謝炳福,王亞琴,周 凡
(1.浙江省遂昌縣湖山鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)推廣服務(wù)中心,浙江遂昌323300;2.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,浙江杭州310058;3.浙江省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站,浙江杭州311100)
磷脂(Phospholipids,PL),也稱磷脂類、磷脂質(zhì),是指含有磷酸的脂類,屬于復(fù)合脂,其種類繁多,包括磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰絲氨酸(PS)、磷脂酸(PA)、固醇脂、糖脂等。磷脂是生物體新陳代謝必不可少的物質(zhì),對(duì)機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞活化、器官功能的維持、肌肉和關(guān)節(jié)的活化以及脂肪代謝等都起著非常重要的作用。20世紀(jì)后期,水產(chǎn)營養(yǎng)學(xué)者在對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物幼體的研究中首次發(fā)現(xiàn)了磷脂重要的營養(yǎng)生理功能,并開始逐漸引起研究人員的重視。我國磷脂資源十分豐富,深入研究飼料磷脂在魚類早期階段的營養(yǎng)作用對(duì)于解決魚類人工育苗的餌料問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
PL是細(xì)胞膜的主要成分,仔稚魚生長需要大量磷脂參與形成和更新細(xì)胞。PL結(jié)構(gòu)復(fù)雜,合成需要多種前體和酶的參與,而仔、稚魚早期生長階段對(duì)這些前體物的合成以及各種限速酶的分泌能力有限,導(dǎo)致PL合成受阻[1],因此海水仔、稚魚對(duì)飼料中的PL非常敏感,需要在飼料中添加PL來滿足組織早期生長的需要。Coutteau等[2]將魚類仔稚魚的磷脂定量需求水平確定為2%~12%,并指出淡水魚對(duì)磷脂的需求量較低,而海水魚對(duì)磷脂的需求量則相對(duì)較高;隨著動(dòng)物的生長,對(duì)磷脂的需求量會(huì)逐漸下降。
劉鏡恪等[3]報(bào)道添加磷脂飼料組仔魚的平均成活率為70.5%,而不含磷脂飼料組仔魚的平均成活率僅有50.4%。Niu等[4]用磷脂水平為0%、2%、4%和8%的飼糧投喂初始質(zhì)量為0.4 g的軍曹魚(Rachycentron canadum),飼養(yǎng)42 d后發(fā)現(xiàn)8%磷脂水平組軍曹魚的末體重、增重率和成活率最高。盧素芳等[5]研究人工微粒飼料中添加不同水平磷脂(0%、2%、4%、6%)對(duì)黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco)仔魚生長和存活的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組黃顙魚的體重和全長隨飼料中磷脂添加量的提高呈上升趨勢(shì),其中以添加6%磷脂的人工飼料組的仔稚魚生長最佳。此外,陳曉琳等[6]配制了卵磷脂含量分別為 0、2.5%、5.0%和 7.5%的真鯛(Pagrus major)仔魚微粒飼料,經(jīng)25 d的養(yǎng)殖試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),當(dāng)飼料中卵磷脂含量不超過5%時(shí),真鯛仔稚魚的生長速度和成活率隨著卵磷脂含量的增加而增加;但高磷脂添加水平不會(huì)對(duì)生長表現(xiàn)有進(jìn)一步促進(jìn)作用,表明仔稚魚對(duì)磷脂的吸收利用程度存在限度。
2.1 對(duì)消化功能的影響 磷脂分子具有雙親性,可以作為表面活性劑,具有乳化作用。對(duì)于消化能力尚不完善的魚類和甲殼類幼體,磷脂在其對(duì)脂肪的消化過程中可以起到有效的乳化作用。在對(duì)歐洲鱸(Dicentrarchus labrax)和梭鱸(Sander lucioperca)的研究中發(fā)現(xiàn),消化功能的提早成熟與飼料中高磷脂含量有關(guān)[7-8]。當(dāng)投喂高磷脂含量的飼料時(shí),這2種試驗(yàn)魚消化道內(nèi)的淀粉酶活性比同時(shí)期的魚要低,反映出其胰腺發(fā)育已比較成熟,而堿性磷酸酶(AP)和氨肽酶活性的增強(qiáng)也進(jìn)一步表明了腸道發(fā)育的成熟。同時(shí),隨著飼料磷脂含量的增加,AP/亮氨酸-丙氨酸肽酶比率也隨之增長,表明磷脂對(duì)消化道發(fā)育具有促進(jìn)作用。此外,Gisbert等在投喂歐洲鱸的飼料中分別添加PL含2.5%EPA+DHA和等量的中性脂肪,通過測(cè)定腸酶活性表明PL能夠促進(jìn)歐洲鱸的消化道發(fā)育。用相同的飼料投喂大西洋鱈魚(Gadus morhua),結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加PL含EPA+DHA的試驗(yàn)組在孵化后45 d試驗(yàn)魚增重明顯較多,這可能與腸道的提早發(fā)育成熟有關(guān)[9]。
2.2 對(duì)消化系統(tǒng)組織形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 通過觀察機(jī)體內(nèi)組織形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變,可以反映出飼料質(zhì)量、魚類新陳代謝和營養(yǎng)狀態(tài)等信息。據(jù)報(bào)道,飼料PL對(duì)脂質(zhì)吸收及運(yùn)輸[10]和脂肪滴在仔魚腸道內(nèi)的積累有顯著的影響[11]。飼喂PL缺乏或富含三酰基甘油的飼料,通常會(huì)導(dǎo)致腸道內(nèi)出現(xiàn)脂質(zhì)空泡積累,說明仔魚能夠消化飼料中的脂肪,但運(yùn)輸脂類物質(zhì)的能力較差[4,10]。當(dāng)脂質(zhì)吸收所占比例超過脂蛋白合成比例或脂質(zhì)代謝產(chǎn)生障礙時(shí),腸道脂質(zhì)包膜就成為了一種重新脂?;舅岬臅簳r(shí)儲(chǔ)存形式[12]。在歐洲鱸的研究中發(fā)現(xiàn),腸道上皮細(xì)胞間有脂質(zhì)的積累,表明飼料營養(yǎng)成分對(duì)脂質(zhì)從腸道粘膜到體循環(huán)過程有顯著影響。
在正常生理狀態(tài)下,仔魚生長期腸道的快速發(fā)育與脂質(zhì)蛋白合成密切相關(guān)。同時(shí),發(fā)育過程伴隨著腸道內(nèi)較大脂質(zhì)空泡數(shù)量的大量減少和細(xì)胞間小脂質(zhì)顆粒數(shù)量的明顯增加[13]。腸道中過多不同大小的脂質(zhì)包膜造成了脂質(zhì)合成機(jī)制障礙,內(nèi)源性PL合成可能不足以維持體內(nèi)脂蛋白的合成[10]。腸道中較大脂蛋白和脂肪滴的形成與未發(fā)育成熟的腸道中過量脂肪密切相關(guān),而腸道的未發(fā)育成熟是由于食用高脂肪酸食物所導(dǎo)致的[13]。在一些情況下,腸道內(nèi)脂質(zhì)大量積累,即腸道脂肪變性,可能導(dǎo)致一些病理損害,主要是由于較大脂質(zhì)包膜導(dǎo)致腸道上皮磨損、細(xì)胞壞死或腸道粘膜發(fā)炎[14]。
肝臟在正常情況下是以載脂蛋白的形式不斷向肝外轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪,磷脂是合成載脂蛋白所必需的物質(zhì)。如果肝內(nèi)脂肪不能運(yùn)出,充盈于肝細(xì)胞中,會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞破壞,結(jié)締組織增生,肝功能減退,引發(fā)脂肪肝。Steven等在對(duì)紅擬石首魚(Sciaenop ocellatus)的研究中發(fā)現(xiàn)飼料中添加磷脂有提高稚魚肝脂含量的作用,而飼料中添加膽固醇則有將脂肪由肝臟轉(zhuǎn)移到肌肉和腹膜內(nèi)的作用。由于仔魚肝臟的能量存儲(chǔ)對(duì)營養(yǎng)的改變反應(yīng)靈敏、迅速,肝臟是代謝敏感的器官,對(duì)脂肪代謝起著重要作用。在營養(yǎng)充足的仔魚肝臟中,糖原和脂質(zhì)逐漸積累,隨著仔魚的發(fā)育,肝臟體積逐漸增大,高爾基體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逐漸增多。相比之下,飼喂?fàn)I養(yǎng)不均衡飼料的仔魚,其高爾基體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不發(fā)達(dá)。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化可能是反映營養(yǎng)病理的生物標(biāo)記。脂質(zhì)在肝臟中的積累可以視為對(duì)肝細(xì)胞脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝的阻礙[15]。
Geurden等[16]通過用不同種類的磷脂喂養(yǎng)鯉魚(Cyprinus carpio)仔魚,發(fā)現(xiàn)磷酯酰肌醇(PI)能降低仔魚骨骼畸形率。用添加1.3%PI的飼料投喂鯉魚仔魚,只有2%的仔魚表現(xiàn)出骨骼畸形,而添加1.3%PC時(shí)骨骼畸形率高達(dá)32%。Cahu等[7]研究發(fā)現(xiàn)投喂添加12%PL(相當(dāng)于1.6%PI)的飼料,歐洲鱸仔魚骨骼畸形發(fā)病率最低,只有2%仔魚表現(xiàn)、種或多種骨骼畸形而在添加3%PL(其中包括0.2%PI)的試驗(yàn)組中,卻有33.3%的仔魚表現(xiàn)出畸形。PI對(duì)仔魚發(fā)育的影響機(jī)制尚不十分清楚,磷脂酰肌醇與控制脊椎動(dòng)物早期發(fā)育生物過程的信號(hào)系統(tǒng)有關(guān),其可能是作為調(diào)控鈣進(jìn)入細(xì)胞的第二信使前體來影響仔魚的骨骼發(fā)育[17]。
Kj?rsvik等[18]用添加 PL 或中性脂肪(NL)并添加二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid,DHA)的飼料投喂鱈魚仔魚,觀察鱈魚仔魚脊椎骨的骨化,在孵化后21 d的魚中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)弓。飼喂PL的仔魚在孵化后31 d可以觀察到15個(gè)骨化神經(jīng)弓和13個(gè)骨化椎骨,而飼喂添加NL的仔魚只有6個(gè)神經(jīng)弓和4個(gè)椎骨,表明添加PL能夠使仔魚的骨化代謝明顯提前。此外,PL中EPA+DHA的含量對(duì)鰭條的發(fā)育有顯著影響。
另外有研究表明,PL中高不飽和脂肪酸(Highly unsaturated fatty acids,HUFA)對(duì)歐洲鱸骨骼發(fā)育有較大影響。HUFA可能具有促進(jìn)骨骼正常發(fā)育作用,抑或表現(xiàn)出致畸作用,這主要取決于PL中HUFA的含量。Villeneuve等[19]用添加13%PL并分別添加1.1%、2.5%和5%的EPA+DHA的飼料飼喂歐洲鱸仔魚,發(fā)現(xiàn)在HUFA含量低的試驗(yàn)組只有不到7%仔魚的骨骼發(fā)育出現(xiàn)畸形,比正常孵化畸形率還低,而含2.5%HUFA的試驗(yàn)組魚中,有13%的仔魚表現(xiàn)出畸形。最高HUFA含量飼料組中仔魚的畸形率較高:近一半仔魚表現(xiàn)出不同程度的骨骼畸形。此外,還發(fā)現(xiàn)脊柱最容易產(chǎn)生畸形,在出現(xiàn)骨骼畸形的仔魚中大約80%的仔魚有脊柱前凸、側(cè)彎和后凸現(xiàn)象。
已有許多試驗(yàn)表明,添加磷脂可以使飼料中EFA能夠更有效被利用。用添加大豆卵磷脂的飼料投喂草魚(Ctenopharyngodon idellus),可使其肝胰臟中 C18∶2(n-6)和 n-3HUFA水平顯著提高,而C18∶3(n-3)的含量下降,導(dǎo)致C20∶4(n-6)/C18∶2(n-6)比值降低和 n-3HUFA/C18∶3(n-3)比值升高[20]。麻艷群等[21]發(fā)現(xiàn)飼料磷脂水平顯著影響巴丁魚(Pangasius sutchi)的肥滿度、肝臟脂肪含量和肌肉脂肪含量。投喂4%磷脂組的肥滿度顯著高于其他組;肌肉和肝臟脂肪含量則隨著飼料磷脂添加水平的增加呈下降趨勢(shì)。盧素芳[5]研究表明飼料中添加磷脂能夠促進(jìn)黃顙魚仔稚魚體內(nèi)脂類蓄積,改善飼料中的EFA的有效吸收與利用;隨著飼料中磷脂添加量的上升和日齡的增長,黃顙魚魚體總脂肪含量有升高的趨勢(shì)。
磷脂對(duì)仔稚魚的營養(yǎng)生理功能所起的有益作用已經(jīng)大量被證實(shí),然而仍存在以下方面需要進(jìn)一步研究:①加強(qiáng)對(duì)魚類消化功能、新陳代謝和骨骼發(fā)育的觀察實(shí)驗(yàn),從而對(duì)磷脂的綜合影響做出更加準(zhǔn)確、全面的解釋;②研究營養(yǎng)因子對(duì)基因表達(dá)的作用將有助于研究PL和HUFA對(duì)仔魚發(fā)育影響的分子機(jī)理;③水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)不同來源及存在形式的PL的需要量也有所不同。確保飼料中PL的穩(wěn)定來源對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有重大意義,可為解決水產(chǎn)養(yǎng)殖苗種生產(chǎn)中的成活率和生長提供依據(jù)。
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