植物源性抗氧化剂在水产养殖上的研究进展

尹 壮，孔祎頔，李 民，王桂芹

(吉林农业大学动物科学技术学院，动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，现代农业技术教育部国际合作联合实验室，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，吉林 长春 130118)

在水产养殖中，常因集约化养殖、营养不均衡、运输条件较差等因素，引起水产动物的氧化应激，诱导各种疾病发生(李昊阳等，2013)。氧化应激是由于动物体内活性氧(ROS)、超氧阴离子等自由基累积过量，自由基的产生超过清除的速度和能力，造成氧化系统与抗氧化系统之间失衡，损伤了蛋白质、核酸和糖类等生物大分子的结构，导致动物机体组织器官或生理功能受到影响。在动物养殖过程中，常添加抗氧化剂来减缓氧化损伤，并预防饲粮变质(王丽雪等，2017)。合成类抗氧化剂具有良好的抗氧化效果而广泛应用于养殖业(苏俊玲等，2015)。但由于很难确定动物氧化应激的程度，生产中常添加过量的抗氧化剂，这会使动物体内和水产品中的药物残留，造成食品和环境安全隐患(王丽雪等，2017)。而植物源抗氧化剂能在机体中高效清除自由基并且安全无污染，符合我国《饲料添加剂安全使用规范》的要求，近些年成为市场和研究的热点，并在动物养殖生产中被广泛使用。

一、植物源性抗氧化剂种类

植物源抗氧化剂是一类由植物中提取、具有强大的抗氧化能力的非营养性抗氧化剂，其来源广泛，是目前最安全的抗氧化剂。除了抗氧化作用外，还有保鲜、易贮藏、抑菌等多种功能。根据来源不同，可分为多酚、多糖、皂苷、有机酸等(周颖超等，2018)。

1.多酚

植物多酚是一类广泛存在于植物体内的具有多元酚结构的次生代谢物，来源于香辛料、中草药及农作物的果、叶、茎及分解物(唐春红等，2012)。按结构分类，多酚化合物主要包括三大类：黄酮类(黄酮醇、黄酮、黄烷酮、花青素、原花色素、异黄酮、原花青素等)、酚酸类(咖啡酸、香豆酸等苯甲酸、肉桂酸衍生物)、非黄酮类(芪类、鞣酸类和木酚素类)(文秋等，2020)。因其具有优异的抗氧化性、抗菌、消炎、提高免疫力等作用，并且来源广泛、价格低廉，深受研究人员喜爱，并被广泛应用于水产动物饲料添加剂中。

2.多糖

植物多糖是植物体内经提取分离得到的一类天然活性大分子，它是10个以上的单糖之间脱水聚合成糖苷键、糖苷键线性或分支形成的大于20个糖基的聚合物(何朝勇等，2002)。研究表明,植物多糖具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等多种重要功能(尚庆辉等，2014)。目前黄芪多糖(魏炳栋等，2011)、甘草多糖(张才等，2021)等因其纯天然无毒、微量而高效等生物活性已被广泛应用于畜禽养殖中，以提高其生长性能、改善肠道健康、提高抗氧化及抗病能力等。但植物多糖在水产养殖中应用较少。

3.皂苷

皂苷是一类结构复杂、具有生物活性的天然次生代谢产物，由皂苷元、糖基、糖醛酸等组成。皂苷主要分布于陆地高等植物中，可从植物的根、茎、叶中提取；少数分布于海参等海洋生物中，具有抗炎、抗菌、抗病毒、提高免疫机能等作用，是人参、柴胡、远志、桔梗、甘草等中草药的主要成分(孙彦等，2013)。

4.有机酸类

有机酸广泛分布于动植物中，如苹果酸、柠檬酸、山梨酸等，也可以通过化学合成来获得，如延胡索酸等，是一类除氨基酸外含有羧基的酸性有机化合物。有机酸被用作饲料酸化剂时可分为单一酸化剂、复合酸化剂、缓释型酸化剂3种形式，复合酸化剂是指两种或两种以上的单一酸化剂按照一定的比例复合而成(马嘉瑜等，2021)。酸化剂复合过程中，可以是酸与酸复合或酸与盐类物质复合，通常情况下复合酸化剂的效果较好。缓释型酸化剂可缓解因氢离子释放过快造成的动物不耐受，研究人员使用脂肪酸等对酸化剂进行被膜处理，可降低氢离子释放速度。近年来，由于有机酸的天然、绿色、无污染等特性及其优良的抗氧化、免疫及调节肠道菌群功能被广泛应用于畜牧业及水产养殖业(肖军等，2020)。

二、植物源性抗氧化剂在水产养殖上的应用

1.多酚

近些年，茶多酚、白藜芦醇、姜黄素等优质植物源抗氧化剂被广泛应用于饲料添加剂中，并起到显著的效果。当饲料中分别添加166毫克/千克和200毫克/千克的茶多酚时，可明显促进罗非鱼和大菱鲆的生长且饵料系数未升高。茶多酚可增强罗非鱼的抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶(SOD)活性，大幅提高罗非鱼的免疫能力(刘振兴等，2012)。茶多酚除促进大菱鲆生长外，还可增强血清总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性，促进脂肪氧化分解、抑制脂肪酸的合成，以降低肝脏的脂肪堆积，预防脂肪肝的形成(李宜聪等，2019)。龙萌等(2015)将茶多酚与酵母硒共同添加到团头鲂日粮中，其会起到协同抗氧化作用。50毫克/千克茶多酚和0.50毫克/千克酵母硒共同添加时，肝脏中抗氧化酶与丙二醛(MDA)交互作用最强，且酵母硒和茶多酚可通过上调肝抗氧化酶基因的表达提高其活性并抑制脂质过氧化。综上，茶多酚对鱼的生长、抗氧化、免疫均起着正向促进作用，且茶多酚在水产养殖中的最适添加量为166～200毫克/千克。

白藜芦醇属非黄酮类多酚化合物，在种子植物花生、桑葚等广泛分布，具有较强的抗氧化、抗菌消炎、提高免疫力的作用。在松浦镜鲤日粮中添加适宜的白藜芦醇可显著提高幼鱼的消化酶活性及抗氧化能力，且160毫克/千克效果最佳(李开放等，2019)。然而与松浦镜鲤相比，白藜芦醇在对高脂胁迫团头鲂的添加量需10.8克/千克才能达到缓解氧化应激、提高非特异免疫力及抗病力的最佳效果(闫亚楠等，2017)。笔者推测，高脂胁迫使团头鲂产生氧化应激，进而导致一系列炎症的发生，团头鲂处于亚健康水平，白藜芦醇需增大剂量清除多余的自由基并抑制自由基的形成。因此在养殖过程中，鱼出现氧化应激时，需酌情加大白藜芦醇的使用量。

此外，姜黄素属黄酮类植物多酚，具有抗炎、抑菌、抗氧化等生物活性。研究表明姜黄素除促进生长外，可通过调控Nr f 2/ARE信号通路，提高鱼的下游抗氧化酶的基因表达。草鱼的适宜添加量为400～600毫克/千克，200毫克/千克姜黄素添加于黄颡鱼日粮时显著提高其消化能力(明建华等，2019；张滕闲等，2017)。综上所述，植物多酚被添加到日粮中时，具有显著的促生长、提高抗氧化及免疫能力，同时在脂肪代谢中发挥重要作用，且作用剂量在166～600毫克/千克，具体视鱼的种类及状态而定。

2.多糖

鱼主要依赖非特异免疫系统来发挥免疫作用，多糖可以通过增强抗氧化能力来提高免疫功能。当归多糖是当归的有效活性成分，因其抗氧化、增强免疫力等功能被广泛应用于饲料添加剂中。已有研究表明，当归多糖可通过上调抗氧化酶基因表达，增强点带石斑鱼的抗氧化能力，从而增强免疫力(刘波等，2018)。同时，当归多糖通过增强谷胱甘肽过氧化物酶活性并降低谷草转氨酶的活性以提高卵形鲳鲹肝脏抗氧化能力，达到保肝的作用。适宜浓度的当归多糖通过替代途径激活补体系统及提高溶菌酶体的活性，增强非特异免疫系统的免疫能力(谭连杰等，2018)。此外，0.10%枸杞多糖不仅能提高卵形鲳鲹的抗氧化及免疫能力，还有降血糖、降血脂的功能，同时对肉质具有一定的改善作用(谭连杰等，2019)。

黄芪多糖是中草药黄芪的主要活性成分之一，1981年被首次提取，在水产养殖中常被用作免疫增强剂添加到饲料中。已有研究表明，黄芪多糖主要通过以下途径提高其抗病能力。首先，黄芪多糖提高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化氢酶等抗氧化酶活性，增强其抗氧化能力，清除多余自由基；其次，黄芪多糖可显著提高吞噬细胞的吞噬活性并上调相关免疫因子的表达以提高机体的免疫力，达到增强鱼抗病力的效果(李春静等，2019)。黄芪多糖的浓度因作用对象不同而剂量不同。陈亚军等(2016)研究发现，200毫克/千克黄芪多糖增强了大鳞副泥鳅的总抗氧化能力，降低了肝胰脏丙二醛含量，对环磷酰胺胁迫的大鳞副泥鳅具有良好的免疫调节作用。而杂交鳢需要1 500毫克/千克达到最适的抗氧化及免疫效果(王煜恒等，2018)。在使用嗜水气单胞菌攻毒实验中，黄芪多糖试验组的中华鳖、中华绒螯蟹生长性能及各项免疫指标均高于对照组(杨移斌等，2018；赵紫越等，2020)。综上，植物多糖显著促进鱼的生长，具有很强的抗氧化性、免疫能力及抗病力，可安全添加到日粮中，但具体的剂量应视鱼种生长情况酌情掌控。

3.皂苷

人参皂苷是人参属药材的主要成分之一，种类繁多，作用广泛(刘迪等，2020)。目前，从人参中已分离出40多种活性单体，如人参皂苷Rg1、Rg3、Rb1、Re等，其中Rg1应用广泛。吴丽娜等(2021)研究发现，人参皂苷Rg1可清除小鼠体内的活性氧自由基和丙二醛，缓解氧化应激对神经细胞的危害。另有试验表明，受环磷酰胺胁迫的母鸡口服人参皂苷Rg1可增强其肠道黏膜免疫力(毕师诚等，2019)。人参皂苷Rg1能够促进γ－干扰素和白细胞介素分泌来增强细胞及体液免疫力，并且抑制肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡。文冠果皂苷、柴胡皂苷、绞股蓝皂苷等具有显著的抗氧化能力(孙胜悦等，2020)。然而，植物皂苷在水产上的应用研究较少。杨志刚等(2010)研究了三七总皂苷对罗非鱼、凡纳滨对虾及异育银鲫的影响，研究表明，三七总皂苷可显著提高罗非鱼、凡纳滨对虾的生长性能，增强罗非鱼与异育银鲫的非特异免疫力并显著增强异育银鲫的抗氧化能力。

4.酸化剂

酸化剂不仅降低肠胃pH、提高消化酶活性、改善肠道菌群、促进磷等矿物质的吸收，而且具有增强抗氧化与免疫功能的作用(马秋月等，2020)。胃蛋白酶在酸性条件下才能具备活性，随着食糜与胃酸的中和，胃内pH升高从而抑制了胃蛋白酶的活性。日粮中加入酸化剂降低了胃内环境的pH，恢复了胃蛋白酶的活性。肠道内的有害菌如大肠杆菌和沙门氏菌在pH＜5的环境不耐受，低pH的环境会抑制其活性给肠道以保护，并且抑制有害菌的进入及繁殖。酸化剂可通过调节钙磷的螯合作用，增加磷酸钙的溶解性，从而提高磷和矿物质的利用率。

研究表明，3%柠檬酸可提升大菱鲆胃蛋白酶的活性及对磷的利用率，减少磷在水体环境的排放(Dai等，2018)。L-苹果酸可显著提高吉富罗非鱼(1.0～8.0克/千克)、湘云鲫(4.0～8.0克/千克)的消化及抗氧化能力，并对肝脏三羧酸循环代谢具有促进作用(李赞等，2014；敬婷等，2013)。此外，在异育银鲫的日粮中L-苹果酸与柠檬酸联用效果更佳(程义等，2019)。对草鱼施用不同酸化剂比较其对生长性能、肠道菌群、抗氧化及非特异免疫能力提升情况的影响，研究表明，柠檬酸及乳酸的效果较好，但0.6%复合酸化剂(柠檬酸、磷酸、富马酸等)效果更佳(尚卫敏等，2011；张玲等，2017)。综上，有机酸化剂是一种新型的天然绿色环保添加剂，具有显著的抗氧化、维持肠道健康、促生长等作用，并且多种酸化剂联用会起到协同作用。

三、应用前景

植物源性抗氧化剂因其绿色、安全、无残留的特性以及强大的抗氧化功能，已经被广泛用于饲料添加剂中，符合我国绿色可持续发展的战略要求。笔者对植物源性抗氧化剂提出一些看法：第一，多糖类和皂苷类对养殖动物具有显著的抗氧化效果，但目前用于鱼上的物质过少，未来可进一步研究其在水产上的应用；第二，几种抗氧化剂联用会起到协同作用，增强其抗氧化力并且无高剂量侵害风险，具有良好的发展前景；第三，植物源性抗氧化剂具有多种生物活性，如抗炎、抗肿瘤、增强免疫力、改善肠道健康、参与肝脏脂肪代谢等，合理添加利用，可为“无抗”饲料的研究提供参考。