柠檬酸的生物学特性及其在水产养殖中的应用综述

黄金华　宁国信

摘要：为水产养殖科研和生产提供参考，把国内外对柠檬酸应用于水产养殖方面的研究相关成果从柠檬酸的生物学特性、柠檬酸对鱼虾生理功能的影响及其作用机理、适宜用量及有待加强研究的内容等方面进行综述。结论：柠檬酸对鱼虾具有多种生理功能；对于鱼类和虾类，柠檬酸的添加量范围分别为0.2%～5%和0.2%～0.3%，但柠檬酸的最适宜添加量与鱼虾种类、生长阶段、饲养环境和日粮组成有关；柠檬酸在水产动物中的应用尚需作更为深入的研究。

关键词：柠檬酸；生物学特性；水产养殖应用

中图分类号：S511.5 文献标识码：A 文章编号：1003-4374（2016）03-0059-05

柠檬酸（citric aeid）是一种初级代谢产物促生长剂，常作为饲料酸化剂和诱食剂。已有研究表明，它对水产养殖产品的生长有多方面的影响。为了使水产养殖科研和生产者对柠檬酸在水产养殖中的应用有个全面了解，下面把国内外对柠檬酸应用于水产养殖方面的研究相关成果综述如下，供参考。

1 柠檬酸的生物学特性

柠檬酸，又称枸橼酸，化学名为2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸，呈无色或者白色结晶颗粒或粉末，吸湿性较强，易溶于水和酒精，难溶于乙醚、苯、氯仿等，无臭，酸味强烈，但柔和爽口，是一种重要的有机酸。柠檬酸分子中含有3个羧基，是一种作用力很强的金属离子螯合剂、抗氧化剂、抗氧化剂增效剂、防腐剂，可有效抑制细菌增殖。天然的柠檬酸存在于所有动、植物中，但在柠檬、橘汁及成熟果实中含量最丰富，而工业化生产的柠檬酸主要由黑曲霉和酵母发酵淀粉类原料而得。

柠檬酸是机体内三羧酸循环的中间产物，参与三大物质的氧化分解过程，参与机体能量代谢。在机体三羧酸循环中，柠檬酸由柠檬酸合成酶催化乙酰辅酶A转化而来。转化而来的柠檬酸或者从食物来的柠檬酸进入细胞线粒体后，在乌头酸酶、Fe²⁺、异柠檬酸脱氢酶作用下，生成大量ATP，直接为机体提供大量的能量，促进机体生长发育。因此，柠檬酸又被称为初级代谢产物促生长剂同。

2 柠檬酸对鱼虾生理功能的影响及其作用机理

研究表明，柠檬酸作为一种饲料酸化剂和鱼虾诱食剂，能够提高鲤鱼（Cyprinus carpio）、草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、罗非鱼（OreochromisniloticusxO.aureus）、鲫（Carassius auratus）、南亚野鲮（Hamilton）、真鲷鱼（Pagrus major）、黄尾鱼（Seriola uinqueradiata）、虹鳟鱼（On-corhynchus mykiss）和欧洲鳇（Huso huso）、中国对虾（Fenneropenaeus chinensis）、凡纳滨对虾（zitopenaeus vannamei）的饲料转化率，促进健康生长，降低饲料成本，增加经济效益。究其原因，一方面，柠檬酸是一种初级代谢产物有机酸，本身含有能量，并且可以直接进入三羧酸循环，产生ATP能量供机体生长的需要；另一方面，柠檬酸具有酸化饲料、保护饲料品质、提高饲料风味和适口性、提高鱼虾的摄食量、降低鱼虾消化道pH、提高消化酶活性、提高鱼虾免疫功能和抗应激作用、提高营养物质的消化吸收率等生理功能。

2.1 保护饲料品质。提高鱼虾的摄食量

柠檬酸常被作为饲料防霉抗氧化剂使用。柠檬酸作为一种抗氧化剂，可以螯合饲料中起促氧化剂作用的金属离子，清除超氧阴离子，切断脂质氢过氧化物反应，从而保护饲料的品质。柠檬酸是一种有机酸，可以酸化饲料，降低饲料的pH，防止饲料被有害病菌污染，发挥抗菌杀菌作用。有研究发现，柠檬酸对常见水产病原菌：副溶血弧菌、嗜水气单胞菌、荧光假单胞菌具有持续抑制作用。饲料经过柠檬酸酸化后喂食，可以减少鱼虾类被病原微生物侵袭机会，保护鱼虾健康；同时，柠檬酸是一种很好的食品风味剂，添加到饲料中，饲料味道得到改善，适口性提高；柠檬酸可以直接作用于鱼虾味蕾细胞，增强鱼虾食欲，加快鱼虾的采食速度，减少饲料溶失，提高鱼虾饲料的摄食量。

2.2 降低鱼虾消化道pH，提高消化酶活性

饲料经过柠檬酸酸化后，进入鱼虾消化道，可以降低消化道的pH，激活鱼虾胃肠道的蛋白酶活性，提高营养物质的消化率。有研究表明，饲料中添加柠檬酸可以提高罗非鱼的胃蛋白酶、胰蛋白酶和肠蛋白酶活性；提高草鱼肠道和肝胰脏蛋白酶活性；提高肝胰脏脂肪酶和淀粉酶活性；可以提高凡纳滨对虾的肠蛋白酶活性。

2.3 提高鱼虾免疫功能和抗应激作用

饲料中添加柠檬酸可以提高鱼虾的免疫功能和抗应激作用。尚卫敏等（2011年）报道，饲料中添加柠檬酸显著提高草鱼血清超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和溶菌酶活性，降低血清丙二醛含量。Su等（2014年）研究发现，添加柠檬酸显著提高了对虾血清的酚氧化酶、超氧化物歧化酶和溶菌酶的活性，有效抑制溶藻弧菌的感染。柠檬酸提高鱼虾的免疫功能和抗应激作用的机理可能是：（1）Cu、Zn等是抗氧化酶的活性中心，柠檬酸能与一些矿物元素形成一种生物效价高的螯合物促进它们的吸收和保留，从而使得抗氧化酶的活性得以提高；（2）柠檬酸具有抗氧化功能；（3）柠檬酸充当免疫刺激辅助因子激活酚氧化酶原系统；（4）柠檬酸本身即是机体三羧酸循环的中间产物，形成能量的途径比葡萄糖短，在应激状态下可用于ATP的紧急合成，提高机体的非特异性免疫力和抗应激能力。

2.4 提高矿物质吸收率，减少水体环境污染

鱼粉是鱼饲料蛋白质和矿物质的主要来源，但是鱼类对其中的矿物质利用率并不高。因此，为了满足鱼类生长的需要，必须额外添加矿物质，同时减少矿物质的排泄量，以免对水体环境造成污染。研究发现，在南亚野鲮（Hamilton）、鲤鱼（Cyprinus car-pio L）、真鲷鱼（Pagrus major）、黄尾鱼（Seriola quin-queradiata）、虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）和欧洲鳇（Huso huso）等鱼的日粮中，添加适量的柠檬酸均可显著提高矿物质在鱼体中的沉积，减少排泄量，防止养殖水富营养化，减少水体环境的污染。柠檬酸提高矿物质在鱼体内的沉积的机理可能是：（1）柠檬酸降低小肠中的pH，促进饲料中矿物质的溶解；（2）柠檬酸能够结合小肠中各种阳离子，充当螯合剂促进小肠对矿物质的吸收。

2.5 实现黄豆粉代替鱼粉，降低饲料成本

通常情况下，鱼虾对蛋白质的质量要求比较高，鱼粉是鱼虾饲料主要的优质蛋白质来源，但鱼粉资源紧缺，市场价格高。于是，人们把注意力转向资源丰富、价廉的植物源蛋白。而黄豆粉具有资源丰富、粗蛋白含量高、P含量比鱼粉低的优点而成为有潜力的鱼粉替代品，因此用黄豆粉代替鱼粉的研究成为热点。但研究发现，黄豆粉含有抗营养因子——植酸，使得黄豆粉在肉食性鱼的日粮中的需要量很大，并且黄豆粉中的60%-70%的P是和植酸结合在一起的，像单胃动物一样，肉食性鱼体内缺乏溶解植酸中的P的酶，这使得黄豆粉中的P和其它矿物质如zn、Mg、Ca一样，利用率大大下降。但是如果以黄豆粉部分代替鱼粉，同时添加适量的柠檬酸，即使不添加无机磷，同样可以取得与单纯使用鱼粉为蛋白源一样的甚至更高的饲养效果，鱼粉被替代的量可达70%，大大降低了饲料成本。其机理是：柠檬酸促使日粮释放出足够的有效磷供鱼生长之需。

3 柠檬酸在水产养殖应用上的适宜用量及有待加强研究的内容

3.1 柠檬酸的适宜用量

大量研究证明，饲料中添加柠檬酸能够提高饲料转化率和鱼虾生长性能，但是必须注意适宜用量。研究表明，柠檬酸对罗非鱼的适宜添加量为0.3%，对异育银鲫为0.2%，对鲤鱼为0.2%；在以黄豆粉替代部分鱼粉的欧洲鳇饲料中柠檬酸的添加量为3%。饲料中添加0.21%柠檬酸显著提高草鱼幼鱼的增重率、特定生长率，降低饲料系数。在未补充无机磷、用植物蛋白部分代替鱼粉的日粮中添加0.5%CA显著提高磷在黄尾鱼稚鱼中的沉积，减少磷的排泄，70%的鱼粉可以被植物蛋白替代掉，从而减少水产饲料对环境的污染。在用植物蛋白部分代替鱼粉（鱼粉含量为35%）的真鲷稚鱼日粮里，柠檬酸的适宜添加量为1%；而在以鱼粉为基础的真鲷稚鱼日粮中，柠檬酸的适宜添加量为3%。对于虹鳟鱼来说，在稚鱼阶段，在低鱼粉、不额外添加无机磷的日粮中柠檬酸的适宜添加量为1%，添加量达3%时，并不能提高稚鱼的生长发育，而对于体重大于256.4g的虹鳟鱼，柠檬酸的适宜添加量可高达5%，而这个水平的柠檬酸明显使体重大于149.7g的金鱼的摄食量下降，添加2%柠檬酸才不会影响金鱼的摄食。在以植物为基础的南亚野鲮稚鱼日粮里添加3%柠檬酸显著提高植酸酶对矿物质的生物利用率。但是添加2%和4%的柠檬酸对革胡子鲶无明显促生长作用。柠檬酸对中国对虾的适宜用量为0.2%，对凡纳滨对虾为0.2%-0.3%。由上述可见，对于鱼类和虾类，柠檬酸的添加量范围分别为0.2%-5%和0.2%-0.3%。但柠檬酸的最适宜添加量与鱼虾种类、生长阶段、饲养环境和日粮组成有关。因此，在水产养殖的实际生产中，要针对具体的养殖品种、生长阶段、饲料原料资源、日粮组成、饲养环境等因素，开展养殖试验获得适宜添加量后，再推广应用，切忌生搬硬套、随意添加。

3.2 有待加强研究的内容

（1）柠檬酸对虾类的影响研究还很少，应加强柠檬酸在虾类日粮中的应用研究。

（2）要加强柠檬酸对鱼虾肠道的微生态影响的研究。研究发现，柠檬酸具有促进畜禽肠道菌群健康的作用，而对水产动物肠道微生态的影响还缺乏相应研究。

（3）要加强柠檬酸对鱼虾免疫功能和抗应激的影响研究。柠檬酸具有抗氧化剂功能，但对鱼虾免疫功能和抗应激的影响研究极少。

（4）加强柠檬酸与其它营养物质、添加剂的协同作用研究。研究发现，柠檬酸与抗生素、Cu、益生素等有一定的互作效应，合用时效果更好。柠檬酸又是抗氧化剂的增效剂，而一些维生素，如维生素E、C，是鱼虾的必需营养物质，又是机体内最主要的生物抗氧化剂。柠檬酸和它们可能存在相互作用，共同保护和促进动物健康生长发育。因此要加强这方面的研究。

（5）加强柠檬酸对水产动物的毒性研究。尽管柠檬酸是机体初级代谢产物，相对较安全。但是有研究表明，柠檬酸会损伤小鼠的肝脏，降低小鼠肝脏和睾丸组织的过氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，损害大鼠的肾功能，使家兔睾丸组织发生病变。而柠檬酸对水产动物的毒性研究还不见报道，应加强这方面的研究，使柠檬酸在安全范围内发挥作用。

4 小结

经研究发现，柠檬酸对鱼虾具有多种生理功能。对于鱼类和虾类，柠檬酸的添加量范围分别为0.2%-5%和0.2%-0.3%。但柠檬酸的最适宜添加量与鱼虾种类、生长阶段、饲养环境和日粮组成有关。柠檬酸在水产动物中的应用尚需作更为深入的研究。