姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)高溫下加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響

周建忠 張亮 吳偉

摘要 [目的]研究植物提取物姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑對(duì)高溫下加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響。[方法]當(dāng)水溫為30～33 ℃時(shí)，采用3.0 mg/L的姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑水體潑灑，每2 d使用1次，連續(xù)10 d;按0.1%的添加量將其添加到加州鱸魚飼料中，每天投喂2次，連續(xù)喂養(yǎng)20 d。采集加州鱸魚肌肉和肝臟組織樣本，采用比色法測定其肝臟和肌肉中總抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽-過氧化物酶（GSH-Px）的活性以及丙二醛（MDA）含量。[結(jié)果]當(dāng)水溫為30～33 ℃時(shí)，與10 d相比，加州鱸魚養(yǎng)殖20 d時(shí)其肌肉和肝臟組織中的T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性有所下降，而MDA含量有所上升。采用姜辣素、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑水體潑灑10 d后，加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性有所上升，而MDA含量有所下降。飼料投喂20 d后，加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的抗氧化應(yīng)激指標(biāo)均發(fā)生了顯著變化（P<0.05），T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性顯著上升，MDA含量則顯著下降。[結(jié)論]水體潑灑或飼料投喂姜辣素及姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑均可以有效提高加州鱸魚的抗氧化應(yīng)激能力，飼料投喂方式較水體潑灑方式更加有效，姜辣素+牛磺酸復(fù)合制劑比姜辣素的作用效果更加顯著。

關(guān)鍵詞 姜辣素;?；撬?高溫;加州鱸魚;抗氧化應(yīng)激

中圖分類號(hào) S 948;R 931文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2022）04-0095-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.04.025

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Gingerol and Its Compound Preparation on the Antioxidant Stress Ability of Micropterus salmoides under High Temperatures

ZHOU Jian-zhong1，ZHANG Liang2，WU Wei3 （1.Fisheries Technology Extension Station in Wujiang District of Suzhou City，Suzhou，Jiangsu 215200;2.Nanjing Zhongcheng Zhengyuan Biotechnology Co.，Ltd，Nanjing，Jiangsu 211200;3.Freshwater Fisheries Research Center，Chinese Academy of Fishery Sciences，Wuxi，Jiangsu 214081）

Abstract [Objective] To study the effects of plant extract gingerol and its compound preparation with taurine on the antioxidant stress ability of Micropterus salmoides under high temperatures.[Method] When the water temperature was 30-33℃，plant extract gingerol and its compound preparation with taurine were sprinkled into water at the concentration of 3.0 mg/L，they were used once every two days for 10 days.In another treatment，plant extract gingerol and its compound preparation with taurine was added in the feed of M.salmoides with the addition amount of 0.1%.M.salmoides were fed twice every day for 20 days.The muscle and liver tissue samples of M.salmoides were collected to determine total antioxidant capacity（T-AOC），the activities of superoxide dismutase（SOD），catalase（CAT） and glutathione peroxidase（GSH-Px），malondialdehyde（MDA） content in the liver and muscles by using colorimetric method.[Result]When the water temperature was 30-33 ℃，compared with 10 days，T-AOC and the activities of SOD，CAT，GSH-Px in the muscles and liver of M.salmoides cultured for 20 days decreased，while the content of MDA increased.After 10 days of water sprinkling with gingerol， gingerol compound with taurine，T-AOC and the activities of SOD，CAT and GSH-Px in the liver and muscle tissue of M.salmoides all showed upward trends，while MDA content showed a downward trend.After continuous feeding for 20 days，the antioxidant stress indices in the liver and muscle tissues of M.salmoides changed significantly （P< 0.05），T-AOC and the activities of SOD，CAT and GSH-Px increased significantly，while MDA content decreased significantly.[Conclusion]Water sprinkling or feeding with gingerol and gingerol-taurine compound preparation could effectively improve the antioxidant stress capacity of M.salmoides.Continuous feeding was more effective than water sprinkling，and gingerol-taurine compound preparation had more significant effects than single gingerol.

Key words Gingerol;Taurine;High temperature;Micropterus salmoides;Antioxidant stress

作者簡介 周建忠（1978—），男，江蘇蘇州人，高級(jí)工程師，碩士，從事水產(chǎn)養(yǎng)殖及水產(chǎn)環(huán)境保護(hù)研究。*通信作者，研究員，從事污染生態(tài)學(xué)與環(huán)境生物學(xué)研究。

收稿日期 2021-10-18

加州鱸魚（Micropterus salmoides）即大口黑鱸，是廣溫性肉食性淡水魚類，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，已成為我國主要的淡水養(yǎng)殖優(yōu)良品種之一。江蘇省蘇州市吳江區(qū)是加州鱸魚的主要養(yǎng)殖區(qū)之一，池塘養(yǎng)殖面積0.2萬余hm2。隨著加州鱸魚養(yǎng)殖規(guī)模的日益擴(kuò)大以及集約化程度的不斷提高，加州鱸魚養(yǎng)殖環(huán)境水體污染并由此導(dǎo)致的病害暴發(fā)現(xiàn)象日益顯現(xiàn)。夏季高溫期間，加州鱸魚養(yǎng)殖池塘水質(zhì)有機(jī)污染和富營養(yǎng)化污染嚴(yán)重，有害藻類和微生物數(shù)量劇增，水體中溶解氧含量變化明顯，加州鱸魚應(yīng)激反應(yīng)嚴(yán)重，已危害其健康和生長。加州鱸魚在夏季生長過程中因受高水溫、水質(zhì)污染等外界影響或自身機(jī)體內(nèi)部作用可在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生活性氧自由基（ROS）?；钚匝踝杂苫峭庠葱曰瘜W(xué)物質(zhì)或機(jī)體代謝產(chǎn)物對(duì)生物機(jī)體氧化損傷的主要因素。ROS不僅可以通過生物膜中多不飽和脂肪酸的過氧化引起細(xì)胞損傷，而且還能通過脂氫過氧化物的分解產(chǎn)物引起細(xì)胞損傷，因而ROS是造成生物機(jī)體損傷的重要因素[1-2]。生物體內(nèi)生成的ROS大約95%與線粒體內(nèi)的呼吸鏈電子傳遞過程有關(guān)[3]，其影響可在生物機(jī)體組織的總抗氧化能力（T-AOC）、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽-過氧化物酶（GSH-Px）和過氧化氫酶（CAT）等活性上體現(xiàn)[4]。

生姜及其提取物近年來在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用較多，在抗菌、驅(qū)蟲和抗缺氧方面效果良好[5-6]。生姜的主要成分是姜辣素。研究表明，生姜對(duì)小鼠具有一定的抗胃潰瘍作用，能使小鼠淋巴細(xì)胞增殖、免疫功能加強(qiáng)[7]。姜辣素具有很強(qiáng)的抗氧化能力，是天然植物生姜抗氧化的主要作用成分[8]，其對(duì)魚類抗氧化應(yīng)激系統(tǒng)的影響研究少見報(bào)道。筆者根據(jù)現(xiàn)有姜辣素產(chǎn)品的使用劑量，采用水體潑灑和飼料投喂的方法，研究了姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑對(duì)高溫期加州鱸魚肌肉和肝臟中T-AOC、MDA含量以及SOD、GSH-Px、CAT活性的影響，旨在為姜辣素這一植物提取物在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)上的科學(xué)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)池塘選擇蘇州市吳江區(qū)的加州鱸魚養(yǎng)殖池塘，池塘面積為6 670～7 337 m2，平均水深1.5 m。試驗(yàn)池塘共9個(gè)，其中1個(gè)對(duì)照池，4個(gè)為水體潑灑試驗(yàn)池，4個(gè)為飼料投喂試驗(yàn)池。水體潑灑試驗(yàn)于2021年7月21日至7月30日進(jìn)行，共10 d;飼料投喂試驗(yàn)于2021年7月21日至8月9日進(jìn)行，共20 d。試驗(yàn)期間水溫為30～33℃。每個(gè)池塘中養(yǎng)殖的加州鱸魚規(guī)格、密度基本一致，養(yǎng)殖所用飼料為加州鱸配合飼料，試驗(yàn)期間養(yǎng)殖管理方法基本一致。

1.2 儀器與試劑

姜辣素由南京眾成正源生物技術(shù)有限公司提供，主要成分為姜醇+姜酚，每毫升提取液中含姜醇+姜酚 1.50 mg;姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑由南京眾成正源生物技術(shù)有限公司提供，每毫升復(fù)配液中含姜醇+姜酚 1.50 mg，?；撬?0 mg;T-AOC、MDA、SOD、CAT和GSH-Px測定試劑盒、考馬斯亮藍(lán)法總蛋白測定試劑盒和標(biāo)準(zhǔn)蛋白由南京建成生物工程研究所有限公司提供;其他試劑均為分析純，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑上海公司提供。

試驗(yàn)儀器有METTLER AL104電子天平、SIGMA 2-16 K低溫冷凍離心機(jī)、XW-80A渦旋混合器、BCD-18WSL電冰箱、721分光光度計(jì)、HH.W21.Cu600電熱恒溫水溫箱、80-2離心沉淀器、玻璃組織勻漿器等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 水體潑灑姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響。將姜辣素、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑按3.0 mg/L 的濃度投入加州鱸魚養(yǎng)殖水體，每2 d投放1次，10 d 試驗(yàn)結(jié)束后取加州鱸魚的肝臟和肌肉，分析抗氧化應(yīng)激指標(biāo)，了解水體潑灑姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)重復(fù)。

1.3.2 飼料投喂姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響。將姜辣素、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑按0.1%的添加量加入加州鱸魚飼料中，每天投喂2次，連續(xù)喂養(yǎng)20 d，試驗(yàn)結(jié)束后取加州鱸魚的肝臟和肌肉，分析抗氧化應(yīng)激指標(biāo)，了解飼料投喂姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)重復(fù)。

1.4 樣品采集和測定分析

試驗(yàn)結(jié)束后，隨機(jī)采集3～5條加州鱸魚，平均體重為（350 g±5）g，用吸水紙擦干其表面后，解剖取肌肉或肝臟組織合并成混合樣。取肌肉組織（或肝臟組織）約5 g，在0～4 ℃預(yù)冷的生理鹽水中漂洗，除去血液，用濾紙拭干后稱重。然后，放入10 mL燒杯中，先用移液管取總量的2/3，將經(jīng)0～4℃預(yù)冷的勻漿介質(zhì)[含0.01 mol/L的蔗糖、0.14 mol/L的NaCl、0.01 mol/L的Tris-HCl、0.000 1 mol/L的 Na2EDTA， pH為7.4;所加入勻漿介質(zhì)的液體體積（mL）與組織重量（g）之比為9∶1 ][2]置于燒杯中，用醫(yī)用剪刀盡快剪碎組織，倒入勻漿器中，再用剩余的1/3勻漿介質(zhì)沖洗殘留在燒杯中的組織，一并倒入勻漿器。在冰水浴中充分轉(zhuǎn)動(dòng)研磨，制成10%質(zhì)量濃度的肝臟或肌肉組織勻漿液[2]。

將上述肝臟或肌肉組織懸液使用有關(guān)試劑盒測定其T-AOC和MDA含量，并使用考馬斯亮藍(lán)法總蛋白測定試劑盒和標(biāo)準(zhǔn)蛋白測定蛋白質(zhì)含量，測試方法均為比色法（操作按試劑盒說明書進(jìn)行）。在測定SOD、CAT和GSH-Px活性前，需要對(duì)樣品進(jìn)行處理，勻漿懸液用3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10～15 min，取上清液使用有關(guān)試劑盒測定其SOD、CAT和GSH-Px的活性[2，4]。試驗(yàn)結(jié)果使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體潑灑姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響

為對(duì)比姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑以水體直接潑灑的方式對(duì)高溫下加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響，以3.0 mg/L的濃度每2 d潑灑1次，連續(xù)10 d。試驗(yàn)結(jié)束后采樣，分析加州鱸魚肝臟和肌肉組織的抗氧化應(yīng)激能力，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，試驗(yàn)期間水溫為30～33℃，經(jīng)過連續(xù)10 d的短期潑灑，加州鱸魚肝臟和肌肉組織中的抗氧化應(yīng)激指標(biāo)發(fā)生了一些變化，變化規(guī)律相似。與對(duì)照組相比，姜辣素組、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性有所升高，而MDA含量有所降低，但CAT活性略有升高。

5個(gè)抗氧化應(yīng)激指標(biāo)中，T-AOC以及SOD、CAT、GSH-Px活性反映的是魚類機(jī)體的抗氧化應(yīng)激能力，而MDA含量反映的是魚類機(jī)體中氧化損傷產(chǎn)物的含量，反映了機(jī)體氧化損傷程度。T-AOC包括酶促和非酶促2個(gè)體系：酶促體系以微量元素為活性中心，涉及SOD、GSH-Px、CAT、GST等酶;非酶促體系以氨基酸、維生素和金屬蛋白質(zhì)為主導(dǎo)，比如VE、VC、半胱氨酸、色氨酸、葡萄糖、轉(zhuǎn)鐵蛋白和乳鐵蛋白等。T-AOC防氧化作用主要通過3條途徑實(shí)現(xiàn)：①消除自由基和活性氧，以免引發(fā)脂質(zhì)過氧化;②分解過氧化物，阻斷過氧化鏈;③除去起催化作用的金屬離子。T-AOC各成分之間起到相互協(xié)同作用以及代償作用與依賴作用[2，9]。T-AOC的上升體現(xiàn)出機(jī)體可抵御外源親電基團(tuán)的氧化，減少組織或細(xì)胞自身損傷的酶或非酶物質(zhì)的增加，間接反映出機(jī)體的抗氧化能力。作為T-AOC的組成部分，SOD、CAT、GSH-Px活性的上升均體現(xiàn)出機(jī)體抵御外來物質(zhì)的氧化損傷，清除系統(tǒng)中ROS影響能力的提升[2，4，10]。MDA是脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，其含量可反映機(jī)體組織內(nèi)脂質(zhì)過氧化程度，間接反映出細(xì)胞損傷程度，MDA含量的下降體現(xiàn)出機(jī)體良好的抗氧化狀態(tài)[11]。

在肝臟組織中，姜辣素組T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性較對(duì)照組分別上升18.94%、20.45%、4.50%和3.53%;姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性較對(duì)照組分別上升28.69%、29.83%、4.99%和12.65%。2個(gè)試驗(yàn)組除了CAT活性相差不大外，姜辣素+牛磺酸復(fù)合制劑組的抗氧化應(yīng)激能力均明顯好于姜辣素組，表明姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑可以顯著提高加州鱸魚的抗氧化應(yīng)激水平。與對(duì)照組相比，2個(gè)試驗(yàn)組MDA含量均有所下降，分別下降4.56%和10.64%，其中姜辣素組與對(duì)照組差異顯著（P<0.05），姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組與對(duì)照組相比差異極顯著（P<0.01）。?；撬崾撬a(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的一種含硫氨基酸，可以提高機(jī)體的免疫能力，增強(qiáng)細(xì)胞膜的抗氧化能力[12]，其與姜辣素復(fù)配具有增強(qiáng)魚類機(jī)體抗氧化應(yīng)激的作用。

姜辣素組加州鱸魚肌肉組織中T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性較對(duì)照組分別增加25.27%、24.17%、3.70%和15.63%;與對(duì)照組相比，姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組加州鱸魚肌肉組織中T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性分別增加45.52%、38.13%、4.59%和25.55%。與對(duì)照組相比，姜辣素組、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組加州鱸魚肌肉組織中MDA含量分別下降3.45%和17.27%。與肝臟組織相比，加州鱸魚肌肉組織中抗氧化應(yīng)激水平的提升程度更高，這與水體潑灑方式有關(guān)。姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑進(jìn)入水體后，可通過表皮吸收、體表滲透等途徑進(jìn)入機(jī)體，因此作為皮下肌肉組織，其與內(nèi)臟組織相比接觸的時(shí)間會(huì)更早，但具體作用機(jī)理有待深入研究。

2.2 飼料投喂姜辣素及其復(fù)合制劑對(duì)加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響

為對(duì)比姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑以飼料投喂的方式對(duì)高溫下加州鱸魚抗氧化應(yīng)激能力的影響，按0.1%的添加量加入加州鱸魚的飼料中，連續(xù)飼喂20 d。試驗(yàn)結(jié)束后采樣，測定加州鱸魚肝臟和肌肉組織的抗氧化應(yīng)激能力，結(jié)果見表2。

由表2可知，當(dāng)水溫為30～33 ℃時(shí)，對(duì)照組在試驗(yàn)20 d時(shí)的抗氧化應(yīng)激能力與10 d時(shí)相比（表1）有一定程度的下降，表明高溫會(huì)影響加州鱸魚的抗氧化應(yīng)激能力，造成相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)。采用姜辣素及其與?；撬岬膹?fù)合制劑飼料投喂20 d后，加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的抗氧化應(yīng)激指標(biāo)均發(fā)生了顯著變化，其中T-AOC以及SOD、GSH-Px和CAT活性顯著升高，MDA含量則顯著下降（P<0.05），這種變化趨勢整體上與水體潑灑試驗(yàn)類似，但變化程度更顯著。與對(duì)照組相比，姜辣素組加州鱸魚肝臟組織中T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性

分別提高26.56%、30.35%、12.85%和18.37%，姜辣素+牛磺酸復(fù)合制劑組T-AOC以及SOD、CAT、GSH-Px活性分別提高47.38%、41.28%、13.11%和27.32%。與對(duì)照組相比，加州鱸魚肌肉組織中T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性姜辣素組分別提高18.92%、27.81%、11.23%和17.51%，姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組分別提高42.15%、40.87%、12.95%和24.72%。與對(duì)照組相比，2個(gè)試驗(yàn)組MDA含量有所下降，姜辣素組、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組加州鱸魚肝臟組織中MDA含量分別下降15.72%和26.93%，

姜辣素組、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑組肌肉組織中MDA含量分別下降13.57%和24.85%。與水體潑灑方式不同的是，飼料投喂方式下加州鱸魚肝臟組織的抗氧化應(yīng)激能力提高程度要好于肌肉組織。相對(duì)于水體浸浴接觸，連續(xù)20 d的飼料投喂使得加州鱸魚對(duì)姜辣素及其復(fù)合制劑的吸收更加全面、直接和有效，且不被利用的飼料散失在水體中也可產(chǎn)生類似水體潑灑的效果。研究結(jié)果表明，飼料投喂姜辣素更有利于提高加州鱸魚高溫期間的抗氧化應(yīng)激能力，而?；撬岬奶砑痈嵘诉@種效果。

3 結(jié)論

（1）當(dāng)水溫為30～33 ℃時(shí)，與10 d相比，加州鱸魚養(yǎng)殖20 d時(shí)其肌肉和肝臟組織中的T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性有所下降，而MDA含量有所上升，表明高溫可對(duì)加州鱸魚產(chǎn)生氧化應(yīng)激效應(yīng)。

（2）當(dāng)水溫為30～33 ℃時(shí)，采用姜辣素、姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑按3.0 mg/L的濃度進(jìn)行每2 d 1次的水體潑灑，連續(xù)10 d后加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性呈上升趨勢，而MDA含量呈下降趨勢，其在肝臟組織中的變化不如肌肉組織明顯。這表明水體潑灑姜辣素及姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑可以有效提高加州鱸魚的抗氧化應(yīng)激能力，姜辣素+?；撬釓?fù)合制劑比姜辣素的作用效果更好。

（3）當(dāng)水溫為30～33 ℃時(shí)，采用姜辣素、姜辣素+牛磺酸復(fù)合制劑按0.1%的添加量進(jìn)行每天2次連續(xù)飼喂，20 d后加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的抗氧化應(yīng)激指標(biāo)均發(fā)生了顯著變化（P<0.05），T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性顯著上升，而MDA含量則顯著下降，其在肝臟組織中的變化比肌肉組織更加明顯。這表明連續(xù)飼料投喂姜辣素及其復(fù)合制劑可以顯著提高加州鱸魚的抗氧化應(yīng)激能力，且作用效果好于水體潑灑方式。

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