大豆異黃酮對魚類生長性能、抗氧化能力和免疫力的影響

2022-02-09 09:13:42楊波代興紅梁顯義張雙翔李龍興

水產養殖 2022年12期

楊波，代興紅，梁顯義，張雙翔，李龍興

（貴州省草地技術試驗推廣站，貴州貴陽 550025）

在水產養殖中，由于濫用抗生素，不僅使病原菌耐藥性增加，還會引起水產品出現藥物殘留，嚴重威脅人和動物的健康[1]。因此，開發綠色健康的抗生素替代品，成為當下研究的熱點。大豆異黃酮是一種多酚類化合物，廣泛存在于豆科植物中，具有抗氧化、抗炎和抗血栓等多種功能[2]，因其具有用量小和見效快等特點，常作為一種綠色飼料添加劑廣泛應用于畜禽飼料中[3]，但在魚類養殖中應用相對較少。研究表明，大豆異黃酮具有促進魚類生長、改善肉品質[4]和調節其機體免疫等功效[5]?，F簡述大豆異黃酮對魚類生長性能、抗氧化能力和免疫力的影響，為大豆異黃酮在魚類養殖中的應用提供參考。

1 大豆異黃酮的結構特點和代謝途徑

大豆異黃酮是一類以3-苯并吡喃酮為母核的多酚類化合物群，是大豆等蝶形花亞科植物產生的黃酮類次級代謝產物[6]。目前，已發現大豆異黃酮存在12 種異構體，包括游離型的苷元（染料木黃酮、大豆苷元和黃豆黃素）和9 種結合型的糖苷，其基本結構見圖1 和圖2[7]。

圖1 大豆異黃酮苷元結構通式

圖2 大豆異黃酮糖苷結構通式

大豆異黃酮的含量和組分受多種因素影響，如種植環境和提取方式等。近年來研究表明，大豆異黃酮中游離型苷元和結合型糖苷占比分別為16.2%～29.0%和 71.0%～83.0%[8]。

研究表明，結合型糖苷主要被動物腸段后部吸收利用，這是由于大豆異黃酮結合型糖苷需借助腸道菌群分泌的β-葡萄糖苷酶，轉化為游離型苷元才能被吸收利用[6]。與結合型糖苷相比，大豆異黃酮游離型苷元具有較高的生物學活性，其吸收和利用率更高[9]。研究顯示，在大鼠體內游離型苷元進入腸道后，一部分以擴散的方式進入血液循環，另一部分則經葡萄糖轉移酶的作用同葡萄糖酸結合；一些進入血液循環參與機體代謝，另一些則返回腸腔排出體外[10]。此外，借助腸道微生物一系列酶的作用，游離型苷元還能被降解成不同層級的代謝產物，如活性較高的雌馬酚（大豆苷元的代謝產物之一），進一步參與機體代謝活動[6]。

2 大豆異黃酮對魚類生長性能的影響

研究表明，大豆異黃酮對魚類生長性能的影響與大豆異黃酮添加劑量和組分密切相關。在卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus）[11]和草魚（Ctenopharygodon idella）[4]的日糧中分別添加40 和25 mg/kg 大豆異黃酮時，體質量顯著增加。Tzchori 等[12]在歐洲鰻鱺（Anguilla anguilla）的日糧中添加20 mg/kg 染料木黃酮（又名金雀異黃素）時，其體質量顯著增加。余祖功等[13]對奧利亞羅非魚飼喂10 mg/kg 大豆黃酮（又稱黃豆黃素）8 周后，發現雄性羅非魚的生長性能得到顯著提高。然而其他研究者發現，大豆異黃酮對一些魚類的生長性能無顯著影響或被顯著抑制。Pastore 等[14]在幼虹鱒（Oncorhynchus mykiss）的日糧中添加大豆異黃酮500 和1 500 mg/kg，飼喂70 d 后，發現對其生長性能影響不顯著，這與Pollack 等[15]對條紋鱸（Morone saxatilis）的研究結果類似，當飼喂條紋鱸800 μg/g 金雀異黃素（又稱染料木黃酮）時，對其體質量影響不顯著。而對異育銀鯽（Carassius auratus gibelio×Cyprinus carpio）的研究發現，日糧中添加4 800 μg/g 以下的大豆異黃酮時，對其生長性能影響不顯著，但當添加量超過 7 200 μg/g 時，其生長性能顯著被抑制[16]，這與對尼羅羅非魚和黃金鱸的研究結果類似。陳棟等[17]在尼羅羅非魚的日糧中添加30 和300 μg/g 金雀異黃素時，對其生長性能影響不顯著，當添加3 000 μg/g時，其生長性能降低；Ko 等[18]在黃金鱸的日糧中添加750 mg/kg 染料木黃酮時，體質量增加不顯著，但當添加量達到 7 500 mg/kg 時，雌性黃金鱸的生長性能被抑制。Mai 等[19]在幼牙鲆（Paralichthys olivaceus）的日糧中添加8 g/kg 大豆異黃酮時，顯著降低其質量增加率和飼料效率。同樣在對牙鲆的研究顯示，當染料木黃酮的添加水平超過3 100 μg/g時，牙鲆體質量和特定生長率均下降顯著，并且在15~28 d 出現了持續性死亡現象[20]。

大豆異黃酮對魚類生長性能影響不一致的原因，除了大豆異黃酮的組分和添加劑量外，還可能與動物的生理狀態有關。報道顯示，在堿性條件下，大豆中含有異黃酮糖苷形成的賴丙氨酸，對牙鲆的腎臟有較強的毒性[21]。長時間給鴨飼喂大豆異黃酮，會使其出現脫敏現象，降低其對大豆異黃酮的敏感性[22]。在大豆異黃酮對魚類生長性能的作用機制研究方面，陳棟等[17]對尼羅羅非魚飼喂高濃度的染料木黃酮時發現，染料木黃酮能夠通過抑制生長激素/胰島素樣生長因子軸（GH/IGF-1），從而抑制尼羅羅非魚生長性能，表明大豆異黃酮可以通過調控GH/IGF-1 生長軸調控生長性能；而葉繼丹等[23]認為，大豆黃素可能會降低瘦素的表達，從而降低鰻的體脂，即大豆黃素可能會通過影響瘦素的表達，從而影響魚類的生長性能。這些研究表明，大豆異黃酮對魚類的生長性能的影響及其機制尚未清晰，需開展更為系統深入的研究。

3 大豆異黃酮對魚類抗氧化功能的影響

在集約化養殖中，水產動物極易發生氧化應激反應，進而產生大量活性氧（ROS），包括超氧陰離子自由基（O2·-）和羥基自由基（·OH）等[24]。魚類富含多不飽和脂肪酸，大量ROS 會攻擊細胞膜上的多不飽和脂肪酸，造成魚體的氧化損傷[25]。Yang 等[4]研究結果顯示，飼喂一定量的大豆異黃酮，可以顯著降低草魚肌肉中ROS、丙二醛（脂質氧化產物）和蛋白羰基的含量（蛋白質氧化的產物）。

大豆異黃酮的抗氧化作用一方面與其分子結構及代謝產物有關，其含有多個酚羥基，具有向自由基提供氫原子的能力，使自由基得以清除[26]。此外，研究發現，大豆苷元的代謝產物雌馬酚，可作為氫/電子的受體，與自由基反應，從而起到抗氧化的作用[27]。Arora 等[28]還發現，染料木黃酮具有清除自由基和阻止自由基進入生物膜的雙重作用。另一方面，大豆異黃酮可調控機體抗氧化系統清除自由基。研究指出，機體的抗氧化防御系統，能夠維持自由基的產生和清除的平衡，防御ROS 產生氧化損傷[29]。魚類抗氧化系統主要包括非酶性抗氧化系統[還原型谷胱甘肽（GSH）]和酶性抗氧化系統[超氧化物歧化酶（SOD）]和[過氧化氫酶（CAT）]等?？寡趸傅幕钚栽谝欢ǔ潭壬弦蕾囉谄浠虮磉_，基因表達受核因子相關因子2（NF-E2-related factor2,Nrf2）的調控[4]，生理狀態下，它與胞漿蛋白伴侶分子kelch 樣 ECH 聯合蛋白 1（kelch-like ECH-associated protein1, keap1）結合，使活性處于相對抑制狀態，受到氧化應激源作用時，Nrf2 與Keap1 解耦連后轉移入核，通過抗氧化反應元件ARE（antioxidant response element）正向調控抗氧化酶基因轉錄，增加細胞對氧化應激的抗性[30]。Yang 等[4]研究發現，給草魚飼料中添加適量的大豆異黃酮，能增加肌肉GSH、SOD、CAT 等抗氧化酶的活性，下調keap1 基因表達，上調Nrf2 基因的表達。Zhou 等[31]研究還發現，給卵形鯧鲹飼料中添加適量的大豆異黃酮，則能增加其肝臟SOD 和CAT 活性，這與胡海濱等[32]研究結果相似。

綜上，大豆異黃酮的抗氧化功能，既可以直接作用于自由基和調控抗氧化系統來增強其抗氧化能力，也可以通過調控Nrf2-keap1 信號通路間接控制酶類抗氧化系統，增強抗氧化酶活性，從而降低氧化損傷。

4 大豆異黃酮對魚類免疫力及抗病能力的影響

魚類的免疫力受到免疫物質的影響，且與炎性因子如白介素 1β（IL-1β）和干擾素 γ（IFN-γ）密切相關[33]。體液免疫物質有溶菌酶（LZM）、酸性磷酸酶（ACP）、補體 C3[34]和免疫球蛋白 M（IgM）[35]等。黃桂菊等[36]研究顯示，在斑馬魚的飼料中添加1%的大豆異黃酮，可改善其抗細菌感染能力；姜秦等[37]體外培養褐牙鲆頭腎巨噬細胞發現，加入0.5～1.5 g/L 大豆異黃酮時，可增加 IL-1β、IFN-γ、IgM 和熱休克蛋白70（HSP 70）的基因表達，但隨著大豆異黃酮添加量增加，免疫相關基因表達則顯著降低；葉繼丹等[23]研究顯示，大豆黃酮可以顯著提高美洲鰻肝臟中ACP活性；WANG 等[5]在卵形鯧鲹飼料中添加40 mg/kg大豆異黃酮時，能顯著增加其對哈維弧菌感染的抵抗力，HSP70、C3、血漿總蛋白的表達量達到最高，之后隨添加量的增加而減少。

綜上，適量的大豆異黃酮可通過調控免疫物質和炎性因子來增強魚類免疫力和抗病力，但具體的作用機制尚未見報道，仍需開展更為系統深入的研究。

5 結語