魚類鈣、磷營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展

聶家全 董曉慧 譚北平 遲淑艷 楊奇慧 劉泓宇

（廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江 524088）

鈣、磷參與魚體內(nèi)多種生理功能代謝，在物質(zhì)和能量代謝中起著十分重要的作用，是維持魚類正常生長(zhǎng)和骨骼發(fā)育的重要礦物質(zhì)元素。飼料中鈣、磷含量及鈣磷比影響魚類生長(zhǎng)、脂肪代謝和礦物質(zhì)的吸收與積累；飼料中的其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如維生素D3和某些添加劑如植酸酶等可影響魚類對(duì)鈣、磷的吸收。本文就魚類鈣（Ca）、磷（P）的營(yíng)養(yǎng)生理功能、需要量及與其它營(yíng)養(yǎng)素的關(guān)系予以綜述，為水產(chǎn)配合飼料的研制與開發(fā)提供參考。

1 鈣、磷營(yíng)養(yǎng)生理功能

鈣是構(gòu)成魚體骨骼、鱗片、牙齒等硬組織的主要元素。在硬骨魚類中，魚體99%的鈣存在于骨骼和鱗片中[1]，其余存在于體液及軟組織中。鈣對(duì)視力發(fā)育、肌肉收縮、卵黃生成、信號(hào)傳導(dǎo)、血液凝固、膜通透性等生理過程起到重要作用，同時(shí)血液中的離子鈣對(duì)魚類生理具有重要意義[2-3]。在脊椎動(dòng)物中，骨骼組織主要成分是鈣、磷結(jié)合而成的羥磷灰石[Ca10（PO4）6（OH）2]。

磷是構(gòu)成魚體硬組織的重要元素，超過1/3的總磷用于合成核酸、磷脂質(zhì)、細(xì)胞膜、高能化合物（ATP和磷酸肌酸），因此，磷對(duì)魚類的骨骼發(fā)育、生長(zhǎng)繁殖、脂肪、碳水化合物和蛋白質(zhì)的代謝、肌肉神經(jīng)新陳代謝起到重要的作用，同時(shí)無(wú)機(jī)磷酸鹽是魚體內(nèi)重要的緩沖物質(zhì)，參與維持體液和細(xì)胞內(nèi)液的酸堿平衡，保持體液正常的pH值[3-8]。

2 魚類對(duì)鈣、磷的營(yíng)養(yǎng)需求

養(yǎng)殖魚類需要的鈣、磷有兩個(gè)來(lái)源，一是從飼料中攝取，二是從其生活的水環(huán)境中直接吸收。魚類從水環(huán)境吸收的鈣基本可以滿足其對(duì)鈣的需求。磷在自然水體中含量較低，通常不能滿足魚類生長(zhǎng)發(fā)育需要。因此，飼料是養(yǎng)殖魚類磷的主要來(lái)源，飼料中添加磷比添加鈣顯得更為重要。飼料中鈣、磷添加量不宜過高或過低，添加過高則會(huì)排泄到養(yǎng)殖環(huán)境中污染水體，過低則影響魚類的正常生長(zhǎng)發(fā)育。

2.1 魚類鈣需要量的研究

目前有部分文獻(xiàn)報(bào)道了魚類對(duì)鈣的需要量，研究結(jié)果受魚的種類、水體鈣離子濃度、鈣源等因素的影響。養(yǎng)殖在無(wú)鈣水體中的斑點(diǎn)叉尾鮰（Ictalurus punctatus）[9]和羅非魚（Oreochromis aureus）[10]對(duì)鈣的需要量分別為4.5和7 g/kg。淡水養(yǎng)殖的奧尼羅非魚（Oreochromis aureus）需要在飼料中添加鈣[11]。海水鈣離子含量較高，研究者普遍認(rèn)為海水魚類能夠從水環(huán)境中吸收鈣滿足自身需要。Wout Abbink等發(fā)現(xiàn)，金頭鯛（Sparus auratus）在含鈣量較低的水體或攝食含鈣量低的飼料時(shí)，魚體能夠分泌出使血鈣升高的相關(guān)激素、皮質(zhì)醇和甲狀旁腺素相關(guān)肽從而使魚體的鈣離子在生理代謝過程中保持穩(wěn)定水平[12]。有研究表明，真鯛（Chrysophrys major）[13]、黑鯛（Sparus macrocephlus）[14]的飼料中不需要添加鈣，但紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）[15]、日本黃姑魚（Nibea japonica）[16]、鮻（Liza haematocheila）[17]、牙鲆（Paralichthys olivaceus）[18]、褐菖鲉（Sebastiscus marmoratus）[19]等從水體吸收的鈣不能夠滿足其生長(zhǎng)所需，飼料中需要添加鈣。部分魚類鈣需要量見表1。

表1 不同魚類鈣的需要量

2.2 魚類磷需要量的研究

魚類磷的需要量見表2。影響魚類磷需要量的因素主要有種類、大小、磷源、日糧中鈣磷比、判定指標(biāo)等，魚類磷需要量的判斷依據(jù)主要有生長(zhǎng)速度、骨骼礦化和鱗片磷含量等。以增重率和飼料利用率為判據(jù)得出的磷的需要量低于以骨骼礦化為判據(jù)的需要量。近年來(lái)的研究熱點(diǎn)是如何提高魚體對(duì)飼料磷的利用率，減少磷的添加量，在能夠滿足魚類需要的基礎(chǔ)上減少對(duì)環(huán)境污染[22-23]。

表2 不同魚類磷的需要量

3 魚類鈣磷比的研究

飼料中的鈣、磷含量保持適當(dāng)?shù)谋壤欣隰~體的生長(zhǎng)發(fā)育及鈣、磷的吸收利用，兩者比例失調(diào)，鈣和磷的吸收都會(huì)降低。魚類飼料中的鈣磷比受試驗(yàn)魚種類、判斷依據(jù)以及飼料中鈣磷存在形式等因素影響。Ye等研究結(jié)果表明，不添加磷飼料組的石斑魚表現(xiàn)出生長(zhǎng)減慢，飼料利用率低，食欲降低，魚體、鱗片、脊椎、鰓蓋灰分含量減少，體脂肪含量增加；不添加磷而鈣的添加量為6 g/kg飼料時(shí)，會(huì)提高飼料利用率，促進(jìn)鈣、磷在鰓蓋的沉積；鈣、磷補(bǔ)充量都為6 g/kg即鈣磷比為1時(shí)，養(yǎng)殖效果最佳[31]。Abbink等發(fā)現(xiàn)，金頭鯛魚體磷的積累對(duì)飼料鈣的含量有很大依賴性，飼料中鈣含量不足而磷充足時(shí)，鈣、磷的積累都減少[12]。Watanabe等發(fā)現(xiàn)，大馬哈魚（Oncorhynchus keta）通過控制吸收和排泄鈣來(lái)保持魚體的鈣、磷平衡[32]，鯉魚和虹鱒魚也有相似的生理反應(yīng)[33]，但當(dāng)磷缺乏嚴(yán)重時(shí)，大西洋鮭的魚體鈣磷比會(huì)發(fā)生改變[6]。部分魚類鈣磷比研究結(jié)果見表3。

表3 不同種類魚對(duì)鈣、磷的需要量及日糧鈣磷比

4 魚類鈣、磷與脂肪關(guān)系的研究

鈣離子是細(xì)胞中一種很重要的第二信使，胞漿中鈣濃度變化時(shí)，受鈣調(diào)節(jié)的酶如磷酸二酯酶、磷酯酶、蛋白酶等被激活從而引起細(xì)胞功能紊亂、結(jié)構(gòu)損害。機(jī)體內(nèi)鈣含量低有可能導(dǎo)致脂肪細(xì)胞更大、更飽滿，數(shù)量更多。Zemel[41]發(fā)現(xiàn)，高能量、高糖、低鈣飼料顯著促進(jìn)小鼠脂肪細(xì)胞脂肪合成作用，增快體脂肪的積累和脂肪組織的數(shù)量；降低能量水平后高鈣組比低鈣組小鼠脂肪酸合成酶活性降低51%，脂肪分解速率提高了4～5倍。關(guān)于飼料鈣含量對(duì)魚類脂肪代謝的研究，國(guó)內(nèi)外報(bào)道較少。Ye等報(bào)道，在石斑魚的飼料中添加磷水平為0 g/kg和6 g/kg時(shí)，飼料鈣含量的增加會(huì)減少魚體、肌肉脂肪含量和肝臟蛋白含量[31]。

磷可以促進(jìn)魚類脂肪的代謝，減少魚體脂肪沉積。磷脂參與脂肪酸代謝，幫助脂肪溶解與吸收，對(duì)脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)起著重要的作用。飼料含磷較低或不足時(shí)，脂肪作為能源利用受阻，造成脂肪在體內(nèi)積蓄，魚體的肥滿度增加，同時(shí)蛋白質(zhì)用于供能，導(dǎo)致增重率下降。虹鱒魚（Oncorhynchus mykiss）[42-43]、斑點(diǎn)叉尾鮰（Ictalurus punctatus）[44]、歐洲鮭魚（Coregonus lavaretus L.）[45]、石斑魚[31]、牙鲆（Paralichthys olivaceus）[46]、黑鯛[27]、鯉魚[24]；花鱸[28]和東方紅鰭豚[34]隨著飼料磷含量的增加，魚體脂肪含量減少，蛋白質(zhì)含量增加。Vielma等的實(shí)驗(yàn)表明，歐洲鮭魚[45]和石斑魚[31]過量的脂肪積累是由于磷的缺乏引起中間代謝產(chǎn)物的改變而不是因?yàn)椴墒沉康脑黾印?/p>

5 魚類鈣、磷與維生素D關(guān)系的研究

維生素D能促進(jìn)陸生脊椎動(dòng)物對(duì)鈣磷吸收，提高血漿鈣磷水平，促進(jìn)骨骼礦化，但對(duì)魚類的魚體、骨骼及血漿的鈣、磷含量的影響尚存爭(zhēng)議，維生素D對(duì)魚類生理作用仍有待明確。Ashok等研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加維生素D對(duì)露斯塔野鯪（Labeo rohita）的骨骼和魚體鈣、磷濃度都沒有顯著的影響[47]，同時(shí)對(duì)羅非魚（Tilapia mossambica）的鈣、磷代謝不起作用[48]。Graff等報(bào)道，飼料中添加1,25-（OH）2D3對(duì)大西洋鮭的骨骼形成無(wú)作用[49]。Assis Mendes等[50]和 Tan 等[51]分別發(fā)現(xiàn)，添加高水平的維生素D3可以促進(jìn)大蓋巨脂鯉（Colossoma macropomum）和黃鱔（Monopterus albus）對(duì)鈣的吸收；維生素D3能夠顯著影響到大蓋巨脂鯉的骨骼磷含量，但對(duì)黃鱔骨骼磷含量無(wú)影響。飼料中添加維生素D能夠顯著提高草魚（Ctenopharyngodon idellus）魚體鈣、磷含量，血漿磷離子濃度以及堿性磷酸酶活性；維生素D3的缺乏則降低草魚魚體的鈣、磷含量[52]。飼料中添加維生素D能夠顯著提高大黃魚（Pseudosciaena crocea R.）、鱸魚（Lateolabrax japonicus C.）魚體鈣、磷含量，堿性磷酸酶活性；飼料維生素D含量在適宜范圍，大黃魚和鱸魚的脊椎骨的鈣、磷含量表現(xiàn)出顯著上升的趨勢(shì)[53]。

維生素D3對(duì)不同魚類血漿的磷酸鹽的影響結(jié)果不一致。每天給鯰魚（Clarias batrachus）[54]、美洲鰻鱺（Anguilla rostrata）[55]、鯉魚（Cyprinus carpio）[56]注射維生素D3或1,25（OH）2D3會(huì)增加其血漿磷酸鹽的含量，但對(duì)莫桑比克羅非魚[48]血漿磷酸鹽含量無(wú)影響。維生素D對(duì)不同魚血鈣與血漿蛋白結(jié)合反應(yīng)的影響不同。給伯氏豚鰕虎魚（Pagothenia bernacchii）注射1,25（OH）2D3會(huì)減少血漿中游離鈣，但血漿總鈣沒有變化[57]。與此相反的是，Sundell等重復(fù)給大西洋鱈魚（Gadus morhua）注射1,25（OH）2D3，觀察到血漿游離鈣增加，但總鈣水平?jīng)]有發(fā)生變化[58]。雄性莫桑比克羅非魚注射1,25（OH）2D3后，血漿總鈣增加，但游離鈣水平無(wú)變化[59]。

6 魚類鈣、磷與植酸酶關(guān)系的研究

在魚類飼料中添加一定量的植酸酶，可提高飼料原料磷利用率，減少飼料磷添加量，這一方法被認(rèn)為是有效提高鈣、磷利用率，降低磷排泄和減少環(huán)境污染的有效途徑。楊雨虹等報(bào)道，采用植酸酶預(yù)處理飼料原料法和配合飼料噴涂植酸酶法都顯著提高金鱒（Oncorhynchus mykiss Walbaum）的椎骨鈣、磷含量和促進(jìn)肌肉中鈣、磷的沉積[60]。Jackson等發(fā)現(xiàn)，在斑點(diǎn)叉尾鮰飼料中添加植酸酶能夠提高磷在骨骼的沉積，排泄物磷含量隨植酸酶的添加成直線減少[61]。在以大豆粉為主要原料的歐洲鱸魚（Dicentrarchus labrax）飼料中添加植酸酶能夠顯著增加骨骼鈣、磷含量[62]。鯉魚的研究中也有相似的結(jié)果[25]。虹鱒魚飼料中植酸酶添加量為4 000 U/kg時(shí)，磷吸收率從27%增加到90%～93%[63]。羅非魚、大西洋鮭魚（Salmo salar）、虹鱒和鯉魚的研究表明，在以植物性原料為主的飼料中添加植酸酶會(huì)增加植酸磷的利用，減少30%～50%總磷的排放[64-68]。

植酸酶可分解植酸磷，減輕植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用，提高飼料中鈣、磷的利用率；但添加植酸酶的效果往往受飼料鈣、磷水平及鈣磷比的影響。植酸酶的效果會(huì)隨著飼料中有效磷含量的增加而下降，飼料中有效磷含量低于魚體需要量時(shí)，植酸酶能取得較好的效果。添加高劑量的鈣或鈣磷比過高對(duì)植酸酶的添加效果具有一定的抑制作用。Sugiura等觀察到虹鱒在總磷含量為4.21 g/kg的基礎(chǔ)飼料中，通過植酸酶預(yù)處理飼料原料添加植酸酶200 U/kg，磷的表觀消化率達(dá)到93%；飼料中的總磷增加到14.7 g/kg時(shí)，植酸酶添加1 000 U/kg，磷的表觀消化率只有62%[63]。以植物性原料為主的有效磷不足、總磷含量充足的飼料中添加植酸酶，可提高磷在大西洋鮭體內(nèi)的存留，減少飼料中無(wú)機(jī)磷的添加量和磷的排放[69]。攝食添加植酸酶飼料的紅鰭東方鲀的生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用隨鈣磷比的增加而降低，高鈣磷比（1.5）時(shí)顯示出最差的生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率，飼料鈣磷比為0.5（沒有補(bǔ)充鈣）并添加2 000 FTU/kg的植酸酶的效果最佳[34]。

7 鈣、磷與其它礦物質(zhì)關(guān)系的研究

鈣、磷為魚類必需的常量元素，是飼料中含量或添加量最大的元素，因此飼料中鈣、磷含量往往影響到其它微量元素的吸收和利用。飼料中適宜的鈣、磷水平可以促進(jìn)其它元素的吸收和利用，不足或過量都會(huì)降低其它元素的吸收和貯存。

飼料中的磷主要以磷酸根形式存在，過多的磷酸根與鐵、鎂、鋅等2價(jià)金屬陽(yáng)離子生成不溶性磷酸鹽，影響鐵、鎂、鋅等金屬元素的吸收。飼料含磷過高會(huì)減少鯉魚[70]、大西洋鮭魚[71-72]脊椎的鎂、鋅含量，減少虹鱒魚[4]體鋅的含量。Rodehutscovd等報(bào)道，含磷量低的飼料會(huì)顯著降低虹鱒魚體和皮膚鎂的含量[42]。飼料中不添加磷會(huì)顯著降低石斑魚鱗片的鋅含量和鱗片、脊椎和鰓蓋的鎂含量[31]。磷含量不足的飼料會(huì)顯著降低大西洋鮭幼魚的魚體、骨骼、皮膚和鱗片鎂的含量[6]。當(dāng)飼料中磷的含量保持在合適的水平時(shí)可以促進(jìn)其它元素的吸收和利用。Yuan等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼料有效磷從3.1 g/kg增加到7.5 g/kg時(shí)，會(huì)顯著增加胭脂魚魚體的鈣、磷、鎂、鋅、銅含量以及脊椎、鱗片的鈣和磷含量[24]。Nwanna等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，飼料磷含量從1.3 g/kg增加到11.6 g/kg時(shí)，鯉魚魚體、骨骼和鱗片的鈣、磷、鎂、錳含量增加[25]。

飼料中添加過量的鈣會(huì)干擾其他礦物質(zhì)的吸收和利用。Ye等發(fā)現(xiàn)，飼料添加6 g/kg的鈣時(shí)，不影響石斑魚魚體、骨骼、皮膚和鱗片的鎂含量；當(dāng)添加鈣達(dá)到12和18 g/kg時(shí)，鱗片鎂含量和脊椎鋅含量降低[31]。虹鱒魚飼料添加過量的磷酸鈣會(huì)對(duì)鋅的利用率產(chǎn)生抑制作用[4]。以磷酸三鈣為鈣源，添加含鈣量為2.5%與未添加鈣相比，褐菖鲉魚脊椎鋅含量從0.162 mg/g減少到0.076 mg/g[19]。飼料添加4%的磷酸三鈣與未添加相比，虹鱒魚骨骼鋅的含量從0.18 mg/g減少到0.11 mg/g[73]。高鈣飼料影響大西洋鮭魚對(duì)鎂的吸收和沉積[8]；飼料中高鈣磷比會(huì)降低紅鰭東方鲀脊椎鋅、磷和魚體鎂含量[34]。Hossain等用含鈣量高的飼料（25 g/kg與2 g/kg相比）投喂牙鲆（Paralichthys olivaceus）會(huì)降低骨骼鋅、錳含量[18]。