞內(nèi)的滲透材料。
1.3 金屬螯和作用。殼聚糖具有良好的金屬結(jié)合能力，其分子內(nèi)部的脫乙酰氨基通過螯合作用牽引金屬陽離子另一方面，從而抑制微生物的生長，這一機(jī)制在高pH條件下更有效。
研究表明，多種因素會影響殼聚糖的抑菌效果，包括：1. 細(xì)菌的種類和年齡等內(nèi)部因子；2.殼聚糖分子的內(nèi)在因素，包括正電荷密度、分子量和濃度等；3. 殼聚糖的物理狀態(tài)；4. 環(huán)境因素：溫度、PH和作用時間等。有研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加不同濃度的殼聚糖，羅非魚腸道中總厭氧和有氧菌的數(shù)量降低，且呈現(xiàn)密度依賴性。
2. 抗真菌活性
許多研究表明，殼聚糖有很強(qiáng)的抑制真菌能力，能夠抑制真菌的孢子萌發(fā)、真菌牙管伸長與徑向生長。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，殼聚糖能夠擴(kuò)散到真菌內(nèi)部，感染真菌生長所需要的酶活性。此外，殼聚糖對真菌細(xì)胞壁的抑制作用取決于濃度、乙酰化程度和局部PH。研究表明，殼聚糖對瓊脂平板上的立枯絲核菌有抑制作用，然而，殼聚糖用于水產(chǎn)養(yǎng)殖魚類的直接抗真菌作用還有待深入的研究。
3. 抗氧化特性
據(jù)報道，殼聚糖及其許多合成衍生物具有抗氧化活性，殼聚糖的抗氧化活性可歸因于其對羥基自由基的清除活性及其螯合能力。研究顯示，殼聚糖的抗氧化性能隨著其濃度的增加而逐漸提高。有學(xué)者研究了飼料中添加維生素C和殼聚糖等抗氧化劑對氯化鎘環(huán)境下歐洲鯉魚的影響，結(jié)果顯示，單獨或聯(lián)合添加殼聚糖或維生素C可提高暴露于氯化鎘環(huán)境中的魚類抗氧化防御系統(tǒng)的效率，調(diào)節(jié)丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、ALT、肌酸激酶、CPK和過氧化氫酶的活性。還有研究表明，殼聚糖或其衍生物對對蝦消化腺抗氧化防御和氧化應(yīng)激狀態(tài)有一定的影響。大量研究顯示，殼聚糖作為一種強(qiáng)有力的抗氧化成分在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的積極作用，但仍需對其作用進(jìn)行更多的研究。例如，殼聚糖對魚類的抗氧化防御機(jī)制和更佳有效水平尚不清楚。
4.促生長特性
殼聚糖是一種活性生長促進(jìn)劑。研究表明，殼聚糖能夠改變小腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和生長性能。例如，在黑鱸的飼料中添加殼聚糖，能夠提高其生長性能和飼料利用率。且低濃度的殼聚糖能夠提高氮的利用率和氨基酸的消化率。大量研究探討了殼聚糖的濃度對生長性能的影響。例如，中等濃度的殼聚糖對鯉魚、羅非魚的生長性能有明顯改善；凡納濱對蝦的飼料中添加2.13g/kg-和2.67 g/kg的殼聚糖，能夠通過增加其蛻殼率和消化吸收效率而提高其生長性能，然而，高濃度（20g/kg-100g/kg）的殼聚糖反而會抑制其生長。以上研究表明，不同物種需要的適殼聚糖濃度有差異，其適用濃度受養(yǎng)殖種類、年齡和體重的影響。
5. 免疫刺激特性
免疫刺激物是一種能夠激活機(jī)體的先天性免疫和特異性免疫的天然或合成化合物，近年來的研究表明，殼聚糖是一種有效的免疫刺激物。實驗顯示，通過添加適量的殼聚糖，虹鱒的血細(xì)胞參數(shù)與存活率都受到了明顯的影響。而在亞洲鱸魚的實驗中，短期內(nèi)，中等濃度的殼聚糖刺激能夠提高其先天性免疫的指標(biāo)，但在長時間、高濃度的殼聚糖刺激下，會抑制白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。說明不同物種對殼聚糖的耐受濃度差異較大，具有物種依賴性。
6. 封裝性能
在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，許多生物活性物質(zhì)的口服輸送系統(tǒng)在通過胃腸道時有三個主要障礙，包括酶、免疫細(xì)胞和上皮細(xì)胞的物理屏障。研究表明，當(dāng)殼聚糖用于制備微膠囊時，它可以保護(hù)膠囊活性化合物在苛刻條件下順利進(jìn)入胃腸道，并增強(qiáng)其吸收能。
7.水處理特性
生物聚合物作為一類有前途的生物吸附劑，可用于去除水中的有機(jī)和無機(jī)污染物。殼聚糖作為一種生物吸附劑已被廣泛應(yīng)用于水中。這主要是由于殼聚糖具有良好的金屬結(jié)合性能
通過它的氨基上的氫，它們負(fù)責(zé)牽引帶相反電荷的金屬陽離子螯合形成聚合物，如下圖示。另外，由于其成本較活性炭低，而且其氨基和羥基含量高，對各種水生污染物具有很高的吸附潛力。
綜上，殼聚糖有以下特性。
[1] 殼聚糖對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都有很好的抑制效果，研究人員傾向于將其劃分為抑菌劑；
[2] 殼聚糖以及衍生物具有抗氧化特性，一般可歸因于對羥基自由基的清除活性和對亞鐵離子的螯合能力；
[3] 殼聚糖是一種生長促進(jìn)劑，可能歸因于其能夠改善小腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；
[4] 殼聚糖能夠刺激免疫系統(tǒng)，促進(jìn)炎性細(xì)胞的功能，例如巨噬細(xì)胞和溶菌酶的產(chǎn)生；
[5] 殼聚糖能夠促進(jìn)活性化合物順利通過胃腸道，提高其消化吸收；
[6] 殼聚糖由于其生物降解性、與重金屬的金屬結(jié)合能力、對污染物的選擇性高等諸多原因被廣泛應(yīng)用于水凈化中。
