利用雨生紅球藻提取天然蝦青素用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的研究

李一 邱莉珺 羅佳怡 周棉鑫 房俊豐 朱曉聞

如今我國水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展迅速，養(yǎng)殖戶在追求經(jīng)濟效益的同時，也面臨著水產(chǎn)動物病害頻發(fā)的問題。為有效減少水產(chǎn)動物病害，不少水產(chǎn)養(yǎng)殖戶都使用甚至濫用抗生素，但是使用抗生素存在著諸多風(fēng)險，其中包括抗生素在水體和水產(chǎn)動物體內(nèi)殘留積累、促進養(yǎng)殖動物體內(nèi)抗生素抗性菌（antibiotic resistance bacteria， ARB）和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes， ARGs）的產(chǎn)生等。

大量的研究結(jié)果顯示，將蝦青素添加至水產(chǎn)動物日常食用的飼料中，可有效提高其抗病能力，有利于預(yù)防病害的大規(guī)模爆發(fā)。付佳、王春華、王菊芳和吳振強等人的實驗表明：蝦青素的來源對于水產(chǎn)動物抗病能力的高低有著直接性影響。相較于人工合成的蝦青素飼料，天然蝦青素以自身營養(yǎng)素保留較好的優(yōu)勢得到了更加廣泛的應(yīng)用，其對于提高水產(chǎn)動物體重與體長的效果更明顯，并且食用后對人體無害。本文對利用雨生紅球藻提取天然蝦青素項目的研發(fā)現(xiàn)狀以及當(dāng)前所面臨的問題等開展調(diào)查研究工作，為攻克利用雨生紅球藻提取天然蝦青素所面臨的技術(shù)難題，實現(xiàn)蝦青素藻粉的產(chǎn)業(yè)化、商品化、市場化，引領(lǐng)科研成果轉(zhuǎn)化，從而促進水產(chǎn)動物飼料行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展提供理論依據(jù)。

一、國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)及漁用飼料工業(yè)現(xiàn)狀分析

我國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是最早打破計劃經(jīng)濟的桎梏進入市場經(jīng)濟的行業(yè)。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年全年漁業(yè)生產(chǎn)總體水平平穩(wěn)，水產(chǎn)品產(chǎn)量由降轉(zhuǎn)增，水產(chǎn)品供給由大量滯銷到逐步恢復(fù)常態(tài)，行情價格起伏趨于平穩(wěn)，漁業(yè)經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。2012年時，我國水生動物產(chǎn)品總量5907.68萬噸，其中人工繁育產(chǎn)量4288.36萬噸，占總產(chǎn)量的72.59%;到了2020年，全國水生動物產(chǎn)品總量6549.02萬噸，其中人工繁育產(chǎn)量5224.20萬噸，占總產(chǎn)量的79.77%。由此可見，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正處于穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，是為人類提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要產(chǎn)業(yè)。

我國水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)正處于朝氣蓬勃的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，其對人工配合飼料的需要量和依賴性越來越大。我國的漁用飼料工業(yè)經(jīng)過了20世紀(jì)80年代的萌芽階段、90年代的初階發(fā)展階段和2000年至今的規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營階段，現(xiàn)在我國已經(jīng)成為全球水產(chǎn)飼料需求量最大的國家。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布從2020年起在飼料中全面限制添加抗生素，再加上新冠疫情、自然災(zāi)害等因素，導(dǎo)致飼料價格大漲，同時飼料行業(yè)面臨著“無抗養(yǎng)殖”的巨大挑戰(zhàn)。2021年伊始，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部又下發(fā)“關(guān)于加強水產(chǎn)養(yǎng)殖用投入品監(jiān)管的通知”（農(nóng)漁發(fā)）1號文件，在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)掀起了一股整改熱潮，進一步表明了國家對水產(chǎn)養(yǎng)殖投入品監(jiān)管的決心，對漁用飼料行業(yè)的發(fā)展提出了高標(biāo)準(zhǔn)的整改要求。在這樣的背景下，如何在不使用抗生素的情況下做到防治水生動物疾病、保持水產(chǎn)品的健康營養(yǎng)，素有天然綠色添加劑之稱的蝦青素引起了漁業(yè)從業(yè)者的極大興趣和關(guān)注。天然蝦青素是一種無公害、綠色、理想的著色劑和氧化劑，具備較強的抗癌和抗應(yīng)激反應(yīng)作用，可作為無害添加劑用于漁業(yè)飼料中，助力整個水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的“禁抗”任務(wù)順利完成。

二、蝦青素的作用

1.免疫調(diào)節(jié)作用。蝦青素能通過抗氧化作用保護免疫細(xì)胞的完整性，防止其受到損傷，確保機體正常免疫應(yīng)答過程的進行。另外，通過降低活性氧ROS的產(chǎn)生，蝦青素可以減輕由高糖及游離脂肪酸導(dǎo)致的氧化應(yīng)激，恢復(fù)部分中性粒細(xì)胞的生理功能，也可以大幅增強中性粒細(xì)胞的吞噬能力。

2.增強部分水產(chǎn)品著色。水產(chǎn)動物體內(nèi)類胡蘿卜素的含量是影響部分水產(chǎn)動物色澤的關(guān)鍵因素，蝦青素可以使三文魚、紅鯉、真鯛、蝦、蟹等動物外表呈現(xiàn)鮮艷的色彩。

3.強大的抗氧化功能。蝦青素含有多個雙軛共鍵及2個含氧的ɑ-羥基酮六元環(huán)，能吸引自由基未配對電子或向自由基提供電子，從而可以去除自由基起到抗氧化的作用。此外，它可跨膜排列于細(xì)胞的脂質(zhì)雙層中，使得活性氧沿其碳骨架上的雙鍵穿梭，并能促進電子發(fā)生跨膜轉(zhuǎn)移。天然蝦青素以其極強的穿透力通過細(xì)胞外壁，強力清除細(xì)胞內(nèi)的氧自由基，加強細(xì)胞再生能力，保持生物化學(xué)反應(yīng)的平衡。

三、天然蝦青素用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的優(yōu)勢

蝦青素分為人工合成和天然提取兩種，其中人工合成的蝦青素因可能存在雜質(zhì)，會殘留于水生動物體內(nèi)，從而危害人們的身體健康，而天然提取的蝦青素具有使用安全且環(huán)境友好的顯著優(yōu)勢。

目前，國內(nèi)外主要從雨生紅球藻中天然提取蝦青素。因為雨生紅球藻中蝦青素為100%的左旋結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與人體、動物體內(nèi)所需蝦青素結(jié)構(gòu)一致，利于吸收，能最大程度上發(fā)揮其應(yīng)有的多種生物功效，并且安全性較高，并不會對水產(chǎn)生物、人類造成任何的毒副作用，因此從雨生紅球藻中提取的天然蝦青素可以放心在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中使用。

但雨生紅球藻藻粉中所含的蝦青素水溶性差、難于分散、吸收;其味道局限性較強，帶有異味、腥味、苦味，不利于動物攝食;蝦青素在加工、儲存、轉(zhuǎn)運的過程中易喪失生物活性，這些都是目前需要解決的難點。不過，研究發(fā)現(xiàn)，可通過酯化、微乳液、微膠囊包埋等方式來改善其穩(wěn)定性，并提高生物利用度。

綜上所述，我國作為水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，飼料的安全性、營養(yǎng)性對于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展有著重要影響。天然蝦青素具有改善水產(chǎn)動物生長性能、抗病能力的重要作用，將其添加到水產(chǎn)飼料中可提高飼料的安全性、營養(yǎng)性。但因天然蝦青素的提取技術(shù)較為復(fù)雜，且存在水溶性差、有異味等缺點，使得其產(chǎn)量不能滿足市場需求。不過，在國內(nèi)水產(chǎn)行業(yè)“禁抗”的大趨勢下，天然蝦青素勢必會在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中發(fā)揮出巨大的作用。

基金項目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目——湛江一心水產(chǎn)科技有限公司（CYXL2020001）。

作者簡介：李一（2000-），男，漢族，四川南充人，大學(xué)本科，研究方向為水產(chǎn)動物免疫與病害防控。

通信作者：朱曉聞（1986-），男，副教授，從事水產(chǎn)養(yǎng)殖及學(xué)位與研究生教育研究。