大豆異黃酮及其在水產動物營養中的應用

熊 鼎 王桂芹 劉 臻 曹申平 瞿符發 宋 鵬 羅文婕

(1.吉林農業大學動物科技學院，吉林長春130117；

2.長沙學院水生動物營養與品質調控湖南省重點實驗室，湖南長沙410022)

近年來，由于生活水平的提高，人們對水產動物優質蛋白的需求也大大增加。受此需求市場的影響，我國水生動物養殖規模與產量也顯著增加。同時也伴隨著水產飼料的需求上升，提高飼料的利用效率促進營養物質吸收轉化也是水產動物營養研究的重點之一[1-2]，優化配方一直是提高水產動物飼料效率和降低成本的重要方法。尋找優良的添加劑優化配方是促進水產動物營養吸收利用，提高生長性能的便捷途徑。國內外的大量研究表明，在飼料中添加適量的SIF 對水產動物的營養、生長、免疫與抗氧化能力等方面具有良好的影響[3-5]。目前，SIF 作為功能添加劑對于畜禽動物的營養吸收利用研究已較為全面，而其在水產動物中的研究基礎卻相對薄弱。豆粕中SIF 含量豐富，是水產飼料中使用極為廣泛的一種大宗原料。近年來，有關SIF 對水產動物營養吸收及代謝的研究也在逐年增加。本文從SIF 的理化性質和其對動物各項生理功能的影響來綜述SIF 的應用前景，為進一步研究和應用SIF 在水生動物中的應用提供理論依據。

1 大豆異黃酮的理化性質

SIF，分子式是C15H10O2，其化學結構是3-苯基苯并二氫吡喃，是豆類生長過程中產生的一種非甾族雜環多酚類化合物，主要存在于豆類作物的子葉與胚芽之中[6]。其純度極高時是無色的晶體，但常見的成品為白色或淡黃色的粉末[7]，氣味微苦略有一定澀味，豆類食品中的苦澀味也與之有一定關系[8]。SIF 按照存在的形式可分為游離型與3 種不同的結合葡萄糖苷型，它們自身及其各自的不同衍生物質共同組成了大豆異黃酮的主要成分，其中苷元約占總量的2%～5%（w/w），糖苷約占95%～98%（w/w）[9-10]。易溶于醇類試劑及其水溶液等弱極性溶液中，如甲醇、乙醇等，難溶于水中[11]，常溫下性質相對穩定，需密封保存。SIF的結構類似于雌激素，具有與動物雌激素的受體結合的能力，效果比之較弱，它是一種具有多種生理功能的植物型雌激素[12]。

2 大豆異黃酮對水產動物生理功能的影響

2.1 大豆異黃酮對水產動物生長的影響

在魚類的研究中發現，飼料中添加不同劑量SIF對魚的生長性能和健康狀況具有不同效果。Tzchori等[13]研究表明，在歐洲鰻鱺的飼料中添加20 mg/kg的SIF 飼養8 周后，歐洲鰻鱺的生長速度顯著提高。在奧利亞羅非魚的飼料中添加10 mg/kg SIF，經8 周喂養實驗后，能顯著促進了雄性羅非魚的生長[14]。Gastavo[15]在羅非魚的飼料中添加500 mg/kg SIF，飼養8 周后發現其對羅非魚的生長無明顯作用，Ko等[16]在黃金鱸魚的飼料中添加750 mg/kg SIF 時得到類似結果，而當SIF 添加達7 500 mg/kg 則明顯抑制了雌性黃金鱸的生長。劉勇等[17]發現在飼料中豆粕替代魚粉用量過高時奧尼羅非魚生長性能顯著降低。Mambrini 等[18]研究表明SIF 的飼料添加劑量達6 000 mg/kg 時會顯著抑制虹鱒的生長。張偉等[19]也發現飼料中添加30%豆粕會顯著降低鯽魚的增重率和特定生長率。以上的研究表明，飼料中添加低劑量SIF 能促進魚類的生長，而當劑量增加到一定程度時則對魚類生長不產生顯著影響，當劑量進一步升高時則會抑制魚類的生長性能甚至危害魚類的健康。分析認為，這可能是與SIF 影響動物生長激素/胰島素樣生長因子軸（GH/IGF-1）有關，劑量較低時通過促進垂體釋放生長激素（GH）促進細胞增殖與生長從而提高肌肉組織的增重，加速動物的生長[20]，而飼料中SIF 含量過高會使GH、IGF-1 以及上游的腦神經肽Y 受體（NPYR）的表達下調從而干擾了垂體的分泌GH 從而使動物的體重降低[21-22]。在此基礎上，SIF 對動物生長的影響是其對動物腸道微生物菌群、內分泌、免疫與抗氧化等多方面共同作用的結果。

2.2 大豆異黃酮對水產動物免疫調節功能的影響

Chen 等[5]發現在飼料中添加20 mg/kg 的大豆黃酮時，凡納濱對蝦的非特異性免疫與抗病能力具有顯著的提高。Zhou 等[23]的研究表明SIF 能顯著上調卵形鯧鲹的血漿溶菌酶活性，增強其對哈維弧菌感染的抵抗力，免疫活性。黃桂菊等[3]的研究發現：投放黃酮含量為1%的飼料飼養斑馬魚并在兩周后注射3.6×109CFU/ml 的副溶血弧菌懸液，發現其具有良好的抗細菌感染能力。袁瑞等[24]的研究也表明：在細胞培養液中添加0.5 mg/ml SIF，褐牙鲆頭腎的巨噬細胞和外周血白細胞的活性顯著增強。此外，SIF能夠顯著上調褐牙鲆頭腎巨噬細胞IL-1、IFN-γ、IGM 和HSP70 等與免疫相關基因的表達，從而增強巨噬細胞的免疫力[25]。目前，眾多的研究均已表明SIF 能顯著提高水產動物的免疫能力，但SIF 促免疫的機制還不夠清楚，不同水產動物的適宜使用劑量還需要進一步的探索。

2.3 大豆異黃酮對水產動物抗氧化功能的影響

研究表明SIF 具有顯著增強水產動物的抗氧化的功能[12]。余祖功等[14]的研究發現飼料中添加SIF對雌、雄奧利亞羅非魚血清的抗氧化能力具有顯著的提升。凡納濱對蝦日糧中添加20 mg/kg SIF 可以顯著上調其血清SOD 活性[5]。Zhou 等[26]在卵形鯧鲹中添加40 mg/kg SIF，發現其總抗氧化能力及SOD和CAT 的活性顯著增加，丙二醛（MDA）含量顯著下調。同年，對卵形鯧鲹的研究發現在膳食中補充SIF 能顯著降低肝臟MDA 與血清谷丙轉氨酶（ALT），增強血清與肝臟抗氧化能力。大豆異黃酮有效提升對水產動物抗氧化能力的研究已經取得了一定的成果，但其作用機制及不同水產動物的適宜劑量還有很大的研究空間，亟需對其進一步的研究。

2.4 大豆異黃酮對水產動物蛋白質消化吸收功能的影響

蛋白質對水產動物的生長具有至關重要的作用[27]。腸道是水產動物對飼料營養物質消化吸收的主要場所，對水產動物的生長更具有重要影響，有研究發現膳食中添加高水平的染料木素（3 000 mg/kg以上）會抑制尼羅羅非魚肝胰腺蛋白酶活性和肝、腸淀粉酶活性，而飼料中添加低、中水平的染料木素則無顯著影響[20]。米海峰等[28]在牙鲆飼料中添加0.1%SIF 發現牙鲆腸道糜蛋白酶的活性與糜蛋白酶-1 基因表達量均顯著提高，促進了蛋白質的消化吸收。而用金雀異黃素處理金魚時發現其腸道蛋白酶與淀粉酶活性均顯著降低，抑制了金魚對營養物質的消化吸收效率[21]。郭海燕等[29]發現染料木黃酮會顯著的下調大菱鲆胰蛋白酶、胃蛋白酶和腸淀粉酶等消化酶的活性，并且當其添加劑量為100 mg/kg 時會損傷大菱鲆腸道。綜上所述，SIF 通過作用于腸道和腸道消化酶的活性從而進一步影響水產動物對飼料蛋白質的消化與吸收功能。目前，SIF 影響水產動物蛋白質消化吸收的研究報道還相對較少，并且主要集中在對水產動物腸道及消化酶的影響上，還有許多問題亟待研究。

2.5 大豆異黃酮的其他生理功能

SIF 對動物多種生理功能均有一定影響，目前有大量研究揭示了SIF 能影響魚類性別分化，Scholz等[30]用金雀異黃素處理日本青鳉幼魚發現能促進其性逆轉，Ng 等[31]發現SIF 能抑制虹鱒肝臟的雌激素代謝，Green 等[32]研究表明在飼料中添加金雀異黃素投飼性別尚未分化斑點叉尾鮰能誘導其個體產生兼性現象，此外，Y?lmaz 等[33]發現以植物雌激素混合物處理雌性非洲鯰魚能顯著提高其子代的雌魚比例。分析認為，SIF 對魚類性別分化的影響可能是源于其抗雌激素作用與弱雌激素功能。李彥先[34]的研究表明SIF 能顯著提高異育銀鯽血清雌二醇、卵黃蛋白原及肝臟卵黃蛋白原的含量，這也揭示了SIF 能影響魚類的生殖發育。此外，陳科全等[35]發現飼料中豆粕替代魚粉達60%時會損傷草魚肝胰臟組織與功能，王崇等[36]發現異育銀鯽飼料中豆粕成分過高會顯著降低蛋白沉積率和膽固醇含量，同時顯著提高血清葡萄糖和血清甘油三酯水平。并且SIF 可以下調肝組織谷丙轉氨酶（GPT）的活性，從而對抑制了肌蛋白的分解并同時促進肝細胞對氮的儲留，提升對蛋白質的合成效率[37]。而王裕玉等[38]對烏蘇里擬鲿的研究表明，飼料中豆粕替代60%魚粉會顯著下調鲿的肌肉粗蛋白，對肌肉品質影響顯著。綜上所述，SIF對魚類生殖、性別分化、代謝及蛋白質沉積等多項指標均有影響，但研究數據還相對不足，還有許多問題需要探索。

3 結語

目前，國內外大量研究表明SIF 可能通過作用于動物的免疫功能、抗氧化能力、激素分泌、蛋白質的消化吸收和食欲等多種途徑來影響其對營養物質的吸收與代謝，進而對動物的生長性能產生影響。目前SIF 對動物生理功能的研究多集中于畜禽，而對水產動物的相關研究卻鮮有報道，特別是以下幾點研究內容值得深入探索。①目前SIF對水產動物生長的研究實驗數據還有所不足，對于促進水產動物的生長作用中飼料配方適宜添加劑量把握還不夠明確，有待進一步探索；②不同的飼料添加劑量對水產動物相關激素分泌的調節及其相關基因表達的調控研究；③對水產動物腸道消化酶活性的影響極其產生機制；④SIF 影響水產動物蛋白質的消化、吸收、轉化效率的作用機制；⑤與其他物質（如大豆皂苷）配合使用的效果；⑥對畜禽的免疫與抗氧化能力的影響已經有較多研究報道，但對水產動物免疫與抗氧化影響的研究報道還比較少，對其進行研究能促進健康養殖，提高營養品質。