姜辣素及其復合制劑對高溫下加州鱸魚抗氧化應激能力的影響

周建忠 張亮 吳偉

摘要 [目的]研究植物提取物姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑對高溫下加州鱸魚抗氧化應激能力的影響。[方法]當水溫為30～33 ℃時，采用3.0 mg/L的姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑水體潑灑，每2 d使用1次，連續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，連續喂養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。[結果]當水溫為30～33 ℃時，與10 d相比，加州鱸魚養殖20 d時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+牛磺酸復合制劑水體潑灑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激指標均發生了顯著變化（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。[結論]水體潑灑或飼料投喂姜辣素及姜辣素+牛磺酸復合制劑均可以有效提高加州鱸魚的抗氧化應激能力，飼料投喂方式較水體潑灑方式更加有效，姜辣素+牛磺酸復合制劑比姜辣素的作用效果更加顯著。

關鍵詞 姜辣素;牛磺酸;高溫;加州鱸魚;抗氧化應激

中圖分類號 S 948;R 931文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）04-0095-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.04.025

開放科學（資源服務）標識碼（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，高級工程師，碩士，從事水產養殖及水產環境保護研究。*通信作者，研究員，從事污染生態學與環境生物學研究。

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，經濟價值較高，已成為我國主要的淡水養殖優良品種之一。江蘇省蘇州市吳江區是加州鱸魚的主要養殖區之一，池塘養殖面積0.2萬余hm2。隨著加州鱸魚養殖規模的日益擴大以及集約化程度的不斷提高，加州鱸魚養殖環境水體污染并由此導致的病害暴發現象日益顯現。夏季高溫期間，加州鱸魚養殖池塘水質有機污染和富營養化污染嚴重，有害藻類和微生物數量劇增，水體中溶解氧含量變化明顯，加州鱸魚應激反應嚴重，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、水質污染等外界影響或自身機體內部作用可在機體內產生活性氧自由基（ROS）。活性氧自由基是外源性化學物質或機體代謝產物對生物機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胞損傷，而且還能通過脂氫過氧化物的分解產物引起細胞損傷，因而ROS是造成生物機體損傷的重要因素[1-2]。生物體內生成的ROS大約95%與線粒體內的呼吸鏈電子傳遞過程有關[3]，其影響可在生物機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[4]。

生姜及其提取物近年來在水產養殖上的應用較多，在抗菌、驅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，生姜對小鼠具有一定的抗胃潰瘍作用，能使小鼠淋巴細胞增殖、免疫功能加強[7]。姜辣素具有很強的抗氧化能力，是天然植物生姜抗氧化的主要作用成分[8]，其對魚類抗氧化應激系統的影響研究少見報道。筆者根據現有姜辣素產品的使用劑量，采用水體潑灑和飼料投喂的方法，研究了姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑對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養殖業上的科學應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗池塘選擇蘇州市吳江區的加州鱸魚養殖池塘，池塘面積為6 670～7 337 m2，平均水深1.5 m。試驗池塘共9個，其中1個對照池，4個為水體潑灑試驗池，4個為飼料投喂試驗池。水體潑灑試驗于2021年7月21日至7月30日進行，共10 d;飼料投喂試驗于2021年7月21日至8月9日進行，共20 d。試驗期間水溫為30～33℃。每個池塘中養殖的加州鱸魚規格、密度基本一致，養殖所用飼料為加州鱸配合飼料，試驗期間養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+牛磺酸復合制劑由南京眾成正源生物技術有限公司提供，每毫升復配液中含姜醇+姜酚 1.50 mg，牛磺酸30 mg;T-AOC、MDA、SOD、CAT和GSH-Px測定試劑盒、考馬斯亮藍法總蛋白測定試劑盒和標準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，由國藥集團化學試劑上海公司提供。

試驗儀器有METTLER AL104電子天平、SIGMA 2-16 K低溫冷凍離心機、XW-80A渦旋混合器、BCD-18WSL電冰箱、721分光光度計、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 試驗方法

1.3.1 水體潑灑姜辣素及其復合制劑對加州鱸魚抗氧化應激能力的影響。將姜辣素、姜辣素+牛磺酸復合制劑按3.0 mg/L 的濃度投入加州鱸魚養殖水體，每2 d投放1次，10 d 試驗結束后取加州鱸魚的肝臟和肌肉，分析抗氧化應激指標，了解水體潑灑姜辣素及其復合制劑對加州鱸魚抗氧化應激能力的影響。試驗設2個重復。

1.3.2 飼料投喂姜辣素及其復合制劑對加州鱸魚抗氧化應激能力的影響。將姜辣素、姜辣素+牛磺酸復合制劑按0.1%的添加量加入加州鱸魚飼料中，每天投喂2次，連續喂養20 d，試驗結束后取加州鱸魚的肝臟和肌肉，分析抗氧化應激指標，了解飼料投喂姜辣素及其復合制劑對加州鱸魚抗氧化應激能力的影響。試驗設2個重復。

1.4 樣品采集和測定分析

試驗結束后，隨機采集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0～4℃預冷的勻漿介質[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。在冰水浴中充分轉動研磨，制成10%質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試劑盒測定其T-AOC和MDA含量，并使用考馬斯亮藍法總蛋白測定試劑盒和標準蛋白測定蛋白質含量，測試方法均為比色法（操作按試劑盒說明書進行）。在測定SOD、CAT和GSH-Px活性前，需要對樣品進行處理，勻漿懸液用3 000 r/min的轉速離心10～15 min，取上清液使用有關試劑盒測定其SOD、CAT和GSH-Px的活性[2，4]。試驗結果使用SPSS統計軟件進行t檢驗，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 水體潑灑姜辣素及其復合制劑對加州鱸魚抗氧化應激能力的影響

為對比姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑以水體直接潑灑的方式對高溫下加州鱸魚抗氧化應激能力的影響，以3.0 mg/L的濃度每2 d潑灑1次，連續10 d。試驗結束后采樣，分析加州鱸魚肝臟和肌肉組織的抗氧化應激能力，結果見表1。

從表1可以看出，試驗期間水溫為30～33℃，經過連續10 d的短期潑灑，加州鱸魚肝臟和肌肉組織中的抗氧化應激指標發生了一些變化，變化規律相似。與對照組相比，姜辣素組、姜辣素+牛磺酸復合制劑組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個抗氧化應激指標中，T-AOC以及SOD、CAT、GSH-Px活性反映的是魚類機體的抗氧化應激能力，而MDA含量反映的是魚類機體中氧化損傷產物的含量，反映了機體氧化損傷程度。T-AOC包括酶促和非酶促2個體系：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為主導，比如VE、VC、半胱氨酸、色氨酸、葡萄糖、轉鐵蛋白和乳鐵蛋白等。T-AOC防氧化作用主要通過3條途徑實現：①消除自由基和活性氧，以免引發脂質過氧化;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同作用以及代償作用與依賴作用[2，9]。T-AOC的上升體現出機體可抵御外源親電基團的氧化，減少組織或細胞自身損傷的酶或非酶物質的增加，間接反映出機體的抗氧化能力。作為T-AOC的組成部分，SOD、CAT、GSH-Px活性的上升均體現出機體抵御外來物質的氧化損傷，清除系統中ROS影響能力的提升[2，4，10]。MDA是脂質過氧化的產物，其含量可反映機體組織內脂質過氧化程度，間接反映出細胞損傷程度，MDA含量的下降體現出機體良好的抗氧化狀態[11]。

在肝臟組織中，姜辣素組T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性較對照組分別上升18.94%、20.45%、4.50%和3.53%;姜辣素+牛磺酸復合制劑組T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性較對照組分別上升28.69%、29.83%、4.99%和12.65%。2個試驗組除了CAT活性相差不大外，姜辣素+牛磺酸復合制劑組的抗氧化應激能力均明顯好于姜辣素組，表明姜辣素+牛磺酸復合制劑可以顯著提高加州鱸魚的抗氧化應激水平。與對照組相比，2個試驗組MDA含量均有所下降，分別下降4.56%和10.64%，其中姜辣素組與對照組差異顯著（P<0.05），姜辣素+牛磺酸復合制劑組與對照組相比差異極顯著（P<0.01）。牛磺酸是水產動物體內的一種含硫氨基酸，可以提高機體的免疫能力，增強細胞膜的抗氧化能力[12]，其與姜辣素復配具有增強魚類機體抗氧化應激的作用。

姜辣素組加州鱸魚肌肉組織中T-AOC以及SOD、CAT和GSH-Px活性較對照組分別增加25.27%、24.17%、3.70%和15.63%;與對照組相比，姜辣素+牛磺酸復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%。與對照組相比，姜辣素組、姜辣素+牛磺酸復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激水平的提升程度更高，這與水體潑灑方式有關。姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑進入水體后，可通過表皮吸收、體表滲透等途徑進入機體，因此作為皮下肌肉組織，其與內臟組織相比接觸的時間會更早，但具體作用機理有待深入研究。

2.2 飼料投喂姜辣素及其復合制劑對加州鱸魚抗氧化應激能力的影響

為對比姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑以飼料投喂的方式對高溫下加州鱸魚抗氧化應激能力的影響，按0.1%的添加量加入加州鱸魚的飼料中，連續飼喂20 d。試驗結束后采樣，測定加州鱸魚肝臟和肌肉組織的抗氧化應激能力，結果見表2。

由表2可知，當水溫為30～33 ℃時，對照組在試驗20 d時的抗氧化應激能力與10 d時相比（表1）有一定程度的下降，表明高溫會影響加州鱸魚的抗氧化應激能力，造成相應的應激反應。采用姜辣素及其與牛磺酸的復合制劑飼料投喂20 d后，加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的抗氧化應激指標均發生了顯著變化，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類似，但變化程度更顯著。與對照組相比，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+牛磺酸復合制劑組分別提高42.15%、40.87%、12.95%和24.72%。與對照組相比，2個試驗組MDA含量有所下降，姜辣素組、姜辣素+牛磺酸復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+牛磺酸復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激能力提高程度要好于肌肉組織。相對于水體浸浴接觸，連續20 d的飼料投喂使得加州鱸魚對姜辣素及其復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生類似水體潑灑的效果。研究結果表明，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激能力，而牛磺酸的添加更提升了這種效果。

3 結論

（1）當水溫為30～33 ℃時，與10 d相比，加州鱸魚養殖20 d時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，表明高溫可對加州鱸魚產生氧化應激效應。

（2）當水溫為30～33 ℃時，采用姜辣素、姜辣素+牛磺酸復合制劑按3.0 mg/L的濃度進行每2 d 1次的水體潑灑，連續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+牛磺酸復合制劑可以有效提高加州鱸魚的抗氧化應激能力，姜辣素+牛磺酸復合制劑比姜辣素的作用效果更好。

（3）當水溫為30～33 ℃時，采用姜辣素、姜辣素+牛磺酸復合制劑按0.1%的添加量進行每天2次連續飼喂，20 d后加州鱸魚肌肉和肝臟組織中的抗氧化應激指標均發生了顯著變化（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。這表明連續飼料投喂姜辣素及其復合制劑可以顯著提高加州鱸魚的抗氧化應激能力，且作用效果好于水體潑灑方式。

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