天然植物及其提取物對水產動物品質影響研究進展

陳斌，郁二蒙，孫金輝

（1. 天津農學院 水產學院，天津 300392；2. 中國水產科學研究院珠江水產研究所 水產養殖與營養研究室，廣州 510000）

在我國，漁業產量逐年提升，漁業產值占農業總產值10%以上，為農業經濟做出了巨大貢獻，養殖水產品為人們提供了大量高質量、高營養、低成本的動物蛋白。隨著人們生活水平提高，消費者對水產品的品質、營養、健康等也有了更高的要求。但是養殖過程中養殖規模大、養殖密度高、養殖環境逐漸惡化等因素，對養殖水產品的口感、風味、品質產生了很多不利的影響[1]，因此如何提升水產品品質是近年來研究者們研究的熱點。

水產品品質是一個復雜的概念，通常品質包括新鮮度、感官特性、營養價值等，是多種指標性狀之間相互影響關系復雜的組合[2-3]。因此，水產品質是由一系列評價指標決定的，主要包括肌肉質構評測、感官評價、風味評價和理化營養研究。質構評測是對肌肉硬度、彈性、咀嚼性、黏性等質構參數進行檢測。感官評價是通過人的主觀評價來評定[4-5]。風味評價則是對肌肉中呈味氨基酸、醇、醛、酮、酯等的雜環化合物含量進行測評[6]。理化營養研究主要包括肌肉粗蛋白、粗脂肪、滴水損失和灰分含量等。國內外學者對改良水產品品質的方法做出了大量研究，發現改變養殖環境和改變飼料添加劑成分等能夠影響水產品品質[7]；飼料添加劑一般包括人工合成添加劑以及天然飼料添加劑。植物作為添加劑相較于其他類型飼料添加劑，具有富含豐富的生物活性成分和營養物質等優點，而且無污染、無殘留、毒副作用小，是目前最受歡迎的添加劑，因此也受到了廣大學者們的關注。

不同種類植物中含有不同的活性功能成分[8]，研究人員針對植物及其提取物添加飼料對水產品品質的影響做了大量研究。姜維波發現草魚飼喂蠶豆和發芽蠶豆飼料能顯著提高草魚肌肉品質，提高膠原蛋白含量和膠原蛋白基因的相對表達量[9]。李法見等[10]研究發現飼料中添加桑葉粉可以在不影響其生長性能的前提下有效調節羅非魚的脂質代謝，降低肌肉pH 值、降低肌肉滴水損失，從而改善羅非魚肌肉品質。然而，抗營養因子普遍存在于植物性飼料中，主要包括蛋白質抑制劑、植物凝集素等，這些抗營養因子對養殖水產品會造成許多不良影響，如降低生長速率，造成機體（肝臟、腸道等）損傷等[11]。對這些植物不同成分進行物理與化學方面提取和分離，可以在保留其有效活性成分的情況下獲取某一種或多種有效活性成分。如蠶豆水提物可以有效改善草魚肌肉質構特性（硬度、咀嚼性、彈性和回復性），粗蛋白及膠原蛋白含量[12]；桑葉提取物可以降低羅非魚機體丙二醛含量，增強羅非魚機體抗氧化能力和膠原蛋白含量[13]；杜仲提取物能夠提高草魚肌肉蛋白含量，降低脂肪含量，具有改善肌肉品質的作用[14]。植物成分作為飼料添加劑具有改善水產品品質成本低、簡單高效、無藥性殘留的優點，對水產養殖健康綠色發展具有重要意義。

1 植物對水產品品質的影響

植物中富含生物堿、萜類、皂甙和黃酮等各種生物活性成分，植物作飼料添加劑在水產飼養過程中雖然具有改善肌肉品質的作用，但是也可能會對水產動物的健康產生不利的影響（表1）。

表1 植物的種類、活性成分及主要功能與不利影響

1.1 蠶豆

蠶豆中富含蛋白質、碳水化合物、維生素、葉酸、膳食纖維及大量微量元素，因其有較高的營養價值而一直作為人類膳食中的一部分，也常作為豬、家禽和魚類等動物的飼料。1973 年，廣東省中山市五七干校技術人員偶然發現蠶豆作為單一蛋白源投喂草魚90 至120 天后，能使草魚肌肉品質顯著改變，肌肉硬度（脆度）顯著增加，而且肉質變得緊實、爽脆，口感更鮮美，這種脆化后的草魚被稱為“脆肉鯇”[15]?！按嗳怩尅弊铒@著的特征就是肌肉質構的變化，如硬度增加、彈性增加、咀嚼性增強、口感風味提高，因而受到廣大人民群眾的青睞。目前，研究人員對草魚飼喂蠶豆后肌肉脆化的性狀及機制做出了大量的研究，發現脆化后的草魚肌肉質構特性（硬度、咀嚼性、彈性和回復性等）、粗蛋白、膠原蛋白、肌原纖維蛋白和基質蛋白含量顯著提升，而肌肉中的水分、粗脂肪含量顯著下降[16-24]。此外，與普通草魚相比，脆化的草魚肌纖維直徑減小、密度增大。因此，研究人員認為喂食蠶豆后草魚肌肉質構特性的提升主要與增加的膠原蛋白含量及肌纖維密度密切相關[25-28]。還有研究者發現脆肉草魚肌肉質構的變化過程伴隨著活性氧（ROS）相關的蛋白質發生差異表達。YU 等[29]發現脆化草魚體內明顯升高的ROS 在脆肉草魚質構提升中起著重要的作用，主要的作用機制為：一，飼喂蠶豆導致草魚機體ROS 升高可能擾亂鈣結合，損害肌動蛋白—肌球蛋白的相互作用，導致肌纖維直徑減??；二，ROS 誘導的膠原周轉障礙增加了膠原蛋白含量，促進了硬度增加。

此外，長期投喂蠶豆會給草魚帶來一定的副作用，如生長減緩及發生溶血現象等。鄺雪梅等[30]發現普通草魚紅細胞中G6PD 含量比脆化草魚明顯高很多，正常G6PD 含量的紅細胞膜不易被蠶豆中的氧化物質氧化，而脆肉鯇由于G6PD 缺乏，會在蘇氨酸酶的影響下使蠶豆中含有的左旋多巴轉化為多巴醌，多巴醌通過與還原型谷胱甘肽結合而產生氧化型谷胱甘肽，從而進一步降低谷胱甘肽水平，這一現象被稱為“蠶豆病”（Blavism）；此外還有研究發現脆肉草魚調節NADP 的還原型酶Ⅰ（NADH-）顯著下調，與NADPH 相互作用的谷胱甘肽還原酶表達也降低[31-32]。因此，可以推測脆性草魚肌肉中的 G6PD 和還原型輔酶Ⅰ（NADH-）降低導致了NADPH 降低，從而影響草魚紅細胞膜的完整性，影響氧氣運輸，進而影響草魚肌肉品質。

1.2 桑葉

桑葉營養物質豐富，已經被應用于多種動物飼料中，并在改善動物的生長性能和提升肌肉品質等方面表現出優良的使用價值。不少研究發現飼喂桑葉能夠提高肌肉硬度，提高氨基酸含量，降低肌肉滴水損失等，從而提升動物肌肉品質。有研究發現飼料中添加桑葉粉能夠顯著提高草魚背肌硬度、黏性、咀嚼性和回復性，當添加量達到10%時還能夠顯著提高草魚肌肉中蛋白質、脂肪、鮮味氨基酸含量[33]，減緩宰后羅非魚肌肉pH的下降速度，降低滴水損失[10]，改善肌肉品質。此外，吳春艷研究發現，適量桑葉粉不僅能明顯提高胭脂魚機體抗氧化能力，而且能降低胭脂魚血脂含量[34]。由此可知，飼料中添加適量桑葉粉能夠增強機體抗氧化性能，提升水產品肌肉品質。

1.3 皇竹草

皇竹草具有產量高、競爭力強、易栽易管、生長快、抗逆性強且營養物質豐富等優點[35]，可用作多種動物（豬、牛、羊、雞、鵝、魚）的飼料，并且表現出比較高的飼料利用率[36]。毛東東等[37]以皇竹草代替飼料飼喂草魚90 天，發現與配合飼料相比，皇竹草可以在不降低草魚肌肉營養物質的前提下，提高草魚出肉率、改善草魚體型，使其更符合商品魚市場需求。此外，使用皇竹草粉代替草魚稚魚飼料中部分蛋白來源，能夠顯著提高草魚稚魚的生長性能，使其脂肪生成相關基因下降，脂肪分解基因上調，還能提高草魚稚魚機體抗氧化性能，顯著降低丙二醛含量，進而改良草魚稚魚的肌肉品質[38-40]。目前已經有部分企業將皇竹草制成草粉添加到魚飼料中，但是皇竹草本身對草魚品質的影響機制仍需進一步探索。

1.4 苜蓿草

苜蓿草是一種多年生豆科草本植物，是中國甚至世界范圍內種植面積最大的牧草品種。苜蓿草適應能力強，產量高，品質好且營養價值高，被稱為“牧草之王”，含有豐富的粗蛋白、維生素、無機鹽等[41]。苜蓿草作為優質牧草，受到很多學者的關注。飼料中添加部分苜蓿草粉能夠提升團頭魴[42]、黃河鯉[43]肌肉中粗蛋白含量，降低粗蛋白含量從而提升肌肉品質。王成章等[44]發現隨著苜蓿草粉添加比例增加（0、5%、10%、15%、20%）黃河鯉血清膽固醇和甘油三酯含量下降，肝胰臟和肌肉中膽固醇和甘油三酯也顯著下降，這說明苜蓿草粉不僅能夠改善黃河鯉脂質代謝，還能保護肝功能，提高肌肉品質。但是目前有關苜蓿草粉對畜禽以及水產動物的研究多集中在生產性能方面，苜蓿草對水產品品質影響的報道比較少。

1.5 杜仲

杜仲是我國特有的植物，具有很高的經濟價值和藥用價值?，F代醫學研究表明，杜仲作為中藥，具有補肝腎、止痛、抗氧化、降脂肪和血糖、促進膠原蛋白合成[45]等功效。在飼料中添加杜仲葉粉能顯著提高鯉魚[46]、草魚[47]肌肉中的鮮味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸總量，提高鯉魚肌肉嫩度，這可能是杜仲通過影響草魚肌肉中的葡萄糖代謝，葡萄糖氧化生成乙酰CoA 增多，而抑制了氨基酸生成乙酰CoA 的過程，從而使氨基酸在肌肉中沉積增多，也可能是杜仲刺激了肌肉中某些蛋白質合成，從而導致氨基酸增加。此外，許曉瑩等發現飼料中添加適量杜仲葉粉能降低肌纖維直徑，提高肌原纖維耐折力，降低肌肉失水率[48]。目前有關杜仲對養殖水產肌肉品質的影響研究甚少，且杜仲粉中所含有毒物質遠小于國家標準[49]，是一種值得開發應用的水產飼料添加劑。

1.6 其他

我國植物資源豐富且分布廣泛，在水產養殖中應用十分廣泛?；旌现参锏鞍祝ㄓ衩椎鞍追?、谷元粉、菜籽粕和膨化豌豆）代替75%的魚粉，可以增加金頭鯛肌肉中不飽和脂肪酸含量，并降低水分含量[50]。羅非魚飼料中添加絲蘭可以增加全魚蛋白含量[51]。牛至粉添加飼料，能夠提高鏡鯉肌肉持水力和粗蛋白含量[52]。甜菜堿可致中華鱉肌肉的鮮味氨基酸、裙邊總膠原蛋白和可溶性膠原蛋白提升[53]。

2 植物提取物對水產品品質的影響

植物作為飼料添加劑在水產品中的應用能在一定程度上改善水產品品質，這主要取決于植物自身含有的活性成分，但植物中也含有大量的活性抗營養因子，如植酸鹽、單寧、原花色素、蛋白酶抑制劑、生物堿、縮合單寧、凝集素、蠶豆嘧啶核苷和伴蠶豆苷等[54]，會導致魚類營養不均衡，消化酶活力降低，腸道對營養吸收和利用率降低，進而導致生長性能降低、飼料系數升高養殖成本增加等問題[11]。有研究表明，長期飼喂蠶豆的小鼠[55]和草魚[56]生長性能明顯受到抑制。植物提取物是在不改變植物有效藥用成分結構的前提下，經過物理、化學、提取、分離、縮合等方法，分離出植物中的抗營養成分，得到一種或者多種混合有效成分，具有促生長、誘食、抗菌、抗氧化應激等功能，目前已被廣泛應用于水產養殖中，且已經取得了良好的效果[57]。常見的植物提取物有生物堿、多酚、植物色素、植物多糖和精油等（表2）。

表2 植物提取物的種類、活性成分及主要功能

2.1 蠶豆提取物

蠶豆能使草魚品質提升，但是會對草魚機體造成一定的氧化損傷[25]，為了進一步確定蠶豆中的有效活性成分，去除抗營養因子，減少投喂單一蠶豆對魚體生長的負面影響，研究人員對蠶豆的不同提取物進行了大量研究。沈冠超[57]將三種蠶豆提取物（蠶豆醇提物、蠶豆酮提物和蠶豆酯提物）與蠶豆異黃酮和蠶豆皂苷分別加入基礎飼料中飼喂羅非魚，發現蠶豆醇提物和蠶豆皂苷添加的飼料能夠降低肌肉水分含量，提高粗蛋白、粗脂肪含量，顯著提高粗脂肪、羥脯氨酸和膠原蛋白含量，而且顯著降低羅非魚肌肉滴水損失，提高肌原纖維耐折力，達到明顯改善肉質的效果。MA[12]等以蠶豆、蠶豆水提物、蠶豆醇提物、蠶豆渣四種物質分別加入飼料，配制成等氮等能飼料飼喂草魚100 天，發現蠶豆水提物不但能顯著提高草魚肌肉硬度、彈性、咀嚼性等質構參數，膠原蛋白含量以及肌纖維密度，而且蠶豆水提物組的生長性能高于蠶豆組，但是蠶豆組、蠶豆醇提物、蠶豆渣組草魚肝胰臟中都出現了大量的脂肪累積，其中蠶豆渣組肝臟出現嚴重損傷。這說明蠶豆中的有益物質和有害成分已經被分開在四種提取物中。由于蠶豆和蠶豆水提物中蠶豆苷含量相近，由此推測蠶豆苷可能是改善草魚肌肉品質的重要物質。蠶豆提取物對水產品品質的影響目前只在草魚[12]和羅非魚[57]上有所報道，但由于蠶豆提取物提取工藝繁雜，且其最適添加量不清楚，蠶豆提取物仍是個值得探索的領域。

2.2 桑葉提取物

桑葉營養物質豐富，可以有效改善動物機體氧化代謝[58]。桑葉提取物是以在霜降前桑樹枝最前端第1-3 位新出的葉片為桑葉粉原料，將其摘下陰干后粉碎，粉碎后的桑葉粉用正丁醇、90%乙醇和水加溫浸提，最后噴霧干燥而成。桑葉提取物中含有桑葉黃酮、桑葉多酚、桑葉多糖、桑葉生物堿、1-脫氧野尻霉素等。陳冰、楊繼華等[13,59]研究發現，飼料中添加桑葉黃酮，能夠顯著降低羅非魚體內丙二醛含量（p＜0.05），顯著提高羅非魚總抗氧化能力和膠原蛋白含量，改善羅非魚肌肉氨基酸的組成。飼料中添加2%～3%桑葉提取物有益于幼鯽[60]生長，能有效改善脂質代謝，提高免疫功能。此外，隨著飼料中桑葉提取物含量的增加（0、0.2%、0.4%），金線蛭體成分粗蛋白含量增加，粗脂肪含量下降，機體抗氧化能力增強[61]。

2.3 大蒜提取物

大蒜素是大蒜提取物的主要物質，是近些年開發的天然抗病菌促生長型飼料添加劑。作為綠色環保型藥物和綠色環保型飼料添加劑，在飼料中加入大蒜素具有改善飼料適口性、無毒副作用、無抗藥性、促進生長、改善肉質等多種優點，因此在水產養殖中被廣泛應用。研究發現，羅非魚肌肉感官評價值隨著羅非魚飼料中大蒜提取液濃度增加而逐漸增加，達到6 g/L 時最大，繼續增加大蒜素含量，感官評價則會逐漸下降。當大蒜素濃度達到6 g/L 時，與未處理組羅非魚相比，貯存后魚肉腥味物質含量明顯減少[62]。此外，吳春昊發現日糧中添加40 mg/kg 的大蒜素可顯著改善鱘魚飼料效率、蛋白質效率，提高機體粗蛋白質含量，降低粗脂肪含量及肌肉的蒸煮損失[63]。大蒜提取物飼料添加劑與抗生素類促生長劑的作用效果相似，但是大蒜提取物在動物體內基本無藥物殘留，不產生抗藥性，是一種較為安全的飼料添加劑，隨著大蒜提取工藝的不斷完善，生產成本降低，大蒜提取物應用于水產養殖的前景定將十分廣闊。

2.4 杜仲提取物

杜仲又名思仲、思仙等。杜仲提取物是以杜仲中的主要降壓成分松脂醇二葡萄糖苷（PDG）為指標，建立質量標準。杜仲提取物最佳制備條件為：以60%的乙醇浸泡0.5 h，加熱回流提取2次，加醇量為12.8 倍，提取1.0 h。已經明確的有效成分PDG 提取率達85%，基本提取完全。在虹鱒魚飼料中分別添加杜仲提取物0、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%，發現添加4.0%杜仲皮提取物對虹鱒魚生長性能無顯著影響，但可以改善肌肉質構特性和肌纖維直徑、密度，從而改善肌肉品質[64]。此外，飼料中添加4 g/kg 杜仲提取物飼喂（59.7±0.3）g 草魚60 d，可提升草魚的生長性能和抗氧化能力，并通過增加膠原蛋白合成基因和降低膠原降解基因表達來改善草魚品質[65]。

2.5 其他植物提取物

由于植物含有生物堿、萜類、單寧、皂苷、黃酮、酚類或精油等多種活性成分，植物具有抗應激、促生長、增強抗氧化應激能力等多種功效。薄荷提取物作為飼料添加劑能夠提高亞洲鱸魚生長性能[66]，3%的薄荷提取物添加飼料，能改善里海白魚的腸道炎癥，改善魚體肌肉營養成分[67]。用含有槲寄生、蕁麻、生姜水提取物的飼料喂養虹鱒魚，能顯著提高血漿蛋白含量，改變魚體成分[68]。日糧中添加牡丹花粉不但顯著提升鯉魚的肌肉質地，而且還可以調節鯉魚肉質的脂質代謝和脂肪酸組成，從而改善肌肉品質[69]。還有研究發現，黃芪、當歸、金銀花和板藍根能顯著增加尼羅羅非魚肌肉中肌苷酸的濃度，同時改善其風味[70]。雖然已有大量研究報道了植物提取物在水產養殖中的多種功能和潛在應用，但是對植物提取物提取工藝及提取物添加濃度的研究仍然較少。

3 結論與展望

植物及植物提取物飼料添加劑能夠提升水產品肌肉品質，增強抗應激效果，且毒副作用小，無殘留，符合健康可持續養殖的基本要求。此外，我國植物資源豐富，種類繁多，當前我國常用作飼料添加劑的中草藥植物就多達200 余種，具有廣闊的應用前景。盡管植物及其提取物作飼料添加劑的生產工藝不夠完善，部分產品較粗糙，但其作為飼料添加劑具有良好的效果。因此，應大力開發植物資源，優化生產工藝，加大對植物及其提取物作用機理的深入研究，達到作為飼料添加劑的目的性應用標準，促進養殖業健康綠色發展。