■ 王 凯 孙 榕(江门市澳保生物科技有限公司 广东 江门 52900)
近年来,我国水产养殖业的得到快速发展,水产养殖规模不断扩大、集约化程度的不断增强。然而,随着养殖强度的不断加深,我国水产养殖问题日益突出,如养殖环境恶化、鱼类病害问题频发等。为降低病害给鱼类养殖带来的巨大经济损失,养殖户采用大量抗生素和化学药剂进行治疗,尽管在短期内有一定的治疗效果,但长期使用不仅导致了病原体耐药性的产生,鱼体药物残留的超标,而且造成了水体环境的污染,严重制约了鱼类养殖业的可持续发展。中草药是一种纯天然的药材,具有低毒、低残留、高效、环保等特点,在鱼类养殖过程中,不仅能杀菌、杀虫、抗病毒,而且具有提高鱼体免疫力、促进生长等多种功效,目前已受到广泛的关注,它在鱼类养殖中的应用将为替抗和替化学剂药物的研究提供思路,进而推动水产养殖业的健康、可持续发展。
随着水产养殖面积的不断扩大,各种鱼类爆发性疾病也在不断发生,包括寄生虫性、细菌性和病毒性疾病。中草药作为一种天然的药草,含有多种生物活性物质,在鱼类的寄生虫性、细菌性和病毒性疾病的防治过程中均具有良好的功效。
1.1.1 杀虫
我国鱼类寄生虫的种类繁多且复杂,治疗鱼类寄生虫病的中草药同样丰富多样。目前报道的能有效防治寄生虫病(鱼类寄生原虫病、蠕虫病和鱼类甲壳动物病)的中草药有茶麸、苦参、川楝子、姜黄、苦棘皮、辣蓼草、大叶黄药、生姜、百部、五加皮、雷丸、贯众、石榴皮、大黄素、槟榔、乌梅、青蒿素、博罗回、狼毒大戟等至少50种。杀灭不同寄生虫的有效中草药有不同。茶麸、川楝子、苦参、百部+贯众均能有效杀灭水蛭(Whitmania pigra whitman),其中茶麸杀灭水蛭效果最好,川楝子其次,苦参、百部+贯众最后;贯众和槟榔单方水提物均能100%杀死刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans brown)幼虫和小瓜虫(Ichthyophthirius multifiliis)幼虫;博落回、狼毒大戟杀灭单殖吸虫(Monogenea)的效果最好,与敌百虫相当,婆罗子对于单殖吸虫杀灭效果较差。
同一种草药对同一寄生虫的杀灭效果受寄生虫的发育时期和中草药的浓度影响。7.14mg/mL乌梅、石榴皮水提物处理刺激隐核虫幼虫5min,死亡率达100%,而28.57mg/mL乌梅、石榴皮水提物处理刺激隐核虫包囊4h,死亡率达84.1%,表明同一种草药对同一寄生虫不同时期的杀灭效果有不同。大黄素、芦荟大黄素、黄连素均显著促进嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)的凋亡,且呈现出一定的浓度-剂量效应;青蒿素在一定浓度下可抑制嗜热四膜虫的生长,但在低浓度时有促进其生长的作用,表明草药对寄生虫的杀灭效果与其浓度有关,因此使用中草药杀虫时,对其浓度的把控至关重要。
关于中草药的杀虫的机理,目前相关的研究仍然非常有限。焦恺强等使用复方中草药杀灭刺激隐核虫时发现,中草药可抑制虫体包囊形成,导致包囊不正常发育,包括包囊壁坏死,肉质坏死,包囊畸形等。刘松岩等的报道表明南瓜子氨酸可使虫体过度兴奋,活动显著增加,引起虫体痉挛性收缩;槟榔对虫体有麻痹作用,导致虫体完全瘫痪。不同的中草药杀灭寄生虫的机制不同,目前关于中草药杀虫机理的研究仍然较少且处于较为浅显的层面,尚缺乏大量且深入的研究。
1.1.2 抑菌杀菌
随着科学技术的发展和细菌分离培养技术日益成熟,大量的中草药被应用于抑菌和杀菌效果的研究。目前发现的具有良好抑菌杀菌效果的中草药有五倍子、苏木、女贞、夏枯草、青皮、大黄、穿心莲、石榴皮、白头翁、黄芩、白芍、丁香、茯苓、黄芪、小茴香、昆布等至少50种。一种中草药可对多种病原菌产生抑制或杀灭作用。丁香对类志贺邻单胞菌(Plesiomonas shigelloides)、副溶血弧菌(Vibriosis parahaemolyticus)、海豚链球菌(Streptococcus irriae)均有较好的防治作用,其抑菌浓度分别是31.25、3.13、15.62mg/mL。美人鱼发光杆菌(Photobacterium damsela)、嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)、创伤弧菌(V.vulnificus)均对苏木极度敏感。黄连对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、海豚链球菌具有较强的杀菌作用。而抑制或杀灭同一种病原菌的中草药亦不止一种。槐角、豨莶草、槐角、黄连抑杀海豚链球菌的效果良好;诃子、乌梅、连翘、五倍子对柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)均有较好的抑菌效果;大黄、五倍子、山苍子、黄芩、苦参均能有效抑制和杀灭水霉(Saprolegnia);茯苓、五倍子、大黄、乌梅、黄芩、黄连对嗜水气单胞菌的抑菌作用明显,且抑菌浓度低。因此,在研究鱼类病原菌的时,除了建立病原菌库,建立对应的中草药库将对中草药在水产病原菌防治上的应用具有重要意义。
据报道,病原菌通过自身基因变异、降低胞浆膜通透性、产生破坏抗菌药物抗菌活性成分的灭活酶和主动外排抗菌药物来对抗抗菌药物带来的侵害。中草药可以破坏菌体细胞壁结构或阻碍细胞壁合成,增加胞浆膜通透性,使药物更容易进入菌体内部从而达到杀菌的效果;此外,中草药还能通过抑制菌体中灭活酶活性和菌体药物外排来达到杀菌的目的。
1.1.3 抗病毒
近年来关于鱼类抗病毒中草药的报道较少,大多是关于人类或其他哺乳动物抗病毒中草药的研究。杭小英等的研究发现黄芪多糖对大口黑鲈弹状病毒(Micropterus salmoides rhabdovirus)具有显著的阻断、抑制和中和效果。Wang等表明绿茶的有效成分没食子儿茶素没食子酸酯能以剂量依赖的形式抑制草鱼呼肠孤病毒(Ctenopharyngodon idellus respiratory enteric orphan virus)对细胞表面的黏附能力,以此抑制病毒的复制,从而抵抗病毒的感染。
有关中草药治疗鱼类疾病的报道主要包含两个部分,除了上述的中草药对病原体的杀灭作用,主要表现为杀虫、抑菌和抗病毒;还有中草药对鱼体的保护作用,包括对鱼体非特异性免疫系统的调节作用和对疾病进程的干预作用,进而降低或修复组织细胞损伤。
1.2.1 免疫调节作用
肾脏、肝脏、肠道是鱼类重要的免疫器官,血液是物质运输的重要载体,它们的功能指标常被用于评价鱼类的免疫力状况。中草药可能通过两种方式对鱼体的免疫系统进行调节,一是激活机体内的补体、白细胞及其细胞因子,二是活化机体内具有抗氧化功能的酶。
补体具有清除病原微生物,活化炎性细胞杀灭靶细胞的作用;白细胞在消化病原微生物和激发鱼体特异性免疫等方面起着重要作用;溶菌酶(LZM)属于巨噬细胞分泌的一种非特异性防御因子,具有溶解细菌和杀灭病毒的作用;碱性磷酸酶(ALP)和酸性磷酸酶(ACP)是机体巨噬细胞和溶酶体的标志酶。补体C3和补体C4是补体系统的固有成分,研究表明在鲤鱼(Cynodon dactylon)添加高剂量的中草药可显著提高血液中补体C3、C4的含量;在罗非鱼(Oreochromis niloticus)日粮中添加复方中草药后发现血清中补体C3、溶菌酶水平均显著升高;向虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)幼鱼投喂含有由红枣、山药、黄芪按1∶1∶1配制的复方中草药饲料56d后用副溶血弧菌攻毒后发现肝脏的溶菌酶水平极显著升高,补体C3转录水平显著升高。程敏等和唐黎等分别探究了中草药对尼罗罗非鱼和杂交鲟鱼(Acipenser schrenckii)外周血白细胞的影响,结果表明白细胞氧呼吸爆发活性和吞噬百分比均大大提高。邢玉娟等表明复方中草药可提高白细胞的吞噬能力、溶菌酶的活性。徐安乐等研究发现当复方中草药的添加剂量低于1.6%时,石斑鱼(Epinephelus lanceolatus)血清中的ALP和ACP均显著提高。对虹鳟鱼的热应激的研究发现,投喂含有藿香的药饵的虹鳟鱼肝脏ACP显著升高。
氧化应激是指体内氧化和抗氧化作用失衡且倾向于氧化的状态。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)是重要的抗氧化酶;MDA是氧化应激过程产生的代表性毒性中间产物;总抗氧化能力(T-AOC)也是常用于评价机体抗氧化能力的一个重要指标。孙学亮等研究表明摄食含大黄、黄芪、连翘、黄苓、丹皮的复方中草药饲料的亚东鲑(Salmo trutta fario)血液中T-AOC和SOD活力显著提高,白点鲑(Salvelinus pluvius)血液中T-AOC和CAT活力显著上升。鲤鱼摄食含2%和3%复方中草药的饲料后血清中CAT和GSHPx含量显著提高。肖颖等对不同水平中草药添加剂对鲤鱼抗氧化性能的影响进行了研究,结果表明含有8g/kg和10g/kg中草药添加剂组血清T-AOC、GSH-Px 和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性明显高于对照组,MDA含量明显低于对照组。刘海芳等对虹鳟的研究结果表明,在副溶血弧菌感染后,0.6%中草药组肝脏中T-AOC显著升高、MDA显著降低,但SOD没有显著差异。蔡冰等发现虹鳟感染副溶血弧菌后,0.3%中草药组肠道中GPxl基因、CAT基因均显著上调,而SOD基因显著下调。
1.2.2 组织修复作用
有研究发现中草药可通过修复组织来增强机体的防御机能,目前相关的研究仍比较有限。虹鳟为典型的冷水鱼类,适宜的水温为12~18℃,对于高温的耐受性低。冯淇元等的研究表明20℃高温时,虹鳟肝脏开始病变,肝组织结构受到严重破坏,而藿香能有效降低热应激造成的肝脏损伤程度。李家模等在投喂中草药后对草鱼的肝脏组织进行切片观察,结果表明中草药组肝细胞细胞核更清晰,肝索排列紧密,肝血窦枯否氏细胞增多。
中草药含有多种营养物质,大量的研究表明中草药在提高增重率、降低饵料系数、促进鱼类生长方面具有良好的作用。路晶晶等发现由白术、甘草、当归、山楂等16种中草配置的4种复方中草药在不同程度上促进了大菱鲆(Scophthalmus maximus)的生长,其中2种复方中草药显著提高大菱鲆的增重率,显著降低其饵料系数。齐国山等使用0.5%~1.5%发酵中草药饲养罗非鱼,其末重、增重率及特定增长率均有一定的提高。肖颖等将鱼腥草、蒲公英、枸杞、当归和茯苓等制成复方中草药,按不同水平添加至鲤鱼饲料中,发现不同水平的中草药对鲤鱼的生长有显著的影响,8g/kg和10g/kg添加组生长量明显高于对照组和5g/kg添加组,对照组和5g/kg添加组的生长量变化不明显。
中草药可能通过增进鱼类食欲,促进肠道吸收和肠道消化酶的合成来促进鱼体的生长。研究表明,160g/kg和320g/kg复方中草药显著性增加诱食活性,鲫鱼(Carassius auratus)增重率明显高于对照组;许诗亮等提出中草药是具有开发潜力的诱食剂。肠道是鱼类的吸收营养物质的主要器官,对于其生长至关重要。陈福艳等在饲料中添加0.2%酵母多糖-中草药复合制剂后,罗非鱼肠道绒毛高度和肌层厚度均增加。消化酶的活性是反应肠道消化能力的重要内容。黄景军等利用车前草、藿香、刺五加、厚朴配置成不同比例的复方中草药添加到饲料中,发现2g/kg组鞍带石斑鱼平均质量、增重率、特定增长率显著提高,肠道中淀粉酶和胰蛋白酶活性显著高于对照组。徐安乐等应用黄芪、党参、大黄等12种中草药制成复方中草药,报道了复方中草药添加剂量低于1.2%时,龙胆石斑鱼肠道中脂肪酶活性、胰蛋白酶活性和肠道总蛋白含量均显著性增强。叶建勇等的研究结果表明饲料中添加0.5%的复方中草药(党参、黄芪、陈皮、板蓝根、黄芩、五加皮)后,大鳞鲃(Barbus capito)的相对增长率比对照组高10.5%,胃蛋白酶比对照组显著性升高245.93%,而1%和2%组增长率无显著影响且2%组消化酶活性显著降低。
中草药除了杀虫、杀菌、抗病毒、提高免疫力、促进生长外,还在提升鱼类肉质和降低鱼类血脂方面发挥着重要的作用。肌肉滴水损失和蒸煮损失是衡量肌肉蛋白质保持水分的能力的重要指标。鱼肉水分含量越低,蛋白质、脂肪含量就越高,鱼肉越肥嫩可口,品质越好。研究表明,饲喂黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)含中草药(黄芪:党参:野菊花为5∶3∶2)添加量4%的饲料20d后,黄颡鱼蒸煮损失率和滴水损失率显著下降46.03%和38.62%;此外,尚书凤等发现中草药可提高草鱼肌肉中粗蛋白的含量,促进肌肉蛋白的积累。鱼类肌肉风味和鲜味是衡量鱼肉品质的另一重要指标,而肌肉氨基酸相对含量是决定肌肉风味和鲜味的重要因素。据报道,姜黄素、复方中草药(辣蓼、青蒿、苍耳草、赤小豆、苦杏仁、麦麸、面粉)显著提高大口黑鲈肌肉氨基酸、必需氨基酸、半必需氨基酸和非必须氨基酸的总量;马国红等探究了复方中草药对鲤鱼体成分的影响,结果表明饲料中添加适宜的复方中草药提可提高肌肉鲜味氨基酸的含量、改进氨基酸的组成比例。
鱼体摄入高脂饲料时通常导致机体出现血脂水平偏高,免疫力降低,出现营养性疾病问题。路晶晶等研究表明由炒白术、炒白芍、陈皮、防风、黄芪制成的复方中草药具有显著的调节血脂作用,可显著降低大菱鲆血浆中甘油三酯和胆固醇的含量。肖颖等在鲤鱼的饲料中添加8 g/kg的中草药添加剂后发现血清中的胆固醇含量显著降低。
传统的渔用中草药的提取方式主要分为如下三步:首先将中草药粉碎,加水浸泡一段时间,然后进行煎煮、过滤,最后将过滤的药汁进行进行浓缩,灭菌后备用。近年来,随着科学技术的飞速发展,中草药的提取方式也在不断革新,超微粉碎技术、有机溶液提取、发酵工艺和泡腾片工艺等的应用进一步提高了中草药的有效率。超微粉碎技术可将3mm的物料颗粒粉碎至10~25μm,尚书凤等将甘草、板蓝根、金银花、陈皮、肉桂和杜仲按比例配置成传统中草药添加剂和超微粉中草药添加剂饲喂草鱼,结果发现超微粉中草药添加剂组增重率和粗蛋白高于传统提取方法组,超微粉碎组增重率和粗蛋白分别提高18.59%、12.97%;传统方法组分别提高13.26%、5.16%。宋锐等使用乙酸乙酯提取博落回和狼毒大戟并将该提取物作用于指环虫(Dactylogyrus spp),结果表明该提取物在一定浓度下对指环虫有较好的杀灭效果,而其水溶液提取物无明显效果。发酵是利用微生物的对植物细胞进行破壁和酶解等作用,从而使植物中有效物质尽可能释放到发酵液中。陈建军等利用益生菌对艾草桉树叶中草药进行发酵,发现发酵艾草桉树叶中草药和传统艾草桉树叶中草药均能显著提高鲤鱼的免疫性能,且发酵后的中草药效果更优,这与戴旭平等的研究一致。此外,为使中草药更快发挥功效,李虹颖等对大黄芩的泡腾片工艺进行了研究,报道了其最优制备工艺为:60%崩解剂、酸碱比0.5∶1、4.5%PEG-6000、1%甘露醇。
不同的中草药对不同疾病的治疗效果不同,而鱼类的疾病的发生通常是是多种致病因素共同导致的结果,因此单方中草药治疗效果往往比较有限。为充分发挥中草药的优势,将具有协同作用的单方中草药联用(复方中草药)或复方中草药与西药联用防治鱼病已成为研究者们研究的热点。马泽宁等使用单方贯众和槟榔1h内杀灭小瓜虫的有效浓度分别为100、40mg/L,而使用贯众和槟榔的复方制剂1h内杀灭小瓜虫有效浓度为30mg/L,远低于单方的有效浓度。徐晓津等和周晔平将复方中草药与恩诺沙星联用检测其对弧菌病的治疗效果,均表明复方中草药与恩诺沙星联用可较好治疗弧菌病,且联用的治疗效果优于复方中草药的治疗效果。陈福艳等在饲料中添加酵母多糖-中草药复合制剂有效提高了罗非鱼的生长性能和免疫功能,改善了罗非鱼的肠道结构。
综上所述,中草药在杀虫、抑菌杀菌、抗病毒、提高免疫力、修复组织细胞、促进生长、提升鱼类肉质、降低血脂方面表现出良好的效果;其主要有效效成分的提取方式仍在不断发展中;多种单方中草药联用和复方中草药与西药联用被广泛应用于鱼病的防治过程中。近年来,有关中草药的研究多集中于功能效果的研究,而关于中草药的有效成分、作用机制、提取方式和使用方式等的研究较少,且关于归纳总结多种渔用中草药功效的报道缺乏。展开渔用中草药的多维研究和建立渔用中草药库将对渔用中草药理论的形成,渔用中草药系统化、专业化的发展具有重要意义。
我国中草药种类丰富,大多具有低残留、低耐药性、低成本、低污染等特点,且在鱼病的防治方面具有良好的作用,已成为渔用抗生素和化学药剂的重要替代品之一。然而中草药也存有不足,如药效慢、不稳定、用量大等,需要更多的研究来解决这些实际使用中的问题。相较于西药,中草药尽管在在鱼病治疗方面具有药效慢的缺点,但往往药效持续时间更长,由此中草药未来可能在预防鱼类疾病和提高鱼类免疫力方面能表现出更大的优势。随着人们生活水品的不断上升,食品安全和环保的意识渐入人心,可持续发展的水产养殖业将是行业未来发展的必然趋势,中草药作为一种天然绿色的添加剂,将在推进我国水产养殖业健康、可持续发展方面具有广阔的应用前景。(参考文献略)