氧化魚油對魚類健康的危害及其作用機(jī)制的研究進(jìn)展

陳秀梅，王秋舉，郭志欣，趙云龍，于 婷，陳玉珂，張東鳴,*，王桂芹

（1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林省動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春 130118；2. 通化師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，吉林通化 134002）

魚油作為魚粉加工的副產(chǎn)物，因其富含多不飽和脂肪酸，如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）為主的 ω-3 多不飽和脂肪酸，在人類衛(wèi)生保健領(lǐng)域廣受關(guān)注[1]。魚油也是水產(chǎn)養(yǎng)殖中提供多不飽和脂肪酸的最重要的飼料原料之一，其在調(diào)節(jié)魚類機(jī)體脂質(zhì)代謝方面也發(fā)揮著巨大的生理作用[2-6]，在魚類獲得最適生長和健康方面扮演著重要角色[4]。但魚油在加工和儲存過程中極易氧化，產(chǎn)生一系列初級和次級代謝產(chǎn)物，主要是醛、酮、醇、酯、酸等化合物[5-7]，直接影響魚類對飼料營養(yǎng)成分的吸收和代謝，最終導(dǎo)致生長性能下降及體成分改變，降低水產(chǎn)品品質(zhì)，給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[8-9]。本文綜述了近些年來國內(nèi)外有關(guān)氧化魚油的研究進(jìn)展，總結(jié)了魚油氧化后對魚類的危害（生長性能、抗氧化功能、體成分及抗應(yīng)激能力），以期為在水產(chǎn)養(yǎng)殖中科學(xué)利用魚油提供理論參考，進(jìn)而推動水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

1 氧化魚油

魚油的品質(zhì)評價(jià)主要參考《魚油》（SC/T 3502-2016），飼料用魚油品質(zhì)評價(jià)主要參考《飼料用魚油》（SC/T 3504-2006 ）。魚油的品質(zhì)主要從感官要求、理化指標(biāo)及抗氧化劑方面評價(jià)，目前常用過氧化值（POV）、酸價(jià)（AV）及碘值（IV）作為檢測魚油品質(zhì)的理化指標(biāo)。魚油脂肪酸的高度不飽和性導(dǎo)致其極易發(fā)生氧化變質(zhì)，成為研究報(bào)道中常說的“氧化魚油”。眾多研究所用的氧化魚油均是在人工控制條件下氧化的，且大多數(shù)是通過加熱（室溫至80℃）充氣伴隨添加金屬離子（Cu2+和Fe2+）或過氧化氫來催化實(shí)現(xiàn)的。近年來有關(guān)氧化魚油的研究報(bào)道中所用的氧化魚油的POV 值總結(jié)見表1。由表1 可知，氧化魚油的POV 值因魚類的種類、規(guī)格及飼喂周期而異，因此有關(guān)氧化魚油的試驗(yàn)需進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)以確認(rèn)氧化魚油對魚類造成的危害程度，進(jìn)而進(jìn)行天然抗氧化劑的開發(fā)和應(yīng)用。

2 氧化魚油對魚類健康的危害

2.1 氧化魚油對魚類生長性能的影響 目前，國內(nèi)有關(guān)氧化魚油的研究大多集中在鯉魚（Cyprinus carpio）[2,26]和草魚（Ctenopharyngodon idellus）[25,28]上，其他如黑鯛（Sparus macrocephlus）[27]、黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）[29]、大口黑鱸（Micropterus salmoides）[18,20]、花鱸（Lateolabrax japonicus）[1,19]、中華絨鰲蟹（Eriocheir sinensis H.Milne-Edwards）[21]等魚類亦有報(bào)道；國外的相關(guān)研究主要集中在大西洋庸鰈（Hippoglossus hippoglossus L.）[12,14]、大西洋鮭（Gadus morhua）[17]、西伯利亞鱘（Acipenser baeri）[13]、金頭鯛（Sparus aurata L.）[22]、斑點(diǎn)叉尾鮰（Ietalurus Punetaus）[23]等魚類。以上大多數(shù)研究表明，添加氧化魚油會危害魚類健康，影響或降低其生長性能。影響魚類生長性能的因素有很多，攝食率下降也是一個重要因素，但不同飼喂對象對氧化魚油的反應(yīng)存在差異：氧化魚油能夠降低真鯛幼魚（Pagurs major）[30]、奧尼羅非魚（Oreochromis niloticus× O. aureus）[31]、花鱸（Lateolabrax japonicus）[1]和大西洋鮭[17]的攝食率，但牙鲆（Paralichthys olivaceus）[9]和泥鰍（Misgurnus anguillicaudatus）[15]的攝食率則沒有受到影響，而黃顙魚[29]和大口黑鱸[20]的攝食率則隨著氧化魚油添加量增加顯著升高。對同一種魚類的不同研究結(jié)論亦不相同。王珺[32]研究表明，氧化魚油能夠促進(jìn)花鱸的攝食率，與Gao 等[1]報(bào)道的攝食率下降截然相反。不同養(yǎng)殖魚類或同種魚類的試驗(yàn)結(jié)果也存在差異，甚至互相矛盾，這可能與魚類的生理狀況、生長階段、魚油的氧化酸敗程度、氧化魚油耐受性、養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖環(huán)境及飼料配方組成不同有關(guān)。其中氧化魚油促進(jìn)某些魚類攝食率的機(jī)制更值得深入探索，因?yàn)榇罅繑z入氧化魚油對魚類生長和健康造成的危害更大。

表1 氧化魚油的POV 值

氧化魚油促進(jìn)某些魚類攝食率的增加說明在不影響飼料適口性的基礎(chǔ)上，飼料的營養(yǎng)價(jià)值明顯下降，這也是氧化魚油危害魚類生長狀況的另一影響因素。姚仕彬等[6]研究表明，隨著氧化時間的延長，魚油的飽和脂肪酸總量呈升高趨勢，不飽和脂肪酸總量呈降低趨勢，在14 d 時 EPA 和 DHA 分別降低了44.83% 和 54.21%。Dong 等[33]和Zhong 等[24]研究亦表明，隨著魚油氧化程度加深，飼料的不飽和脂肪酸總量及n-3 PUFAs 含量顯著降低。飼料中不飽和脂肪酸含量下降勢必會導(dǎo)致必需脂肪酸（EPA 和DHA）及維生素（維生素A 和維生素E）缺乏癥，進(jìn)而危害魚類的生長發(fā)育和存活（身體畸形和死亡率增加），這在大西洋庸鰈[14]和西伯利亞鱘[13]的研究中得到驗(yàn)證。

除了影響魚類攝食、降低飼料營養(yǎng)價(jià)值，氧化魚油還會削弱養(yǎng)殖對象對營養(yǎng)素的消化吸收率，進(jìn)而降低飼料效率和生長性能。Dong 等[33]研究表明，飼喂斑點(diǎn)叉尾鲖氧化魚油后，飼料干物質(zhì)、蛋白和能量的表觀消化率均顯著下降。中華絨鰲蟹在飼喂POV 值為119 meq /kg 的氧化魚油后，其飼料效率顯著下降[21]，對大口黑鱸[20]、大西洋鮭[17]、斜帶石斑魚幼魚[34]、鯉魚[35]、草魚[36]和真鯛[30]等魚類的研究也取得相似結(jié)果。

2.2 氧化魚油對魚類抗氧化功能的影響 魚類在長期的進(jìn)化過程中形成了一套健全的抗氧化系統(tǒng)，當(dāng)飼喂氧化魚油后，魚類的抗氧化防御體系會產(chǎn)生一系列的變化來應(yīng)對。目前，有關(guān)氧化魚油對魚類組織抗氧化功能影響的研究部位主要集中在血液、肝臟和肌肉上，主要通過一系列抗氧化酶活性和非酶抗氧化劑水平及相關(guān)基因表達(dá)的上下調(diào)動來體現(xiàn)。

攝食氧化魚油后，大部分魚類會表現(xiàn)出一定程度的氧化應(yīng)激，最直接表現(xiàn)就是機(jī)體內(nèi)MDA 含量上升。MDA 是脂質(zhì)過氧化次生產(chǎn)物中含量最為豐富的活性醛，MDA 含量增加能直觀反映出機(jī)體的氧化狀態(tài)，但這種量的增加是外源吸收（腸道對次級氧化產(chǎn)物的吸收）還是內(nèi)源性的累積（攝入氧化產(chǎn)物的毒副作用），亦或是這兩方面都存在，仍需深入研究[37]。眾所周知，正常情況下機(jī)體活性氧（ROS）的產(chǎn)生和消除（抗氧化防御系統(tǒng)）處于相對穩(wěn)態(tài)，當(dāng)外界環(huán)境中出現(xiàn)氧化應(yīng)激時，ROS 產(chǎn)生過程加強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)被打破，此時機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)啟動，負(fù)責(zé)清除過多的ROS 使其維持在正常水平[38]，具體表現(xiàn)在初期組織或血清抗氧化酶活性增加。黃凱等[31]在奧尼羅非魚上的研究就表明肝胰臟超氧化物歧化酶（SOD）活性升高，對西伯利亞鱘[13]、大口黑鱸[21]、黑鯛幼魚[27]、大黃魚（Larimichthys crocea）[16]、虹鱒（Oncorhynchus mykiss）[39]、黃顙魚[29]及中華絨鰲蟹[21]等的研究結(jié)果相似。但隨著氧化應(yīng)激程度加深，魚類組織細(xì)胞的抗氧化防御系統(tǒng)將不堪重負(fù)，最終導(dǎo)致還原性物質(zhì)（維生素C、維生素E 及谷胱甘肽等）[11,20]枯竭和抗氧化酶活性下降。這在鯉魚[40]、花鱸[41]、金頭鯛[22]的研究中得到驗(yàn)證。隨著研究深入，關(guān)于氧化魚油對基因水平方面的調(diào)控也得到證實(shí)。葉元土等[42]研究發(fā)現(xiàn)，灌喂氧化魚油7 d 后，通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，NF-E2 相關(guān)因子2（NRF2）介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)通路基因差異表達(dá)顯著上調(diào)，并導(dǎo)致了下游的谷胱甘肽/谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（GSH/GSTs）通路基因差異表達(dá)顯著性上調(diào)。王秋舉等[28]研究表明，魚油氧化程度越嚴(yán)重，對草魚幼魚組織SOD、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽合成連接酶催化亞基（GCLC）mRNA 表達(dá)的抑制作用越強(qiáng)，且存在組織差異性。

2.3 氧化魚油對魚類肌肉品質(zhì)的影響 隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，水生動物的品質(zhì)持續(xù)下降，除去遺傳及外界環(huán)境因素影響，水生動物品質(zhì)下降與飼料品質(zhì)下降亦存在很大關(guān)聯(lián)（主要因飼料貯存不當(dāng)造成）。其中，魚油作為飼料中重要的脂肪源，其營養(yǎng)價(jià)值嚴(yán)重影響不同品種魚的肌肉品質(zhì)。魚油氧化不僅能使飼料本身營養(yǎng)價(jià)值降低，飼養(yǎng)的魚類其肌肉品質(zhì)（如氨基酸組成、脂肪酸組成、維生素E 含量、風(fēng)味、保質(zhì)期等）均可能遭受不利影響[1,38]?；|攝食氧化魚油（80.9 meq/kg）后，其肝胰臟和肌肉C16: 0 和C18: 0 含量上升，飽和脂肪酸含量升高，PUFAs 含量下降，以EPA 含量下降最為明顯[1]。Lewis-McCrea 等[14]研究也表明，大西洋庸鰈在攝食氧化魚油后，其肌肉組織中C16: 0 和 C18: 0 含量增加，飽和脂肪酸含量升高，而EPA 含量和多不飽和脂肪酸含量下降。但Zhong 等[24]研究表明，氧化魚油只影響大西洋鱈肌肉中固醇類物質(zhì)的含量（下降），并不影響其他種類脂肪酸的組成。斑點(diǎn)叉尾鮰肝臟C22:6-3 含量隨著魚油氧化程度增加逐漸下降，而肌肉多不飽和脂肪酸含量升高[25]。Chen 等[20]研究表明，氧化魚油能夠顯著降低大口黑鱸肌肉維生素E 含量。氧化魚油不僅影響脂肪酸組成和營養(yǎng)成分，對肌肉結(jié)構(gòu)亦有影響。任澤林等[35]研究發(fā)現(xiàn)，氧化魚油能夠破壞鯉魚肌肉組織（肌纖維間隙急劇擴(kuò)大、肌原纖維降解、模式紊亂）。這些負(fù)面的影響主要是由于氧化魚油改變了飼料本身的脂肪酸組成、營養(yǎng)價(jià)值下降造成；也可能由于氧化魚油對腸道脂肪酶的影響阻礙了魚類機(jī)體對脂肪酸的吸收；甚至是魚油氧化產(chǎn)生的一些有害產(chǎn)物（如MDA 等）對魚類機(jī)體造成脂質(zhì)過氧化的影響。

2.4 氧化魚油對魚類組織結(jié)構(gòu)的影響 氧化魚油對魚類組織結(jié)構(gòu)的影響，其中腸道作為消化吸收器官首當(dāng)其沖。葉元土等[43]研究表明，草魚攝食氧化魚油后其腸道絨毛組織形態(tài)發(fā)生改變，微絨毛高度下降，腸道通透性增加。黃雨薇等[44]在草魚上的研究也得到了類似結(jié)論。肝作為營養(yǎng)物質(zhì)代謝和解毒中心，也會受到直接攻擊，不過因試驗(yàn)魚類、魚油氧化程度和試驗(yàn)周期不同結(jié)果會有差異。任澤林等[40]研究表明，氧化魚油會損害鯉魚肝胰臟，致使肝細(xì)胞纖維化、線粒體嵴降解和融合，而且腎臟和脾臟亦增生。在花鱸上的試驗(yàn)結(jié)果也表明氧化魚油會使肝臟組織呈現(xiàn)氧化脂肪中毒癥狀[41]。Chen 等[20]研究亦發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化魚油POV 值為277 meq/kg 和555 meq/kg 時，出現(xiàn)脂質(zhì)空泡和核轉(zhuǎn)移，肝臟受到損傷。黃鰤魚攝食氧化油脂后，前期肝臟增大，后期肝組織出現(xiàn)萎縮[45]。而且除肝組織外，氧化魚油還會導(dǎo)致魚類腎臟、胰腺、心臟等其他組織產(chǎn)生明顯病變。除這幾個消化、代謝及免疫組織受到攻擊外，血細(xì)胞也對氧化魚油特別敏感，往往會出現(xiàn)貧血和（或）溶血癥狀。這些癥狀加劇的后果就是導(dǎo)致魚類出現(xiàn)瘦背病、滲出性素質(zhì)和脫色素等3種癥狀，嚴(yán)重危害魚類健康[38]。

3 魚油氧化產(chǎn)物對魚類健康的危害機(jī)制

氧化魚油對魚類健康造成危害主要是由魚油的氧化產(chǎn)物造成，尤其是次級氧化產(chǎn)物，如MDA 和羥基醛（4-HNE）。但目前在魚類中針對油脂氧化產(chǎn)物對魚類組織細(xì)胞毒理作用分子機(jī)制的研究仍十分缺乏，可以借鑒哺乳動物上的相關(guān)研究成果。已有研究證明，MDA和4-HNE 在非常低的濃度下也能通過修飾蛋白質(zhì)巰基基團(tuán)、氨基酸殘基（如蛋氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸殘基）、核酸堿基及磷脂含氮功能機(jī)團(tuán)，進(jìn)而消耗機(jī)體的還原性物質(zhì)（谷胱甘肽、維生素C、維生素E、類胡蘿卜素、微量元素等），破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性（流動性、滲透性、運(yùn)輸性及結(jié)合蛋白質(zhì)），造成蛋白質(zhì)變性、失活和交聯(lián)，導(dǎo)致染色體畸變和基因毒性[46-47]。其涉及的通路主要有核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB、AP-1、Nrf2）、酪氨酸激酶受體、絲裂原活化蛋白激酶、絲氨酸/蘇氨酸激酶、蛋白激酶C 等信號途徑，通過影響細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、脫毒反應(yīng)和蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)過程，最終誘導(dǎo)細(xì)胞增殖或凋亡[48-49]。

4 結(jié)語與展望

綜上所述，魚油作為優(yōu)質(zhì)的脂肪酸源廣泛應(yīng)用于飼料行業(yè)，但因其極易氧化對養(yǎng)殖動物帶來一系列危害，且在消費(fèi)者越來越關(guān)注綠色、安全、無毒害水產(chǎn)品的今天，尤為值得關(guān)注。至今有關(guān)學(xué)者對氧化魚油已進(jìn)行了大量研究，但仍存在很多局限：首先在研究氧化魚油危害方面，大多采用人工控制條件來氧化，與自然儲存條件下的氧化結(jié)果是否一致需進(jìn)一步研究；其次，氧化產(chǎn)物種類及其主要有害成分毒理效應(yīng)是值得關(guān)注的研究內(nèi)容。因此，運(yùn)用現(xiàn)代分子細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)將分析化學(xué)、毒理學(xué)及營養(yǎng)學(xué)研究方法結(jié)合起來，關(guān)注氧化魚油危害、探究抗氧化機(jī)理，為水產(chǎn)健康養(yǎng)殖提供參考。