雨生紅球藻在水產飼料中的應用

周瑞發 彭立成 夏道演 阮經盛

摘 要：隨著我國經濟在快速發展，社會在不斷進步，隨著人民生活水平的提升，對于水產品的需求量越來越大，但隨著養殖集約化的提高，水產動物的病害也越來越重。因此，水產動物的健康養殖已經受到了越來越多人們的關注。目前，主要通過直接在水產動物飼料中添加各類添加劑來改善水產動物的生長發育情況，提高其抗病性。雨生紅球藻（Haematococcuspluvialis）是一種富含大量天然蝦青素（Astaxanthin）的微藻，不僅可以作為著色劑和抗氧化劑添加到飼料中，還可以作為蛋白質替代原料添加到飼料中，對水產動物的生長發育、繁殖、體色以及生理生化功能等方面均具有積極作用。本文主要就雨生紅球藻在水產飼料中的應用進行了簡單介紹。

關鍵詞：雨生紅球藻;水產動物;蝦青素;飼料

引言

蝦青素又名蝦黃素，抗氧化能力極強，是一種粉紅色天然色素，具有清除自由基作用，可提高動物機體免疫力，有良好的著色效果。天然蝦青素常存在于某些動物、藻類及微生物體內。雨生紅球藻（HaematococcusPluvialis）是近年來被研究最多，也是被公認為自然界中天然蝦青素的積累以及應用于水產動物中的最佳來源之一，其蝦青素積累速率和產生總量較其他綠藻高，蝦青素的含量可高達細胞干重的4%，是目前所知蝦青素含量最高的一種生物體，被看作是天然蝦青素的“濃縮品”。

1雨生紅球藻中的蝦青素

雨生紅球藻細胞內的蝦青素含量為1.5%～3.0%，被認為是自然界中生產天然蝦青素的最好生物。雨生紅球藻所含蝦青素以反式結構（3S-3'S）為主，與鮭魚等水生動物所含的蝦青素構型基本一致，而且其脂類配比（約5%的游離，25%的雙酯和70%的單酯）與動物體內的蝦青素配比也極為相似，易被生物體吸收，這些優勢是人工合成蝦青素和利用真菌等提取的蝦青素所不具備的。

2雨生紅球藻在水產飼料中的應用

2.1天然蝦青素和人工合成蝦青素的差異

目前，由于多種原因，人工合成蝦青素所占市場份額較大，但人工合成的蝦青素不僅價格昂貴，而且在穩定性、氧化活性和生物安全性等方面都不及天然蝦青素，因此開發利用天然蝦青素勢在必行。雨生紅球藻的細胞內富含大量天然蝦青素，其所含的蝦青素大多數為左旋-全反式蝦青素，與C16、C18或者C20脂肪酸酯化形成蝦青素酯，蝦青素單酯大約占75%，蝦青素雙酯大約占20%，游離蝦青素大約占5%，這種組合方式與水生動物體內的蝦青素比例相似，更利于水生動物吸收利用，是人工合成蝦青素和其他天然蝦青素所不具備的特點。在實際應用中，養殖動物對人工合成蝦青素的吸收利用能力遠低于天然蝦青素，研究發現，當飼料中添加的蝦青素水平較低時，天然蝦青素在虹鱒魚血液中的濃度要顯著高于人工合成蝦青素，因此在著色效果等方面，人工合成蝦青素較天然蝦青素都要差很多。在生物安全方面，人工合成蝦青素在化學反應過程中可能會產生其他副產物，而且可能會殘存于水生動物體內，人類食用后可能會對身體健康狀況產生隱患，而雨生紅球藻中所含天然蝦青素的安全性已經得到了許多國家的認可，目前大量研究表明：雨生紅球藻中的天然蝦青素對人體無任何致病效應及毒副作用。

2.2雨生紅球藻中蝦青素可能合成途徑

蝦青素是一種次生類胡蘿卜素，在微生物細胞內的合成步驟較多且較復雜，最初對類胡蘿卜素合成途徑的研究是從細菌和海洋細菌開始的。近年來，通過使用特異性抑制劑，已經闡明了紅球藻中蝦青素的生物合成途徑，并克隆了途徑中的關鍵酶基因。蝦青素的合成基本上可將其分為兩個階段，第一階段是合成β-胡蘿卜素，第二階段是β-胡蘿卜素經氧化（酮基化）和羥基化形成蝦青素。第一階段即β-胡蘿卜素的合成過程，1993年用C-13-NMR標記實驗發現在細菌細胞中異戊烯焦磷酸（IDP）可以由3-磷酸甘油醛和丙酮酸兩種前體物質合成，又分別發現綠藻和植物細胞也是通過非甲羥戊酸途徑合成IDP，即以丙酮酸為起始物，經過與3-磷酸甘油醛（GAP）反應而合成IDP。所有的類胡蘿卜素均通過類異戊二烯化合物或萜類化合物途徑合成。IDP是該途徑的前體物質，IDP在IDP異構酶作用下生成DMAPP（二甲基丙烯基二磷酸），然后再與3個IDP縮合依次生成GDP（牻牛兒基二磷酸）、FDP（法尼基二磷酸）、GGPP（牻牛兒基牻牛兒基二磷酸）。2個GGPP在PSY（八氫番茄紅素合成酶）作用下形成第一個無色的類胡蘿卜素———八氫番茄紅素。八氫番茄紅素經過連續的脫氫反應，共軛雙鍵延長，直至形成鏈孢紅素、番茄紅素。番茄紅素在不同環化酶的作用下分別生成α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素。第二階段由β-胡蘿卜素合成蝦青素的過程。即從β-胡蘿卜素氧化（酮基化）開始，經過海膽酮、雞油菌黃質，4，4'-二酮基-3-羥基-β-胡蘿卜素等中間物質合成蝦青素。

2.3提高蝦蟹類的生長和繁殖性能

雨生紅球藻作為蝦蟹類的飼料添加劑，可以提高蝦蟹類的生長性能，促進蝦蟹類的生長和繁殖。郭春雨等研究發現：在飼料中添加雨生紅球藻皂粉提取物可以提高河蟹幼蟹的增重率、脫殼率和成活率。劉曉慧等研究表明：投喂含有雨生紅球藻的飼料35d后，所有試驗組對蝦的的平均體重與體長均隨蝦青素含量的增加而增加，同時指出雨生紅球藻中的天然蝦青素在促進幼蝦生長的方面比人工合成的蝦青素效果更為顯著。

結語

近年來，隨著我國經濟的高速發展，水產品已經成為了人們日常消費的一部分，帶動了水產養殖業的飛速發展，成為了社會經濟的重要支柱，因此開發利用優勢資源成為了水產養殖業發展的重中之重。本文主要介紹了雨生紅球藻及其所含的天然蝦青素在水產養殖中的應用及優勢，并且對其在各個方面的應用做了詳細敘述。雨生紅球藻中天然蝦青素的安全性已經得到了世界廣泛的認可，將來必定會被越累越多的水產養殖業者所采用，但由于目前天然蝦青素的生產在技術上仍存在一些缺陷，所以造成了市場上的需求量遠得不到滿足，價格也比較昂貴，但相信隨著雨生紅球藻培養技術的不斷進步，生產技術的不斷完善，雨生紅球藻及其蝦青素未來在水產養殖中的應用一定會更加廣泛與成熟。

參考文獻：

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基金項目：福建省區域發展重大項目（2017N3013）"天然蝦青素在大黃魚健康養殖中研究與應用”