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微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进展

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微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进展微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进展 微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进 展 微量元素铬硒锌在水产养殖中的研究进展 兴嘉生物刘明美1,2 ,吕宗友z,邓波波z,郭旭东, (1.淮安生物工程高等职业学校,江苏淮安223200;2.扬州大学动物科技学院,江苏扬州225009 3.中国农业科学院饲料研究所,北京100081) 摘要:微量元素参与动物体内蛋白质,氨基酸,核酸,脂肪,碳水化合物和维生素以及微量元素等营养物 质的代谢,在动物的生命活动中有重要的作用.其在提高动物免疫力,生产性能,改善肉品质方面也有重...
微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进展
微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进展 微量元素铬、硒、锌在水产养殖中的研究进 展 微量元素铬硒锌在水产养殖中的研究进展 兴嘉生物刘明美1,2 ,吕宗友z,邓波波z,郭旭东, (1.淮安生物工程高等职业学校,江苏淮安223200;2.扬州大学动物科技学院,江苏扬州225009 3.中国农业科学院饲料研究所,北京100081) 摘要:微量元素参与动物体内蛋白质,氨基酸,核酸,脂肪,碳水化合物和维生素以及微量元素等营养物 质的代谢,在动物的生命活动中有重要的作用.其在提高动物免疫力,生产性能,改善肉品质方面也有重要的作 用.文章综述了微量元素在水产养殖中的作用效果及机理,为微量元素在水产养殖中进一步运用奠定理论基础. 关键词:微量元素;铬;硒;锌;水产动物 中图分类号:$816.72;Q56文献标志码:A文章编号:1001—0084(2011)07—0036—05 ResearchProgressIcroelementChrOmium, SeleniumandZincinAquaculture LIUMingmei一,LVZongyou,DENGBobo,GUOXudong (1.HuaianHigerVocationalSchoolofBiologicalEngineering,Huaian22320,JiangsuChina ; 2.CollegeofAnimalScienceandTechnology,YangzhouUniversity,Yangzhou225009,Jian gsuChina; 3.FeedResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,Chin a) Abstract:Microelementtakespartinthemetabolismofproteins,nucleicacid,fatandcarbohy dratesinani— mals,anditalsohastheimportantrolesinanimalslifeevens.Microelementhassomeinfluenc esinimprovingper- formance,immunity,andpromotesresistancetostressinaquaticlivestock.Thispaperreview edtheeffectandmech- anismofmicroelementusedinaquaticlivestocknutritionandpavesthewayforthefurtherstu dy. Keywords:microelement;chromium;selenium;zinc;aquaticlivestock 铬作为葡萄糖耐量因子(GTF)的活性成分,与 胰岛素发挥协同作用而影响动物三大代谢,动物如 果缺乏铬,将不能有效利用碳水化合物,脂类和蛋 白质.在猪饲料中添加的外源铬包括无机铬,有机 铬和纳米铬.肠道中部是铬吸收的主要部位,其次 是回肠和十二指肠.无机铬生物利用率低是由于其 在胃肠道内解离成三价铬离子(Cr3)后与碱根作用 生成难溶性的聚合物所致,其吸收率仅为1%, 3%,并且吸收率与日粮摄人量成反比.有机铬易 吸收,吸收率为10%一25%,而GTF—Cr最易吸收. 硒在自然界中主要以微量形式分散于重金属硫 化矿物中,主要以单质硒,硒酸盐,亚硒酸盐以及 有机硒等形式存在于蛋白质肽链中.动物机体硒含 量一般为20—50mg?kg,,动物体内有机硒主要以 硒酶或硒蛋白形式存在,目前鉴定超过30种硒蛋 白主要在十二指肠吸收.在动物日粮中添加硒,能 够增强动物抵抗疾病的能力,提高动物的生产性 能,增加动物机体硒的沉积. 锌是动物生长和生命活动所必需的微量元素, 分布于机体的所有组织中,其中以肌肉,肝脏,皮 收稿日期:2011-03—24 作者简介:刘明美(1974一),女,山东青岛人,硕士,讲师,主要从事饲料生产方面的教 学研究工作. 36饲料博览2011年第7期 蚕国 毛等器官组织中锌的浓度较高.锌是体内40多种 酶的组成成分,200多种酶的激活因子,具有分 解,合成,稳定酶蛋白4级结构,调整酶活性等多 种生化作用.适量锌是动物免疫系统正常发育, 维持以及免疫功能发挥的关键微量元素,锌在维 持细胞膜完整性方面发挥重要作用,且可维持激 素的正常作用.锌与胰岛素或胰岛素原形成可溶 性聚合物,有利于其发挥生理生化作用.锌对其 他激素的形成,储存,分泌都具有促进作用.锌 参与维持上皮细胞和被毛的正常形态,生长和健 康.其生化基础与锌参与胱氨酸和酸黏多糖代谢 有关1-3]o 1对生产?陛能的影响 1.1铬 铬是GTF的主要组成部分,在GTF作用下, 胰岛素可以将葡萄糖和重要氨基酸迅速传输,通 过细胞膜进入细胞,产生能量和形成组织,血糖 浓度得以维持正常水平,氨基酸用于蛋白质的合 成,产生肌肉,提高鱼的生产性能.除了参与蛋 白质和碳水化合物的代谢,铬还在脂类的代谢中 起重要作用,其是动物体内血清胆固醇浓度调节 剂,可以防止脂肪组织的堆积,降低饵料系数, 降低肌间脂肪,提高鱼肉品质.有机铬还可以提 高运输成活率和运输后的暂养成活率,主要是因 为有机铬促进了鱼体乳酸和黏糖蛋白的合成和分 泌,保护鱼体表不受细菌的感染,从而提高了成 活率.三价铬可维持核酸结构的完整性和稳定 性,有助于甘氨酸,丝氨酸,蛋氨酸等氨基酸在 组织中的贮存,增强蛋白质的合成作用. 周兴华等在团头鲂日粮中添加吡啶甲酸铬 (Cr含量分别为300,600,900txg?kg),研究铬 对团头鲂生产性能的影响,结果表明,当Cr添加 量为600I,zg?kg时,团头鲂是生产性能最大(P< 0.05)lo蒋伟明等在日粮中添加烟酸铬(0.75, 1.50,2.25和3.00mg?kg)研究铬对奥尼罗非鱼生 产性能的影响,结果表明,各试验组均能提高鱼增 重,降低血糖浓度,其中添加烟酸铬2.25mg?kg组 的增重效果较好,铬主要在肾脏积累,肌肉,肝 脏积累较少,添加炯酸铬对鱼的胰岛组织细胞没 有影响. 适量的铬能促进动物生长,过量的铬则抑制 生长.蔺玉华等研究铬对1月龄和3月龄鲤鱼生长 性能的影响,结果表明,饲料中添加铬0.5mg?kg 饲养1日龄鲤65d,其相对生长率高于对照组 13.79%,饲料转化率提高21.83%,饲养3月龄鲤 40d期间,添加铬1mg?kg饲养鲤与对照组相比, 其体重有增加趋势;添加铬2和5mg?kg饲养鲤分 别在20,30d内生长缓慢,30,40d出现负生 长;添加铬10mg?kg,,鲤停止生长】. 1.2硒 水产动物饲料中脂肪含量较高,脂肪在高温下 易氧化,脂肪的氧化产物进入水产动物体内细胞膜 上,使其产生脂肪酸的过氧化,使组织遭受过氧化 损伤.添加外源硒能提高谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH—Px)活性,清除产生的自由基,从而修复损 伤,提高水产动物的生产性能;硒作为5一脱碘酶 的组成部分,可介导甲状腺激素的形成和降解,催 化四碘甲状腺原氨酸(T)转变为三碘甲状腺原氨酸 (rr1),L控制着生长激素基因的表达和生长激素的 合成,]r3还能提高胰岛素水平,促进肌肉蛋白质 合成与周转,从而促进生长;硒也可提高消化酶活 性,提高消化吸收率,促进生长一1. 梁萌青等添加亚硒酸钠0.2,0.4,0.6,0.8和 1.0mg?kg到鲈鱼的饲料中,当亚硒酸钠添加量为 0.4,0.6mg?kg时,对鲈鱼的生长有促进作用,当 添加量在0.8,1.0mg?kg时,鲈鱼的生长受抑制】. 苏传福等研究了亚硒酸钠(添加量为0.15,0.3, 0.6,1.2,2.4,4.8mg?kg)对草鱼生长性能的影 响,结果表明,当亚硒酸钠添加量为0.6mg?kg时 草鱼的生长性能最佳,特定生长率,增重率,饲料 效率,蛋白质效率和饲料蛋白沉积效率达到最高, 草鱼的肝胰脏和肠道蛋白酶,淀粉酶以及脂肪酶活 性均达最大值,其中肝胰脏和肠道脂肪酶活性分别 比对照组提高了205.55%和249.33%,提高了消化 酶活性,促进了生长I. 大部分报道认为,有机硒的利用率高于无机 硒,因为动物对无机硒的吸收是靠肠道的被动扩 散,而对有机硒的吸收是通过主动运输的形式.郑 宗林等研究了添加亚硒酸钠,蛋氨酸硒和酵母硒 (添加到日粮中的量为0.02,0.06,0.2,0.4mg.kg) 对叉尾鲴生长性能的影响,研究结果表明,蛋氨酸 硒组的作用效果均高于其他组,随着硒添加量的增 加,叉尾鲴的生产性能均有所提高,当蛋氨酸硒添 加量为0.4mg?kg时,叉尾鲴增重最快,这与魏文 2011年第7期饲料博览37 忐等的研究结果一致"?.华雪铭等的试验也表 明,饲料中添加酵母硒(0.3%,0.6%,1.2%)能不 同程度地促进异育银卿的生长(P<0.05),其相对增 重率比对照组增加16%,3l%11210而赵吉伟等认 为,添加外源硒(亚硒酸钠和硒酵母,添加量均为 1.5%,2.0%,2.5%,3.0%)对虹鳟的生长及抗氧化 能力没有显着影响.这可能是虹鳟日粮中硒的含 量已满足其生长,再添加外源硒对其作用已不大所 造成的. 1.3锌 锌能改变消化道卜皮细胞的结构和功能,调节 各种含锌消化酶的活性,抑制肠道有害微生物生 长,延长食物在消化道滞留时间,增加食物的消 化,吸收率,从而提高消化率,促进动物生长,提 高动物的生产性能. 徐志雄等在军曹鱼幼鱼基础日粮中添加ZnSO (10,50mg?kg),试验结果表明,基础饲料组鱼出 现生长不良,厌食,皮肤糜烂和白内障等症状,其 成活率,增重率,血清碱性磷酸酶活性(AKP)显着 低于添加锌组(P<0.05),以ZnSO为锌源时,军曹 鱼幼鱼日粮锌的最适添加量为42.86mg?kg[161~张 纯等在初始体重约为150g的俄罗斯鲤鱼H粮中添 加硫酸锌(锌含量为60mg?kg)和以乳酸锌为主的 中华富锌康(锌含量为30,60,90和120mg?kg), 研究了锌对鲤鱼生产性能的影响,结果表明,乳酸 锌60m};?kg..组增重最高,饵料系数最低,乳酸锌 30mg?kg组与硫酸锌60mg?kg组相比,增重和 饵料系数差异不显着(P>0.05)tt71o说明鲤鱼饲料中 用乳酸锌替代硫酸锌,可以减少锌的用量而不影响 鲤鱼生长性能,以乳酸锌为锌源,提高了锌的利用 率,减少了无机锌的使用,也对环境有一定改善作 用. 2对免疫功能的影响 2.1铬 免疫球蛋白的生成受到一系列以微量元素为活 性中心的酶的调节,最常见的是铜和锌,铬可能是 另一个参与酶调节而增加免疫球蛋白合成的微量元 素,或是影响铜,锌代谢而间接参与免疫球蛋白的 合成.铬提高淋巴细胞活性可能是通过改变胰岛素 受体或胰岛素与其受体结合后的细胞内外信号传导 来实现的-.杨允辉等研究了添加有机铬和无机铬 对螃蟹免疫的影响,结果表明,有机铬组(烟酸铬 38饲料博览2011年第7期 和蛋氨酸铬)较无机铬组(三氯化铬)显着降低了河 蟹血清中肌酸激酶(CK)活力和皮质醇含量(P< 0.05),铬添加组(0.5和5mg?kg)较未添加组显着 降低了河蟹血清中肌酸激酶活力和皮质醇含量(P< 0.05),提高了抗应激能力,但对非特异性免疫力 没有显着影响(P>0.05)[1910 2.2硒 鱼类重要的免疫器官是头.肾和脾脏,头肾具 有重要的造血和内分泌功能,而脾脏是鱼类红细 胞,中性细胞和粒性白细胞产生,贮存和成熟的主 要场所,在鱼类免疫系统中有着重要的作用.鱼类 头肾体指数和脾体指数可以反映免疫功能的强弱. 金明吕等研究了亚硒酸钠(0.1,0.2,0.3,0I4, 0.5,0.6,0.7mg?kg)对鲤鱼免疫的影响,研究表 明,添加硒0.3,0.5mg?kg,,可显着提高幼鲤头肾 和脾脏重及其体指数,使血液红细胞数量增多,白 细胞数量减少,并能提高血清免疫球蛋白(IgM)水 平,攻毒后成活率,血清溶菌酶活力及血清凝集抗 体效价,从而增强幼鲤免疫功能和对疾病的抵抗 力.硒本身没有丝裂原作用,不能引起T淋巴细 胞转化,只能增强T淋巴细胞或脾细胞对丝裂原刺 激的转化能力,同时增强T淋巴细胞的细胞毒作 用.王亭亭等研究了酵母硒对中华鳖免疫力的影 响,结果表明,酵母硒组中华鳖T淋巴细胞转化率 和NK细胞活性比对照组高,其中酵母硒能显着提 高中华鳖NK细胞活性(P<0.05)... 2.3锌 锌对于维持动物中枢免疫器官和外周免疫器官 的结构和功能起着重要作用.已有许多试验证明, 缺锌可导致动物的胸腺,脾脏,法氏囊等免疫器官 生长发育不良,器官萎缩,质量减轻,其中以胸腺 受损最为明显,质量可减少20%,40%.动物机体 通过补锌可以显着改善其免疫器官生长发育.锌浓 度过高,可明显抑制胸腺,腔上囊,脾脏淋巴细胞 增殖,导致免疫器官重量降低. 张薇等通过对鱼体免疫组织生物发光,抗体 的凝集效价,腹腔巨噬细胞(Mf)吞噬活性等免疫 指标进行研究,结果发现饲料中锌质量分数与鲫鱼 的免疫机能密切相关,缺锌时鲫鱼生物发光值,抗 体的凝集效价均为最低,Mf吞噬活性最弱,但高锌 也会抑制其免疫功能,适宜添加量为38-80mg?kg 饲料.宋维彦等的研究认为,饲料中添加znl5 薏圃 mg?kg时鲫鱼的非特异免疫功能达到最佳状态, 鲫鱼抗菌活力,血清溶菌活力最强,在饲养到20, 30d达到最高值. 3对肉品质的影响 3.1硒 硒是体内磷脂过氧化氢谷胱甘肽过氧化物酶和 谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分,能清除细胞 内形成的过氧化物,防止细胞和亚细胞膜受到过氧 化物的破坏,其与维生素E具有协同作用.硒也是 生物膜的抗氧化剂,对保证细胞膜完整性起着重要 作用.肉的滴水损失是由于细胞膜氧化破裂和细胞 液外溢所致,所以添加硒也利于肉品质的改善.许 多试验表明,有机硒的生物利用率远高于无机硒, 且毒性较小,适口性好,便于在饲料中应用.有机 硒能显着提高动物组织,奶和蛋中的硒水平,在降 低脂质与肌红蛋白的氧化,稳定肉色,提高肉色评 分方面的作用也要优于无机硒. 苏传福等研究表明,硒对草鱼营养组分影响显 着,适量添加硒可提高草鱼鱼体和肌肉中的粗蛋白 含量,降低粗脂肪含量,说明硒对草鱼营养成分有 优化作用,能改善草鱼肉品质,饲料添加硒对草鱼 的形体指标和肥满度无显着影响,硒对草鱼鱼体丰 满程度没有显着影响.田福平等也认为,添加外 源硒(纳米硒)鱼鳞片呈金黄色,肉质较紧,肉层较 厚,有弹性,明显提高了鱼肉品质.王井亮等研 究了亚硒酸钠和酵母硒(添加量均为0.75,1.50, 3.00mg?kg)对克氏螯虾肉品质的影响,结果表 明,饵料中添加无机硒对虾肉硒沉积量没有显着的 影响(P>0.05),但饵料中添加有机硒(酵母硒)对虾 肉硒沉积量有极显着的影响(P<0.01),虾肉硒沉积 量随着饵料中酵母硒添加量的提高而递增,酵母硒 组虾肉硒沉积量比添加同量无机硒组提高171.15%, 218.18%,饵料中硒源和硒添加量对虾体水分含 量,屠宰1h后的虾肉pH(pH1),24h的pH(pH 24)和滴水损失无显着的影响(P>0.05)126].吴东研 究了添加无机硒和昆虫蛋白硒(添加量为0.75, 1.50,3.00mg?kg)对克氏螯虾肉品质的影响.各 组虾肉的水分含量,pH1,pH24和滴水损失差异 不显着(P>0.05),虾肉(风干态)中硒含量1.50和 3.00mg?kg组极显着高于对照组(P<0.01),昆虫 蛋白硒较无机硒在克氏螯虾体内沉积率高171.15%-~ 218.18% 3.2铬 铬能改善肉仔鸡的胴体性能,提高屠宰率和 胸肌率,腿肌率,降低腹脂率,也能降低肌肉粗脂 肪,胆固醇含量.铬改善胴体品质可能是铬增强外 周组织对葡萄糖的有效利用,减少了蛋白质的降解 或提高了生长激素的浓度.罗刚等认为,有机铬 和维生素C和维生素E共同添加在鱼饲料中能改善 鱼肉的品质口. 4对水产动物的毒性 细胞中摄入过高的硒,将会取代细胞中的硫, 导致蛋白质合成紊乱,蛋白质功能丧失,硒也会在 食物链中积累,对机体造成伤害.何宝荣等研究了 亚硒酸钠(3,5.4,9.6,16.8,22.5mg?L)对斑点叉 尾鲴仔鱼及幼鱼的毒性试验,发现亚硒酸钠对仔鱼 和幼鱼96h的半致死浓度分别为1.35,5.12mg?, 安全浓度分别为0.135,0.512mg?Ll3U】.Wang等也 认为,硒浓度过高降低了凡纳滨对虾超氧化物歧化 酶(SOD),过氧化物酶(GPX),过氧化氢酶(CAT) 的活性,从而降低了其免疫力,影响了生长,甚至 死亡[311.Ambrosius等在龙虾饲料中添加外源硒 (1.21mg?kg),研究表明,饲喂30d时,龙虾 SOD,GPX,乙二醛酶I(GI)的活性减弱,但雄 性龙虾比雌性龙虾更敏感.也有关于铬对水产动 物的毒性的报道.尤宏争等认为,添加吡啶甲酸铬 0.9mg?kg试验组鱼的体长,体重和肥满度的绝对 增长量和相对增长率,特定生长率和饲料转化率均 显着低于不添加组(P<0.05),而其他两组各指标与 不添加组相比差异不显着(尸>0.05). 5小结 目前,我国水产养殖中微量元素的研究才刚 刚起步,无论是从研究的数量还是质量都很有限, 在许多方面还是空白.在提高动物的生产性能,肉 品质,提高动物的免疫力及抗氧化性方面虽然有一 定进展,但大部分作用机理仍然是推测所得,需要 进一步研究f3435.今后应通过现代生物化学技术降 低有机化合物的成本,或提高无机化合物的利用 率;注意几种微量元素共同使用,探明几种微量元 素的颉颃和协同作用;深入到分子水平上研究饲粮 中补饲不同来源和不同水平的微量元素对与肉质有 关的主要酶和功能蛋白的基因表达的影响;对微量 元素的作用机理进一步深入探究,发掘其改善水产 动物肉品质和提高生产性能的原理. 2011年第7期饲料博览39 国 【参考文献】 J1许丽'l哲滨.锌与畜禽免疫功能的关系『J】.动物医学进展,2002, 23(3):33—35. 2]JingdongY,Xilong【,DefaL,eta1.Dietarysupplementationwith zincoxidestimulatesghrelinsecretionfromthestomaehofyoung pigs]J1.JournalofNutritionalBiochemistry,2009,20:783—790. 【3JEmilyH,ChantalC,BruceNA.Zincdeficiencyinducesoxidative DNAdamageandincreasesP53expressioninhumanlungfibro— blasts[J1.JNutr.2003133:2543-2548. 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