劉金桃 艾立川 王 嘉 韓 芳 薛 敏*鄭銀樺 吳秀峰 張彥嬌
(1.中國海洋大學(xué),農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青島 266003;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所,國家水產(chǎn)飼料安全評價(jià)基地,北京 100081)
乙氧基喹琳(ethoxyquin,EQ)是一種化學(xué)合成的可以清除過氧化脂質(zhì)自由基的芳香胺,又稱為抗氧喹、虎皮靈、山道喹、乙氧喹等,它是一種油狀液體,很容易滲透到飼料組分中,對蛋白質(zhì)、脂肪,尤其是維生素,有很好的抗氧化作用[1]。關(guān)于EQ對生長的作用說法不一,有研究表明添加50、125 mg/kg EQ 可以促進(jìn)大黃魚[2]、雛雞[3]的生長,也有試驗(yàn)表明添加0~1 350 mg/kg的EQ對大西洋鮭的生長沒有顯著影響[4]。過量的EQ可能會使機(jī)體產(chǎn)生生理脅迫[5-6],比如抑制ATP酶的產(chǎn)生和活性,影響呼吸鏈的傳遞等。當(dāng)機(jī)體受到脅迫時(shí),會產(chǎn)生大量的活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS),自由基通過破壞膜結(jié)構(gòu)、DNA等對組織造成損傷,一些外源性的抗氧化劑可以通過提高機(jī)體抗氧化酶的活性,減少脂質(zhì)過氧化來提高自身的抗氧化能力。同時(shí)也有結(jié)果顯示EQ會引發(fā)維生素過敏癥、上皮組織膜加厚等[7-8],但對肝臟的影響鮮有報(bào)道。
大口黑鱸(Micropterus salmoides),又名加州鱸,我國于20世紀(jì)70年代從美國加利福利亞州引進(jìn),并在1983年人工繁殖成功,現(xiàn)已發(fā)展成我國重要的淡水養(yǎng)殖品種之一。大口黑鱸作為肉食性魚類對脂肪要求較高,為 100.0 ~ 154.5 g/kg[9],而且本身對18碳脂肪酸合成多不飽和脂肪酸(PUFAs)的能 力有限[10],對飼 料氧 化 也 很 敏感[11]。飼料中脂肪尤其是高不飽和脂肪酸容易被氧化,一般在飼料中添加EQ可防止其被氧化,但脂肪代謝和氧化是非常復(fù)雜的過程,很多問題有待研究[12]。脂肪氧化過程中會產(chǎn)生大量ROS,魚體自身有清除自由基的抗氧化防御體系,EQ是一種酚類抗氧化劑,可以清除自由基,是否對抗氧化防御體系中的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)等有影響需要進(jìn)一步研究。雖然EQ目前的應(yīng)用十分廣泛,但對它的使用風(fēng)險(xiǎn)尚未確定。因此,本試驗(yàn)參考?xì)W盟對動物飼料中EQ單獨(dú)或與其他抗氧化劑復(fù)合使用時(shí)的最高推薦劑量150 mg/kg(2004/C 50/01),以大口黑鱸為靶動物,對EQ進(jìn)行耐受性評價(jià)試驗(yàn),以確定其在水產(chǎn)飼料中的安全限量。
試驗(yàn)用大口黑鱸于2013年5月購自佛山市三水白金水產(chǎn)種苗有限公司。試驗(yàn)正式開始前,試驗(yàn)魚在養(yǎng)殖系統(tǒng)中暫養(yǎng)2周,暫養(yǎng)期間投喂對照組飼料。
本試驗(yàn)依據(jù)農(nóng)業(yè)部《飼料與飼料添加劑水產(chǎn)靶動物耐受性評價(jià)試驗(yàn)規(guī)程》設(shè)計(jì),EQ來自泰興瑞泰化工有限公司,有效成分含量為95%。在大口黑鱸的基礎(chǔ)飼料中分別添加0(對照)、150、300、1 500 mg/kg 的 EQ,依次命名為 FFO、FFO-150、FFO-300、FFO-1500,其中 150 mg/kg 為參考?xì)W盟最高推薦添加劑量,而300和1 500 mg/kg分別是它的2和10倍。另設(shè)一個(gè)氧化魚油的負(fù)對照飼料,即用氧化魚油替代基礎(chǔ)飼料中的新鮮魚油,命名為OFO。5種試驗(yàn)飼料的組成及營養(yǎng)水平見表1。將5種試驗(yàn)飼料制成直徑為2.0 mm的擠壓膨化沉性料(EXT50A,洋工機(jī)械,北京),自然晾干后于-20℃保存?zhèn)溆茫⑦M(jìn)行脂肪過氧化值(peroxide value,POV)、酸價(jià)(acid value,AV)、丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量、茴香胺值(anisidine value,AnV)等指標(biāo)的測定。為模擬生產(chǎn)中飼喂情況,在正式試驗(yàn)開始后,飼料存放于室溫條件下。飼料中的水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分和總能含量分別采用105℃常壓干燥法、凱氏定氮法、酸水解全脂肪測定法、550℃灼燒法和氧彈儀燃燒法測定。
試驗(yàn)在國家水產(chǎn)飼料安全評價(jià)基地(北京南口)室內(nèi)循環(huán)流水養(yǎng)殖系統(tǒng)中進(jìn)行。隨機(jī)挑選體質(zhì)健康、個(gè)體均勻的大口黑鱸(平均體重4.01 g),分配到容積為0.26 m3的圓錐形養(yǎng)殖桶中。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)5個(gè)組,每組6個(gè)重復(fù)(桶),每桶30尾魚。
表1 試驗(yàn)飼料組成及營養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets %
續(xù)表1
試驗(yàn)魚每天表觀飽食投喂2次,投喂時(shí)間分別為08:00、17:00。定期檢測水質(zhì),水質(zhì)保持在溶氧(DO)濃度 >7.0 mg/L,總氨氮(NH+4-N)濃度<0.3 mg/L,pH=7.5 ~8.5,水溫23 ~25 ℃。
1.4.1 生長性能
養(yǎng)殖70 d后,分別對各桶魚稱重并計(jì)算生長性能指標(biāo),計(jì)算公式如下:
1.4.2 形體指標(biāo)
每桶隨機(jī)取3尾魚測量體長、體重、內(nèi)臟重、肝臟重并計(jì)算形體指標(biāo),計(jì)算公式如下:
1.4.3 抗氧化指標(biāo)
每桶隨機(jī)取5尾魚,將取出的肝臟、心臟、肌肉和鰓存放于-80℃待測。本試驗(yàn)所用試劑盒均購自南京建成生物工程研究所,測定指標(biāo)有SOD、CAT、GST活性,MDA含量及總抗氧化能力(T-AOC)。
1.4.4 肝臟組織切片
從 OFO、FFO、FFO-150和 FFO-1500組每桶隨機(jī)取2尾魚,每尾魚取約0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm大小的2塊肝臟組織,用0.7%生理鹽水清洗后放入10%甲醛固定液中。經(jīng)酒精逐級脫水、透明、透蠟、包埋后,用組織切片機(jī)切片,用蘇木精-伊紅(HE)染色法染色后在光學(xué)顯微鏡(Leica DM2500,Leica,德國)下拍照。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)表示,所有數(shù)據(jù)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),采用Duncan氏法多重比較檢驗(yàn)組間差異的顯著性,顯著性水平為P<0.05。
由表2可知,各組FR沒顯著差異(P>0.05);OFO組的FBW、SGR均顯著低于FFO、FFO-150、FFO-1500組(P<0.05),且 WGR顯著低于 FFO、FFO-300、FFO-1500組(P <0.05),其他各組間無顯著差異(P>0.05);EQ的添加提高了大口黑鱸的SR,其中 FFO-300、FFO-1500組顯著高于 OFO和FFO組(P<0.05);OFO組的FCR顯著高于其他各組(P <0.05),其他各組間無顯著差異(P >0.05)。
由表3可知,F(xiàn)FO-150組的CF顯著高于OFO組(P <0.05),其余各組間差異不顯著(P >0.05);FFO-1500組的VSI、HSI與FFO組差異不顯著(P>0.05),但顯著高于其他各組(P <0.05)。
表2 EQ對大口黑鱸生長性能的影響Table 2 Effects of EQ on growth performance of largemouth bass(Micropterus salmoides)(n=6)
表3 EQ對大口黑鱸形體指標(biāo)的影響Table 3 Effects of EQ on body indexes of largemouth bass(Micropterus salmoides)(n=6)
2.3.1 EQ對大口黑鱸肝臟抗氧化指標(biāo)的影響
表4顯示,各組的SOD、CAT活性及T-AOC沒有顯著差異(P>0.05);GST活性和MDA含量均隨EQ添加劑量的增加呈下降趨勢,其中FFO-300、FFO-1500組的GST活性顯著高于其他組(P<0.05),F(xiàn)FO-1500組的MDA含量顯著低于其他組(P<0.05),其他組間差異不顯著(P >0.05)。
2.3.2 EQ對大口黑鱸肌肉抗氧化指標(biāo)的影響
表5顯示,各組的GST活性無顯著差異(P>0.05),其余各抗氧化酶活性和MDA含量在OFO、FFO組間亦沒有顯著差異(P>0.05);SOD活性在FFO-1500組達(dá)到最高,顯著高于其他各組(P<0.05),同時(shí) FFO-150、FFO-300組的 SOD 活性也顯著高于OFO和FFO組(P<0.05);各EQ添加組的CAT活性與 FFO組差異不顯著(P>0.05),但FFO-150組顯著高于OFO組(P<0.05);FFO-300和FFO-1500組的 T-AOC顯著高于 OFO、FFO、FFO-150組(P<0.05);MDA含量在FFO-300組最低,顯著低于 OFO、FFO、FFO-150組(P <0.05)。
表4 EQ對大口黑鱸肝臟抗氧化指標(biāo)的影響Table 4 Effects of EQ on antioxidant indexes in liver of largemouth bass(Micropterus salmoides)(n=6)
表5 EQ對大口黑鱸肌肉抗氧化指標(biāo)的影響Table 5 Effects of EQ on antioxidant indexes in muscle of largemouth bass(Micropterus salmoides)(n=6)
2.3.3 EQ對大口黑鱸鰓抗氧化指標(biāo)的影響
表6顯示,OFO和 FFO組的 SOD、CAT、GST活性及T-AOC均沒有顯著差異(P>0.05);各EQ添加組的SOD活性顯著低于FFO、OFO組(P<0.05),F(xiàn)FO 與 OFO 組間差異不顯著(P>0.05);FFO-300組的CAT活性顯著高于其他各組(P<0.05),其他各組間差異不顯著(P >0.05);FFO-300組的T-AOC顯著高于FFO組(P<0.05),與FFO-150、FFO-1500組差異不顯著(P >0.05);MDA 含量隨EQ添加劑量的增加呈下降趨勢,在OFO組最高,F(xiàn)FO-1500組最低,除 FFO-300、FFO-1500組間差異不顯著(P>0.05)外,其他各組間均有顯著差異(P <0.05)。
2.3.4 EQ對大口黑鱸心臟抗氧化指標(biāo)的影響
表7顯示,各組SOD活性無顯著差異(P>0.05);各EQ添加組的CAT活性和T-AOC均顯著低于FFO和OFO組(P<0.05),F(xiàn)FO與OFO組間差異不顯著(P>0.05);心臟組織中未檢測出GST;FFO-300和FFO-1500組的MDA含量顯著低于OFO組(P<0.05),但各EQ添加組與FFO組間差異不顯著(P >0.05)。
表6 EQ對大口黑鱸鰓抗氧化指標(biāo)的影響Table 6 Effects of EQ on antioxidant indexes in gill of largemouth bass(Micropterus salmoides)(n=6)
表7 EQ對大口黑鱸心臟抗氧化指標(biāo)的影響Table 7 Effects of EQ on antioxidant indexes in heart of largemouth bass(Micropterus salmoides)(n=6)
OFO、FFO、FFO-150和FFO-1500組大口黑鱸的肝臟在低倍鏡(100倍)下就可以觀察到部分個(gè)體出現(xiàn)了不同程度的損傷(圖1)。OFO組觀察了12尾魚的肝臟切片,2尾正常,核分布均勻;7尾出現(xiàn)脂肪泡,肝細(xì)胞變大,核移位;3尾逐漸出現(xiàn)肝纖維化。FFO組觀察了12尾魚,2尾正常;7尾出現(xiàn)輕微損傷,肝細(xì)胞變大或融合,有脂肪泡;3尾出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷。FFO-150組觀察了11尾魚,3尾正常;6尾有少量脂肪泡,肝細(xì)胞腫大,脂肪泡變性等;2尾出現(xiàn)肝細(xì)胞腫大及部分纖維化。FFO-1500組觀察了12尾魚,4尾正常;7尾輕度損傷,有少量脂肪泡,肝細(xì)胞變大,但核分布還是比較均勻的;1尾出現(xiàn)脂肪泡變性及部分纖維化。
在飼料的加工和儲存過程中飼料中的脂肪尤其是高不飽和脂肪酸極其容易氧化,而魚油中含有大量高不飽和脂肪酸,氧化魚油可以顯著降低鯉魚(Cyprinus carpio L.)[13]、大 西 洋 鮭 (Salmo salar)[14]、石斑魚(Epinephelus coioides)[15]、黑鯛(Acanthopagrus schlegeli)[16]等的生長。在大西洋鮭[4]的研究中,0~1 500 mg/kg EQ的添加對其生長沒有產(chǎn)生顯著影響,但添加超過150 mg/kg的EQ會影響大黃魚(Pseudosciaena crocea)、加州鱸(Lateolabrax japonicus)[1]的生長,達(dá)到 350 mg/kg 時(shí)會顯著抑制雛雞的生長[3]。本試驗(yàn)顯示,添 加1 500 mg/kg EQ對大口黑鱸的生長性能和存活率仍有促進(jìn)作用,這可能與不同動物的耐受性有關(guān),也和基礎(chǔ)飼料中的脂肪來源和脂肪含量有關(guān)。
圖1 大口黑鱸正常(A)、輕度損傷(B)、受損嚴(yán)重(C)肝臟組織切片F(xiàn)ig.1 Tissue slices of liver of largemouth bass(Micropterus salmoides)including normal(A),minor injury(B),major injury(C)
Saxena等[5]報(bào)道400 mg/kg的 EQ 會抑制大菱鲆的攝食,Berdikova-Bohne等[4]在大西洋鮭飼料中添加EQ到15 000 mg/kg時(shí)出現(xiàn)了拒食現(xiàn)象,但Ohshima等[3]的結(jié)果與本試驗(yàn)一致,飼料中添加0~2 000 mg/kg EQ時(shí)沒有影響大口黑鱸攝食。不穩(wěn)定的脂肪容易快速分解成脂肪酸烷氧基自由基,再進(jìn)一步分解為醛、酮、醇和羧酸等,這些物質(zhì)又是導(dǎo)致不良風(fēng)味產(chǎn)生的關(guān)鍵原因[17]。Fontagné等[18]發(fā)現(xiàn),西伯利亞鱘(Acipenser baeri)能很好地吸收飼料中被氧化的脂肪,西伯利亞鱘生長速度的下降主要是由于飼料脂肪氧化所引起的脅迫造成的,并非攝食率降低所致。Kestemont等[19]和王珺[2]的研究均表明 EQ是通過有效保護(hù)飼料中脂肪,防止其氧化來促進(jìn)生長的。不同魚類對飼料脂肪氧化敏感性也存在著種屬差異[20],大口黑鱸對飼料的氧化比較敏感,而且本身對18碳脂肪酸合成多不飽和脂肪酸的能力有限[14],因此EQ的添加顯著提高了試驗(yàn)魚的生長,這可能與EQ可以延緩飼料里脂肪氧化、防止氧化脅迫有關(guān)。
當(dāng)出現(xiàn)氧化脅迫的時(shí)候,機(jī)體會產(chǎn)生大量ROS,而過量的 ROS會導(dǎo)致組織的脂質(zhì)過氧化[21],機(jī)體為了維持平衡會啟動自身的抗氧化防御系統(tǒng),SOD、CAT、GST作為其中重要的抗氧化酶發(fā)揮重要作用,此外MDA是脂質(zhì)過氧化的終產(chǎn)物,也是評價(jià)機(jī)體脂質(zhì)過氧化程度和間接反映細(xì)胞損傷程度的重要指標(biāo)。
本試驗(yàn)中,EQ對大口黑鱸肝臟中SOD、CAT活性及T-AOC沒有產(chǎn)生顯著影響,但FFO-300、FFO-1500組肝臟GST的活性顯著低于OFO和FFO組。GST在肝臟中活性最高,具有催化一些內(nèi)源或者外來有害物質(zhì)的親電子基團(tuán)與還原性谷胱甘肽結(jié)合進(jìn)而達(dá)到解毒的功能[22]。還有研究表明,有些GST也具有CAT的活性[23-24],GST活性升高是肝臟受到外源或內(nèi)源性物質(zhì)傷害的一個(gè)重要指標(biāo)[25-26]。EQ可以提高小鼠肝臟中的GST活性,進(jìn)而緩解肝臟損傷[27],但本試驗(yàn)結(jié)果與之相反,可能原因是EQ降低了MDA的含量,從而降低了肝臟的氧化應(yīng)激,不需要機(jī)體產(chǎn)生過多的GST保護(hù)肝臟,而且這也與切片組織中1 500 mg/kg EQ降低了肝臟損傷相一致。
隨EQ添加劑量的增加,大口黑鱸肌肉中SOD、CAT活性及T-AOC也隨之提高,與此同時(shí)MDA含量降低。SOD是體內(nèi)第1個(gè)與氧自由基反應(yīng)的抗氧化酶[28],可以使超氧陰離子(O-2)歧化為過氧化氫(H2O2),CAT催化H2O2轉(zhuǎn)變成水(H2O)和氧氣(O2)[29],這 2 種酶之間相互作用,清除體內(nèi)的氧自由基,降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的生成。氧自由基可以通過破壞肌肉的細(xì)胞膜的完整性、攻擊肌紅蛋白等物質(zhì)而達(dá)到影響肌肉的持水性、風(fēng)味和色澤[30-31]。李華等[32]研究顯示,肉品的SOD活性升高、MDA含量降低可有效延長貨架期,這與本試驗(yàn)的結(jié)果一致,說明EQ不僅可以提高肌肉的抗氧化能力,而且有助于維持良好的肉質(zhì)。
鰓是魚體進(jìn)行氧化呼吸和物質(zhì)交換的場所。EQ 添加組(FFO-150、FFO-300、FFO-1500組)鰓中SOD活性顯著低于OFO、FFO組,但FFO-300組鰓中CAT活性和T-AOC顯著高于OFO、FFO組,而且隨著EQ的增加,鰓中MDA的含量逐漸降低,在FFO-1500組達(dá)到最低。EQ本身作為一種抗氧化劑,也可以清除一些自由基,因此可能當(dāng)它含量少的時(shí)候主要是通過機(jī)體抗氧化酶來降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物,含量高的時(shí)候自身就可以達(dá)到很好的清除作用,但EQ在鰓中的代謝機(jī)理尚不清楚。
EQ添加組心臟中MDA含量與OFO、FFO組沒有顯著差異,這與 Bailey等[33]的結(jié)果相同,即EQ添加量在500、1 000 mg/kg時(shí)沒有對雞心臟MDA含量產(chǎn)生顯著影響。但也有研究表明只有高劑量的抗氧化劑才能降低小鼠心臟中MDA的含量[34]。哺乳動物中,GST在氧化應(yīng)激或局部缺血性再灌注引起的心肌細(xì)胞損傷中占有重要的調(diào)整作用[35-36],而且GST的同工酶種類各異,在不同的組織中表達(dá)水平不同。本試驗(yàn)在大口黑鱸心臟中未檢測出GST,可能原因是GST在大口黑鱸的心臟中不表達(dá)或?qū)Υ罂诤邝|心臟應(yīng)激反應(yīng)不敏感。
依據(jù)《飼料與飼料添加利水產(chǎn)靶動物耐受性評價(jià)試驗(yàn)規(guī)程》,本研究只針對 OFO、FFO、FFO-150和FFO-1500組的大口黑鱸肝臟進(jìn)行臨床組織病理學(xué)分析。各組大口黑鱸的肝臟都出現(xiàn)了不同程度的損傷,有大量脂肪泡變性,甚至纖維化,包括FFO-150和FFO-1500組,這2組魚肝臟組織出現(xiàn)病變的幾率和2個(gè)對照組(OFO、FFO組)沒有顯著差異,但是對肝臟的損傷有一定的緩解作用,其原因可能是,飼料在室溫、自然光照條件下放置10周,飼料還是會發(fā)生一定程度的氧化,特別是對未添加外源性抗氧化劑的FFO組,當(dāng)魚類攝食氧化的飼料時(shí)會導(dǎo)致肝臟受到損傷[37-38],出現(xiàn)脂肪肝、脂肪泡變性等現(xiàn)象。本試驗(yàn)中所測定的各組大口黑鱸肝臟組織均出現(xiàn)了一定比例的損傷,但結(jié)果顯示FFO-1500組的肝臟組織與FFO-150組相比肝臟損傷有所緩減,說明肝臟的病變并不是EQ引起的。還有研究表明大口黑鱸對脂質(zhì)過氧化比較敏感[15],輕微的脂肪氧化(POV 為3.23 meq/kg飼料)就會導(dǎo)致生長的抑制。
本研究結(jié)果證實(shí),飼料中添加150 mg/kg EQ具有抗氧化保護(hù)作用且對大口黑鱸是安全的,安全系數(shù)為10倍。但從存活率和抗氧化保護(hù)功能來看,建議大口黑鱸飼料中EQ的最高推薦量為300 mg/kg。
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