植物源性抗氧化劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的研究進(jìn)展

尹 壯，孔祎頔，李 民，王桂芹

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點實驗室，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教育部國際合作聯(lián)合實驗室，吉林省動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點實驗室，吉林 長春 130118)

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，常因集約化養(yǎng)殖、營養(yǎng)不均衡、運輸條件較差等因素，引起水產(chǎn)動物的氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)各種疾病發(fā)生(李昊陽等，2013)。氧化應(yīng)激是由于動物體內(nèi)活性氧(ROS)、超氧陰離子等自由基累積過量，自由基的產(chǎn)生超過清除的速度和能力，造成氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)之間失衡，損傷了蛋白質(zhì)、核酸和糖類等生物大分子的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致動物機(jī)體組織器官或生理功能受到影響。在動物養(yǎng)殖過程中，常添加抗氧化劑來減緩氧化損傷，并預(yù)防飼糧變質(zhì)(王麗雪等，2017)。合成類抗氧化劑具有良好的抗氧化效果而廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)(蘇俊玲等，2015)。但由于很難確定動物氧化應(yīng)激的程度，生產(chǎn)中常添加過量的抗氧化劑，這會使動物體內(nèi)和水產(chǎn)品中的藥物殘留，造成食品和環(huán)境安全隱患(王麗雪等，2017)。而植物源抗氧化劑能在機(jī)體中高效清除自由基并且安全無污染，符合我國《飼料添加劑安全使用規(guī)范》的要求，近些年成為市場和研究的熱點，并在動物養(yǎng)殖生產(chǎn)中被廣泛使用。

一、植物源性抗氧化劑種類

植物源抗氧化劑是一類由植物中提取、具有強(qiáng)大的抗氧化能力的非營養(yǎng)性抗氧化劑，其來源廣泛，是目前最安全的抗氧化劑。除了抗氧化作用外，還有保鮮、易貯藏、抑菌等多種功能。根據(jù)來源不同，可分為多酚、多糖、皂苷、有機(jī)酸等(周穎超等，2018)。

1.多酚

植物多酚是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的具有多元酚結(jié)構(gòu)的次生代謝物，來源于香辛料、中草藥及農(nóng)作物的果、葉、莖及分解物(唐春紅等，2012)。按結(jié)構(gòu)分類，多酚化合物主要包括三大類：黃酮類(黃酮醇、黃酮、黃烷酮、花青素、原花色素、異黃酮、原花青素等)、酚酸類(咖啡酸、香豆酸等苯甲酸、肉桂酸衍生物)、非黃酮類(芪類、鞣酸類和木酚素類)(文秋等，2020)。因其具有優(yōu)異的抗氧化性、抗菌、消炎、提高免疫力等作用，并且來源廣泛、價格低廉，深受研究人員喜愛，并被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)動物飼料添加劑中。

2.多糖

植物多糖是植物體內(nèi)經(jīng)提取分離得到的一類天然活性大分子，它是10個以上的單糖之間脫水聚合成糖苷鍵、糖苷鍵線性或分支形成的大于20個糖基的聚合物(何朝勇等，2002)。研究表明,植物多糖具有抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等多種重要功能(尚慶輝等，2014)。目前黃芪多糖(魏炳棟等，2011)、甘草多糖(張才等，2021)等因其純天然無毒、微量而高效等生物活性已被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖中，以提高其生長性能、改善腸道健康、提高抗氧化及抗病能力等。但植物多糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用較少。

3.皂苷

皂苷是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有生物活性的天然次生代謝產(chǎn)物，由皂苷元、糖基、糖醛酸等組成。皂苷主要分布于陸地高等植物中，可從植物的根、莖、葉中提取；少數(shù)分布于海參等海洋生物中，具有抗炎、抗菌、抗病毒、提高免疫機(jī)能等作用，是人參、柴胡、遠(yuǎn)志、桔梗、甘草等中草藥的主要成分(孫彥等，2013)。

4.有機(jī)酸類

有機(jī)酸廣泛分布于動植物中，如蘋果酸、檸檬酸、山梨酸等，也可以通過化學(xué)合成來獲得，如延胡索酸等，是一類除氨基酸外含有羧基的酸性有機(jī)化合物。有機(jī)酸被用作飼料酸化劑時可分為單一酸化劑、復(fù)合酸化劑、緩釋型酸化劑3種形式，復(fù)合酸化劑是指兩種或兩種以上的單一酸化劑按照一定的比例復(fù)合而成(馬嘉瑜等，2021)。酸化劑復(fù)合過程中，可以是酸與酸復(fù)合或酸與鹽類物質(zhì)復(fù)合，通常情況下復(fù)合酸化劑的效果較好。緩釋型酸化劑可緩解因氫離子釋放過快造成的動物不耐受，研究人員使用脂肪酸等對酸化劑進(jìn)行被膜處理，可降低氫離子釋放速度。近年來，由于有機(jī)酸的天然、綠色、無污染等特性及其優(yōu)良的抗氧化、免疫及調(diào)節(jié)腸道菌群功能被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)(肖軍等，2020)。

二、植物源性抗氧化劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用

1.多酚

近些年，茶多酚、白藜蘆醇、姜黃素等優(yōu)質(zhì)植物源抗氧化劑被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑中，并起到顯著的效果。當(dāng)飼料中分別添加166毫克/千克和200毫克/千克的茶多酚時，可明顯促進(jìn)羅非魚和大菱鲆的生長且餌料系數(shù)未升高。茶多酚可增強(qiáng)羅非魚的抗氧化酶系統(tǒng)中的超氧化物歧化酶(SOD)活性，大幅提高羅非魚的免疫能力(劉振興等，2012)。茶多酚除促進(jìn)大菱鲆生長外，還可增強(qiáng)血清總抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性，促進(jìn)脂肪氧化分解、抑制脂肪酸的合成，以降低肝臟的脂肪堆積，預(yù)防脂肪肝的形成(李宜聰?shù)龋?019)。龍萌等(2015)將茶多酚與酵母硒共同添加到團(tuán)頭魴日糧中，其會起到協(xié)同抗氧化作用。50毫克/千克茶多酚和0.50毫克/千克酵母硒共同添加時，肝臟中抗氧化酶與丙二醛(MDA)交互作用最強(qiáng)，且酵母硒和茶多酚可通過上調(diào)肝抗氧化酶基因的表達(dá)提高其活性并抑制脂質(zhì)過氧化。綜上，茶多酚對魚的生長、抗氧化、免疫均起著正向促進(jìn)作用，且茶多酚在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的最適添加量為166～200毫克/千克。

白藜蘆醇屬非黃酮類多酚化合物，在種子植物花生、桑葚等廣泛分布，具有較強(qiáng)的抗氧化、抗菌消炎、提高免疫力的作用。在松浦鏡鯉日糧中添加適宜的白藜蘆醇可顯著提高幼魚的消化酶活性及抗氧化能力，且160毫克/千克效果最佳(李開放等，2019)。然而與松浦鏡鯉相比，白藜蘆醇在對高脂脅迫團(tuán)頭魴的添加量需10.8克/千克才能達(dá)到緩解氧化應(yīng)激、提高非特異免疫力及抗病力的最佳效果(閆亞楠等，2017)。筆者推測，高脂脅迫使團(tuán)頭魴產(chǎn)生氧化應(yīng)激，進(jìn)而導(dǎo)致一系列炎癥的發(fā)生，團(tuán)頭魴處于亞健康水平，白藜蘆醇需增大劑量清除多余的自由基并抑制自由基的形成。因此在養(yǎng)殖過程中，魚出現(xiàn)氧化應(yīng)激時，需酌情加大白藜蘆醇的使用量。

此外，姜黃素屬黃酮類植物多酚，具有抗炎、抑菌、抗氧化等生物活性。研究表明姜黃素除促進(jìn)生長外，可通過調(diào)控Nr f 2/ARE信號通路，提高魚的下游抗氧化酶的基因表達(dá)。草魚的適宜添加量為400～600毫克/千克，200毫克/千克姜黃素添加于黃顙魚日糧時顯著提高其消化能力(明建華等，2019；張滕閑等，2017)。綜上所述，植物多酚被添加到日糧中時，具有顯著的促生長、提高抗氧化及免疫能力，同時在脂肪代謝中發(fā)揮重要作用，且作用劑量在166～600毫克/千克，具體視魚的種類及狀態(tài)而定。

2.多糖

魚主要依賴非特異免疫系統(tǒng)來發(fā)揮免疫作用，多糖可以通過增強(qiáng)抗氧化能力來提高免疫功能。當(dāng)歸多糖是當(dāng)歸的有效活性成分，因其抗氧化、增強(qiáng)免疫力等功能被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑中。已有研究表明，當(dāng)歸多糖可通過上調(diào)抗氧化酶基因表達(dá)，增強(qiáng)點帶石斑魚的抗氧化能力，從而增強(qiáng)免疫力(劉波等，2018)。同時，當(dāng)歸多糖通過增強(qiáng)谷胱甘肽過氧化物酶活性并降低谷草轉(zhuǎn)氨酶的活性以提高卵形鯧鲹肝臟抗氧化能力，達(dá)到保肝的作用。適宜濃度的當(dāng)歸多糖通過替代途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)及提高溶菌酶體的活性，增強(qiáng)非特異免疫系統(tǒng)的免疫能力(譚連杰等，2018)。此外，0.10%枸杞多糖不僅能提高卵形鯧鲹的抗氧化及免疫能力，還有降血糖、降血脂的功能，同時對肉質(zhì)具有一定的改善作用(譚連杰等，2019)。

黃芪多糖是中草藥黃芪的主要活性成分之一，1981年被首次提取，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中常被用作免疫增強(qiáng)劑添加到飼料中。已有研究表明，黃芪多糖主要通過以下途徑提高其抗病能力。首先，黃芪多糖提高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化氫酶等抗氧化酶活性，增強(qiáng)其抗氧化能力，清除多余自由基；其次，黃芪多糖可顯著提高吞噬細(xì)胞的吞噬活性并上調(diào)相關(guān)免疫因子的表達(dá)以提高機(jī)體的免疫力，達(dá)到增強(qiáng)魚抗病力的效果(李春靜等，2019)。黃芪多糖的濃度因作用對象不同而劑量不同。陳亞軍等(2016)研究發(fā)現(xiàn)，200毫克/千克黃芪多糖增強(qiáng)了大鱗副泥鰍的總抗氧化能力，降低了肝胰臟丙二醛含量，對環(huán)磷酰胺脅迫的大鱗副泥鰍具有良好的免疫調(diào)節(jié)作用。而雜交鱧需要1 500毫克/千克達(dá)到最適的抗氧化及免疫效果(王煜恒等，2018)。在使用嗜水氣單胞菌攻毒實驗中，黃芪多糖試驗組的中華鱉、中華絨螯蟹生長性能及各項免疫指標(biāo)均高于對照組(楊移斌等，2018；趙紫越等，2020)。綜上，植物多糖顯著促進(jìn)魚的生長，具有很強(qiáng)的抗氧化性、免疫能力及抗病力，可安全添加到日糧中，但具體的劑量應(yīng)視魚種生長情況酌情掌控。

3.皂苷

人參皂苷是人參屬藥材的主要成分之一，種類繁多，作用廣泛(劉迪等，2020)。目前，從人參中已分離出40多種活性單體，如人參皂苷Rg1、Rg3、Rb1、Re等，其中Rg1應(yīng)用廣泛。吳麗娜等(2021)研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1可清除小鼠體內(nèi)的活性氧自由基和丙二醛，緩解氧化應(yīng)激對神經(jīng)細(xì)胞的危害。另有試驗表明，受環(huán)磷酰胺脅迫的母雞口服人參皂苷Rg1可增強(qiáng)其腸道黏膜免疫力(畢師誠等，2019)。人參皂苷Rg1能夠促進(jìn)γ－干擾素和白細(xì)胞介素分泌來增強(qiáng)細(xì)胞及體液免疫力，并且抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。文冠果皂苷、柴胡皂苷、絞股藍(lán)皂苷等具有顯著的抗氧化能力(孫勝悅等，2020)。然而，植物皂苷在水產(chǎn)上的應(yīng)用研究較少。楊志剛等(2010)研究了三七總皂苷對羅非魚、凡納濱對蝦及異育銀鯽的影響，研究表明，三七總皂苷可顯著提高羅非魚、凡納濱對蝦的生長性能，增強(qiáng)羅非魚與異育銀鯽的非特異免疫力并顯著增強(qiáng)異育銀鯽的抗氧化能力。

4.酸化劑

酸化劑不僅降低腸胃pH、提高消化酶活性、改善腸道菌群、促進(jìn)磷等礦物質(zhì)的吸收，而且具有增強(qiáng)抗氧化與免疫功能的作用(馬秋月等，2020)。胃蛋白酶在酸性條件下才能具備活性，隨著食糜與胃酸的中和，胃內(nèi)pH升高從而抑制了胃蛋白酶的活性。日糧中加入酸化劑降低了胃內(nèi)環(huán)境的pH，恢復(fù)了胃蛋白酶的活性。腸道內(nèi)的有害菌如大腸桿菌和沙門氏菌在pH＜5的環(huán)境不耐受，低pH的環(huán)境會抑制其活性給腸道以保護(hù)，并且抑制有害菌的進(jìn)入及繁殖。酸化劑可通過調(diào)節(jié)鈣磷的螯合作用，增加磷酸鈣的溶解性，從而提高磷和礦物質(zhì)的利用率。

研究表明，3%檸檬酸可提升大菱鲆胃蛋白酶的活性及對磷的利用率，減少磷在水體環(huán)境的排放(Dai等，2018)。L-蘋果酸可顯著提高吉富羅非魚(1.0～8.0克/千克)、湘云鯽(4.0～8.0克/千克)的消化及抗氧化能力，并對肝臟三羧酸循環(huán)代謝具有促進(jìn)作用(李贊等，2014；敬婷等，2013)。此外，在異育銀鯽的日糧中L-蘋果酸與檸檬酸聯(lián)用效果更佳(程義等，2019)。對草魚施用不同酸化劑比較其對生長性能、腸道菌群、抗氧化及非特異免疫能力提升情況的影響，研究表明，檸檬酸及乳酸的效果較好，但0.6%復(fù)合酸化劑(檸檬酸、磷酸、富馬酸等)效果更佳(尚衛(wèi)敏等，2011；張玲等，2017)。綜上，有機(jī)酸化劑是一種新型的天然綠色環(huán)保添加劑，具有顯著的抗氧化、維持腸道健康、促生長等作用，并且多種酸化劑聯(lián)用會起到協(xié)同作用。

三、應(yīng)用前景

植物源性抗氧化劑因其綠色、安全、無殘留的特性以及強(qiáng)大的抗氧化功能，已經(jīng)被廣泛用于飼料添加劑中，符合我國綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。筆者對植物源性抗氧化劑提出一些看法：第一，多糖類和皂苷類對養(yǎng)殖動物具有顯著的抗氧化效果，但目前用于魚上的物質(zhì)過少，未來可進(jìn)一步研究其在水產(chǎn)上的應(yīng)用；第二，幾種抗氧化劑聯(lián)用會起到協(xié)同作用，增強(qiáng)其抗氧化力并且無高劑量侵害風(fēng)險，具有良好的發(fā)展前景；第三，植物源性抗氧化劑具有多種生物活性，如抗炎、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫力、改善腸道健康、參與肝臟脂肪代謝等，合理添加利用，可為“無抗”飼料的研究提供參考。