裂殖壺菌在動物養(yǎng)殖業(yè)中的應用

李 華，夏 偉，冷敦鵬，臧學運，王友娟，劉思喜

（青島中仁動物藥品有限公司，山東 膠州 266329）

裂殖壺菌（Schizochytrium limacinum）又名裂壺藻，是一種單細胞、球形的海洋真菌，在分類上屬于真菌門（Eumycota）、卵菌綱（Oomycetes）、水霉目（Saprolegniales）、破囊壺菌科（Thraustochytriaceae）[1]。裂殖壺菌富含不飽和脂肪酸二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA），是生產(chǎn)DHA的主要微生物之一，具有巨大的經(jīng)濟潛力。

裂殖壺菌除具有豐富的DHA、蛋白質(zhì)外，還具有許多特殊的生理功能性物質(zhì)，如多不飽和脂肪酸，膳食纖維、多糖等，具有較高的餌料效率和開發(fā)利用價值，其安全性已得到FDA的認可[2]。而且裂殖壺菌能夠在異養(yǎng)條件下進行大規(guī)模培養(yǎng)，易于商業(yè)化生產(chǎn)，其細胞內(nèi)的DHA含量還可通過培養(yǎng)基及發(fā)酵工藝來控制，在動物生產(chǎn)中具有非常好的應用前景[3]。通過在畜禽飼料中添加富含不飽和脂肪酸原料，可使禽畜肌肉或其所產(chǎn)蛋、奶中DHA含量增高，為人們提供了另一種增加DHA日常攝入的途徑[4]。本文綜述了DHA的生理功能及裂殖壺菌在畜禽生產(chǎn)中的應用。

1 DHA的生理功能

1.1 抗炎作用

曾有學者通過對動物和人體的研究[5]觀察到急性炎癥的嚴重程度可因攝入富含DHA的膳食而降低，攝入富含魚油的膳食可致體內(nèi)的淋巴細胞增殖減少。自20世紀80年代起，在治療慢性炎癥有效藥物的研究工作中，魚油及其DHA和EPA（Eicosapentaenoic acid ，二十碳五烯酸）已逐漸得到重視，有關專家曾建議將阿司匹林、消炎痛一類的非甾體消炎藥與EPA合用治療[6]。已有臨床試驗表明風濕性關節(jié)炎患者攝入含魚肝油的抗炎癥飲食可使關節(jié)腫脹程度顯著降低，而攝入普通飲食者則無此變化[6]。

1.2 免疫調(diào)節(jié)作用

有實驗提示魚油具有免疫調(diào)節(jié)作用，富含 DHA和EPA的魚油可降低細胞免疫功能，增強自身免疫疾病動物模型抵抗內(nèi)毒素的能力和延長移植器官的存活[6]。還有實驗表明[6]脂肪酸的攝入對自體免疫疾病動物模型有極大的影響，這種影響作用取決于動物模型和攝入脂肪酸的種類及數(shù)量，富含EPA、DHA的魚油飲食可減輕自身抗體介導的疾病的嚴重程度和提高動物生存能力，而富含n-6型PuFAs的亞油酸食物則增加疾病的嚴重程度。先天性和后天性免疫均可被EPA、DHA所影響，雖然EPA、DHA的某些免疫調(diào)節(jié)作用是通過調(diào)節(jié)烷類的量和種類而實現(xiàn)的，但可誘發(fā)烷類的獨立作用機制而實現(xiàn)其免疫調(diào)節(jié)效應，它們的這些誘導效應可用于治療某些免疫疾病[1]。黃亮華[1]等人的研究證明：1.25 % 和2.0 % 的裂壺藻添加量可顯著提高刺參體腔液中SOD、ACP、AKP、LZM、RB的活性（P<0.05）。隨著添加量的增加，這些酶的活性都呈現(xiàn)上升趨勢 ，說明刺參飼料 中添加裂壺藻與刺參免疫力間存 在正相關關系。

1.3 對脂代謝起到改善作用

很多文獻都曾報道富含DHA的深海魚油具有降脂減肥，調(diào)節(jié)脂代謝紊亂，抗炎，抗癌等生物活性。Kembra[7]等人的研究表明DHA可以通過調(diào)控高脂飲食小鼠脂肪酸合成基因及脂肪酸氧化分解相關基因的表達調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。LIU[8]等人發(fā)現(xiàn)DHA可以在一定程度上改善長期高脂飲食導致的非酒精性脂肪肝。但魚油屬于脂溶性物質(zhì)，難以在實驗動物體內(nèi)直接消化吸收。有文獻報道，經(jīng)乳化后的魚油比天然更易吸收，且能顯著增加血漿中的DHA含量[9]。但乳化后的魚油仍然有令人難以接受的腥味物質(zhì)，這在很大程度上限制了魚油產(chǎn)品的開發(fā)利用[10]。

楊瑞利[11]等進行了DHA脂質(zhì)體對脂代謝的改善作用，結(jié)果表明：DHA 脂質(zhì)體顯著降低了高脂飲食小鼠體質(zhì)量和內(nèi)臟脂肪堆積。顯著降低了FAS的蛋白表達，增加了CPT-1的蛋白表達。另外DHA脂質(zhì)體顯著抑制了高脂飲食小鼠FAS、ME等脂肪酸合成相關酶活力，顯著促進了CPT-1、LPL等脂肪酸氧化分解相關酶活力。

2 裂殖壺菌在養(yǎng)殖業(yè)中的應用

目前，在水產(chǎn)和畜牧業(yè)養(yǎng)殖過程中，裂殖壺菌已成為一種理想的飼料添加劑。在水產(chǎn)和畜牧業(yè)生產(chǎn)中，添加裂殖壺菌主要有兩個目的：在動物體內(nèi)發(fā)揮DHA及裂殖壺菌的生理功能，促進動物生長發(fā)育；通過在動物體富集DHA來開發(fā)富含DHA的功能性產(chǎn)品。

2.1 裂殖壺菌在家禽生產(chǎn)中的應用

隨著生活水平的提高，富含DHA的食品成為消費者的關注熱點。家禽產(chǎn)品（雞蛋）中含有人體所需的必需氨基酸、脂肪酸以及維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，是每天的必需品。與價格高昂的保健藥物相比，富含DHA的雞蛋受到了廣大消費者的青睞。研究表明，在蛋雞日糧中添加裂壺藻可以提高蛋黃中DHA的含量。蛋雞飼料中同時添加2 % 裂壺藻粉和膽堿，蛋黃n-3多不飽和脂肪和DHA含量在14 d之后可提高，并對蛋雞的生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)和雞蛋組分沒有負面影響[12]。飼糧添加裂壺藻粉還可增加蛋雞采食量，提高家禽的生長速度。與魚油或亞麻籽油添加到日糧中獲得DHA蛋相比，添加裂壺藻粉可以直接提高增加蛋中的DHA含量，且DHA沉積速度快，可以實現(xiàn)快速富集。DHA等不飽和脂肪酸在裂壺藻細胞壁中受到保護，不易被氧化，更有利于裂壺藻粉的使用和營養(yǎng)價值的發(fā)揮。由于裂壺藻粉油脂中不含EPA，以其作為飼料添加劑生產(chǎn)的DHA蛋適用人群更廣[13]。

2.2 裂壺藻在反芻生產(chǎn)中的應用

天然DHA奶是指通過強化奶牛中日糧的DHA而生產(chǎn)獲得。含有DHA的微藻可以通過改善瘤胃微生物氫化作用，提高牛奶中共軛亞油酸的含量，取代奶牛日糧中的魚油。瘤胃內(nèi)，裂壺藻粉會被微生物代謝分解，從而降低DHA的有效利用率。為了保證滿足動物DHA的需要量，提高裂壺藻的添加量是一個有效手段，但會引起飼料成本的增加。

市售大部分DHA奶直接在牛奶中添加DHA實現(xiàn)奶中DHA含量增加。但研究發(fā)現(xiàn)，隨著DHA添加量的增加，奶樣的魚腥味也會逐漸增加，但奶香味逐漸減弱，脫脂牛奶的奶香味明顯弱于全脂牛奶，同時隨著貯藏溫度升高，牛奶樣品的魚腥味更加明顯[14]。日糧中添加裂壺藻粉對奶牛產(chǎn)奶量無影響，對牛奶中 DHA 含量的富集具有極顯著的影響，隨著裂壺藻粉用量的增加，牛奶中DHA含量和不飽和脂肪酸水平顯著提升。將經(jīng)過處理的藻粉作為飼料，可使DHA 順利通過瘤胃，而不被其中的微生物利用，通過脂肪酸代謝過程進入奶牛的血液及乳汁中，同時不影響奶牛飼料正常的風味及口感[15]，還可顯著增加牛奶中不飽和脂肪酸的含量，改進n-3：n-6脂肪酸的比例，使牛乳的品質(zhì)得到提高。過瘤胃藻粉的開發(fā)可提高藻粉的生物利用率，降低藻粉使用量，降低生產(chǎn)成本，也可以改善奶牛健康，提高生產(chǎn)性能。

2.3 裂壺藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應用

隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，高端特種養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展，高端特種養(yǎng)殖已經(jīng)形成了具有較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，根據(jù)高端特種海洋水產(chǎn)品生長特點，需要發(fā)展新型、高效飼料和添加劑，擴大蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸飼料和添加劑生產(chǎn)。裂壺藻富含DHA等高端特種海洋水產(chǎn)品生長必需的營養(yǎng)成分，極為有利于特種海洋水產(chǎn)品生長。DHA可提供水產(chǎn)動物有效的必需脂肪酸，而魚類和甲殼類不能產(chǎn)生自身產(chǎn)生DHA，只能從飼料中獲得。其中，飼料中所含的營養(yǎng)對水生動物的存活率、生長率和抗病性有很大影響。目前在刺參、對蝦、金頭鯛、斑點叉尾鮰、鮭魚和海鱸等幾個水產(chǎn)動物品種上都研究過添加裂殖壺菌后的生長效果[16]?？傮w來說，裂殖壺菌明顯的促進了水產(chǎn)動物的生長，提高飼料轉(zhuǎn)化率，并且某些水產(chǎn)動物的肌肉中DHA含量也有所提高，從而提升了水產(chǎn)動物的產(chǎn)品質(zhì)量。這些研究都表明了裂殖壺菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的巨大潛力。

裂壺藻可改善水產(chǎn)動物的免疫力。研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加DHA，可顯著提高水產(chǎn)動物的耐受力，提高存活率。焦建剛等研究發(fā)現(xiàn)，添加裂壺藻發(fā)酵粉0.5 % 可顯著促進對蝦養(yǎng)殖效益，飼料轉(zhuǎn)化率降低3.4%，肌肉的蛋白質(zhì)含量增加2 %，肌肉的DHA含量增加約1%，從而提高對蝦的質(zhì)量[17]。裂壺藻粕中賴氨酸、蛋氨酸和精氨酸分別占蛋白質(zhì)的 4.8%、2.5%和4.3%，非常接近南美白對蝦（Penaeus vannamei）的氨基酸需求，可以作為南美白對蝦配合飼料新的蛋白源[18]。裂壺藻粉在飼料中的添加量為1.0 % ~ 1.5 % 時，顯著增加了斑點叉尾鮰（Ictalurus punctatus）的體質(zhì)量，添加0.5 % ~ 2.0 % 的裂壺藻其飼料效率顯著提高[3]。

3 存在的問題及展望

通過科學技術手段生產(chǎn)富含DHA的畜禽產(chǎn)品也已成為世界各國畜牧行業(yè)的重要課題。裂殖壺菌細胞含有大量的營養(yǎng)成分，其DHA含量高，不含EPA，易于規(guī)?；a(chǎn)，適合大范圍推廣和使用。大量的研究表明，裂殖壺菌作為飼料添加劑無論在水產(chǎn)還是畜禽養(yǎng)殖業(yè)中都能有很好的生產(chǎn)效果。但是在我國關于裂殖壺菌飼料添加劑的發(fā)展較晚，一些裂殖壺菌潛在的生理功能及機理研究還未透徹。市售裂壺藻售價高昂，難以滿足普通大眾對其的需求，高價限制了裂壺藻粉的推廣和使用。不同工藝、菌種、加工參數(shù)對裂壺藻的培養(yǎng)影響較大，同時裂壺藻采集、分離、干燥、加工等環(huán)節(jié)的設備和技術有待提升。裂壺藻在不同養(yǎng)殖動物中的作用機理、代謝途徑、利用效率、最適添加量急需進一步探索，有助于推進裂壺藻在飼料中更廣泛的應用。

今后對裂壺藻的研究開發(fā)可以從以下幾個方面開展：（1）進行優(yōu)良藻種的篩選和進一步優(yōu)化裂壺藻的培養(yǎng)條件。通過控制氮源、碳源種類或比例，改變溫度、pH等培養(yǎng)條件，添加適當?shù)臒o機鹽、維生素等進行裂殖壺菌培養(yǎng)條件的優(yōu)化，提高DHA含量。還可以采用誘變的方式定向篩選高產(chǎn)油藻株，實現(xiàn)裂壺藻產(chǎn)物規(guī)?；€(wěn)定高效生產(chǎn)。（2）進行裂壺藻體內(nèi)角鯊烯、蝦青素、β-胡蘿卜素等生物活性物質(zhì)的開發(fā)研究。雖然其在裂壺藻中的含量很少，但可以通過控制發(fā)酵條件、篩選誘變株等方式，提高這些物質(zhì)的產(chǎn)量，擴大裂壺藻的應用價值。（3）進行裂壺藻在不同養(yǎng)殖動物中的作用機理、代謝途徑等領域的研究，促進其在動物生產(chǎn)應用上得到快速的發(fā)展。

隨著裂殖壺菌的研究增多，這些問題的解決，裂殖壺菌的應用將會更廣泛。