雨生紅球藻在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

周瑞發(fā) 彭立成 夏道演 阮經(jīng)盛

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，隨著人民生活水平的提升，對(duì)于水產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大，但隨著養(yǎng)殖集約化的提高，水產(chǎn)動(dòng)物的病害也越來(lái)越重。因此，水產(chǎn)動(dòng)物的健康養(yǎng)殖已經(jīng)受到了越來(lái)越多人們的關(guān)注。目前，主要通過(guò)直接在水產(chǎn)動(dòng)物飼料中添加各類添加劑來(lái)改善水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育情況，提高其抗病性。雨生紅球藻（Haematococcuspluvialis）是一種富含大量天然蝦青素（Astaxanthin）的微藻，不僅可以作為著色劑和抗氧化劑添加到飼料中，還可以作為蛋白質(zhì)替代原料添加到飼料中，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖、體色以及生理生化功能等方面均具有積極作用。本文主要就雨生紅球藻在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：雨生紅球藻;水產(chǎn)動(dòng)物;蝦青素;飼料

引言

蝦青素又名蝦黃素，抗氧化能力極強(qiáng)，是一種粉紅色天然色素，具有清除自由基作用，可提高動(dòng)物機(jī)體免疫力，有良好的著色效果。天然蝦青素常存在于某些動(dòng)物、藻類及微生物體內(nèi)。雨生紅球藻（HaematococcusPluvialis）是近年來(lái)被研究最多，也是被公認(rèn)為自然界中天然蝦青素的積累以及應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)物中的最佳來(lái)源之一，其蝦青素積累速率和產(chǎn)生總量較其他綠藻高，蝦青素的含量可高達(dá)細(xì)胞干重的4%，是目前所知蝦青素含量最高的一種生物體，被看作是天然蝦青素的“濃縮品”。

1雨生紅球藻中的蝦青素

雨生紅球藻細(xì)胞內(nèi)的蝦青素含量為1.5%～3.0%，被認(rèn)為是自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最好生物。雨生紅球藻所含蝦青素以反式結(jié)構(gòu)（3S-3'S）為主，與鮭魚等水生動(dòng)物所含的蝦青素構(gòu)型基本一致，而且其脂類配比（約5%的游離，25%的雙酯和70%的單酯）與動(dòng)物體內(nèi)的蝦青素配比也極為相似，易被生物體吸收，這些優(yōu)勢(shì)是人工合成蝦青素和利用真菌等提取的蝦青素所不具備的。

2雨生紅球藻在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

2.1天然蝦青素和人工合成蝦青素的差異

目前，由于多種原因，人工合成蝦青素所占市場(chǎng)份額較大，但人工合成的蝦青素不僅價(jià)格昂貴，而且在穩(wěn)定性、氧化活性和生物安全性等方面都不及天然蝦青素，因此開發(fā)利用天然蝦青素勢(shì)在必行。雨生紅球藻的細(xì)胞內(nèi)富含大量天然蝦青素，其所含的蝦青素大多數(shù)為左旋-全反式蝦青素，與C16、C18或者C20脂肪酸酯化形成蝦青素酯，蝦青素單酯大約占75%，蝦青素雙酯大約占20%，游離蝦青素大約占5%，這種組合方式與水生動(dòng)物體內(nèi)的蝦青素比例相似，更利于水生動(dòng)物吸收利用，是人工合成蝦青素和其他天然蝦青素所不具備的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，養(yǎng)殖動(dòng)物對(duì)人工合成蝦青素的吸收利用能力遠(yuǎn)低于天然蝦青素，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼料中添加的蝦青素水平較低時(shí)，天然蝦青素在虹鱒魚血液中的濃度要顯著高于人工合成蝦青素，因此在著色效果等方面，人工合成蝦青素較天然蝦青素都要差很多。在生物安全方面，人工合成蝦青素在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生其他副產(chǎn)物，而且可能會(huì)殘存于水生動(dòng)物體內(nèi)，人類食用后可能會(huì)對(duì)身體健康狀況產(chǎn)生隱患，而雨生紅球藻中所含天然蝦青素的安全性已經(jīng)得到了許多國(guó)家的認(rèn)可，目前大量研究表明：雨生紅球藻中的天然蝦青素對(duì)人體無(wú)任何致病效應(yīng)及毒副作用。

2.2雨生紅球藻中蝦青素可能合成途徑

蝦青素是一種次生類胡蘿卜素，在微生物細(xì)胞內(nèi)的合成步驟較多且較復(fù)雜，最初對(duì)類胡蘿卜素合成途徑的研究是從細(xì)菌和海洋細(xì)菌開始的。近年來(lái)，通過(guò)使用特異性抑制劑，已經(jīng)闡明了紅球藻中蝦青素的生物合成途徑，并克隆了途徑中的關(guān)鍵酶基因。蝦青素的合成基本上可將其分為兩個(gè)階段，第一階段是合成β-胡蘿卜素，第二階段是β-胡蘿卜素經(jīng)氧化（酮基化）和羥基化形成蝦青素。第一階段即β-胡蘿卜素的合成過(guò)程，1993年用C-13-NMR標(biāo)記實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌細(xì)胞中異戊烯焦磷酸（IDP）可以由3-磷酸甘油醛和丙酮酸兩種前體物質(zhì)合成，又分別發(fā)現(xiàn)綠藻和植物細(xì)胞也是通過(guò)非甲羥戊酸途徑合成IDP，即以丙酮酸為起始物，經(jīng)過(guò)與3-磷酸甘油醛（GAP）反應(yīng)而合成IDP。所有的類胡蘿卜素均通過(guò)類異戊二烯化合物或萜類化合物途徑合成。IDP是該途徑的前體物質(zhì)，IDP在IDP異構(gòu)酶作用下生成DMAPP（二甲基丙烯基二磷酸），然后再與3個(gè)IDP縮合依次生成GDP（牻牛兒基二磷酸）、FDP（法尼基二磷酸）、GGPP（牻牛兒基牻牛兒基二磷酸）。2個(gè)GGPP在PSY（八氫番茄紅素合成酶）作用下形成第一個(gè)無(wú)色的類胡蘿卜素———八氫番茄紅素。八氫番茄紅素經(jīng)過(guò)連續(xù)的脫氫反應(yīng)，共軛雙鍵延長(zhǎng)，直至形成鏈孢紅素、番茄紅素。番茄紅素在不同環(huán)化酶的作用下分別生成α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素。第二階段由β-胡蘿卜素合成蝦青素的過(guò)程。即從β-胡蘿卜素氧化（酮基化）開始，經(jīng)過(guò)海膽酮、雞油菌黃質(zhì)，4，4'-二酮基-3-羥基-β-胡蘿卜素等中間物質(zhì)合成蝦青素。

2.3提高蝦蟹類的生長(zhǎng)和繁殖性能

雨生紅球藻作為蝦蟹類的飼料添加劑，可以提高蝦蟹類的生長(zhǎng)性能，促進(jìn)蝦蟹類的生長(zhǎng)和繁殖。郭春雨等研究發(fā)現(xiàn)：在飼料中添加雨生紅球藻皂粉提取物可以提高河蟹幼蟹的增重率、脫殼率和成活率。劉曉慧等研究表明：投喂含有雨生紅球藻的飼料35d后，所有試驗(yàn)組對(duì)蝦的的平均體重與體長(zhǎng)均隨蝦青素含量的增加而增加，同時(shí)指出雨生紅球藻中的天然蝦青素在促進(jìn)幼蝦生長(zhǎng)的方面比人工合成的蝦青素效果更為顯著。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們?nèi)粘ＯM(fèi)的一部分，帶動(dòng)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展，成為了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要支柱，因此開發(fā)利用優(yōu)勢(shì)資源成為了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重中之重。本文主要介紹了雨生紅球藻及其所含的天然蝦青素在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)其在各個(gè)方面的應(yīng)用做了詳細(xì)敘述。雨生紅球藻中天然蝦青素的安全性已經(jīng)得到了世界廣泛的認(rèn)可，將來(lái)必定會(huì)被越累越多的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)者所采用，但由于目前天然蝦青素的生產(chǎn)在技術(shù)上仍存在一些缺陷，所以造成了市場(chǎng)上的需求量遠(yuǎn)得不到滿足，價(jià)格也比較昂貴，但相信隨著雨生紅球藻培養(yǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)技術(shù)的不斷完善，雨生紅球藻及其蝦青素未來(lái)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用一定會(huì)更加廣泛與成熟。

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基金項(xiàng)目：福建省區(qū)域發(fā)展重大項(xiàng)目（2017N3013）"天然蝦青素在大黃魚健康養(yǎng)殖中研究與應(yīng)用”