酵母核苷酸在水產(chǎn)動物上的研究進展與應(yīng)用前景

■ 張蕉南

（1.福建天馬科技集團股份有限公司，福建福清 350308；2.福建省特種水產(chǎn)配合飼料重點實驗室，福建福清 350308）

核苷酸是生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)核酸的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，具有調(diào)節(jié)生物體內(nèi)能量代謝、編碼遺傳信息、傳遞細胞信號等重要的生理生化功能。近年來研究發(fā)現(xiàn)，雖然動物機體自身能合成核苷酸，但體內(nèi)合成的核苷酸并不能滿足各種代謝旺盛的組織需求，如免疫系統(tǒng)和腸道組織。日糧中缺乏核苷酸會對心臟、肝臟、腸道及免疫功能造成一定的影響。核苷酸在常規(guī)飼料中的含量普遍較低，而酵母細胞中的核苷酸含量很高，其總核苷酸含量可達1 500 mg/kg以上，是魚粉核苷酸含量的20倍。酵母細胞中的核苷酸95%以上是RNA，占細胞干重的5%～10%，是養(yǎng)殖動物獲取外源核苷酸非常好的途徑。酵母核苷酸是通過生物發(fā)酵等工藝獲得的一種綠色天然的功能性飼料添加劑，以其安全高效、無污染等特點，在畜禽、水產(chǎn)動物飼料行業(yè)引起了廣泛的關(guān)注。本文就酵母核苷酸在水產(chǎn)動物上的研究進展及其在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用前景做一簡單歸納、綜述，以期為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)更合理、充分地利用酵母核苷酸提供理論基礎(chǔ)。

1 酵母核苷酸在水產(chǎn)動物上的研究進展

1.1 酵母核苷酸對水產(chǎn)動物的生長調(diào)節(jié)作用

核苷酸作為一種條件性必需營養(yǎng)物質(zhì)，參與各種酶及生長因子的代謝過程和細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，是動物快速生長發(fā)育和發(fā)揮正常生理功能的重要保障。已有研究表明，飼料中添加外源核苷酸可以促進美國紅魚（Sciaenops ocellatus）、大黃魚（Pseudosciaena crocea）、黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）、點帶石斑魚（Epinephelus malabaricus）、羅非魚（Oreochromis niloticus）、斑節(jié)對蝦（Penaeus monodon）和小龍蝦（Astacus leptodctylus）等水產(chǎn)動物的生長。酵母核苷酸作為養(yǎng)殖動物獲取外源核苷酸非常好的途徑，其在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖上的應(yīng)用也有大量研究。飼料中添加378 mg/kg酵母核苷酸能顯著提高錦鯉（Brocarded carp）幼魚的增重率、特定生長率、蛋白質(zhì)效率和飼料效率。在基礎(chǔ)飼料中添加516 mg/kg酵母核苷酸同樣顯著提高了鯉魚（Cyprinus carpio）幼魚和凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）的增重率和飼料效率。張一平等在對團頭魴（Bluntnose black bream）的研究中發(fā)現(xiàn)，飼料中添加200 mg/kg酵母核苷酸顯著提高了試驗魚的特定生長率和蛋白質(zhì)效率，并降低飼料系數(shù)。此外，酵母核苷酸與凝結(jié)芽孢桿菌能協(xié)同促進團頭魴的生長和調(diào)節(jié)腸道健康。魏文志等研究也發(fā)現(xiàn)，添加344 mg/kg和430 mg/kg的酵母核苷酸顯著促進了異育銀鯽（Carassius auratus gibelio）的生長和飼料利用效率，并建議異育銀鯽飼料酵母核苷酸的適宜添加量為344 mg/kg。而雜交羅非魚（Oreochromis niloticus♀×Oreochromis aureus♂）最佳生長對飼料酵母核苷酸的需要量卻高達6 000 mg/kg。Berto等用6個不同濃度梯度的富含核苷酸的酵母提取物（實際核苷酸含量為0.0～4 000 mg/kg）飼喂吉富羅非魚（Oreochromis niloticus）幼魚，發(fā)現(xiàn)實驗魚的飼料攝食量和增重率隨著飼料酵母提取物添加量的增加而呈線性增加。研究表明，酵母核苷酸是一種強烈的水產(chǎn)動物誘食劑，其對水產(chǎn)動物的味覺、嗅覺神經(jīng)及化學(xué)感受器有特定的作用。飼料中分別添加2.5%和4.1%的酵母核酸提取物、1.85%的鳥嘌呤及2.17%的黃嘌呤，在12周的試驗期中均可顯著提高虹鱒（Onchrhynchus mykiss）的攝食量。酵母核苷酸的促生長機制可能與其能夠改善飼料的適口性，促進動物對飼料營養(yǎng)物質(zhì)的攝食吸收有關(guān)。

然而，Jarmo?owicz等對歐洲梭鱸（Sander lucioperca）的研究卻得到了不同的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)飼喂富含核苷酸的酵母提取物（酵母核苷酸占提取物干重為5%）對歐洲梭鱸幼魚無明顯的促生長作用。Peterson等用同樣的酵母提取物替代部分魚粉飼喂斑點叉尾鮰（Ictalurus punctatus），結(jié)果表明酵母提取物對試驗魚的生長無促進作用，反而當酵母提取物替代魚粉的量高于125 g/kg（核苷酸含量高達6.25 g/kg）時，顯著抑制了魚的生長。這可能是由于體內(nèi)合成的核苷酸能夠滿足魚類正常生理功能所需的緣故，且過量的酵母核苷酸會抑制魚類的生長發(fā)育。出現(xiàn)這些差異，可能與試驗魚的營養(yǎng)狀況和所處的生理階段及飼料的營養(yǎng)水平有關(guān)，也可能與養(yǎng)殖環(huán)境有一定的關(guān)系。

1.2 酵母核苷酸對水產(chǎn)動物腸道的影響

1.2.1 促進腸道的生長發(fā)育與損傷修復(fù)

飼料中添加核苷酸可促進腸道上皮細胞的生長、分化與損傷修復(fù)，表現(xiàn)為黏膜的重量和蛋白質(zhì)、DNA含量的增加，小腸絨毛高度增高等。研究表明，外源核苷酸能夠顯著提高初生動物腸道黏膜蛋白、RNA和DNA含量，增加腸絨毛高度和腸壁厚度，提高小腸黏膜中標志腸細胞成熟的各種酶的活性。酵母核苷酸中，AMP、CMP和UMP含量分別高達970、220 mg/kg和378 mg/kg，是促進腸道細胞分化和增值非常重要的功能性核苷酸原料，其對水產(chǎn)動物腸道的功能也有類似的作用。朱天和等在無魚粉日糧中分別添加200 mg/kg和400 mg/kg酵母核苷酸飼養(yǎng)鯉魚30 d，結(jié)果顯示，無魚粉日糧添加200 mg/kg酵母核苷酸可顯著提高鯉魚中腸后段腸絨毛高度，并且能使腸上皮吸收空泡向腸絨毛邊緣集中，其形態(tài)可恢復(fù)到常規(guī)日糧飼喂下吸收空泡的形態(tài)，但數(shù)量上無明顯變化，而酵母核苷酸添加量增至400 mg/kg后，對腸上皮吸收空泡的分布和數(shù)量沒有明顯影響。在生魚（Channa argus×C.maculata）基礎(chǔ)飼料中添加10 g/kg和20 g/kg富含核苷酸的酵母膏，可明顯增加生魚腸道皺襞的密度和高度。?verland等發(fā)現(xiàn)，用釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，核酸含量為58 g/kg）替代魚粉飼喂大西洋鮭（Salmo salar），明顯增加了大西洋鮭魚幼魚的內(nèi)臟和腸道重量?？锶旱仍趫F頭魴日糧中單獨添加凝結(jié)芽孢桿菌（Bacillus coagulans）或與酵母核苷酸聯(lián)合添加，結(jié)果顯示，與空白對照組、單獨添加凝結(jié)芽孢桿菌組相比，聯(lián)合添加組的腸絨毛高度及部分腸道酶活力均顯著升高。飼料中添加3 g/kg和6 g/kg的酵母核苷酸可增加雜交羅非魚的腸道總長度，促進了腸道的生長。酵母核苷酸促進腸道生長發(fā)育的機制可能是核苷酸進入動物體內(nèi)后，在消化道各種酶的作用下分解成核苷、堿基等物質(zhì)，這些物質(zhì)易被小腸前部吸收，以此增加腸黏膜的核酸和蛋白質(zhì)含量，促進腸絨毛生長，增加腸壁厚度。

1.2.2 調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系

動物腸道內(nèi)存在著大量的微生物菌群，各菌群間相互作用、相互影響、并以恒定的比例共同維持著腸道微生態(tài)的動態(tài)平衡，這種微生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了腸道的保護屏障。研究表明，在嬰兒飲食和養(yǎng)殖動物日糧中添加外源核苷酸可以調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡區(qū)系的形成，促進優(yōu)勢菌群的繁殖，抑制病原微生物的增殖，有助于腸內(nèi)物質(zhì)的消化分解產(chǎn)生一些必需的氨基酸、維生素，從而促進機體的生長和預(yù)防病害的發(fā)生。Deng等在凡納濱對蝦的基礎(chǔ)飼料中添加1.5 g/kg含有核苷酸的酵母培養(yǎng)物，可顯著減少凡納濱對蝦腸道有害菌弧菌和異養(yǎng)菌的數(shù)量。Xu等研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加6 g/kg酵母核苷酸，可顯著減少雜交羅非魚腸道梭狀芽孢桿菌和毛螺菌科細菌含量，并減少了能產(chǎn)生丁酸鹽的丁酸弧菌及柔嫩梭菌群的含量，其中丁酸鹽是腸細胞發(fā)揮正常生理功能的能量來源。減少雜交羅非魚腸道產(chǎn)丁酸鹽菌群豐度的其中一個原因可能是核苷酸也能為腸細胞發(fā)揮正常生理功能提供能量，與丁酸鹽之間存在相互替代和相互競爭的作用。目前核苷酸對動物腸道微生物區(qū)系的調(diào)節(jié)作用機制還不清楚，對水產(chǎn)動物腸道微生物區(qū)系作用的研究也較少，有關(guān)飼料核苷酸對水產(chǎn)動物腸道微生物區(qū)系的作用還需進一步深入研究。

1.3 酵母核苷酸對水產(chǎn)動物免疫力及抗病力的影響

1.3.1 提高免疫機能

研究表明，外源核苷酸能夠顯著提高水產(chǎn)動物的非特異性免疫機能，如可提高美國紅魚、石斑魚和鯉魚血清補體和溶菌酶活性、免疫細胞的吞噬作用和頭腎巨噬細胞超氧陰離子的產(chǎn)生。有關(guān)酵母核苷酸在水產(chǎn)動物免疫方面的研究目前還比較少。王廣軍等研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加172～516 mg/kg酵母核苷酸顯著提高了凡納濱對蝦肌肉中溶菌酶、超氧化物歧化酶和過氧化物酶的活性。魏文志等在異育銀鯽的研究中也發(fā)現(xiàn)，飼料中添加172 mg/kg酵母核苷酸顯著提高了異育銀鯽幼魚血清中溶菌酶活力和堿性磷酸酶活性。在雜交羅非魚基礎(chǔ)飼料中添加1.5 g/kg和3.0 g/kg酵母核苷酸，與對照組相比，羅非魚幼魚血清溶菌酶活力也明顯提高了。酵母核苷酸還能通過提高鯉魚血清補體和溶菌酶活性、頭腎吞噬細胞的吞噬作用和超氧化物陰離子的產(chǎn)量，增強機體的非特異性免疫機能。此外，Biswas等用含有10%核苷酸的酵母提取物按5 mg/尾的劑量灌喂平均體重為100 g的鯉魚，結(jié)果顯示，與對照組相比，口服富含核苷酸的酵母提取物顯著提高了鯉魚頭腎細胞的吞噬活性和超氧化物陰離子的生成，并上調(diào)了促炎癥細胞因子白介素1β（IL-1β）、IL-12 p35、IL-12 p40、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、CXC趨化因子和干擾素γ2（IFN-γ2）的基因表達水平，下調(diào)了抗炎癥細胞因子IL-10的基因表達水平。

1.3.2 增強抗病和抗應(yīng)激能力

研究發(fā)現(xiàn)，受到各種應(yīng)激或病毒、細菌感染的免疫細胞需要額外補充核苷酸，飼料中添加外源核苷酸可以增強魚蝦的抗應(yīng)激能力和對疾病的抵抗力。在集約化養(yǎng)殖條件下，許多生理性應(yīng)激都能誘導(dǎo)魚類釋放皮質(zhì)醇，從而使其免疫功能受到抑制。外源核苷酸能夠緩解棕鱒（Salmo trutta caspius）、大西洋鮭魚[46]和虹鱒由各種應(yīng)激引起的血清皮質(zhì)醇水平的升高，增強試驗魚的免疫功能和抗應(yīng)激能力。同時，在基礎(chǔ)日糧中補充外源核苷酸能夠顯著降低虹鱒、大西洋鮭魚和銀大馬哈魚（Oncorhynchus kisutch）感染致病菌引起的死亡率，顯著提高斑節(jié)對蝦在周期性和極端鹽度條件下的成活率。其中有關(guān)酵母核苷酸在水產(chǎn)動物抗病和抗應(yīng)激方面的應(yīng)用研究較少。王廣軍等研究發(fā)現(xiàn)，添加酵母核苷酸可以提高凡納濱對蝦耐低氧和耐低溫的能力，添加344 mg/kg和516 mg/kg酵母核苷酸組比對照組的蝦出現(xiàn)死亡一半時的溫度下降了1℃。Li等用海豚鏈球菌（Streptococcus iniae）感染雜交條紋鱸（Moronechrysops×M.saxatilis），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酵母核苷酸添加組的試驗魚成活率和血清抗體水平顯著高于未添加組的。此外，酵母核苷酸通過提高鯉魚的非特異性免疫能力，顯著減少了經(jīng)腹腔注射感染嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）后的鯉魚血液、肝臟和腎臟的嗜水氣單胞菌數(shù)量，且在感染后12 h，均沒有在酵母核苷酸組魚的血液、肝臟和腎臟中檢測到嗜水氣單胞菌，結(jié)果表明酵母核苷酸可顯著增強鯉魚的疾病抵抗能力。而Berto等在吉富羅非魚的飼料中添加富含核苷酸的酵母提取物（實際核苷酸含量為500～4 000 mg/kg）對試驗魚感染嗜水氣單胞菌后的成活率沒有明顯的作用，但增加了試驗魚血小板、白細胞和單核細胞的數(shù)量。目前對于外源核苷酸影響機體免疫功能的機理還不是很清楚，可能與核苷酸能夠為快速生長發(fā)育與分化的免疫細胞行使其正常生理功能提供額外的能量來源有關(guān)。

2 酵母核苷酸在水產(chǎn)動物飼料中的應(yīng)用前景

2013年，酵母提取物被農(nóng)業(yè)部公布的《飼料原料目錄》所收錄，近年來，酵母核苷酸作為一種水產(chǎn)動物飼料的功能性添加劑，除了其廣泛的生物學(xué)功能有益于水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)實踐外，還具有以下優(yōu)點：①酵母來源廣。我國是位居世界第二的啤酒生產(chǎn)大國，其啤酒生產(chǎn)主要的副產(chǎn)品啤酒酵母產(chǎn)量巨大。將其應(yīng)用于水產(chǎn)動物飼料中，既可消除啤酒生產(chǎn)企業(yè)廢物排放的顧慮，又有助于解決補充水產(chǎn)養(yǎng)殖動物飼料營養(yǎng)的問題。②核苷酸含量高。核苷酸在常規(guī)飼料原料（如玉米、大麥、魚粉、豆粕、乳清粉等）中含量較低，而酵母中核苷酸的含量是上述原料中的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。③核苷酸易提取。目前，從啤酒酵母中提取核糖核酸的方法主要有鹽法、稀堿法、機械法、氨法、自溶法、酶法等，且技術(shù)較為成熟，可有效解決提取工藝繁瑣的難題。

但是，酵母核苷酸作為飼料添加劑欲大范圍推廣應(yīng)用仍面臨著部分挑戰(zhàn)。在不同的水體環(huán)境（淡水或海水）、養(yǎng)殖動物品種、養(yǎng)殖階段中的添加量尚無明確規(guī)定。對水產(chǎn)動物營養(yǎng)作用的機制，養(yǎng)殖動物在不同發(fā)育階段對其的需要量和最大耐受量及其量效關(guān)系，投喂策略以及與飼料中其他組分間的協(xié)同拮抗作用等都有待進一步研究。

3 結(jié)語

酵母核苷酸對于動物維持、改善和修復(fù)胃腸道及機體免疫功能具有重要意義，補充外源核苷酸能促進動物的生長，加速腸細胞生長發(fā)育和腸道成熟，提高機體免疫力和抗應(yīng)激能力。近期，酵母提取物已被農(nóng)業(yè)部公布的《飼料原料目錄》所收錄，進一步評估動物在不同發(fā)育階段對核苷酸的需要量，研究核苷酸對水產(chǎn)動物生長和免疫調(diào)控作用機制，將會促進酵母核苷酸在水產(chǎn)動物飼料中的應(yīng)用與推廣。

（參考文獻51篇，刊略，需者可函索）