楊曼綺, 張亮亮*, 陸黎明, 劉義穩(wěn), 蔣劍春,3

(1.華僑大學(xué) 先進(jìn)碳轉(zhuǎn)化技術(shù)研究院,福建 廈門 361021; 2.五峰赤誠(chéng)生物科技股份有限公司,湖北 宜昌 443000;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所,江蘇 南京 210042)

我國(guó)是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó),隨著集約化與半集約化養(yǎng)殖模式的發(fā)展,截至2021年全國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達(dá)7 009.38千公頃,全社會(huì)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值達(dá)29 689.73億元[1]。然而,養(yǎng)殖密度的不斷增大和餌料的不合理投喂等使得糞便和殘餌在水體中不斷地堆積,導(dǎo)致了水質(zhì)惡化以及病原微生物大量滋生等問(wèn)題,使得水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物病害頻發(fā)[2-3]。因此,出于預(yù)防和治療的目的,在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中抗生素被廣泛地使用以降低經(jīng)濟(jì)損失。然而,由于抗生素的濫用,一方面導(dǎo)致了耐藥菌株的出現(xiàn),低劑量的抗生素對(duì)致病菌的藥效減弱乃至無(wú)效[3];耐藥細(xì)菌和耐藥基因可以通過(guò)水平或垂直的基因轉(zhuǎn)移來(lái)傳播給其他細(xì)菌或生物體,因此,整個(gè)種群可能受到水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中的耐藥基因或細(xì)菌污染[4-5]。另一方面導(dǎo)致了藥物殘留問(wèn)題,抗生素可在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物血液、肌肉和肝臟等組織中富集[6-7]。目前,已在包括水產(chǎn)品在內(nèi)的動(dòng)物源食品中檢測(cè)到70多種抗生素[8],對(duì)人類的健康構(gòu)成了潛在的風(fēng)險(xiǎn)[9]。另外,抗生素的濫用也易造成水環(huán)境的微生態(tài)失衡[3],同時(shí)給養(yǎng)殖動(dòng)物帶來(lái)新的健康威脅。因此,包括我國(guó)在內(nèi)的多國(guó)已頒布相關(guān)規(guī)定以限制和規(guī)范抗生素的使用[5,10]。當(dāng)下,開(kāi)發(fā)綠色健康的抗生素替代物已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。目前,不少抗生素替代產(chǎn)品已出現(xiàn)在市面上,如:酶制劑[11-13]、微生態(tài)制劑[14-16]、中草藥制劑[17-19]、寡糖和多糖類[20-22]、腐殖質(zhì)類[23-25]、噬菌體[26-28]、抗菌肽[29-31]和植物提取物[32-34]等。

植物多酚是一類由植物體為抵御外界多變的環(huán)境而產(chǎn)生的,與抗病和抗逆相關(guān)的,具有多元酚結(jié)構(gòu)的次生代謝產(chǎn)物[35-36]。大多植物多酚因具有抗氧化、抗菌、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫力、抗炎和促進(jìn)腸道健康等作用成為抗生素的替代品之一,并已在家禽和畜禽養(yǎng)殖上廣泛應(yīng)用。因此,作者就植物多酚對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物健康的影響進(jìn)行綜述,以期為植物多酚在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用提供思路。

1 植物多酚的定義與分類

植物多酚也稱植物單寧,其在高等植物的根、莖、葉、皮和果等部位廣泛存在,在植物體中的含量?jī)H次于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素[37-38]。對(duì)植物多酚的研究早在19世紀(jì)便開(kāi)始了。植物多酚泛指相對(duì)分子質(zhì)量在500～3 000之間的單寧,其是一類能沉淀生物堿、明膠及其它蛋白質(zhì)的水溶性多酚化合物。隨著研究的深入,植物單寧的含義不斷地被豐富[35,38-40]。按照單寧的結(jié)構(gòu)特征,可將植物多酚分為縮合單寧和水解單寧兩類,但隨著對(duì)植物多酚研究的深入,已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了集縮合單寧和水解單寧兩類結(jié)構(gòu)為一體的且具備縮合單寧和水解單寧特性的復(fù)雜單寧[35,41]。此外,根據(jù)酚環(huán)的數(shù)量以及與其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連的元素的不同作用可將植物多酚分成酚酸、類黃酮、黃酮類、木聚素和木酚素等[42-43]。還有學(xué)者根據(jù)酚來(lái)源的不同,將其直接命名為茶多酚、葡萄多酚和松樹(shù)皮多酚等[38,42]。

2 植物多酚對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的作用

2.1 對(duì)生長(zhǎng)性能的影響

植物多酚通過(guò)提高養(yǎng)殖動(dòng)物機(jī)體的生理狀況,促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收,進(jìn)而達(dá)到促生長(zhǎng)和提高飼料利用率的作用[44-45]。茶多酚是茶葉中一種多羥基酚類化合物的總稱,其主要成分包括兒茶素、黃酮、酚酸和花青素等化合物及其衍生物[46]。在初始體質(zhì)量均約6 g的奧尼羅非魚(yú)(Oreochromisniloticus×O.aureus)飼料中分別添加100和200 mg/kg的茶多酚,可提高奧尼羅非魚(yú)的增重率,而當(dāng)添加量為400～800 mg/kg時(shí),則降低了增重率[32]。槲皮素又稱槲皮黃素,不僅存在于漿果類和甘藍(lán)類蔬果中,還存在于藥用植物中,如接骨木和銀翹等[47]。Zhang等[48]研究發(fā)現(xiàn),在斑馬魚(yú)(Daniorerio)飼料中添加100 mg/kg槲皮素,可提高斑馬魚(yú)的生長(zhǎng)性能和飼料利用率。姜黃素提取自姜黃的根莖,具有抗炎、抗感染和調(diào)節(jié)免疫力等功效,是一種良好的飼料添加劑[49]。有研究[50-51]表明:在草魚(yú)(Ctenopharyngodonidella)和大黃魚(yú)(Pseudosciaenacrocea)的飼料中添加姜黃素(添加量0.02%～0.06%)可提高草魚(yú)和大黃魚(yú)的增重率,并降低飼料系數(shù)。此外,在暗紋東方鲀(Takifugufasciatus)飼料中添加水解單寧(添加量0.25%～1.25%),隨著水解單寧添加量的升高,暗紋東方鲀的增重率上升,飼料系數(shù)下降[52]。由此可知,植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響主要與植物多酚的種類、使用劑量以及養(yǎng)殖動(dòng)物的品種及其生長(zhǎng)階段等密切相關(guān)。植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能影響的更多研究詳見(jiàn)表1。

表1 植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響Table 1 Effect of plant polyphenols on growth performance of aquatic animals

2.2 對(duì)抗氧化能力的影響

植物多酚可通過(guò)直接清除活性氧(ROS)、激活抗氧化酶、螯合金屬離子、還原α-生育酚自由基、抑制氧化酶、緩解一氧化氮(NO)引起的氧化應(yīng)激、升高尿酸水平以及提高低分子抗氧化劑的抗氧化性能等來(lái)增強(qiáng)動(dòng)物的抗氧化能力[59]。植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物抗氧化能力影響的研究已經(jīng)從檢測(cè)抗氧化酶的活性轉(zhuǎn)向更深入地了解它們的分子作用機(jī)制,包括細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和基因表達(dá)等。植物多酚可使動(dòng)物機(jī)體的氧化-抗氧化處于相對(duì)平衡的狀態(tài)[43]。養(yǎng)殖動(dòng)物的肝臟抗氧化狀態(tài)通常用于判斷肝臟是否功能正?；蚴軅蚧疾?。Long等[60]的研究表明,在團(tuán)頭魴(Megalobramaamblycephala)飼料中添加50 mg/kg茶多酚可通過(guò)提高團(tuán)頭魴肝臟總抗氧化能力(T-AOC)水平以及超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)的酶活性及轉(zhuǎn)錄水平,進(jìn)而有效提高團(tuán)頭魴抗亞硝酸鹽脅迫的能力。

Zhang等[48]研究發(fā)現(xiàn),在斑馬魚(yú)(D.rerio)飼料中添加100 mg/kg槲皮素可以通過(guò)下調(diào)凋亡相關(guān)基因的表達(dá)水平以及上調(diào)抗凋亡相關(guān)基因表達(dá)的水平來(lái)減弱由三苯基錫(TPT)引發(fā)的細(xì)胞凋亡,同時(shí)通過(guò)減少ROS的產(chǎn)生、增強(qiáng)抗氧化酶的活性從而保護(hù)斑馬魚(yú)的肝臟免受TPT誘導(dǎo)損傷。過(guò)量的抗生素是導(dǎo)致水生動(dòng)物氧化應(yīng)激的危險(xiǎn)因素之一。Nazeri等[61]在對(duì)虹鱒(O.mykiss)的研究中發(fā)現(xiàn),在含四環(huán)素的飼料中添加1 000 mg/kg蘆丁可降低由四環(huán)素處理后升高的虹鱒肝臟谷草轉(zhuǎn)氨酶(ASL)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)的活性,提高SOD和CAT的活性,并降低虹鱒血液中葡萄糖的含量,改善虹鱒肝臟的功能,提高其抗氧化應(yīng)激和組織損傷的能力。另外,各種多酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)表明,植物多酚不能僅僅被認(rèn)為是抗氧化劑,其在一定反應(yīng)條件下也會(huì)表現(xiàn)出促氧化活性。這種促氧化活性可能有助于其一些生物學(xué)特性,如抗氧化和抗癌作用。這種促氧化特性可能是由各種機(jī)制產(chǎn)生的,例如化學(xué)不穩(wěn)定性、細(xì)胞谷胱甘肽(GSH)的消耗和細(xì)胞銅離子的動(dòng)員等[62-63]。植物多酚在體外和體內(nèi)條件下作為抗氧化劑或促氧化劑的能力取決于許多因素,如劑量、結(jié)構(gòu)和作用系統(tǒng)等[59,63]。植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物抗氧化能力的影響更多相關(guān)研究詳見(jiàn)表2。

表2 植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物抗氧化能力的影響Table 2 Effect of plant polyphenols on antioxidant capacity of aquatic animals

2.3 對(duì)抗炎癥反應(yīng)的影響

炎癥是機(jī)體的先天免疫系統(tǒng)應(yīng)對(duì)內(nèi)源性或外源性刺激的防御性反應(yīng),可控的炎癥反應(yīng)有利于機(jī)體保護(hù)自身免受損傷,但是嚴(yán)重或慢性的炎癥反應(yīng)會(huì)影響機(jī)體的正常代謝和免疫功能的紊亂[67-68]。植物多酚對(duì)動(dòng)物的抗炎作用不僅可通過(guò)協(xié)同機(jī)體的抗氧化應(yīng)激能力來(lái)對(duì)抗刺激,也可通過(guò)參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的信號(hào)通路,降低促炎因子和上調(diào)抗炎因子的表達(dá)量發(fā)揮抗炎作用[69]。因此,植物多酚對(duì)動(dòng)物的抗炎作用不能歸因于某一種作用機(jī)制,而是不同途徑和機(jī)制之間的協(xié)調(diào)[67]。白藜蘆醇具有抗菌、抗炎和抗氧化等功效[70]。Smith等[71]在體外研究中發(fā)現(xiàn),30 或50 μmol/L的白蘆藜醇可降低脂多糖刺激后大西洋鮭(Salmosalar)頭腎巨噬細(xì)胞的抗菌和炎癥相關(guān)基因的表達(dá),也減少了吞噬細(xì)胞的數(shù)量和肉豆蔻酸酯(PMA)刺激下ROS的產(chǎn)生。Castro等[72]在對(duì)大菱鲆(PsettamaximaL.)的研究中也發(fā)現(xiàn)白蘆藜醇可調(diào)節(jié)大菱鲆白細(xì)胞活性,從而阻斷了在PMA刺激下細(xì)胞遷移、呼吸爆發(fā)活性和酸性硫酸多糖(ASPs)刺激下前列腺素合成等炎癥反應(yīng)的事件,可緩解大菱鲆的應(yīng)激狀態(tài)。在對(duì)斑馬魚(yú)(D.rerio)的研究中,Zhang等[48]發(fā)現(xiàn),在飼料中添加100 mg/kg的槲皮素可下調(diào)在三苯基錫(TPT)誘導(dǎo)下斑馬魚(yú)肝臟的TNF-α、IL-8、IL-1β和NF-kBp65 基因的表達(dá)水平,有效緩解斑馬魚(yú)肝臟的炎癥反應(yīng)。植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物抗炎反應(yīng)的影響詳見(jiàn)表3。

表3 植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物抗炎反應(yīng)的影響Table 3 Effect of plant polyphenols on anti inflammatory reaction of aquatic animals

2.4 對(duì)抗細(xì)菌感染能力的影響

植物多酚被稱為天然抑菌劑,其對(duì)微生物生長(zhǎng)的抑制效果依據(jù)植物多酚的種類、結(jié)構(gòu)、濃度、環(huán)境因素及微生物菌株的不同而有所差異[78]。植物多酚可通過(guò)破壞微生物的細(xì)胞形態(tài)、影響微生物膜的電位、微生物的能量代謝以及抑制生物大分子的合成等來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)[79]。細(xì)菌性疾病的爆發(fā)在一定程度上限制了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,相較于陸生動(dòng)物,水產(chǎn)動(dòng)物傳染性疾病的出現(xiàn)在早期往往不能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn),且當(dāng)水產(chǎn)動(dòng)物病情嚴(yán)重后便已不再攝食,也不能像陸生動(dòng)物一樣進(jìn)行灌喂治療,故在日常的飲食管理上可以適當(dāng)投喂功能性飼料以提高水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體抵御病原菌的能力。梁高楊等[32]研究發(fā)現(xiàn):在奧尼羅非魚(yú)(O.niloticus×O.aureus)飼料中添加茶多酚(100～800 mg/kg)可降低嗜水氣單胞菌攻毒后的累積死亡率,提高抗嗜水氣單胞菌感染的能力。俞軍[33]在對(duì)大黃魚(yú)(P.crocea)的研究中發(fā)現(xiàn):在飼料中添加姜黃素(100～300 mg/kg)可提高大黃魚(yú)抗溶藻弧菌感染的能力。吳林怡[34]研究發(fā)現(xiàn):表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)對(duì)草魚(yú)(C.idella)常見(jiàn)致病菌(檸檬酸桿菌、銅綠假單胞菌和嗜水氣單胞菌)有抑制效果,且隨著EGCG濃度(0.2～4.0 μmol/L)的增大抑菌效果增強(qiáng)。在凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)飼料中添加水解單寧(0～0.20%)可有效降低對(duì)蝦感染副溶血弧菌后血液中ROS和NO的水平,提高堿性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)、SOD和酯酶的活性,從而提高對(duì)蝦抗副溶血弧菌的能力[80]。綜上可知,植物多酚不僅可以通過(guò)對(duì)細(xì)菌的抑制作用提高細(xì)菌感染后的存活率,還可通過(guò)提高機(jī)體的抗氧化及抗應(yīng)激能力來(lái)緩解細(xì)菌感染對(duì)機(jī)體造成的傷害。

2.5 植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道健康的作用

水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料的消化和養(yǎng)分的吸收主要發(fā)生在腸道,腸道的健康與水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、抵御病原微生物、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)以及免疫功能等息息相關(guān)。腸道的健康得益于各功能的正常發(fā)揮,又與其他器官間產(chǎn)生協(xié)同影響效應(yīng)。植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道健康的作用主要包括4個(gè)方面:提高腸道消化酶的活性;改善腸道組織結(jié)構(gòu);調(diào)節(jié)腸道菌群等[81]。

2.5.1對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道消化酶的影響 水產(chǎn)動(dòng)物腸道消化酶的活性受眾多因素的影響,包括動(dòng)物機(jī)體的生理狀態(tài)、食物來(lái)源、環(huán)境、溫度和生長(zhǎng)階段等。腸道消化酶活性的高低可以反映動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的能力[82-83]。內(nèi)源性消化酶由消化器官和消化腺分泌而來(lái),具有高度催化性和高度專一性,其可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能從而加快化學(xué)反應(yīng)的速度,促進(jìn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收[84]。適當(dāng)劑量的多種植物多酚可以提高特定消化酶的活性,促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收[85-88]。葉繼丹等[89]研究發(fā)現(xiàn):美洲鰻鱺(Anguillarostrata)腸道中蛋白酶和淀粉酶的活性總體上隨大豆黃素添加量(0～40 mg/kg)的增加而上升。胡海濱等[90]在研究大豆黃酮對(duì)大菱鲆(S.maximus)消化酶的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),飼料中添加10～100 mg/kg大豆黃酮可以提高大菱鲆幼魚(yú)胰蛋白酶的活力,但對(duì)腸道蛋白酶和淀粉酶無(wú)顯著影響。有學(xué)者推測(cè)大豆黃酮可能是通過(guò)改善腸道上皮細(xì)胞的生長(zhǎng),間接促進(jìn)腸道消化酶的分泌[89,91]。陳密等[92]研究發(fā)現(xiàn):在草魚(yú)(C.idella)飼料中添加97.4 mg/kg蘆丁,可提高草魚(yú)腸道淀粉酶的活性,而對(duì)腸道胰蛋白酶和脂肪酶的活性無(wú)負(fù)面影響。盧俊姣[57]研究發(fā)現(xiàn):在飼料中添加原青花素(0～800 mg/kg)對(duì)吉富羅非魚(yú)(O.niloticus)的腸道蛋白酶和脂肪酶活性均有顯著的促進(jìn)作用,但對(duì)腸道淀粉酶活性無(wú)顯著影響。另有研究表明:在飼料中添加適量的茶多酚可提高奧尼羅非魚(yú)(O.niloticus×O.aureus)[32]和青魚(yú)(Mylopharyngodonpiceus)[88,93]的腸道消化酶活性。但蔡英華[94]在研究中發(fā)現(xiàn),隨著飼料中染料木黃酮(0.03%～1.24%)添加量的上升,牙鲆(Paralichthysolivaceus)腸道的淀粉酶和蛋白酶活性均逐漸下降。Mandal等[95]在研究3種印度鯉魚(yú)(Labeorohita,Catlacatla和Cirrhinusmrigala)的體外酶活時(shí)發(fā)現(xiàn):水浮蓮源單寧(0.89 g/L)可顯著抑制這3種魚(yú)的腸道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性,且均隨著單寧添加量的增加而降低。相似的體外酶活實(shí)驗(yàn)結(jié)果也出現(xiàn)在金合歡樹(shù)葉源的單寧上[96]。Peng等[97]研究表明,在花鱸(Lateolabraxjaponicus)飼料中添加縮合單寧(200～400 mg/kg)顯著降低了花鱸腸道胰蛋白酶的活性,但對(duì)腸道淀粉酶和脂肪酶無(wú)顯著影響;而當(dāng)縮合單寧的添加量為100 mg/kg時(shí)則對(duì)花鱸腸道消化酶均無(wú)顯著影響。單寧可能通過(guò)與各種消化酶形成單寧-蛋白質(zhì)復(fù)合物,影響消化酶的空間結(jié)構(gòu)和催化作用,從而降低了消化酶的活性[98]。因此,植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道消化酶的影響受植物多酚的種類、使用劑量、水產(chǎn)動(dòng)物品種、生長(zhǎng)階段、腸道內(nèi)環(huán)境和食性等的不同而有所差異。

2.5.2對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道組織結(jié)構(gòu)的影響 腸道是水產(chǎn)動(dòng)物抵御病原微生物、內(nèi)毒素以及環(huán)境壓力等的天然屏障,腸道組織結(jié)構(gòu)的完整性、飼料、病原微生物的入侵以及腸道菌群的失衡等皆影響著腸道的屏障功能。腸道黏膜層是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要部位,腸道黏膜層的面積,腸絨毛的高度、寬度和完整性,黏膜下層、肌層和漿膜層的厚度和完整性等都是衡量腸道消化吸收能力的重要指標(biāo)[99]。植物多酚可通過(guò)抗氧化應(yīng)激作用和調(diào)節(jié)炎性因子的表達(dá)等作用來(lái)保護(hù)腸道黏膜層免受損傷[81]。適量的水解單寧可通過(guò)提高機(jī)體的抗氧化能力,來(lái)降低腸道自由基對(duì)腸道的損傷,改善腸道形態(tài),促進(jìn)腸道健康。朱旭楓等[100]研究發(fā)現(xiàn):在珍珠龍膽石斑魚(yú)(EpinephelusLanceolatus♂×Epinephelusfuscoguttatus♀)飼料中分別添加0.10%和0.15%的水解單寧可促進(jìn)珍珠龍膽石斑魚(yú)的腸道絨毛更高且密集生長(zhǎng),增加了食物與黏膜層的接觸面積,促進(jìn)對(duì)食物的消化吸收。黎梅[101]發(fā)現(xiàn):在生長(zhǎng)中期的草魚(yú)(C.idella)飼料中添加縮合單寧(≥30 g/kg),縮合單寧通過(guò)增加草魚(yú)腸道ROS的含量,下調(diào)腸道抗菌肽和抗炎因子相關(guān)基因的表達(dá),破壞了腸道結(jié)構(gòu)的完整性,而低劑量的縮合單寧對(duì)草魚(yú)的腸道無(wú)負(fù)面影響。相似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也出現(xiàn)在彭凱等[102]對(duì)海鱸(Lateolabraxmaculatus)的研究結(jié)果中:飼料中添加1 g/kg的縮合單寧降低了海鱸腸道絨毛的長(zhǎng)度,使其杯狀細(xì)胞數(shù)量增加。但Peng等[97]研究發(fā)現(xiàn):在花鱸(L.japonicus)飼料中添加縮合單寧(0～400 mg/kg),花鱸腸道組織結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化。Peng等[53]在研究中發(fā)現(xiàn):飼糧中葡萄籽源縮合單寧添加量>0.5 g/kg時(shí)可引起南美白對(duì)蝦(L.vannamei)腸道組織形態(tài)損傷,且隨著飼料中葡萄籽源縮合單寧添加水平的上升而加重;但當(dāng)添加量<0.5 g/kg時(shí),則無(wú)負(fù)面影響,這可能與縮合單寧的收斂性有關(guān),縮合單寧易與腸道蛋白結(jié)合成不溶性鞣酸蛋白沉淀,破壞腸道絨毛的結(jié)構(gòu)。胡海濱等[90]在大菱鲆(S.maximus)飼料中添加大豆黃酮(0～100 mg/kg),發(fā)現(xiàn)大豆異黃酮對(duì)大菱鲆幼魚(yú)后腸的組織結(jié)構(gòu)完整性無(wú)不良影響,且在飼料中添加大豆黃酮(10～20 mg/kg)可提高大菱鲆幼魚(yú)后腸的絨毛高度。相似的結(jié)果也出現(xiàn)在異育銀鯽[55]的實(shí)驗(yàn)中。陳偉[103]研究發(fā)現(xiàn):隨著牙鲆(P.olivaceus)飼料中大豆黃酮(0～0.8%)添加水平的上升,牙鲆腸道內(nèi)壁的完整性逐漸發(fā)生損壞,但若飼料中大豆黃酮的添加量不超過(guò)0.4%,則其對(duì)牙鲆的抗?fàn)I養(yǎng)作用可以忽略不計(jì)。適量的大豆異黃酮可以促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞的活性,抑制其脫落和凋亡,從而優(yōu)化腸道黏膜層的結(jié)構(gòu);而高濃度的大豆異黃酮對(duì)腸道損傷的影響可能與其抗?fàn)I養(yǎng)性相關(guān)[89,91]。適量的姜黃素可作為腸黏膜機(jī)械屏障的保護(hù)劑促進(jìn)大黃魚(yú)(P.crocea)[33]和羅非魚(yú)(O.mossambicus)[104]腸道絨毛的生長(zhǎng)。動(dòng)物腸道的杯狀細(xì)胞可分泌消化液促進(jìn)腸腔內(nèi)食糜的快速通過(guò),適量的姜黃素可減少杯狀細(xì)胞的數(shù)量從而使食糜進(jìn)行較慢的轉(zhuǎn)運(yùn),更有利于食物被充分的消化和吸收[105]。Parrillo等[54]研究表明使用橄欖源多酚(≤5 g/kg)對(duì)東歐鰲蝦(A.leptodactylus)后腸的絨毛形態(tài)和肌層厚度均無(wú)負(fù)面影響。綜上可知,在水產(chǎn)動(dòng)物的飼料中添加植物多酚需慎重考慮多酚的來(lái)源及使用劑量。

2.5.3對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的影響 水產(chǎn)動(dòng)物生活的環(huán)境和餌料中存在大量的微生物,經(jīng)過(guò)適應(yīng)后它們與腸道固有的微生物共同組成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的菌群。腸道微生物的組成和數(shù)量影響著水產(chǎn)動(dòng)物的健康,在水產(chǎn)動(dòng)物正常的生理情況下,腸道菌群的維持和優(yōu)化依賴于腸道內(nèi)長(zhǎng)勢(shì)良好且數(shù)量較多的優(yōu)勢(shì)菌群。不同水產(chǎn)動(dòng)物腸道的優(yōu)勢(shì)菌群和數(shù)量不同,當(dāng)環(huán)境變化、餌料變更或其他刺激性因素產(chǎn)生后,水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的平衡就會(huì)被打破,宿主抵御外來(lái)有害菌侵入的能力下降,進(jìn)而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收或造成疾病的產(chǎn)生[106]。植物多酚分為游離酚和結(jié)合酚,一方面游離酚可在小腸內(nèi)酯酶的作用下水解而被機(jī)體吸收發(fā)揮其作用,結(jié)合酚則需要與腸道微生物共同作用后分解為小分子代謝物進(jìn)入機(jī)體的血液循環(huán),另一方面植物多酚通過(guò)調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài),促進(jìn)機(jī)體的健康[107]。植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道致病菌的影響主要體現(xiàn)在抑菌上[81,108],植物多酚既可通過(guò)其羥基基團(tuán)結(jié)合致病菌的磷脂雙分子層來(lái)破壞致病菌的細(xì)胞膜的通透性和正常功能,亦可通過(guò)螯合金屬離子迫使微生物酶系無(wú)法正常運(yùn)作,從而導(dǎo)致致病菌無(wú)法正常生長(zhǎng)[109]。雙歧桿菌是腸道內(nèi)的有益微生物[81]。張偉[55]發(fā)現(xiàn):在飼料中添加大豆異黃酮可提高異育銀鯽腸道中雙歧桿菌/大腸桿菌的比值,對(duì)腸道菌群有一定的改善作用。朱懷寧[110]研究發(fā)現(xiàn):在美洲鰻(A.rostrata)飼料中添加200 mg/kg姜黃素可降低美洲鰻腸道中部分有害菌的相對(duì)豐度,提高有益菌的相對(duì)豐度,促進(jìn)美洲鰻腸道的健康。在凡納濱對(duì)蝦(L.vannamei)飼料中添加300 mg/kg栗木單寧可提高凡納濱對(duì)蝦腸道菌群的豐富度和多樣性,并降低了變形菌門的相對(duì)豐度[111]。水解單寧可通過(guò)與腸道細(xì)胞壁結(jié)合形成一個(gè)保護(hù)層,阻斷致病菌與腸道受體結(jié)合,抑制細(xì)菌的感染[112]。在飼料中添加水解單寧(0.05%～0.20%)提升了珍珠龍膽石斑魚(yú)(E.Lanceolatus♂×E.fuscoguttatus♀)腸道菌群的多樣性和群落豐度,降低變形菌門的相對(duì)豐度,同時(shí)增加厚壁菌門和擬桿菌門的相對(duì)豐度[100]。此外,在草魚(yú)(C.idella)飼料中添加10 g/kg的縮合單寧可降低草魚(yú)腸道嗜水氣單胞菌和大腸桿菌的數(shù)量,并隨著縮合單寧添加水平的上升而逐漸下降,這可能與縮合單寧破壞了致病菌的細(xì)胞膜的完整性并將其殺死有關(guān)[101]。

在雜交石斑魚(yú)(E.polyphekadion♂×E.fuscoguttatus♀)飼料中添加槲皮素-5’-磺酸鈉顯著降低了腸道擬桿菌門的相對(duì)豐度[113],擬桿菌門豐度的降低往往會(huì)導(dǎo)致炎癥的產(chǎn)生及代謝紊亂[114]。此外,腸道微生物不僅可受炎癥反應(yīng)的影響,亦可為炎癥的產(chǎn)生提供微環(huán)境[115],而槲皮素-5’-磺酸鈉通過(guò)直接或者間接影響腸道擬桿菌門和艾克曼菌屬的相對(duì)豐度造成了腸道微生物的失衡,進(jìn)而調(diào)控NF-κB信號(hào)通路,導(dǎo)致了腸炎的發(fā)生。故在長(zhǎng)期補(bǔ)充植物多酚的前提下,不僅需考慮使用劑量,還需考慮植物多酚是否會(huì)影響腸道菌群結(jié)構(gòu)中有益菌的比例以及腸道的氧化應(yīng)激狀態(tài)。在花鱸(L.maculatus)飼料中添加葡萄籽源單寧降低了花鱸腸道優(yōu)勢(shì)菌群中的芽孢桿菌、不動(dòng)桿菌和假單胞菌的豐度,而梭菌屬的豐度隨葡萄籽源單寧添加量的增加而上升,但沒(méi)有影響細(xì)菌的多樣性[116]。芽孢桿菌是常見(jiàn)的有益菌,而不動(dòng)桿菌和假單胞菌是常見(jiàn)的致病菌,葡萄籽源單寧在抑制致病菌生長(zhǎng)的同時(shí)對(duì)有益菌的生長(zhǎng)也具有一定的影響。這可能與單寧易和腸道中的金屬離子絡(luò)合有關(guān),腸道中金屬離子的缺乏會(huì)導(dǎo)致微生物不能利用其進(jìn)行增殖[117]。由此可見(jiàn),植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的調(diào)控作用受試驗(yàn)條件的不同而有所差異,其對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物腸道健康的作用還需依具體使用情況和養(yǎng)殖品種而論。此外,學(xué)者們?cè)谔骄恐参锒喾訉?duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的調(diào)控作用時(shí),往往聚焦于其正面調(diào)控作用,故還需進(jìn)一步將其正面與負(fù)面調(diào)控作用相結(jié)合進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與展望

植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的調(diào)節(jié)作用受多種因素的影響,但眾多研究結(jié)果已表明適量的植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的腸道健康具有積極的作用。植物多酚在水產(chǎn)動(dòng)物腸道內(nèi)可與微生物共同作用發(fā)揮其促進(jìn)腸道健康的作用,因此,可以進(jìn)一步從“益生元”的角度出發(fā)研究植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道健康調(diào)節(jié)的作用機(jī)制。

植物多酚對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物健康的影響可表現(xiàn)在促生長(zhǎng)、抗氧化、抗菌、免疫調(diào)節(jié)和腸道健康上,其是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)替抗的優(yōu)良產(chǎn)品之一。雖然植物多酚的眾多功效已然明了,但在其對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物健康的作用機(jī)制及高效利用問(wèn)題上仍丞待解決。因此,進(jìn)一步深入探究植物多酚的來(lái)源、結(jié)構(gòu)、分離提取、純化工藝、副產(chǎn)品、功效、作用機(jī)制以及產(chǎn)業(yè)化等是具有研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用潛力的。

由于目前研究所涉及的植物多酚大部分是提取物(多種多酚化合物組成的混合物),未來(lái)可以通過(guò)分離純化得到結(jié)構(gòu)明確的植物多酚單體化合物,研究多酚化合物不同結(jié)構(gòu)對(duì)促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物腸道健康作用的構(gòu)效關(guān)系。

植物多酚(尤其是分子質(zhì)量較大的植物單寧)在促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物腸道健康的作用的同時(shí)可能會(huì)影響水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收利用率,植物體中的單寧以水解和聚合兩種形式存在,聚合單寧酸一直被認(rèn)為是飼料的抗?fàn)I養(yǎng)因子,對(duì)動(dòng)物有很強(qiáng)的抗?fàn)I養(yǎng)吸收作用,而水解單寧酸能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率,具有抗應(yīng)激和提高免疫力的功效。需要重點(diǎn)研究不同類型的植物單寧在動(dòng)物飼料中的添加量對(duì)蛋白質(zhì)的消化吸收利用率的影響。