柠檬酸作为饲料添加剂在水产养殖中的应用进展

于淼淼 ，李婉莹 ，阎斌伦 ，2，3*

（1.江苏海洋大学海洋科学与水产学院，江苏省海洋生物技术重点实验室，江苏 连云港 222005；2.江苏省海洋生物产业技术协同创新中心，江苏 连云港 222005；3.江苏省农业种质资源保护与利用平台，江苏 南京 210014）

随着水产养殖业的发展，有机酸在水产养殖中的应用越来越广泛。柠檬酸是有机酸中应用最广泛的酸，柠檬酸能够保护饲料品质，加快水产动物生长，降低肠道pH 值，抑制病原菌增殖，降低饲料成本，实现部分黄豆粉代替鱼粉，所以在水产动物养殖中得到广泛的推广和应用。

1 柠檬酸的理化特性与生理功能

1784 年，瑞典化学家Carl Wilhelm Scheele 从柠檬汁中首次分离得到柠檬酸[1]。柠檬酸（citric acid）化学名为 2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸，又称枸橼酸，如无色半透明的白色结晶或者粉末，难溶于乙醚和氯仿，易溶于酒精和水。柠檬酸酸味强烈，无臭，入口柔和，没有后酸味，是一种重要的有机酸[2]。天然的柠檬酸广泛存在于柑橘、浆果和蔬菜中。工业用柠檬酸是用黑曲霉以发酵法生产的[3]。柠檬酸作为食品添加剂使用已经有超过百年的历史[1]，在适宜的用量下使用安全无毒，对水产动物的生产性能、饲料转化率、机体免疫机能均有显著的作用，可抑制肠道有害细菌。

在生物体生理代谢过程中，柠檬酸是三羧酸循环的中间产物，参与体内的糖代谢、脂代谢和蛋白质代谢[2]，其主要作用机理在于：柠檬酸分子中有三个羧基，进入机体的线粒体后，在乌头酸酶、Fe2+、异柠檬酸脱氢酶的催化下，产生大量的ATP[4]。在日粮中添加柠檬酸，对ATP 的形成和生物总量的积累也起到重要作用[5]。它还能够促进新陈代谢，增强对氨基酸和能量的吸收，促进水产动物的生长发育。它还是一种抗氧化剂、金属离子螯合剂、饲料防腐剂，可以抑制有害细菌的增殖[6]。对于水生生物，尤其是经济水产养殖动物而言，近年来的研究表明，柠檬酸所起的作用是多方面的，对于其功能的揭示将有助于水产养殖业的健康发展。

2 柠檬酸在水产养殖中的应用

2.1 保护饲料品质，加快水产动物生长

近年来，柠檬酸、延胡索酸、苹果酸是常用的有机酸添加剂，研究表明，柠檬酸对水产动物发挥着重要的影响，对其生长、消化和免疫都发挥重要作用，在高度集约化的水产养殖中，在饲料中添加适量的柠檬酸，有助于养殖对象的存活和生长、发育，具有提高经济效益和社会效益的作用[7]。同时，柠檬酸可作为防霉剂和抗氧化剂保护饲料品质[8]。许友卿等[8]在研究中发现，想要提高饲料的长期储存的稳定性，可将抗氧化剂和柠檬酸联合使用，柠檬酸作为抗氧化剂增效剂，可提高抗氧化效果；柠檬酸作为一种提高饲料适口性的诱食剂，可以促进罗非鱼（Oreochromis mossambicus）、大口黑鲈（Micropterus salmoides）、鲫（Carassius auratus）、异育银鲫（Carassiusauratus gibelio）[8-12]、虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）[13-14]等鱼类的生长，还可以提高凡纳滨对虾（Litopenaeus Vannamei）[15]和欧洲鳇（Huso huso）[16-17]的饲料转化率，降低饲料系数，降低成本，提高经济效益。Abdel-fattah 等[18]研究发现，在饲料中添加柠檬酸可以增强酸性环境，使得饲料酸化，促进胃内消化酶的运动，增强蛋白质在胃内的停留时间，提高蛋白质和纤维的消化和吸收率。而且，柠檬酸是初级代谢产物的有机酸，能够直接进入三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle,TCA），参与机体的代谢，生成ATP，为水产动物机体提供能量，促进水产动物生长发育。

2.2 降低肠道pH 值，抑制病原菌增殖

有机酸可以降低肠道的pH 值，使胃内的酸度降低，在酸的作用下，胃内无活性的胃蛋白酶原可以转化成有活性的蛋白酶，刺激消化酶的分泌，抑制胃肠蠕动，增加了食糜通过肠道的时间，使食糜和消化酶充分融合，促进水产动物的消化吸收。有机酸还为水产动物提供最适宜的消化环境，有利于肠道疾病的预防。并且柠檬酸在某些程度上还能调节胃肠道的菌群，增加有益菌，大部分胃肠道的病原菌是在偏碱性的环境下生存的，pH值 7.2～7.6 的环境最适宜病原菌生长。而肠道中的大部分有益菌在pH 值为5.0 时生存。在饲料中加入适当的柠檬酸，被肠道吸收后，能够抑制病原菌的生长，为有益菌的增殖提供有益条件[19]。

2.3 提高免疫功能，具有抗应激作用

有机酸可以激活宿主的免疫系统，增强水产动物的免疫力。粟雄高[16]研究发现，添加柠檬酸提高了凡纳滨对虾血清中的酚氧化酶（PO）、超氧化物歧化酶（SOD）、溶菌酶（LZM）的活性，还能有效抑制溶藻弧菌的感染。在异育银鲫的饲料中添加柠檬酸，SOD 和总抗氧化能力（T-AOC）活性均随柠檬酸浓度的增加而逐渐升高[20]。柠檬酸+富马酸的复合酸化剂实现了不同酸化剂之间的协同合作，有效改善罗非鱼生长性能，并且能够提高机体抗氧化能力[21]。尚卫敏等[22]研究发现，饲料中添加酸化剂显著提高草鱼血清SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH）和LZM 的活性。在工厂化养殖中，长途运输、饲料更换、水温变化、拉网捕捉等都会导致水产动物的应激反应，柠檬酸能够提高水产动物抗应激的能力，促进生产力，而对免疫功能降低、抵抗力衰退有一定的抑制作用。

2.4 降低饲料成本，实现部分黄豆粉代替鱼粉

鱼粉是水产养殖中非常重要的基础饲料配方之一，水产动物对蛋白质的需求很高，鱼粉是优质的动物蛋白，但是近年来，鱼粉价格昂贵且资源短缺，人们便想用价格便宜的植物蛋白来代替鱼粉。黄豆粉资源丰富，价格低廉，粗蛋白丰富[23]，但植物蛋白的缺点是具有一种抗营养因子——植酸。研究表明，肉食性鱼机体内缺乏溶解植酸中磷的酶，这使得黄豆粉的磷和其他矿物质利用率下降，而在饲料中添加柠檬酸，即使不添加磷，也能取得和鱼粉一样的效果，鱼粉可被代替的量达到了70%，很大程度降低了饲料成本[6]。

3 柠檬酸在水产养殖中的适宜用量

柠檬酸在水产养殖中的积极作用已有报道，在实际应用中，适宜的添加量至关重要。在奥尼罗非鱼养殖中，在饲料中添加0.3%的柠檬酸能够加快罗非鱼的生长速度，提高蛋白质效率和饲料系数[24]；在异育银鲫养殖中，在饲料中添加0.2%的柠檬酸，可以提高其质量增加率，但是对蛋白质消化没有显著的影响[13]；在欧洲鳇中，柠檬酸的最适添加量为3%[17]，用黄豆粉代替鱼粉的试验中，添加柠檬酸可以显著降低饲料成本。在团头鲂（Megalobrama amblycephala）养殖中，添加2%的柠檬酸能够促进生长，降低饲料系数[25]。在鲤（Cyprinus carpio）的养殖中，添加1.5%的柠檬酸，对鲤的生长及与饲料结合有显著的效果，为最优配方[26]；在低磷饲料中，添加10 g/kg 的柠檬酸，显著提高了大口黑鲈的质量增加率和血浆磷水平，降低了饲料系数和氮的排放量[11]。在大黄鱼（Larimichthys crocea）中，饲料中添加0.8%~1.6%的柠檬酸，能够使高蛋白的饲料利用率增加，提高大黄鱼的生长发育性能，提高矿物质的利用率，增强了抗氧化能力[27]。在凡纳滨对虾养殖中，柠檬酸的最适添加比率建议为0.2%～0.3%[16]，添加0.2%的柠檬酸可以使虾质量增加率达到15.73%，降低饲料系数，蛋白质效率提高13.72%，但柠檬酸对虾体肌肉成分没有显著影响。在赵锡蝶[23]的研究中，在鱼粉中添加0.3%的柠檬酸和0.3%的丁酸钠，对凡纳滨对虾生长免疫都具有调节功能；在对虾中，柠檬酸的适宜的添加比例是2%。

综上所述，在鱼类饲料中适宜添加柠檬酸的比例为0.2%～3.0%，在虾类饲料中适宜添加比例是0.2%～0.3%。因为在水产养殖中，如果水产动物不具备发达的胃和较强的消化能力，柠檬酸的添加量一般不超过5%[28]。但是，柠檬酸的添加量还受其他很多因素的影响，比如养殖环境、基础饲料成分、生长阶段、环境因子变化和鱼虾的不同种类等等。所以，在水产养殖和试验中，一定要根据养殖的品种、生长阶段、基础饲料的组成和养殖环境去确定适宜的添加量，在具体实践中调整和应用。

4 有待进一步解决的问题

（1）柠檬酸作为一种有机酸添加剂，在水产养殖中已经取得了良好的应用效果，但是还有一些问题亟待解决，柠檬酸的最适添加量还没有确定。水产动物在不同的生长阶段，不同的生长环境，所需要的添加量不同，添加的效果和稳定性还需要去进一步探究。

（2）人们越来越注重柠檬酸这种新型绿色环保型添加剂的使用。已有研究表明，在建议使用15 000 mg/kg 柠檬酸全饲料和5 000 mg/L 柠檬酸饮用水的条件下，该添加剂对目标品种是安全的[28]。柠檬酸在畜牧养殖方面的研究较普遍，在水产养殖方面的研究还需要进一步加强。由于水产动物的品种繁多，生理消化功能差异大，因此要选择具有代表性的水产动物，研究其适宜的添加剂的品种、剂量和作用机理。

（3）在动物养殖中使用柠檬酸，对消费者来说是安全的。但是人的皮肤、眼睛、黏膜接触或吸入柠檬酸就有潜在危险。虽然柠檬酸在食品中是一种公认的防腐剂，但在饲料和饮用水中作为防腐剂的有效性尚未得到充分证明。FEEDAP 小组对有机酸作为防腐剂在典型水分含量≤12%的饲料中的有效性持保留意见[29]。

（4）自1860 年柠檬酸工业化生产开始，人们不断将柠檬酸应用到不同的行业，国内复合酸的添加也占了很大比例。对于柠檬酸的消化代谢机理、对水产动物的肠道影响研究、是否抑制肠道有害菌的作用机理、和其他单酸的联合使用等都需要进一步做深入的研究，才能真正减少抗生素的使用，为酸化剂在水产养殖中的作用提供理论基础和实践依据。

（5）从养殖的经济效益来看，如何开发出价格低、效果优、安全环保的复合型酸化剂有待进一步研究[28]。

5 结语

近年来，养殖生产中抗生素滥用所带来的人类健康和环境污染问题日益严重，抗生素的使用逐步受到限制。农业农村部从2018 年4 月开展兽用抗菌药减量工作，并规定药物饲料添加剂于2020 年全部从饲料中退出。研发更加绿色安全的添加剂，是国内外学者关注的问题。酸化剂绿色安全无污染，没有残留，不产生耐药性，非常环保，应用前景广阔，在畜牧业和水产养殖业都发挥了非常重要的作用。但是在养殖的过程中使用柠檬酸一定要综合考虑各种因素，以期达到最好的生产效果和经济效益。尽管酸化剂在畜牧类研究方面较普遍，但是在水产动物研究方面比较滞后。随着科学研究的进一步深入，酸化剂的正确和高效的使用会在水产养殖行业越来越广泛。