微藻及其生物活性成分在水產養殖中的營養價值、生理功能和抗病活性

■趙 偉 高保燕 黃羅冬 王飛飛 張成武

（暨南大學生態學系 水生生物研究中心，廣東廣州 510632）

免疫刺激劑能夠調節動物免疫系統并激活免疫功能、增強機體對細菌和病毒等傳染性病原體的抵抗力已經被廣泛關注，主要包括多糖、激素、維生素、生物活性物質、中草藥等物質。微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛、營養豐富的單細胞藻類。微藻富含多不飽和脂肪酸、蛋白質、類胡蘿卜素、多糖、微量元素、礦物質等多種營養和生物活性物質，具有天然的抗菌活性。微藻或其生物活性物質作為免疫刺激劑已在水產養殖中被廣泛應用。目前，應用于水產養殖中的微藻主要包括普通小球藻（Chlorella vulgaris）和蛋白核小球藻（C. pyrenoidosa）、鈍頂節旋藻（Arthrospira pla-tensis）和極大節旋藻（A. maxima，原名：鈍頂螺旋藻）和極大螺旋藻（Spirulina platensis, S. maxima）、裂壺菌（藻）（Schizochytrium sp.）、三角褐指藻（Phaeodacty-lum tricornutum）、牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、擬納綠球藻（Nannochloropsis spp.）和擬微綠球藻（Mi-crochloropsis spp.）、鹽生杜氏藻（Dunaliella salina）、雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）等。

本文將近年來微藻及其生物活性物質在水產養殖中的營養價值和抗病活性進行了概括總結，為開發微藻功能性飼料提供新的思路。

1 微藻在水產養殖中的應用

1.1 替代魚粉和魚油

魚粉和魚油由于含有高質量的蛋白質和有益的n-3 長鏈多不飽和脂肪酸（LC-PUFA）而被廣泛用于水產飼料中。隨著世界范圍內水產養殖業的快速增長，魚粉的需求也在增加，而野生魚類的捕撈限制也給魚粉產量帶來了不確定性，魚粉市場價格在過去的十年間上漲了近300%。魚粉和魚油仍被視為養殖魚類飼料中營養最豐富、消化率最高的成分。因為魚粉和魚油的供給量是不可持續的，水產飼料工業的發展需要尋找魚粉和魚油的替代原料。目前魚粉和魚油可被其他植物蛋白或動物蛋白所替代，使其在水產養殖配合飼料中的添加率呈明顯下降趨勢。然而，非魚粉蛋白源（特別是植物蛋白）因營養限制，如氨基酸組成不平衡、抗營養化合物的存在和其它因素，實際應用效果并不理想。

微藻富含多不飽和脂肪酸，是魚粉和魚油的良好替代源，確保水產養殖的可持續性發展。微藻最高可含有70%的蛋白質、15%～30%的碳水化合物、30%～50%的脂質（n-3、n-6不飽和脂肪酸）和1%～14%的類胡蘿卜素。微藻替代魚粉和魚油的研究已經被廣泛報道。Ju 等研究顯示，利用雨生紅球藻（H. pluvialis）脫脂后的藻粉替代12.5%的魚粉，使凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）的生長性能、飼料利用效率、游離和酯化蝦青素含量均顯著高于全魚粉組。Ma-cias-Sancho 等研究表明，鈍頂螺旋藻（S. platensis）粉替代75%的魚粉，對凡納濱對蝦（L. vannamei）的生長性能和存活率并未造成不利影響，而替代25%的魚粉展示出了更好的免疫性能。Pakravan 等也獲得了與Macias-Sancho 等相似的結果，利用鈍頂節旋藻（A.platensis）部分替代魚粉并不會對凡納濱對蝦生長性能、消化性能產生不利影響，且在低氧脅迫后存活率顯著高于全魚粉組。Qiao等研究表明，利用擬納綠球藻（Nannochloropsis sp.）替代100%的魚油，使牙鲆（Paralichthys olivaceus）的生長性能、飼料利用效率、肌肉的脂肪含量與全魚油組相比無顯著性差異，且提高了n-3/n-6多不飽和脂肪酸的比值。Sarker等研究表明，裂壺菌（藻）（Schizochytrium sp.）替代100%的魚油，使尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）的增重率、蛋白利用效率、飼料轉化效率、攝食率、魚肉中的DHA含量和魚肉中DHA/EPA比值均顯著高于全魚油組。Perez-Velazquez 等研究顯示，節旋藻（Arthrospi-ra sp.）和湖生裂壺菌（藻）（Schizochytrium limacinum）替代50%飼料蛋白（魚粉、大豆蛋白）并不會對美國紅魚（Sciaenops ocellatus）生長性能和魚體成分造成不利影響，美國紅魚飼料中50%的蛋白可以被28.87%節旋藻和6.72%裂壺藻所替代。

目前，微藻替代魚粉和魚油的研究多集中于科研試驗階段，在實際生產應用中并不多見。水產養殖業中用微藻代替魚粉和魚油仍存在一些缺陷和挑戰，如微藻生產成本高，一些微藻可能具有難以消化的細胞壁，微藻大規模培養效率不高，室外培養條件下容易受到污染影響等。隨著技術發展，微藻的商業應用主要集中于微藻作為微飼料成分，側重于微藻生物活性分子（類胡蘿卜素、多不飽和脂肪酸、多糖）的利用，而不是利用微藻的總體營養。

1.2 疾病防控

1.2.1 抗細菌

細菌是水產動物集約化養殖中的主要致病菌，而耐藥細菌病原體的數量在不斷增加。微藻和其含有的天然活性成分都具有抗菌活性，在魚蝦養殖過程中可以用來殺滅病原菌。弧菌病是海水魚類和甲殼動物最常發生的細菌性疾病，主要的致病弧菌包括溶藻弧菌（Vibrio alginolyticus）、坎氏弧菌（Vibrio campbel-lii）、哈維氏弧菌（Vibrio harveyi）、副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）、創傷弧菌（Vibrio vulnificus）和鰻弧菌（Vibrio anguillarum）等。Molina-Cárdenas等研究表明，球等鞭金藻（Isochrysis galbana）能夠合成抗菌脂肪酸來抑制溶藻弧菌（V. alginolyticus）、坎氏弧菌（V.campbellii）和哈維氏弧菌（V. harveyi）的生長，然而對副溶血弧菌（V. parahaemolyticus）無明顯抑制作用。眼點擬納綠球藻（Nannochloropsis oculata）也已經被報道能夠抑制鰻弧菌（V. anguillarum）的生長。其他常用作水產養殖飼料的微藻在體外實驗中也同樣顯示出對特定蝦和魚類病原體的抗菌活性。這些微藻主要包括微小小球藻（Chlorella minutissima）、朱氏四爿藻（Tetraselmis chui）、鈍頂節旋藻（A. platensis）、羅氏角毛藻（Chaetoceros lauderi）、三角褐指藻（P. tri-cornutum）和綠色裸藻（Euglena viridis）。目前的研究結果表明，微藻能夠分泌一些具有抗菌作用的胞外物質，最終殺滅或者抑制致病菌的生長。

從微藻中提取的活性成分具有抗菌活性也已經被報道。群體感應是細胞間通訊的一種機制，在細菌毒力中起著關鍵作用。從微藻中提取的活性成分可以通過調控細菌間的群體感應而抑制細菌生長。Na-trah 等研究表明，利用乙酸乙酯提取的幾種淡水微藻和海洋微藻提取物能夠調控群體感應信號分子（酰基高絲氨酸內酯）從而影響病原菌的群體感應，最終抑制病原菌生長。Gastineau 等研究顯示，哈氏藻（Has-lea karadagensis）中提取的一種藍灰色色素物質能夠抑制北極海洋細菌（Polaribacter irgensii）、河口弧菌（Vibrio aestuarianus）和 假 交 替 單 胞 菌（Pseudoal-teromonas elyakowii）的生長。從三角褐指藻（P. tricor-nutum）中分離的二十碳五烯酸（EPA）能夠抑制革蘭氏陰性菌[如鰻利斯頓氏菌（Listonella anguillarum）、發光桿菌（Photobacterium sp.）]和革蘭氏陽性菌[（如滕黃微球菌（Micrococcus luteus）、蠟樣芽孢桿菌（Ba-cillus cereus）、韋氏芽孢桿菌（Bacillus weihenstepha-nensis）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）]的生長。Santoyo 等研究表明，利用乙醇從雨生紅球藻（H. pluvialis）中提取的短鏈脂肪酸（丁酸和乳酸甲酯）能夠抑制大腸桿菌（Escherichia coli）和金黃色葡萄球菌（S.aureus）的生長。現有研究結果表明，微藻及其提取物具有良好的防治水產動物細菌性疾病的能力，然而抗菌機制并不十分清楚，未來應加強有關微藻及其提取物抗菌機制的研究。

1.2.2 抗病毒

在水產養殖中存在著大量的病毒性疾病，這些疾病會影響水產動物的健康和存活率，給水產養殖產業帶來了巨大的經濟損失。目前，尚未形成非常有效的水產動物病毒性疾病的防治方法。植物和中草藥提取物具有抗病毒活性已經被報道，從植物中提取的活性物質無毒害、無殘留、對環境無污染作用，因此具有良好的替代化學藥物的潛力。Balasubramanian 等研究表明，狗牙根（Cyanodon dactylon）提取物在體外實驗中具有顯著的抗白斑綜合征病毒（WSSV）活性，斑節對蝦攝食添加有狗牙根提取物的飼料后進行WSSV 攻毒實驗，結果表明斑節對蝦抗WSSV 能力顯著高于空白組。Micol 等研究顯示，橄欖樹葉子（Olea europaea）中提取的橄欖苦甙能夠顯著降低鮭魚彈狀病毒的感染性，結果表明橄欖苦甙與病毒包膜之間存在相互作用，橄欖苦甙能夠抑制病毒和未感染細胞之間的細胞膜融合，從而降低病毒感染活力。Citarasu等研究表明，斑節對蝦（Penaeus monodon）攝食含有五種印度草藥提取物的飼料，對蝦抗WSSV能力顯著高于對照組。植物和草藥提取物具有抗水產動物致病病毒的能力也已經被報道。

相比于植物和草藥提取物的研究，微藻及其提取物在水產養殖中殺滅或抑制病毒活性的研究并未見大量報道。斑節對蝦（P. monodon）攝食含有鹽生杜氏藻（D. salina）提取的β-胡蘿卜素的飼料后，對蝦抗WSSV 活性顯著高于對照組。Katharios 等研究發現，微小小球藻（C. minutissima）培養液能夠顯著提高患有病毒性腦病和視網膜病的東大西洋石斑魚（Epi-nephelus marginatus）的存活率，微小小球藻（C. minu-tissima）培養液具有一定的抗病毒活性。存在于藻類上清液中的水溶性化合物可能是有價值的抗病毒藥物的替代物。微藻提取物能夠抗人類致病性病毒的研究已經被大量報道。然而，多種微藻提取物對水產致病性病毒的殺滅效果并不清楚，微藻提取物在水產養殖中用做抗病毒藥物的研究仍需加強。

2 類胡蘿卜素在水產養殖中的應用

類胡蘿卜素是一類重要的脂溶性色素，易溶于丙酮、乙醇、乙醚、氯仿等非極性溶劑中。只有植物、細菌、真菌和藻類可以在體內合成類胡蘿卜素，而動物自身無法合成它們，必須從飲食中獲得類胡蘿卜素。類胡蘿卜素作為動物體內的維生素A 前體具有重要的生理功能，具有抗氧化、免疫調節、抗癌、延緩衰老等功效。類胡蘿卜素因其安全無毒且純天然的特性，被廣泛應用于食品、飼料、化妝品和醫藥等領域。

隨著人民生活水平的提高，水產品品質和安全越來越受到人們關注。消費者認為水產動物顏色與其營養價值、健康、新鮮度和味道有關。色澤是影響水產品價格和購買欲望的重要因素。水產動物呈現出的各種色彩主要受類胡蘿卜素的影響。人工配合飼料的原料中含有的類胡蘿卜素量很少，養殖的水產品體色往往缺乏天然水產品所具有的健康色澤，從而影響其商品價值。目前，水產養殖所添加的類胡蘿卜素主要有兩種來源，一類是來源于微藻，另一類來源于人工合成。雨生紅球藻（H. pluvialis）、鹽生杜氏藻（D. salina）和普通小球藻（C. vulgaris）是微藻類胡蘿卜素的主要來源。

2.1 人工合成類胡蘿卜素在水產養殖中的應用

目前，水產養殖所需的類胡蘿卜素主要來源于人工合成。人工合成類胡蘿卜素在水產養殖中的應用已被廣泛報道。Meilisza等研究顯示，虹銀漢魚（Mela-notaenia parva）飼料中分別添加蝦青素、角黃素和葉黃素，蝦青素組的存活率、肌肉和皮膚中的類胡蘿卜素總量顯著高于其他組，而蝦青素組、角黃素組和葉黃素組的類胡蘿卜素的表觀消化率顯著高于對照組。Zhang 等和Rahman 等研究表明，虹鱒魚（On-corhynchus mykiss）飼料中添加蝦青素，肌肉的紅色度、蝦青素含量和抗氧化性能顯著高于對照組。Niu等研究顯示，斑節對蝦（P. monodon）飼料中添加蝦青素或β-胡蘿卜素能夠顯著提高生長性能和抗氧化性能，類胡蘿卜素的表觀消化率也顯著高于無色素組，蝦青素組抗氧化性能和生長性能顯著高于β-胡蘿卜素組。Niu 等研究顯示，斑節對蝦（P. monodon）飼料中分別添加蝦青素和角黃素，蝦青素組和角黃素組的抗氧化性能顯著高于對照組，而蝦青素組的生長性能和蝦青素的表觀消化率顯著高于角黃素組和對照組，低氧脅迫下，蝦青素組和角黃素組的存活率顯著高于對照組。Han等研究發現，三疣梭子蟹（Portunus tritu-berculatus）飼料中添加蝦青素能夠顯著減少氧化應激，同時提高蝦青素在肌肉和甲殼中的含量，增紅效果明顯，肌肉中的不飽和脂肪酸含量也顯著高于無色素組。Wang 等研究表明，中華絨螯蟹（Eriocheir si-nensis）飼料中添加蝦青素能夠顯著增加甲殼中蝦青素的含量，在高pH值脅迫后能夠顯著緩解氧化損傷。

2.2 微藻類胡蘿卜素在水產養殖中的應用

在微藻中富含的類胡蘿卜素主要包括蝦青素、角黃素、β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米黃素等。雨生紅球藻（H. pluvialis）是蝦青素的最主要來源，而洛夫小球藻（Chlorella zofingiensis）、綠球藻（Chlorococcum sp.）、魏氏新綠藻（Neochloris wimmeri）、葡萄鏈藻（Catenella repens）、條紋腔星藻（Coelastrella striolata）也已經被報道含有蝦青素，但蝦青素含量遠遠少于雨生紅球藻。鹽生杜氏藻（D. salina）和巴氏杜氏藻（Dunaliella bardawil）是β-胡蘿卜素的最主要來源，而亞萊梅柵藻（Scenedesmus almeriensis）和四爿藻（Tetraselmis sp.）也含有β-胡蘿卜素。角黃素主要存在于小球藻屬（Chlorella）中，而雨生紅球藻（H. pluvialis）、擬納綠球藻（Nannochloropsis sp.）也含有角黃素。

在水產飼料中通過添加類胡蘿卜素來增加魚體體色已被廣泛報道。Pham 等研究顯示，飼料中添加100 mg/kg類胡蘿卜素（雨生紅球藻提取物）能夠促進類胡蘿卜素在牙鲆（P. olivaceus）肌肉中的沉積。Young 等研究發現，虹鱒魚（O. mykiss L.）攝食富含蝦青素的雨生紅球藻，肌肉中類胡蘿卜素的含量顯著高于對照組。Gomes 等研究表明，飼料中添加40 mg/kg 的蝦青素（雨生紅球藻提取物）能夠顯著增加類胡蘿卜素在金頭鯛（Sparus aurata）肌肉中的含量。類胡蘿卜素能夠增加甲殼動物體色的研究也已被報道。Angell等和Wade等研究發現，飼料中添加蝦青素（雨生紅球藻提取物）能夠顯著增加斑節對蝦（P. monodon）的色素沉積，起到明顯的增紅效果。Wu等研究表明，飼料中添加富含蝦青素的雨生紅球藻，中華絨螯蟹（E. si-nensis）甲殼中類胡蘿卜素含量顯著高于對照組。

類胡蘿卜素作為一種免疫增強劑也已經被報道，類胡蘿卜素在魚類細胞介導的宿主防御和體液免疫機制中起著重要作用，類胡蘿卜素能夠提高蝦、魚以及其他甲殼動物受到疾病感染時的存活率。Li 等研究發現，大黃魚（Pseudosciaena crocea）攝食含有雨生紅球藻和蝦青素（雨生紅球藻提取物）的飼料，顯著降低了超氧化物歧化酶、過氧化物酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，而溶菌酶活性顯著高于對照組，結果表明蝦青素和雨生紅球藻顯著地提高了大黃魚的生長、抗氧化和免疫性能。Pham 等研究顯示，牙鲆（P. oliva-ceus）攝食含有類胡蘿卜素（雨生紅球藻提取物）或雨生紅球藻粉的飼料，飼料的轉化效率、蛋白質利用效率和抗氧化性能顯著高于對照組。Wade 等研究表明，飼料中添加蝦青素（雨生紅球藻提取物）能夠顯著提高斑節對蝦（P. monodon）的生長性能。

目前，水產飼料中添加的類胡蘿卜素多為人工合成，然而人工合成類胡蘿卜素沒有順或反異構體存在，天然類胡蘿卜素含有相當比例的異構體，異構體具有特定的生物學功能，因此動物對天然類胡蘿卜素的吸收和利用效率要顯著高于人工合成類胡蘿卜素。從微藻中提取的類胡蘿卜素在水產飼料中的應用研究有待加強。近年來類胡蘿卜素對魚和甲殼動物作用效果的研究逐漸深入，但對于相關分子機制與調控機理仍缺乏深入認識。

3 多糖在水產養殖中的應用

一般來說，微藻多糖糖殘基中多含有硫酸酯類基團，屬于硫酸酯多糖。多糖的生物活性與其分子大小和結構、糖殘基的連接以及硫酸鹽的含量和位置有關。對大多數硫酸酯多糖，若除去硫酸基團，則其生物活性消失。微藻多糖因其具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗凝血、抗癌、免疫調節等生物活性，在制藥和生物醫藥工業中具有廣泛的應用前景。Sun等研究發現球等鞭金藻（I. galbana）多糖具有清除超氧自由基、羥基自由基和適當的還原能力。眼點小球藻（Chlorella stigmatophora）和三角褐指藻（P. tricornutum）多糖具有抗炎和免疫調節作用也已經被Guzman 等報道。Sadovskaya等研究表明球等鞭金藻（I. galbana）多糖能夠抑制淋巴瘤細胞的增殖，因此具有潛在的抗腫瘤活性。Hasui 等研究發現多環旋溝藻（Cochlodimium polykrikoides）多糖能夠完全抑制包膜性病毒對宿主的侵入而對宿主細胞無毒害作用。目前，微藻提取的多糖在水產養殖中的應用并不多見。Ozorio 等研究顯示，飼料中添加從紫球藻（Porphyridium cruentum）中提取的多糖，能夠顯著提高凡納濱對蝦（L. vanna-mei）的消化性能和生長性能。Carballo 等研究發現，向塞內加爾鰨魚（Senegalese sole）注射從三角褐指藻（P. tricornutum）中提取的金藻昆布多糖，能夠顯著提高塞內加爾鰨魚的抗氧化和免疫調控性能。

多糖能夠與病毒粒子結合阻止病毒的復制，抑制病毒對宿主細胞的攻擊。多糖還能夠抑制病原菌與細胞的粘連，阻止病原菌對宿主細胞的感染。因此多糖作為一類免疫增強劑已經被廣泛應用于水產養殖中。目前，水產養殖飼料中所添加的多糖多來源于酵母、植物、大型海藻提取的多糖。Zhao 等研究發現刺參（Apostichopus japonicus）在鹽度或者pH 脅迫下免疫能力顯著降低，提高了對疾病的敏感性，而添加酵母多糖能顯著緩解刺參的應激壓力。Wang等研究表明，點帶石斑魚（Epinephelus malabaricus）攝食從當歸（Angelica sinensis）中提取的多糖，呼吸爆發指數和噬菌活性顯著高于對照組，在被愛德華氏菌（Edwardsi-ella tarda）感染后點帶石斑魚的存活率顯著提高。Chang 等研究顯示，凡納濱對蝦（L. vannamei）攝食0.2 g/kg 黃芪多糖，抗氧化酶和溶菌酶活性顯著高于對照組。Yang等研究結果顯示，無花果（Ficus carica）多糖能顯著上調草魚（Ctenopharyngodon idella）免疫相關基因的表達水平，激活免疫防御能力，提高對疾病的抵御能力。Morales-Lange等研究表明，從掌狀海帶（Laminaria digitata）中提取的海藻多糖無論是注射或者投喂均能顯著提高虹鱒魚（O. mykiss）頭腎巨噬細胞的噬菌能力和鰓組織的促炎細胞因子（TNFa、IL-8）的基因表達水平，結果表明，海藻多糖能夠激活虹鱒魚的天然免疫反應。Chotigeat等研究發現，斑節對蝦（P. monodon）攝食從匍枝馬尾藻（Sargassum polycystum）中提取的巖藻多糖，對蝦在感染白斑綜合癥病毒的存活率顯著高于對照組，且巖藻多糖能夠顯著抑制鰻弧菌（V. harveyi）、金黃色葡萄球菌（S. aure-us）和大腸桿菌（E. coli）的生長。Sivagnanavelmurugan等研究顯示，飼料中添加從馬尾藻（Sargassum wightii）中提取的多糖顯著提高了斑節對蝦（P. monodon）的生長性能和在副溶血弧菌（V. parahaemolyticus）感染下的存活率，馬尾藻多糖能夠顯著抑制副溶血弧菌的生長。

多糖對水產動物作用效果的研究多集中于生理生化水平，缺乏分子機制與調控機理研究。從微藻中提取的多糖在水產飼料中的應用研究并不多見。多糖作為一種新的免疫刺激劑具有替代生物活性藥物潛力，可能會取代傳統的抗生素，未來的研究可能為其應用提供新的思路。

4 多不飽和脂肪酸在水產養殖中的應用

近年來，微藻脂質作為生物燃料生產的原料和具有重要的生物活性而受到大家的廣泛關注。微藻脂質通常含有多不飽和脂肪酸，如隱甲藻（Crypthecodin-ium sp.）和裂壺菌（藻）（Schizochytrium sp.）富含二十二碳六烯酸（DHA），眼點擬納綠球藻（N. oculata）、三角褐指藻（P. tricornutum）、新月菱形藻（Nitzschia clos-terium）、球等鞭金藻（I. galbana）富含二十碳五烯酸（EPA），紫球藻（Porphyridium sp.）富含花生四烯酸（ARA）。脊椎動物缺乏ω6 或ω3 去飽和酶，因此不能由18∶1n-9 脂肪酸脫飽和而獲得多不飽和脂肪酸（DHA、EPA、ARA），必須從飲食中獲得。目前，魚粉和魚油是多不飽和脂肪酸的主要來源，然而由于海洋環境污染和魚類的過度捕撈，導致魚粉和魚油質量和數量不斷下降。微藻因具有合成和積累大量多不飽和脂肪酸的能力和高營養價值，已成為水產養殖中最重要的飼料來源。

多不飽和脂肪酸在生長性能、膜滲透性、酶活性、免疫功能等方面具有獨特的調控作用。多不飽和脂肪酸能夠提高水產動物的存活率、抗氧化能力、抗應激和抵御疾病的能力已經被報道。Chen 等研究發現飼料中添加4 g/kg的n-3多不飽和脂肪酸能夠顯著增加異育銀鯽（Carassius auratus gibelio）的生長性能和n-3 多不飽和脂肪酸在肌肉中的積累量，過高的n-3多不飽和脂肪酸會抑制異育銀鯽的生長。Jin等研究表明，飼料中含有1.34%～1.80%的n-3 多不飽和脂肪酸能夠顯著提高黑棘鯛（Acanthopagrus schlegelii）的生長、飼料利用率和抗氧化性能。飼料中最適的n-3多不飽和脂肪酸的需求量在歐洲海鱸（Dicentrarchus labrax）、大黃魚（L. crocea）、大西洋鮭魚（Salmo sal-ar）、刺參（A. japonicus）中也已經被報道。

由于多不飽和脂肪酸（DHA、EPA、ARA）在多種生理生化反應中存在競爭性相互作用，在研究魚類對膳食所需營養研究中，不能孤立的考慮魚類對DHA、EPA、ARA的需求。對于多不飽和脂肪酸的營養需求研究中應該以DHA∶EPA∶AA 的最適比值來考慮。Zuo等研究顯示，DHA∶EPA比值為2.17～3.04時可顯著提高大黃魚（L. crocea）的生長性能，提高非特異性免疫力，增強對寄生蟲感染的保護作用。Xu 等研究表明，飼料DHA∶EPA 比值為1.53～2.08 時顯著提高了花鱸（Lateolabrax japonicus）的生長性能，激活了先天免疫系統，提高了應激耐受性。Chen 等研究顯示，飼料DHA∶EPA 比值為1∶1 或者2∶1，n-3 多不飽和脂肪酸含量為1.83%時，點帶石斑魚（Epinephelus coioides）的生長性能、免疫性能和肌肉中多不飽和脂肪酸的含量顯著高于其他實驗組。Jin 等研究表明，不同的DHA∶EPA 比值對黑棘鯛（A. schlegelii）的生長性能和飼料利用效率沒有顯著性影響，然而不同的DHA∶EPA 比值對組織脂肪酸組成、抗氧化能力、脂肪合成和分解代謝相關基因的表達水平均產生了顯著性影響。

目前，有關不飽和脂肪酸在水產動物中的研究多集中于確定飼料中EPA 和DHA 的最佳添加量，而ARA 的重要性被忽略了。ARA 屬于極性脂質家族，作為類二十烷酸生物合成的前體，在細胞凋亡、細胞分化、炎癥、脂質合成和代謝等生物過程中具有重要的調控作用。飼料中缺乏ARA 會干擾肝臟功能，降低對營養物質的利用效率，從而抑制生長。飼料中添加過高的ARA，會抑制EPA 的生物轉化，從而抑制生長。過高水平的ARA還會導致過量的類二十烷酸產生，從而導致釋放了過量的炎癥因子，造成自身免疫功能異常。ARA 能夠通過改變兩種前列腺素的比率來起到調控生長的作用，前列腺素E2能夠抑制肌肉纖維的形成，促進蛋白質的降解，而前列腺素F2a則起相反作用。Ma 等研究發現，飼料中添加0.6%～0.9%的ARA能夠顯著提高黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）的生長性能和抗氧化性能，肝臟中與脂肪代謝相關的基因表達水平出現變化，結果表明ARA 對脂肪代謝起到調控作用。Xu 等研究表明，飼料中添加0.22%～0.56% ARA 能夠顯著提高花鱸（L. japonicus）的生長性能和免疫性能。Tian 等研究發現，草魚（C. idellus）飼料中添加0.30% ARA能有效抑制脂質積累，改變脂代謝的關鍵基因表達水平，通過降低血清中轉氨酶活性及促炎細胞因子濃度，提高草魚腎臟中免疫相關基因的表達水平而改善草魚的健康狀況。Shahkar等研究顯示，飼料中添加0.71%的ARA能夠顯著提高日本鰻鱺（Anguilla japonica）的生長性能和飼料轉化效率，抗氧化酶和溶菌酶活性也顯著高于對照組。飼料中添加ARA 對生長、存活、免疫、脂肪酸組成和脂質代謝的影響也已經在日本沼蝦（Macrobrachium nippon-ense）、河豚（Siganus rivulatus）、歐洲海鱸（D. labrax）、海膽（Strongylocentrotus intermedius）、大西洋鮭魚（S.salar）中被報道。關于ARA 的研究多集中于魚類，而對甲殼動物的研究較少。現有研究多集中于研究ARA對魚類的生長性能、抗氧化性能以及脂肪酸合成和分解代謝有關基因表達的影響，對免疫功能的研究并不多見，尤其缺乏轉錄組和代謝組數據。只依靠脂肪酸合成和分解代謝相關基因的表達水平來證明ARA對機體脂肪酸代謝的影響并不準確。

5 牛磺酸

牛磺酸是含硫氨基酸代謝的最終產物，廣泛分布于哺乳動物、鳥類、魚類和水生無脊椎動物的組織中。在哺乳動物中，牛磺酸涉及許多生物學功能，包括滲透調節、抗氧化和解毒、膽汁酸代謝、免疫調節、鈣轉運、視網膜發育等。牛磺酸在動物體內的合成能力主要與半胱氨酸脫羧酶活性有關。海洋魚類，如真鯛（Pagrus major）、鰤魚（Seriola quinqueradiata）、牙鲆（P. olivaceus）等由于缺乏半胱氨酸脫羧酶或活性低，導致牛磺酸合成能力很低，因此必須從飼料中補充牛磺酸。淡水魚類，如虹鱒（O. mykiss）、大西洋鮭魚（S.salar）、鯉魚（Cyprinus carpio）等可通過轉硫途徑合成牛磺酸。動物肌肉組織中含有高水平的牛磺酸，特別是海洋動物，如魚、蝦、蟹、貝類等。藻類也含有牛磺酸，如海帶（Laminaria japonica）、扁平石花菜（Gelidi-um subcostatum）、橢圓蜈蚣藻（Grateloupia elliptica）、裸甲藻（Gymnodinium smaydae）、亞歷山大藻（Alexan-drium andersonii）、異囊藻（Heterocapsa rotundata）。然而高等植物（如大豆）通常缺乏牛磺酸。

目前，天然來源的牛磺酸提取效率較低，成本較高，且牛磺酸的來源物質有限并不能滿足市場的需求，所以大多數牛磺酸是通過化學合成法生產的。水產飼料中添加化學合成的牛磺酸能夠提高水產動物的生長和免疫性能的研究已經被報道。Tan等研究顯示，雜交鱧（Channa maculatus♀×Channa argus♂）飼料中添加牛磺酸能夠顯著提高魚體的抗應激能力，減少活性氧自由基的產生和血細胞的凋亡率，提高魚體在氨脅迫中的存活率。Zheng 等研究表明，半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）飼料中添加1%的牛磺酸，生長性能、存活率、消化酶活性顯著高于對照組，而飼料中添加2%的牛磺酸則產生相反的結果，結果表明飼料中適當添加牛磺酸對半滑舌鰨的生長和消化性能產生有利影響。Shen等研究表明，補充牛磺酸能顯著調節尼羅羅非魚（Oreochromis nilotictus）的生理狀態，如碳水化合物、氨基酸、脂質和核苷酸的代謝變化，促進其生長發育。Dong等研究顯示，飼料中添加0.4%～0.8%的牛磺酸能夠顯著提高中華絨螯蟹（E. sinensis）的生長性能、抗氧化能力和免疫能力。補充牛磺酸能夠提高生長性能、消化性能或免疫性能的研究在鯉魚（C. carpio）、大菱鲆（Scophthalmus maximus）、真鯛（P.major）、牙鲆（P. olivaceus）中也已經被報道。

目前，水產養殖飼料中魚粉是牛磺酸的主要來源，然而利用豆粕等植物蛋白替代魚粉已成為飼料行業的主流趨勢，因此造成飼料中的牛磺酸含量顯著降低，而缺乏牛磺酸對水產動物的生長和免疫等性能造成了不良影響。在植物蛋白源替代魚粉的飼料中補充添加牛磺酸的研究已經被報道。Zhang 等研究顯示，利用豆粕部分替代魚粉而沒有添加牛磺酸，青魚（Mylopharyngodon piceus）的增重率、抗氧化酶和消化酶活性顯著低于魚粉組，血清中膽固醇、甘油三酯和丙二醛含量顯著升高；而在替代魚粉組中添加0.1%牛磺酸，青魚的增重率、抗氧化酶和消化酶活性顯著高于無牛磺酸添加組，血清中膽固醇、甘油三酯和丙二醛含量顯著降低，結果表明，在豆粕替代魚粉飼料中添加牛磺酸對青魚的生理性能產生有利影響。Pe-terson 等也得到了相似的結果，基于植物蛋白源的飼料中添加0.2%的牛磺酸，能夠顯著提高斑點叉尾鮰（Ictalurus punctatus）的增重率和飼料轉化效率，而0.5%的牛磺酸組與對照組相比增重率和飼料轉化效率無顯著性差異。在低魚粉飼料或高植物蛋白飼料中補充牛磺酸能夠提高生長或免疫性能的研究在石斑魚（Epinephelus Aeneus）、歐洲海鱸（D. labrax）、尼羅羅非魚（O. nilotictus）、凡納濱對蝦（L. vannamei）中也已經被報道。牛磺酸可作為一種誘食劑的研究已經被Hu 等報道，研究發現全植物蛋白飼料中添加3.5%的牛磺酸能夠顯著引誘大黃魚（L. crocea）的攝食，轉錄組測序結果表明，與嗅覺感受器相關基因的表達水平發生顯著變化，牛磺酸能夠作為一種誘食劑被應用于水產飼料中。

牛磺酸具有多種生理功能，在水生動物中被廣泛用作促生長添加劑和抗氧化劑。然而，有關牛磺酸的研究多集中于魚類，對甲殼動物的作用效果研究較少。微藻是天然牛磺酸的來源之一，且微藻富含其他營養和生物活性物質，微藻作為水產飼料中良好的添加劑來源具有廣闊的應用前景。

6 甾醇

動物中最主要的甾醇是膽固醇，而植物中很少發現膽固醇。相反，植物中含有多種植物甾醇，它們具有與膽固醇相類似的結構和功能。植物甾醇是植物細胞膜的重要結構成分，不僅在調節膜流動性和滲透性方面具有重要作用，它們也作為激素或激素前體存在，參與生物體內的信號轉導。植物甾醇能夠降低血清和血漿總脂質、膽固醇和低密度脂蛋白的含量，從而降低患心血管疾病和中風的風險。植物甾醇還具有免疫調節、抗癌和抗炎活性也已經被報道。目前，產業化生產的植物甾醇主要來源于高等植物，如植物油、豆類、堅果、谷物、蔬菜和水果。然而，植物甾醇并不是高等植物所特有的，微藻也含有植物甾醇，如朱氏四爿藻（T. chui）、擬納綠球藻（Nannochloropsis）、中肋骨條藻（Skeletonema costatum）、牟氏角毛藻（C.muelleri）、球等鞭金藻（I. galbana）、紫球藻（P. cruen-tum）、三角褐指藻（P. tricornutum）、裸甲藻（Gymnodin-ium sp.）、席藻（Phormidium sp.）、裂壺菌（藻）（Schizo-chytrium sp.）等。

來源于微藻的植物甾醇能夠降低膳食膽固醇吸收，同時減少胃腸道內源膽固醇的產生，從而降低膽固醇的含量。普通小球藻（C. vulgaris）和特氏杜氏藻（Dunalliella tertiolecta）提取的植物甾醇能夠抑制促炎因子的產生，減少炎癥性疾病引起的免疫反應，具有一定的抗炎活性。舟形藻（Navicula incerta）中提取的豆甾醇能夠上調促細胞凋亡基因的表達水平而誘導肝癌細胞凋亡也已經被Kim 等報道。Prakash 等研究顯示，球等鞭金藻（I. galbana）提取的甾醇具有抗結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）的活性。

魚粉和魚油是水產飼料的主要蛋白質和脂質來源，然而魚粉和魚油的供應量有限，各種植物（大豆、油菜、羽扇豆、棉籽、豌豆）作為水產飼料的替代蛋白質和脂質來源變得越來越普遍。植物中含有一些抗營養因子，對水產動物的攝食、消化率、生長和免疫性能造成不良影響。植物中的植物甾醇也被認為是一種抗營養因子成分。Couto 等研究發現，植物甾醇降低了歐洲海鱸幼魚（D. labrax）腸道的麥芽糖酶活力，造成腸道炎癥反應。相似的結果在金頭鯛（S. aurata）中也已經被報道，植物甾醇造成金頭鯛腸黏膜結構紊亂，可能造成其抗菌功能異常，提高致病菌侵入的機會。然而，Couto等發現植物甾醇并未對歐洲海鱸（D.labrax）的生長性能、消化性能和免疫性能造成不利影響。目前，純化的植物甾醇對水產動物影響的研究并不多見，已有研究結果表明，來源于高等植物的植物甾醇對水產動物并未出現有利影響。大豆油中主要的植物甾醇包括菜油甾醇、豆甾醇和β-谷甾醇，其中β-谷甾醇的含量最高。然而，并不清楚哪些甾醇對水產動物會造成不利影響，需要進一步的研究來解決這個問題。微藻來源的植物甾醇比高等植物來源的植物甾醇結構更具多樣性。微藻能夠提供不同類型的植物甾醇和其它高價值化合物，且其效率遠高于陸生植物。目前，關于微藻來源的植物甾醇的研究多集中于鑒定植物甾醇的結構組成，大多數來源于微藻的植物甾醇的生物活性并不清楚。微藻來源的植物甾醇對水產動物影響的研究還未見報道，其是否會與高等植物來源的植物甾醇一樣，對水產動物產生不利影響還需要進一步確認。然而，已有大量研究發現微藻粉部分替代魚粉和魚油對魚類和甲殼動物均產生了有利影響。由此可以推斷，來源于微藻的植物甾醇可能并不會對水產動物造成不利影響，可能還具有一定的免疫調控能力。當然，這個推斷還需要進一步的實驗來驗證。

7 總結

微藻及其生物活性物質已被證明具有提高水產養殖產量的潛力。利用微藻作為飼料中的蛋白質、脂質和必需微量營養素的來源的益處已被證實。微藻及其生物活性物質具有抗菌、抗病毒和免疫調控能力，保護水產動物免受病原菌侵害，能夠作為一種免疫增強劑來預防水產病害的發生。然而，大多數微藻及其生物活性物質對水產動物的作用效果及相關分子機制與調控機理仍缺乏深入認識。目前所獲得的數據多是碎片化的，但隨著測序技術的發展與完善，越來越多的水產動物基因組測序工作已經完成，轉錄組、蛋白組和代謝組學的興起為微藻及其生物活性物質對水產動物的作用機制與調控機理的研究提供了有利條件。微藻及其生物活性物質在水產養殖中的利用有助于水產養殖業的可持續發展，促進全球糧食安全。