黄酮类化合物在水产动物营养上的研究进展

■祝新茗 李沐阳 王桂芹*

(1.吉林农业大学动物科学技术学院动物生产与质量安全教育部重点实验室，吉林长春 130118；2.吉林农业大学动物科学技术学院现代农业技术教育部国际合作联合实验室，吉林长春 130118；3.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 163319）

近年来，随着人们对渔产品需求量的上升，集约化养殖规模与产量日益增长，为加速水产动物生长，降低其死亡率，进一步提升经济效益，抗生素作为一种常用的饲料添加剂被广泛应用在水产养殖中。可与此同时，抗生素的滥用也使其成为了一种污染水域环境、威胁水产动物健康的新兴有机污染物[1]。因此，为保证水产动物养殖业的绿色发展，国内外学者对水产动物饲用抗生素替代物进行了大量研究[2]。黄酮类化合物（Flavonoids）又名维生素P，是一类由天然植被次生代谢产生的杂环有机化合物，因吸收快、毒性低、促生长、改善免疫能力等多项生理功能，成为近几年的重点研究对象[3]。已有大量研究表明，添加不同种类黄酮到饲料中，在改善水产动物生长性能、增强机体免疫功能等方面均有显著效果。本文通过查阅国内外相关文献，从黄酮类化合物影响水产动物生长、免疫功能、抗氧化功能及肠道健康等角度，综述了黄酮类化合物在水产动物上的研究前景，为进一步揭示及研究黄酮类化合物在水产动物上的应用提供参考。

1 黄酮类化合物的分类及理化性质

黄酮类化合物因其多呈黄色而又名黄碱素，现泛指由中央三碳链（C3）与2个酚羟基苯环（A环与B环）连结而成的一类化合物（图1），基础结构为C6-C3-C6[4]。根据其构象差别与C3的氧化程度可将其分为：黄酮（flavone，如芹菜素）、异黄酮（isoflavone，如染料木素、大豆黄素）、黄酮醇（flavonol，如芦丁、槲皮素、杨梅素）、黄烷酮（flavonone，如陈皮苷、柚皮素）；黄烷酮醇（isoflavanone，如水飞蓟素）、花青素（anthocyan，如矢车菊色素、芍药色素）等[5-6]。

图1 黄酮类化合物基础结构

黄酮类化合物纯品多为粉末或结晶状固体，多以苷类或游离态苷元形式存在于植物中，因其存在形式及结构的不同，其溶解性具有很大差异。一般情况下，黄酮苷易溶于水、乙醇及乙酸乙酯等溶剂，难溶于三氯甲烷及乙醚等有机溶剂；而黄酮苷元易溶于乙醇、乙醚、甲醇等有机溶剂，但其在水中溶解性差甚至不溶于水[4]。其中，黄酮和黄酮醇类因其为平面型结构，结构紧密、分子间引力较大，因而在水中溶解性差；黄烷酮与黄烷酮醇为非平面型分子，其结构不紧密，分子间引力低，有利于水分子渗透，故在水中溶解性稍大；而花青素虽也为平面型结构，但其分子中含有碱性、酸性基团，故在水中溶解性较大。迄今为止，已发现的存在于植物中的类黄酮已超过9 000种，这些类黄酮均有复杂的化学结构及多种生理功能，具有很高的科研价值[7]。

2 黄酮类化合物对水产动物生理功能的影响

2.1 黄酮类化合物对水产动物生长性能的影响

已有研究表明，黄酮类化合物与水产动物生长性能间有密切联系。黄酮类化合物对水产动物生长性能的影响主要与以下两个因素密切关联。其一是添加种类，有研究表明，在鳖（AmydaSincnsis）和鲤（Cyp⁃rinus carpio）饲料中添加8‰芒果叶黄酮，分别饲养50 d和60 d，可提高鳖和鲤体质量增长率，降低两者的饲料系数，同时可提高鲤肥满度及粗蛋白含量，从而提升鲤的营养价值[8]。李剑等[9]在基础饲料中添加200～800 mg/kg槲皮素，进行49 d饲养试验，发现槲皮素能加快吉富罗非鱼（GIFT Oreochromis niloticus）幼鱼生长，使其饲料系数明显下降，同时提高其蛋白质效率及肥满度，从而改善其生长状态。有研究称在基础饲料中添加0.5%的槲皮素进行60 d养殖试验，发现牙鲆（Paralichthys olivaceus）的增重率明显上升[10]。另有研究表明，在饲料中添加质量比为10 mg/kg与20 mg/kg的大豆黄素，可提高美洲鳗（Anguillarostrata）的终末体质量[11]。蔡英华等[12]研究表明，添加16 g/kg二氢杨梅素到罗非鱼基础饲料中饲养56 d，可显著提高奥尼罗非鱼（Oreochromis niloticus♀×O.aureus♂）生长速度，降低其饲料系数。陈密等[13]在草鱼（Ctenopha⁃ryngodon idellus）日粮中加入97.4 mg/kg与388.4 mg/kg芦丁，进行56 d饲养试验，得出其对草鱼生长速度无显著影响，但可降低草鱼肝体比与脏体比，提高全鱼粗蛋白含量。以上研究表明，不同种类黄酮类化合物对鱼类的生长性能改变并不相同；另一影响因素为黄酮类化合物的添加剂量。Ko等[14]在饲料中添加0.75 mg/kg染料木黄酮，发现其能够有效提高双带鲈（Perca flave⁃scens）的生长速度，但当剂量增至7.5 mg/kg，则对双带鲈生长不产生影响。郭海燕等[15]在大菱鲆（Scophthal⁃mus maximus）日粮中添加5～100 mg/kg染料木黄酮，进行12周的饲养试验，得出其对大菱鲆幼鱼的生长性能无显著影响，但当剂量为20、100 mg/kg，大菱鲆幼鱼粗脂肪含量显著下降。Zhou等[16]研究表明，在金鲳（Trachinotus ovatus）饲料中添加40 mg/kg大豆异黄酮，可显著提高金鲳末重、体质量增加率及特定生长率。Gustavo[17]添加500 mg/kg大豆异黄酮到罗非鱼饲料中饲养56 d后，发现其对罗非鱼生长速率无显著影响。Mai等[18]添加8 g/kg大豆异黄酮到基础饲料中饲养8周后，会使牙鲆的末重、饲料效率及粗脂肪含量明显下降。研究表明，添加0.72%大豆异黄酮到异育银鲫（Allogynogentic silver crucian carp）饲料中，饲养120 d，异育银鲫特定生长率及蛋白质效率显著降低，其饲料系数显著上升[19]。以上关于黄酮类化合物的研究表明，适宜的黄酮类化合物添加量能提高鱼类的生长性能，而添加过高剂量反而会抑制水产动物生长。目前，不同黄酮类化合物影响水产动物生长性能方面研究仍不充足，其作用机理仍不明确，还需进一步研究。

2.2 黄酮类化合物对水产动物免疫调节功能的影响

免疫系统是动物体清除微生物及病原体等外来物质、进行免疫功能的防御机制[20]。水产动物健康与机体免疫系统的功能联系密切，此联系促使国内外学者对水产动物免疫增强剂进行了广泛的研究。黄酮类化合物是一类天然高效的免疫增强剂，在机体免疫方面有着重大的影响，主要通过影响体液免疫、细胞免疫、免疫器官及非特异性免疫等调节机体免疫功能[21]，其效果多随黄酮类化合物浓度变化而产生剂量效应。姜秦等[22]发现，在褐牙鲆头肾巨噬细胞中加入0.5～1.0 mg/mL大豆异黄酮，可通过上调白介素1β（IL-1β）、干扰素γ（IFN-γ）、免疫球蛋白M（IgM）和热休克蛋白70（HSP70）等免疫相关基因表达量，调节褐牙鲆头肾巨噬细胞免疫功能，但当添加量继续上升，其免疫相关基因表达量则明显下降。与之相似的是，袁瑞等[23]发现0.1～1.0 mg/mL大豆异黄酮均能提高褐牙鲆外周血白细胞与头肾巨噬细胞免疫力，此影响会随大豆异黄酮剂量的增加呈现先升后降的趋势。Chen等[24]发现饲料中加入5～40 mg/kg大豆异黄酮可增强凡纳滨对虾（Whiteshrimp）机体免疫功能，且添加量为20 mg/kg时其免疫能力达到最高。有研究称日粮中加入10～80 mg/kg大豆异黄酮可通过提高金鲳血浆总蛋白、补体3（C3）、碱性磷酸酶（AKP）及溶菌酶（LZM）水平，降低其血浆谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）活力，从而调节金鲳的免疫能力，其调节能力在40 mg/kg时达到顶峰，而后逐渐下降[16]。郑尧等[25]研究表明，在饲料中分别添加0.1 g/kg、0.3 g/kg芦丁，可上调吉富罗非鱼幼鱼血清IgM、IFN-γ、IL-10水平，下调肿瘤坏死因子（TNF-α）、IL-1β与IL-8水平，这说明一定浓度的芦丁能够调节其免疫功能。另有研究表明，饲料中添加97.4 mg/kg和388.4 mg/kg芦丁饲养56 d后，对草鱼肝脏LZM活力、肝脏AKP含量以及血清LZM活力有促进作用，对其血清AKP具有双向调节功能，低剂量促进，高剂量抑制[13]。Shin等[10]在饲料中加入0.25%和0.5%槲皮素，牙鲆血浆LZM水平均显著上升，且添加量为0.25%时其血浆LZM水平明显低于0.5%。赵盼月等[26]在饲料中添加400、800 mg/kg原花青素，发现其可通过改善镉胁迫下吉富罗非鱼血清免疫指标、抑制肝脏自由基的产生，来提高吉富罗非鱼免疫能力。Qian等[27]发现饲料中添加40～60 mg/kg橙皮素可以有效缓解白斑综合征病毒对克氏原螯虾（Procambarus clarkii）的毒害作用，改善其免疫能力，且在添加剂量为50 mg/kg时效果最佳。曹丽萍等[28]发现0.1～1.0 g/kg水飞蓟素皆能有效抑制四氯化碳对建鲤（Cyprinus carpiovar Jian）肝细胞造成的损伤，其保护效果随剂量上升而加强。刘晋菘等[29]研究表明，在饲料中加入0.04%～0.64%鸡血藤醇提物，可通过降低黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）血清AST、ALT活性，提高C3、白蛋白含量，提高其机体非特异性免疫力，且在0.32%时其机体非特异性免疫力达到最高。还有研究称，25～200μg/mL沙葱黄酮可通过调节乌鳢（Channa argus）血淋巴细胞免疫相关基因表达来调节其免疫能力，但此调节能力会随剂量的上升呈先加强后减弱趋势[30]。上述研究表明，水产动物免疫能力会因接触黄酮类化合物而变化，过高或过低剂量皆会影响其作用效果，进而影响其免疫功能。

2.3 黄酮类化合物对水产动物抗氧化能力的影响

水产动物在特定条件下体内会产生自由基，过量的自由基会使机体内发生脂质过氧化、蛋白质变性、细胞突变等一系列生理病变[31]。而生物体内具有广泛的抗氧化防护机制，可以降低自由基对机体的损伤，主要包括谷胱甘肽（GSH）、尿酸、抗坏血酸等酶类抗氧化物以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等非酶类抗氧化物[20]。黄酮类化合物作为一种天然有效的抗氧化物近年来备受人们关注，其作用机制与其他抗氧化物相似，主要是在氧化过程中提供氢原子直接作用于与自由基相关的酶，抑制部分氧化酶活性，从而抑制氧化反应的进行[32]，其调节能力通常因其添加剂量不同而有所差异。刘淑兰等[33]研究发现，0.2～1.6 g/kg大豆异黄酮能提高饥饿状态下罗非鱼肝胰脏抗氧化能力，且此能力会随大豆异黄酮剂量的增加而上升。Zhou等[16]在饲料中加入10～80 mg/kg大豆异黄酮，发现其可以上调金鲳肝脏总抗氧化能力（T-AOC）、SOD、GSH-Px及CAT活性，下调丙二醛（MDA）水平，且随着剂量的增加，其抗氧化能力呈先增强后减弱趋势，胡海滨等[34]在大菱鲆幼鱼上也得到了相似结果。Pês等[35]在银鲶（Silver catfish）饲料中添加0.15%与0.30%芦丁饲养21 d后，发现芦丁可以通过提高银鲶脑、肝脏、肾脏、鳃中多种抗氧化酶活性，进而提高其机体抗氧化能力，且添加剂量为0.15%时其抗氧化能力达到最高。Shin等[10]在基础日粮中加入0.25%、0.5%槲皮素，发现其可提高镉损伤后牙鲆肝脏抗氧化酶活性，证明槲皮素具有一定的抗氧化活性，可缓解水体中镉对牙鲆产生的损伤。罗在礼等[36]研究称注射1 mg/mL葡萄籽原花青素可以显著提升斑马鱼（Brachydanio rerio var）胚胎的抗氧化能力，对胚胎起保护作用。蔡英华等[12]发现，在日粮中添加2～16 g/kg二氢杨梅素可提高奥尼罗非鱼血清SOD、CAT水平，且在剂量为4 g/kg时达到最高，说明剂量适宜的二氢杨梅素才能使机体抗氧化能力达到最佳。杨继华等[37]研究称，饲料中添加50～1 000 mg/kg桑叶黄酮，可以提高吉富罗非鱼血清T-AOC、SOD、GSH-Px活性，降低MDA含量；而在肝脏中，其T-AOC、SOD、CAT、GSH-Px呈先上升后下降的趋势，说明适宜添加量的桑叶黄酮可使吉富罗非鱼抗氧化能力达到最高水平。另有报道表明，20～100μg/mL枣叶黄酮能有效提高斑马鱼机体抗氧化能力，添加量为100μg/mL时其抗氧化能力可达到最高[38]。吕小文等[8]发现，8‰芒果叶黄酮浸膏可以降低鳖血清MDA含量，但对其SOD活性没有影响。刘晋菘等[29]研究称，在黄颡鱼（Pelteo⁃bagrus fulvidraco）饲料中加入0.04%～0.64%鸡血藤醇提物，可有效提高其体内SOD、CAT、GSH-Px活性及GSH水平，降低MDA含量，且在添加量为0.16%时其抗氧化能力达到最高。

2.4 黄酮类化合物对水产动物肠道健康的影响

肠道是水产动物体内重要的消化吸收器官，肠道健康有助于机体发挥正常生理功能，如免疫调节、内分泌调节、营养物质消化吸收等[39-40]。肠道病变往往会累及水产动物其他器官（如肝胰脏、脾脏、肾脏等），造成多器官紊乱损伤，进而影响机体健康[41]。而黄酮类化合物会通过影响消化酶活性及肠道组织结构等影响水产动物肠道健康水平，此影响能力主要根据黄酮类化合物添加剂量不同而有所差异。王军等[42]研究表明，注射2μg/g与20μg/g金雀异黄素到金鱼（Carassius auratus）腹腔中饲养7 d后，金鱼的肠道消化酶活性会明显下降，但注射0.2μg/g金雀异黄素对其肠道消化酶活性无明显影响。Chen等[43]发现，日粮中加入300μg/g与3 000μg/g染料木黄酮会有效降低尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）胃蛋白酶与肠道淀粉酶活性，但对其胃淀粉酶活性无明显影响，此结果可能是因为染料木黄酮通过改变消化酶的空间结构而干扰蛋白酶和淀粉酶的活性。郭海燕等[15]发现，饲料中加入5～100 mg/kg染料木黄酮，会使大菱鲆幼鱼胃蛋白酶和肠道淀粉酶水平下降，但对肠蛋白酶及胃淀粉酶没有明显影响，当剂量为100 mg/kg时，大菱鲆幼鱼肠道结构被破坏。米海峰等[44]在牙鲆饲料中添加0.1%大豆异黄酮饲养56 d后，牙鲆肠道糜蛋白酶活性显著上升，但其胰蛋白酶活性无明显变化。叶继丹等[11]在饲料中添加质量比为20 mg/kg与40 mg/kg大豆黄素时，美洲鳗肠道淀粉酶活性明显上升，当添加质量比为40 mg/kg时，其肠道蛋白酶活性明显上升。胡海滨等[34]在饲料中加入10～100 mg/kg大豆黄酮饲养84 d后，发现大菱鲆幼鱼肠道蛋白酶、淀粉酶活力均无明显变化，但当剂量为10～20 mg/kg时，其后肠绒毛高度明显上升。陈密等[13]在草鱼饲料中添加97.4 mg/kg与388.4 mg/kg芦丁饲养8周后，发现芦丁可以上调草鱼肠道淀粉酶活力，且随剂量的增加呈先上升后下降的趋势，而388.4 mg/kg芦丁则会显著下调草鱼肠道胰蛋白酶活力，这可能是因为高剂量的芦丁与草鱼肠道中酪蛋白酶相结合所引起酶活力的变化。黄林鑫等[45]发现葡萄籽原花青素可以降低吉富罗非鱼肠道自由基含量，提高肠道功能。王咏梅等[46]研究表明，饲料中添加50 mg/kg桑叶黄酮饲养50 d，可提高凡纳滨对虾肠道发育水平，提升其肠道菌群多样性。以上研究均报道了黄酮类化合物对水产动物肠道健康的影响，但根据剂量不同作用效果差异较大，其作用机制等方面仍有许多问题需进一步探究。

2.5 黄酮类化合物的其他生理功能

2.5.1 黄酮类化合物对水产动物生殖功能的影响

目前，黄酮类化合物对水产动物生殖功能的影响主要集中于染料木黄酮。染料木黄酮是一种常见的植物雌激素，其分子结构与动物体内雌激素相似，能与动物体内雌激素受体结合，影响动物生殖功能[47]。有报道称，饲料中添加0.05%及0.1%染料木黄酮会影响虹鳟（Oncorhynchus mykiss）内源雌激素分泌，加速雄鱼睾丸发育，延迟雌鱼产卵，进而降低其受精率[48]。Ko等[14]研究称，添加0.75 mg/g与7.5 mg/g染料木黄酮到双带鲈饲料中饲养63 d后，雌性及雄性双带鲈的生殖功能均未受到明显影响。Pollack等[49]研究表明，饲料中添加2 mg/g与8 mg/g染料木黄酮能够诱导条纹鲈（Morone saxatilis）幼鱼卵黄蛋白原的合成，但对其性腺细胞分化不产生影响。Dimaggio等[50]在日粮中加入100、1 000 mg/kg染料木黄酮，发现其可以影响漠斑牙鲆（Paralichthys lethostigma）性别分化，但剂量为1 000 mg/kg时，漠斑牙鲆死亡率上升。

2.5.2 黄酮类化合物对水产动物肝脂代谢的影响

黄酮类化合物在肝脂代谢方面的研究主要集中于水飞蓟素。水飞蓟素是水飞蓟种籽中提取的一种黄酮木脂素类化合物，具有抑制脂质过氧化、促进肝细胞修复、保护肝细胞膜等多种功效，被誉为“天然的保肝药”[51-52]。Xiao等[53]研究表明，100、200 mg/kg水飞蓟素可以通过上调脂质分解及β-氧化相关基因表达来抑制草鱼肝脏脂肪积累，进而改善草鱼机体健康状况。萧培珍等[54]在饲料中添加水飞蓟素，发现其能够改善油酸诱导的草鱼肝细胞中脂质堆积现象。苟庚午等[55]发现，日粮中加入100 mg/kg水飞蓟素可以有效提高吉富罗非鱼肝脏脂蛋白脂酶、总酯酶等肝脏代谢酶活力，改善肝脏细胞形态。还有报道称，在团头鲂（Megalobrama amblycephala）饲料中添加水飞蓟素饲养8周后，通过肝脏组织切片发现，添加50 mg/kg水飞蓟素可上调肝细胞密度、降低肝细胞中脂肪滴数量，保护团头鲂肝脏健康[52]。分析发现，水飞蓟素对鱼类肝脂代谢有积极作用，这可能与其能下调脂质合成相关基因表达有关。以上研究表明，黄酮类化合物对水产动物生殖、肝脂沉积等方面均有一定影响，但因相关研究较少，其具体机制及效果还未有定论，仍需更深一步研究讨论。

3 展望

近年来，由于无抗养殖的兴起，黄酮类化合物作为一种生物活性多样的抗生素替代物被广泛应用于动物生产中。目前，国内外学者发现，黄酮类化合物除了影响动物生长、免疫、抗氧化功能外，对动物肠道健康、性腺发育、肝脂代谢等方面均有影响。但目前关于黄酮类化合物的研究多针对于猪、羊、鸡等畜禽动物，在水产动物上的研究十分有限，还有许多内容值得更深层次讨论：①在改善水产动物生长性能方面，不同类型的黄酮类化合物在饲料中适宜添加剂量还难以把控，有待深入研究与讨论；②黄酮类化合物在影响水产动物免疫与抗氧化能力方面研究较少，其在机体内作用位点及作用机制还未明确，仍需进一步探索；③与其他类型添加剂联合使用是否会产生其他效果还未可知；④目前研究表明不同黄酮类化合物对水产动物肠道健康的影响根据其添加剂量不同而不尽相同，其最适宜剂量及具体作用机理还需深入探讨研究；⑤不同剂量的黄酮类化合物对水产动物性腺发育、性别分化的影响仍不明确。