酵母硒在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展

魏文燕　劉家星　李良玉　楊馬　唐洪　張小麗　陳健　陳霞　楊壯志

摘要 ? ?水產(chǎn)養(yǎng)殖集約化程度的不斷提高導(dǎo)致養(yǎng)殖密度不斷增加、養(yǎng)殖環(huán)境日益惡化，終致水產(chǎn)養(yǎng)殖動物抗應(yīng)激能力下降、病害增加。尋找無毒無害且高效的飼料添加劑以提高養(yǎng)殖動物的抗應(yīng)激能力是解決途徑之一。酵母硒作為添加劑，具有良好的抗氧化、強免疫、促生長的作用，在水產(chǎn)飼料中具有很大的應(yīng)用潛力。本文綜述了酵母硒生理功能及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展，以期為酵母硒在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的合理應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 ? ?酵母硒;水產(chǎn)養(yǎng)殖;生理作用;產(chǎn)品選擇;應(yīng)用

中圖分類號 ? ?S948 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）19-0213-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

與畜禽飼料相比，水產(chǎn)動物飼料中含有更高含量的多不飽和脂肪酸，更容易氧化變質(zhì)生成氫過氧化物等有毒物質(zhì)，損壞動物機體細(xì)胞的組成物質(zhì)和影響細(xì)胞的完整性從而造成損害[1]。為了保證飼養(yǎng)動物的健康，在魚用飼料中必須采用有效的抗氧化系統(tǒng)以保證飼料不被氧化。硒是動物機體生長發(fā)育與繁殖所必需的微量元素之一，對水產(chǎn)動物代謝、繁殖等具有重要作用。硒可通過谷胱甘肽過氧化物酶（Glu-tathione peroxidase，GSH-Px）催化反應(yīng)將脂肪酸氫過氧化物和脂質(zhì)過氧化物轉(zhuǎn)化為脂肪酸醇和水[2]，是一種有效的抗氧化劑。由于氣候、土壤、水等環(huán)境條件的不同，硒的分布地域性差異性很大。在我國，除了廣西、安徽、陜西等少數(shù)幾個地區(qū)屬于富硒地帶外，絕大部分區(qū)域均屬于缺硒地帶[3-4]。由于飼料中所含的硒不能滿足動物生長需求，因而需要添加硒制劑。本文對酵母硒的生理作用、在水產(chǎn)動物生產(chǎn)中的作用效果及產(chǎn)品的選擇進(jìn)行全面綜述，以期為酵母硒在水產(chǎn)上的合理應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 ? ?硒制劑

硒的化合物主要分為無機硒和有機硒2種形式，不同來源形式的硒有著不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)。無機硒主要是亞硒酸鹽（Na2SeO3）、硒酸鹽（Na2SeO4）和鈣硒酸鹽（CaSeO3），硒的價態(tài)是Se4+和Se6+;有機硒中硒的價態(tài)通常以Se2+存在，能與氨基酸結(jié)合，其在機體內(nèi)以還原態(tài)形式存在[5]。研究發(fā)現(xiàn)，有機硒生物利用率優(yōu)于無機硒且毒性更小[6]。

無機硒和有機硒的代表分別為亞硒酸鈉和酵母硒。亞硒酸鈉價格便宜、成本低廉，過去較長一段時間內(nèi)作為水產(chǎn)動物飼料中硒源補充劑的主要形式，但其在使用過程中存在著吸收率低、氧化其他微量元素及維生素、易殘留、污染環(huán)境等缺點，在動物的日常補充中添加無機硒不僅達(dá)不到理想的補硒效果，還對環(huán)境造成了污染，而且對動物存在潛在危害。有機形式的硒被動物機體攝入后在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為硒的中間代謝產(chǎn)物并被進(jìn)一步利用，具有吸收率高、生物活性強、毒性低、環(huán)境污染小等特點，因而受到越來越多的關(guān)注和運用。

酵母因具有較高的富集硒的能力且培養(yǎng)基的原料來源廣、發(fā)酵周期短、工藝成熟而成為了無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒的優(yōu)質(zhì)載體。酵母硒（selenium yeast，SY）是采用天然非基因工程菌株，在液體培養(yǎng)酵母的過程中加入硒元素，酵母細(xì)胞在發(fā)酵過程中將無機硒轉(zhuǎn)化到細(xì)胞內(nèi)的有機分子上，將無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒的一種微生物發(fā)酵產(chǎn)物。目前，我國主要采取啤酒酵母法生產(chǎn)酵母硒，所用菌株一般為啤酒酵母和產(chǎn)朊假絲酵母，發(fā)酵培養(yǎng)基使用麥芽汁培養(yǎng)基或合成培養(yǎng)基加亞硒酸鈉制成，硒源一般采用亞硒酸鈉，28 ℃或30 ℃培養(yǎng)。

酵母硒通過生物富集硒，是一種綠色飼料添加劑，胞內(nèi)硒含量可高達(dá)98%，利用率、吸收率高。酵母中生物結(jié)合形式的硒在直接清除氧自由基、抑制脂質(zhì)過氧化、激發(fā)免疫反應(yīng)、促進(jìn)免疫蛋白合成、刺激淋巴細(xì)胞增殖等方面的效果均明顯優(yōu)于無機硒。在滿足動物對硒的生理需求后，還可以在動物體內(nèi)儲存，避免短期內(nèi)再次缺硒，而且在消化吸收過程中不會產(chǎn)生毒副作用，其代謝產(chǎn)物也不會對環(huán)境造成污染[7]，是唯一經(jīng)過美國FDA和歐盟認(rèn)證的有機硒源。

2 ? ?硒的生理作用

硒的生理作用主要表現(xiàn)在抗氧化、提高免疫力和促生長等方面。硒蛋白是硒在機體內(nèi)的主要存在形式，而且大多是具有重要作用的酶。多項研究發(fā)現(xiàn)，硒可以對動物的免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、甲狀腺激素分泌等起到調(diào)節(jié)作用，具有抗腫瘤活性[8]。酵母硒能增強谷胱甘肽過氧化物酶等關(guān)鍵酶活性，酵母硒能減少機體內(nèi)氧自由基，發(fā)揮抗氧化作用。

2.1 ? ?抗氧化

硒是動物體內(nèi)多種過氧化物酶的輔助因子，通過GSH-Px發(fā)揮生物學(xué)功能，對細(xì)胞抗氧化有活化作用，可保護(hù)機體免受自由基和過氧化物的氧化損傷，保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性和正常功能[9]。GSH-Px廣泛存在于肝臟組織和紅細(xì)胞中，GSH-Px主要通過催化作用將還原型谷胱甘肽（GSH）轉(zhuǎn)化為氧化型谷胱甘肽（GSSG），使機體內(nèi)過氧化物還原成無害的羥基化合物，從而達(dá)到保護(hù)機體細(xì)胞組織的效果。此外，硒還可能以某種形式與細(xì)胞膜結(jié)合，構(gòu)成膜結(jié)合硒，以保護(hù)細(xì)胞膜，從而發(fā)揮清除自由基、維持細(xì)胞完整性的功能[10]。缺硒將導(dǎo)致動物氧化應(yīng)激，自身的有害自由基增多，免疫力下降，產(chǎn)生多種病變。缺硒會導(dǎo)致機體細(xì)胞內(nèi)的GSH-Px活性降低，進(jìn)而引起過氧化物累積引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，使細(xì)胞生物膜通透性增大、流動性降低，細(xì)胞內(nèi)容物滲出并損傷鄰近細(xì)胞[11]。

2.2 ? ?免疫調(diào)節(jié)

硒可以通過先天性免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)影響機體免疫調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，硒能夠參與調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的功能，從而增強機體細(xì)胞免疫功能[12-13];能夠參與甲狀腺素的調(diào)控，影響機體免疫應(yīng)答，通過促進(jìn)抗體、補體的合成增強機體免疫力[14]。此外，還能夠增強體液免疫、刺激免疫球蛋白的形成，提高血液中免疫球蛋白的含量，增強疫苗免疫效果，改善抗體合成，提高抗體效價，增強機體免疫力[15]。硒缺乏會影響機體體液免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致不同程度的免疫抑制甚至衰竭 [16-17]。

2.3 ? ?提高生產(chǎn)性能

硒是脫碘酶（DIO）的組成成分，DIO能催化4-碘甲腺原氨酸（T4）脫碘生產(chǎn)3-碘甲腺原氨酸（T3），而T3控制著生長激素的合成及基因表達(dá)，從而起到促生長的作用[18]。其次，硒能促進(jìn)動物機體對蛋白質(zhì)、糖原和脂肪的分解，增加能量的供給，還具有提高動物機體抗氧化、抗應(yīng)激和免疫的作用，直接或間接促進(jìn)動物生長[19]。酵母硒除可作為硒源使用外，本身還富含多肽、糖類、B族維生素等生物活性物質(zhì)，可以提供多種營養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)動物生長。

3 ? ?酵母硒在水產(chǎn)動物上的應(yīng)用

3.1 ? ?對生長性能的影響

硒是維持魚體內(nèi)元素平衡和正常生長發(fā)育所必需的微量元素之一，適量硒可以提高魚類生長性能、降低餌料系數(shù)、提高養(yǎng)殖經(jīng)濟效益，而硒缺乏則會導(dǎo)致魚體生長緩慢、抗氧化性能降低、死亡率上升。研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加0.4 mg/kg的酵母硒能促進(jìn)克氏原螯蝦[20]、鱸魚[21]的生長，0.5 mg/kg的酵母硒能顯著提高中華鱉的生長性能[22]，0.77 mg/kg的酵母硒能顯著提高鱤魚的增重率和特定生長率、降低飼料系數(shù)[23]，0.8 mg/kg的硒代蛋氨酸能夠顯著提高石斑魚的增重率[24]，2.97 mg/kg的酵母硒可顯著提高大西洋白姑魚的生長性能和飼料轉(zhuǎn)化率[25]。關(guān)于近幾年酵母硒對動物生長性能的影響結(jié)果也有不一致的報道。李 寧等[26]研究發(fā)現(xiàn)，酵母硒添加組與對照組終末均重、增重率和特定生長率均無顯著差異，這可能與不同種類、不同發(fā)育階段試驗動物對硒的吸收能力及機體自身的抗氧化能力不同有關(guān)，也可能與試驗設(shè)計的基礎(chǔ)飼料本底硒過高，已滿足需求，導(dǎo)致差異未達(dá)到統(tǒng)計學(xué)差異有關(guān)。

3.2 ? ?對組織抗氧化功能的影響

硒能顯著提高動物機體SOD活性，增強機體抗氧化能力，降低外界環(huán)境的氧化刺激[27]。飼料中添加酵母硒可以顯著提高石斑魚肝臟中的GSH-Px活性[24]，顯著降低團頭魴幼魚肝臟中MDA含量，顯著提高SOD、T-AOC、GSH-Px活性[14]。0.4 mg/kg的酵母硒能顯著提高團頭魴肝臟過氧化氫酶（CAT）和GSH-Px活性，并顯著降低谷胱甘肽還原酶（GR）活性劑丙二醛（MDA）的含量[28]。飼喂6周，飼料中硒的添加量為0.4 mg/kg時幼鱉的增重率、存活率和全蟹體粗蛋白含量均顯著高于其他各組，肝胰腺和血清中的谷胱甘肽過氧化物酶活性最高[29]。0.5 mg/kg的酵母硒可以顯著提高大口黑鱸肝臟的SOD、GSH-Px活性，血漿中MDA含量顯著降低[26];8 mg/kg的酵母硒可顯著提高物理應(yīng)激條件下的虹鱒幼魚肝臟GSH-Px活性[30]。這些研究都表明酵母硒的添加能提高動物的抗氧化能力。

3.3 ? ?對免疫功能的影響

酵母硒對維持動物免疫系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)具有重要作用。飼料中添加酵母硒可顯著提高大西洋白姑魚的免疫球蛋白含量、溶菌酶、過氧化物酶等非特異性免疫指標(biāo)[25]，1.2 mg/kg的酵母硒可顯著提高異育銀鯽的非特異性免疫力，改善魚體肝胰臟功能，提高魚體的造血功能[31];能極顯著提高異育銀鯽對嗜水氣單胞菌的抵抗力且隨著酵母硒的添加量增大而增強[32]。0.5 mg/kg的酵母硒與0.1%花粉的混合物能提高中華鱉幼鱉T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和NK細(xì)胞活性，增強其非特異性免疫功能[22]。

3.4 ? ?硒的毒理性研究

硒是魚類必需微量元素之一，適量添加可以提高魚體抗氧化功能、增強機體免疫力、調(diào)節(jié)機體代謝，缺硒會引發(fā)多種疾病，但硒過量又會引起拮抗作用，不僅降低硒吸收率，還會導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂，引發(fā)各種中毒反應(yīng)。硒對硫具有很強的親和力，形成SeH基，會抑制機體脫氫過程，使機體抗氧化機制失調(diào)、細(xì)胞代謝紊亂，造成動物體內(nèi)硒毒性的蓄積[33]，無機硒還能與巰基化合物結(jié)合生成RS-Se-SR型的化合物而產(chǎn)生毒性。一般魚類對飼料中硒的耐受量為10～20 mg/kg[34]。研究發(fā)現(xiàn)，飼料中酵母硒和亞硒酸鈉含量大于5mg/kg時均會產(chǎn)生毒性且亞硒酸鈉毒性比酵母硒更重[35]，13、15 mg/kg的飼料硒水平分別使虹鱒、斑點叉尾鮰出現(xiàn)生長性能下降、死亡率顯著上升等硒中毒現(xiàn)象[36]，而達(dá)到4.6 mg/kg就已經(jīng)可以使亞口魚死亡率升高[37]。這說明魚種類和所處生長階段的不同對硒的耐受性不同。

4 ? ?酵母硒產(chǎn)品選擇及使用

目前，有機硒特別是酵母硒在畜牧水產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用越來越多，但國內(nèi)酵母硒市場還存在產(chǎn)品品種多、品質(zhì)參差不齊、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝有待提高、有效成分含量不穩(wěn)定等問題，因而如何正確選擇酵母硒產(chǎn)品成為用戶關(guān)注的問題。酵母硒產(chǎn)品按照富硒程度分為1 000、2 000、3 000mg/kg等多個等級，可根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和養(yǎng)殖需求合理選擇。選擇優(yōu)質(zhì)的酵母硒主要考慮以下方面：一是選擇具有研發(fā)及生產(chǎn)實力的企業(yè)，硒酵母純度高，產(chǎn)品質(zhì)量和供貨更有保障;二是產(chǎn)品硒總含量和硒代蛋氨酸（以硒計）在總硒含量中的占比要達(dá)標(biāo);三是產(chǎn)品物理感官要正常，無結(jié)團或結(jié)塊，無刺激性氣味和酸腐味。

雖然酵母硒目前的應(yīng)用廣泛，但其在水產(chǎn)動物飼料中的實用風(fēng)險和安全閾值尚未確定，一般參考農(nóng)業(yè)部1224公告和歐盟對動物飼料中酵母硒單獨或與其他抗氧化劑復(fù)合使用時的最高推薦劑量即0.5 mg/kg設(shè)定。水產(chǎn)動物飼料中魚粉是硒元素的主要來源，因而在高魚粉比例的水產(chǎn)動物飼料中添加硒元素要慎重。不同種類水產(chǎn)動物對酵母硒的消化吸收和代謝的差異、最適宜添加量、耐受性反應(yīng)以及特殊養(yǎng)殖條件下的應(yīng)用效果等方面的研究將會有助于酵母硒更好地應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)更好、更快地可持續(xù)發(fā)展。

5 ? ?參考文獻(xiàn)

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