于淼淼 ，李婉瑩 ，閻斌倫 ，2，3*

（1.江蘇海洋大學(xué)海洋科學(xué)與水產(chǎn)學(xué)院，江蘇省海洋生物技術(shù)重點實驗室，江蘇 連云港 222005；2.江蘇省海洋生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 連云港 222005；3.江蘇省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護與利用平臺，江蘇 南京 210014）

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，有機酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用越來越廣泛。檸檬酸是有機酸中應(yīng)用最廣泛的酸，檸檬酸能夠保護飼料品質(zhì)，加快水產(chǎn)動物生長，降低腸道pH 值，抑制病原菌增殖，降低飼料成本，實現(xiàn)部分黃豆粉代替魚粉，所以在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

1 檸檬酸的理化特性與生理功能

1784 年，瑞典化學(xué)家Carl Wilhelm Scheele 從檸檬汁中首次分離得到檸檬酸[1]。檸檬酸（citric acid）化學(xué)名為 2-羥基丙烷-1，2，3-三羧酸，又稱枸櫞酸，如無色半透明的白色結(jié)晶或者粉末，難溶于乙醚和氯仿，易溶于酒精和水。檸檬酸酸味強烈，無臭，入口柔和，沒有后酸味，是一種重要的有機酸[2]。天然的檸檬酸廣泛存在于柑橘、漿果和蔬菜中。工業(yè)用檸檬酸是用黑曲霉以發(fā)酵法生產(chǎn)的[3]。檸檬酸作為食品添加劑使用已經(jīng)有超過百年的歷史[1]，在適宜的用量下使用安全無毒，對水產(chǎn)動物的生產(chǎn)性能、飼料轉(zhuǎn)化率、機體免疫機能均有顯著的作用，可抑制腸道有害細菌。

在生物體生理代謝過程中，檸檬酸是三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，參與體內(nèi)的糖代謝、脂代謝和蛋白質(zhì)代謝[2]，其主要作用機理在于：檸檬酸分子中有三個羧基，進入機體的線粒體后，在烏頭酸酶、Fe2+、異檸檬酸脫氫酶的催化下，產(chǎn)生大量的ATP[4]。在日糧中添加檸檬酸，對ATP 的形成和生物總量的積累也起到重要作用[5]。它還能夠促進新陳代謝，增強對氨基酸和能量的吸收，促進水產(chǎn)動物的生長發(fā)育。它還是一種抗氧化劑、金屬離子螯合劑、飼料防腐劑，可以抑制有害細菌的增殖[6]。對于水生生物，尤其是經(jīng)濟水產(chǎn)養(yǎng)殖動物而言，近年來的研究表明，檸檬酸所起的作用是多方面的，對于其功能的揭示將有助于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

2 檸檬酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

2.1 保護飼料品質(zhì)，加快水產(chǎn)動物生長

近年來，檸檬酸、延胡索酸、蘋果酸是常用的有機酸添加劑，研究表明，檸檬酸對水產(chǎn)動物發(fā)揮著重要的影響，對其生長、消化和免疫都發(fā)揮重要作用，在高度集約化的水產(chǎn)養(yǎng)殖中，在飼料中添加適量的檸檬酸，有助于養(yǎng)殖對象的存活和生長、發(fā)育，具有提高經(jīng)濟效益和社會效益的作用[7]。同時，檸檬酸可作為防霉劑和抗氧化劑保護飼料品質(zhì)[8]。許友卿等[8]在研究中發(fā)現(xiàn)，想要提高飼料的長期儲存的穩(wěn)定性，可將抗氧化劑和檸檬酸聯(lián)合使用，檸檬酸作為抗氧化劑增效劑，可提高抗氧化效果；檸檬酸作為一種提高飼料適口性的誘食劑，可以促進羅非魚（Oreochromis mossambicus）、大口黑鱸（Micropterus salmoides）、鯽（Carassius auratus）、異育銀鯽（Carassiusauratus gibelio）[8-12]、虹鱒魚（Oncorhynchus mykiss）[13-14]等魚類的生長，還可以提高凡納濱對蝦（Litopenaeus Vannamei）[15]和歐洲鰉（Huso huso）[16-17]的飼料轉(zhuǎn)化率，降低飼料系數(shù)，降低成本，提高經(jīng)濟效益。Abdel-fattah 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加檸檬酸可以增強酸性環(huán)境，使得飼料酸化，促進胃內(nèi)消化酶的運動，增強蛋白質(zhì)在胃內(nèi)的停留時間，提高蛋白質(zhì)和纖維的消化和吸收率。而且，檸檬酸是初級代謝產(chǎn)物的有機酸，能夠直接進入三羧酸循環(huán)（Tricarboxylic Acid Cycle,TCA），參與機體的代謝，生成ATP，為水產(chǎn)動物機體提供能量，促進水產(chǎn)動物生長發(fā)育。

2.2 降低腸道pH 值，抑制病原菌增殖

有機酸可以降低腸道的pH 值，使胃內(nèi)的酸度降低，在酸的作用下，胃內(nèi)無活性的胃蛋白酶原可以轉(zhuǎn)化成有活性的蛋白酶，刺激消化酶的分泌，抑制胃腸蠕動，增加了食糜通過腸道的時間，使食糜和消化酶充分融合，促進水產(chǎn)動物的消化吸收。有機酸還為水產(chǎn)動物提供最適宜的消化環(huán)境，有利于腸道疾病的預(yù)防。并且檸檬酸在某些程度上還能調(diào)節(jié)胃腸道的菌群，增加有益菌，大部分胃腸道的病原菌是在偏堿性的環(huán)境下生存的，pH值 7.2～7.6 的環(huán)境最適宜病原菌生長。而腸道中的大部分有益菌在pH 值為5.0 時生存。在飼料中加入適當?shù)臋幟仕?，被腸道吸收后，能夠抑制病原菌的生長，為有益菌的增殖提供有益條件[19]。

2.3 提高免疫功能，具有抗應(yīng)激作用

有機酸可以激活宿主的免疫系統(tǒng)，增強水產(chǎn)動物的免疫力。粟雄高[16]研究發(fā)現(xiàn)，添加檸檬酸提高了凡納濱對蝦血清中的酚氧化酶（PO）、超氧化物歧化酶（SOD）、溶菌酶（LZM）的活性，還能有效抑制溶藻弧菌的感染。在異育銀鯽的飼料中添加檸檬酸，SOD 和總抗氧化能力（T-AOC）活性均隨檸檬酸濃度的增加而逐漸升高[20]。檸檬酸+富馬酸的復(fù)合酸化劑實現(xiàn)了不同酸化劑之間的協(xié)同合作，有效改善羅非魚生長性能，并且能夠提高機體抗氧化能力[21]。尚衛(wèi)敏等[22]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加酸化劑顯著提高草魚血清SOD、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH）和LZM 的活性。在工廠化養(yǎng)殖中，長途運輸、飼料更換、水溫變化、拉網(wǎng)捕捉等都會導(dǎo)致水產(chǎn)動物的應(yīng)激反應(yīng)，檸檬酸能夠提高水產(chǎn)動物抗應(yīng)激的能力，促進生產(chǎn)力，而對免疫功能降低、抵抗力衰退有一定的抑制作用。

2.4 降低飼料成本，實現(xiàn)部分黃豆粉代替魚粉

魚粉是水產(chǎn)養(yǎng)殖中非常重要的基礎(chǔ)飼料配方之一，水產(chǎn)動物對蛋白質(zhì)的需求很高，魚粉是優(yōu)質(zhì)的動物蛋白，但是近年來，魚粉價格昂貴且資源短缺，人們便想用價格便宜的植物蛋白來代替魚粉。黃豆粉資源豐富，價格低廉，粗蛋白豐富[23]，但植物蛋白的缺點是具有一種抗營養(yǎng)因子——植酸。研究表明，肉食性魚機體內(nèi)缺乏溶解植酸中磷的酶，這使得黃豆粉的磷和其他礦物質(zhì)利用率下降，而在飼料中添加檸檬酸，即使不添加磷，也能取得和魚粉一樣的效果，魚粉可被代替的量達到了70%，很大程度降低了飼料成本[6]。

3 檸檬酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的適宜用量

檸檬酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的積極作用已有報道，在實際應(yīng)用中，適宜的添加量至關(guān)重要。在奧尼羅非魚養(yǎng)殖中，在飼料中添加0.3%的檸檬酸能夠加快羅非魚的生長速度，提高蛋白質(zhì)效率和飼料系數(shù)[24]；在異育銀鯽養(yǎng)殖中，在飼料中添加0.2%的檸檬酸，可以提高其質(zhì)量增加率，但是對蛋白質(zhì)消化沒有顯著的影響[13]；在歐洲鰉中，檸檬酸的最適添加量為3%[17]，用黃豆粉代替魚粉的試驗中，添加檸檬酸可以顯著降低飼料成本。在團頭魴（Megalobrama amblycephala）養(yǎng)殖中，添加2%的檸檬酸能夠促進生長，降低飼料系數(shù)[25]。在鯉（Cyprinus carpio）的養(yǎng)殖中，添加1.5%的檸檬酸，對鯉的生長及與飼料結(jié)合有顯著的效果，為最優(yōu)配方[26]；在低磷飼料中，添加10 g/kg 的檸檬酸，顯著提高了大口黑鱸的質(zhì)量增加率和血漿磷水平，降低了飼料系數(shù)和氮的排放量[11]。在大黃魚（Larimichthys crocea）中，飼料中添加0.8%~1.6%的檸檬酸，能夠使高蛋白的飼料利用率增加，提高大黃魚的生長發(fā)育性能，提高礦物質(zhì)的利用率，增強了抗氧化能力[27]。在凡納濱對蝦養(yǎng)殖中，檸檬酸的最適添加比率建議為0.2%～0.3%[16]，添加0.2%的檸檬酸可以使蝦質(zhì)量增加率達到15.73%，降低飼料系數(shù)，蛋白質(zhì)效率提高13.72%，但檸檬酸對蝦體肌肉成分沒有顯著影響。在趙錫蝶[23]的研究中，在魚粉中添加0.3%的檸檬酸和0.3%的丁酸鈉，對凡納濱對蝦生長免疫都具有調(diào)節(jié)功能；在對蝦中，檸檬酸的適宜的添加比例是2%。

綜上所述，在魚類飼料中適宜添加檸檬酸的比例為0.2%～3.0%，在蝦類飼料中適宜添加比例是0.2%～0.3%。因為在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，如果水產(chǎn)動物不具備發(fā)達的胃和較強的消化能力，檸檬酸的添加量一般不超過5%[28]。但是，檸檬酸的添加量還受其他很多因素的影響，比如養(yǎng)殖環(huán)境、基礎(chǔ)飼料成分、生長階段、環(huán)境因子變化和魚蝦的不同種類等等。所以，在水產(chǎn)養(yǎng)殖和試驗中，一定要根據(jù)養(yǎng)殖的品種、生長階段、基礎(chǔ)飼料的組成和養(yǎng)殖環(huán)境去確定適宜的添加量，在具體實踐中調(diào)整和應(yīng)用。

4 有待進一步解決的問題

（1）檸檬酸作為一種有機酸添加劑，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果，但是還有一些問題亟待解決，檸檬酸的最適添加量還沒有確定。水產(chǎn)動物在不同的生長階段，不同的生長環(huán)境，所需要的添加量不同，添加的效果和穩(wěn)定性還需要去進一步探究。

（2）人們越來越注重檸檬酸這種新型綠色環(huán)保型添加劑的使用。已有研究表明，在建議使用15 000 mg/kg 檸檬酸全飼料和5 000 mg/L 檸檬酸飲用水的條件下，該添加劑對目標品種是安全的[28]。檸檬酸在畜牧養(yǎng)殖方面的研究較普遍，在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的研究還需要進一步加強。由于水產(chǎn)動物的品種繁多，生理消化功能差異大，因此要選擇具有代表性的水產(chǎn)動物，研究其適宜的添加劑的品種、劑量和作用機理。

（3）在動物養(yǎng)殖中使用檸檬酸，對消費者來說是安全的。但是人的皮膚、眼睛、黏膜接觸或吸入檸檬酸就有潛在危險。雖然檸檬酸在食品中是一種公認的防腐劑，但在飼料和飲用水中作為防腐劑的有效性尚未得到充分證明。FEEDAP 小組對有機酸作為防腐劑在典型水分含量≤12%的飼料中的有效性持保留意見[29]。

（4）自1860 年檸檬酸工業(yè)化生產(chǎn)開始，人們不斷將檸檬酸應(yīng)用到不同的行業(yè)，國內(nèi)復(fù)合酸的添加也占了很大比例。對于檸檬酸的消化代謝機理、對水產(chǎn)動物的腸道影響研究、是否抑制腸道有害菌的作用機理、和其他單酸的聯(lián)合使用等都需要進一步做深入的研究，才能真正減少抗生素的使用，為酸化劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。

（5）從養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益來看，如何開發(fā)出價格低、效果優(yōu)、安全環(huán)保的復(fù)合型酸化劑有待進一步研究[28]。

5 結(jié)語

近年來，養(yǎng)殖生產(chǎn)中抗生素濫用所帶來的人類健康和環(huán)境污染問題日益嚴重，抗生素的使用逐步受到限制。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部從2018 年4 月開展獸用抗菌藥減量工作，并規(guī)定藥物飼料添加劑于2020 年全部從飼料中退出。研發(fā)更加綠色安全的添加劑，是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的問題。酸化劑綠色安全無污染，沒有殘留，不產(chǎn)生耐藥性，非常環(huán)保，應(yīng)用前景廣闊，在畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)都發(fā)揮了非常重要的作用。但是在養(yǎng)殖的過程中使用檸檬酸一定要綜合考慮各種因素，以期達到最好的生產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益。盡管酸化劑在畜牧類研究方面較普遍，但是在水產(chǎn)動物研究方面比較滯后。隨著科學(xué)研究的進一步深入，酸化劑的正確和高效的使用會在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)越來越廣泛。