鱼类钙、磷营养研究进展

聂家全 董晓慧 谭北平 迟淑艳 杨奇慧 刘泓宇

（广东海洋大学水产学院水产动物营养与饲料实验室，广东湛江 524088）

钙、磷参与鱼体内多种生理功能代谢，在物质和能量代谢中起着十分重要的作用，是维持鱼类正常生长和骨骼发育的重要矿物质元素。饲料中钙、磷含量及钙磷比影响鱼类生长、脂肪代谢和矿物质的吸收与积累；饲料中的其它营养物质如维生素D3和某些添加剂如植酸酶等可影响鱼类对钙、磷的吸收。本文就鱼类钙（Ca）、磷（P）的营养生理功能、需要量及与其它营养素的关系予以综述，为水产配合饲料的研制与开发提供参考。

1 钙、磷营养生理功能

钙是构成鱼体骨骼、鳞片、牙齿等硬组织的主要元素。在硬骨鱼类中，鱼体99%的钙存在于骨骼和鳞片中[1]，其余存在于体液及软组织中。钙对视力发育、肌肉收缩、卵黄生成、信号传导、血液凝固、膜通透性等生理过程起到重要作用，同时血液中的离子钙对鱼类生理具有重要意义[2-3]。在脊椎动物中，骨骼组织主要成分是钙、磷结合而成的羟磷灰石[Ca10（PO4）6（OH）2]。

磷是构成鱼体硬组织的重要元素，超过1/3的总磷用于合成核酸、磷脂质、细胞膜、高能化合物（ATP和磷酸肌酸），因此，磷对鱼类的骨骼发育、生长繁殖、脂肪、碳水化合物和蛋白质的代谢、肌肉神经新陈代谢起到重要的作用，同时无机磷酸盐是鱼体内重要的缓冲物质，参与维持体液和细胞内液的酸碱平衡，保持体液正常的pH值[3-8]。

2 鱼类对钙、磷的营养需求

养殖鱼类需要的钙、磷有两个来源，一是从饲料中摄取，二是从其生活的水环境中直接吸收。鱼类从水环境吸收的钙基本可以满足其对钙的需求。磷在自然水体中含量较低，通常不能满足鱼类生长发育需要。因此，饲料是养殖鱼类磷的主要来源，饲料中添加磷比添加钙显得更为重要。饲料中钙、磷添加量不宜过高或过低，添加过高则会排泄到养殖环境中污染水体，过低则影响鱼类的正常生长发育。

2.1 鱼类钙需要量的研究

目前有部分文献报道了鱼类对钙的需要量，研究结果受鱼的种类、水体钙离子浓度、钙源等因素的影响。养殖在无钙水体中的斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）[9]和罗非鱼（Oreochromis aureus）[10]对钙的需要量分别为4.5和7 g/kg。淡水养殖的奥尼罗非鱼（Oreochromis aureus）需要在饲料中添加钙[11]。海水钙离子含量较高，研究者普遍认为海水鱼类能够从水环境中吸收钙满足自身需要。Wout Abbink等发现，金头鲷（Sparus auratus）在含钙量较低的水体或摄食含钙量低的饲料时，鱼体能够分泌出使血钙升高的相关激素、皮质醇和甲状旁腺素相关肽从而使鱼体的钙离子在生理代谢过程中保持稳定水平[12]。有研究表明，真鲷（Chrysophrys major）[13]、黑鲷（Sparus macrocephlus）[14]的饲料中不需要添加钙，但红鳍东方鲀（Takifugu rubripes）[15]、日本黄姑鱼（Nibea japonica）[16]、鮻（Liza haematocheila）[17]、牙鲆（Paralichthys olivaceus）[18]、褐菖鲉（Sebastiscus marmoratus）[19]等从水体吸收的钙不能够满足其生长所需，饲料中需要添加钙。部分鱼类钙需要量见表1。

表1 不同鱼类钙的需要量

2.2 鱼类磷需要量的研究

鱼类磷的需要量见表2。影响鱼类磷需要量的因素主要有种类、大小、磷源、日粮中钙磷比、判定指标等，鱼类磷需要量的判断依据主要有生长速度、骨骼矿化和鳞片磷含量等。以增重率和饲料利用率为判据得出的磷的需要量低于以骨骼矿化为判据的需要量。近年来的研究热点是如何提高鱼体对饲料磷的利用率，减少磷的添加量，在能够满足鱼类需要的基础上减少对环境污染[22-23]。

表2 不同鱼类磷的需要量

3 鱼类钙磷比的研究

饲料中的钙、磷含量保持适当的比例有利于鱼体的生长发育及钙、磷的吸收利用，两者比例失调，钙和磷的吸收都会降低。鱼类饲料中的钙磷比受试验鱼种类、判断依据以及饲料中钙磷存在形式等因素影响。Ye等研究结果表明，不添加磷饲料组的石斑鱼表现出生长减慢，饲料利用率低，食欲降低，鱼体、鳞片、脊椎、鳃盖灰分含量减少，体脂肪含量增加；不添加磷而钙的添加量为6 g/kg饲料时，会提高饲料利用率，促进钙、磷在鳃盖的沉积；钙、磷补充量都为6 g/kg即钙磷比为1时，养殖效果最佳[31]。Abbink等发现，金头鲷鱼体磷的积累对饲料钙的含量有很大依赖性，饲料中钙含量不足而磷充足时，钙、磷的积累都减少[12]。Watanabe等发现，大马哈鱼（Oncorhynchus keta）通过控制吸收和排泄钙来保持鱼体的钙、磷平衡[32]，鲤鱼和虹鳟鱼也有相似的生理反应[33]，但当磷缺乏严重时，大西洋鲑的鱼体钙磷比会发生改变[6]。部分鱼类钙磷比研究结果见表3。

表3 不同种类鱼对钙、磷的需要量及日粮钙磷比

4 鱼类钙、磷与脂肪关系的研究

钙离子是细胞中一种很重要的第二信使，胞浆中钙浓度变化时，受钙调节的酶如磷酸二酯酶、磷酯酶、蛋白酶等被激活从而引起细胞功能紊乱、结构损害。机体内钙含量低有可能导致脂肪细胞更大、更饱满，数量更多。Zemel[41]发现，高能量、高糖、低钙饲料显著促进小鼠脂肪细胞脂肪合成作用，增快体脂肪的积累和脂肪组织的数量；降低能量水平后高钙组比低钙组小鼠脂肪酸合成酶活性降低51%，脂肪分解速率提高了4～5倍。关于饲料钙含量对鱼类脂肪代谢的研究，国内外报道较少。Ye等报道，在石斑鱼的饲料中添加磷水平为0 g/kg和6 g/kg时，饲料钙含量的增加会减少鱼体、肌肉脂肪含量和肝脏蛋白含量[31]。

磷可以促进鱼类脂肪的代谢，减少鱼体脂肪沉积。磷脂参与脂肪酸代谢，帮助脂肪溶解与吸收，对脂肪的转运起着重要的作用。饲料含磷较低或不足时，脂肪作为能源利用受阻，造成脂肪在体内积蓄，鱼体的肥满度增加，同时蛋白质用于供能，导致增重率下降。虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）[42-43]、斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）[44]、欧洲鲑鱼（Coregonus lavaretus L.）[45]、石斑鱼[31]、牙鲆（Paralichthys olivaceus）[46]、黑鲷[27]、鲤鱼[24]；花鲈[28]和东方红鳍豚[34]随着饲料磷含量的增加，鱼体脂肪含量减少，蛋白质含量增加。Vielma等的实验表明，欧洲鲑鱼[45]和石斑鱼[31]过量的脂肪积累是由于磷的缺乏引起中间代谢产物的改变而不是因为采食量的增加。

5 鱼类钙、磷与维生素D关系的研究

维生素D能促进陆生脊椎动物对钙磷吸收，提高血浆钙磷水平，促进骨骼矿化，但对鱼类的鱼体、骨骼及血浆的钙、磷含量的影响尚存争议，维生素D对鱼类生理作用仍有待明确。Ashok等研究发现，在饲料中添加维生素D对露斯塔野鲮（Labeo rohita）的骨骼和鱼体钙、磷浓度都没有显著的影响[47]，同时对罗非鱼（Tilapia mossambica）的钙、磷代谢不起作用[48]。Graff等报道，饲料中添加1,25-（OH）2D3对大西洋鲑的骨骼形成无作用[49]。Assis Mendes等[50]和 Tan 等[51]分别发现，添加高水平的维生素D3可以促进大盖巨脂鲤（Colossoma macropomum）和黄鳝（Monopterus albus）对钙的吸收；维生素D3能够显著影响到大盖巨脂鲤的骨骼磷含量，但对黄鳝骨骼磷含量无影响。饲料中添加维生素D能够显著提高草鱼（Ctenopharyngodon idellus）鱼体钙、磷含量，血浆磷离子浓度以及碱性磷酸酶活性；维生素D3的缺乏则降低草鱼鱼体的钙、磷含量[52]。饲料中添加维生素D能够显著提高大黄鱼（Pseudosciaena crocea R.）、鲈鱼（Lateolabrax japonicus C.）鱼体钙、磷含量，碱性磷酸酶活性；饲料维生素D含量在适宜范围，大黄鱼和鲈鱼的脊椎骨的钙、磷含量表现出显著上升的趋势[53]。

维生素D3对不同鱼类血浆的磷酸盐的影响结果不一致。每天给鲶鱼（Clarias batrachus）[54]、美洲鳗鲡（Anguilla rostrata）[55]、鲤鱼（Cyprinus carpio）[56]注射维生素D3或1,25（OH）2D3会增加其血浆磷酸盐的含量，但对莫桑比克罗非鱼[48]血浆磷酸盐含量无影响。维生素D对不同鱼血钙与血浆蛋白结合反应的影响不同。给伯氏豚鰕虎鱼（Pagothenia bernacchii）注射1,25（OH）2D3会减少血浆中游离钙，但血浆总钙没有变化[57]。与此相反的是，Sundell等重复给大西洋鳕鱼（Gadus morhua）注射1,25（OH）2D3，观察到血浆游离钙增加，但总钙水平没有发生变化[58]。雄性莫桑比克罗非鱼注射1,25（OH）2D3后，血浆总钙增加，但游离钙水平无变化[59]。

6 鱼类钙、磷与植酸酶关系的研究

在鱼类饲料中添加一定量的植酸酶，可提高饲料原料磷利用率，减少饲料磷添加量，这一方法被认为是有效提高钙、磷利用率，降低磷排泄和减少环境污染的有效途径。杨雨虹等报道，采用植酸酶预处理饲料原料法和配合饲料喷涂植酸酶法都显著提高金鳟（Oncorhynchus mykiss Walbaum）的椎骨钙、磷含量和促进肌肉中钙、磷的沉积[60]。Jackson等发现，在斑点叉尾鮰饲料中添加植酸酶能够提高磷在骨骼的沉积，排泄物磷含量随植酸酶的添加成直线减少[61]。在以大豆粉为主要原料的欧洲鲈鱼（Dicentrarchus labrax）饲料中添加植酸酶能够显著增加骨骼钙、磷含量[62]。鲤鱼的研究中也有相似的结果[25]。虹鳟鱼饲料中植酸酶添加量为4 000 U/kg时，磷吸收率从27%增加到90%～93%[63]。罗非鱼、大西洋鲑鱼（Salmo salar）、虹鳟和鲤鱼的研究表明，在以植物性原料为主的饲料中添加植酸酶会增加植酸磷的利用，减少30%～50%总磷的排放[64-68]。

植酸酶可分解植酸磷，减轻植酸的抗营养作用，提高饲料中钙、磷的利用率；但添加植酸酶的效果往往受饲料钙、磷水平及钙磷比的影响。植酸酶的效果会随着饲料中有效磷含量的增加而下降，饲料中有效磷含量低于鱼体需要量时，植酸酶能取得较好的效果。添加高剂量的钙或钙磷比过高对植酸酶的添加效果具有一定的抑制作用。Sugiura等观察到虹鳟在总磷含量为4.21 g/kg的基础饲料中，通过植酸酶预处理饲料原料添加植酸酶200 U/kg，磷的表观消化率达到93%；饲料中的总磷增加到14.7 g/kg时，植酸酶添加1 000 U/kg，磷的表观消化率只有62%[63]。以植物性原料为主的有效磷不足、总磷含量充足的饲料中添加植酸酶，可提高磷在大西洋鲑体内的存留，减少饲料中无机磷的添加量和磷的排放[69]。摄食添加植酸酶饲料的红鳍东方鲀的生长性能和营养物质的利用随钙磷比的增加而降低，高钙磷比（1.5）时显示出最差的生长性能和营养物质利用率，饲料钙磷比为0.5（没有补充钙）并添加2 000 FTU/kg的植酸酶的效果最佳[34]。

7 钙、磷与其它矿物质关系的研究

钙、磷为鱼类必需的常量元素，是饲料中含量或添加量最大的元素，因此饲料中钙、磷含量往往影响到其它微量元素的吸收和利用。饲料中适宜的钙、磷水平可以促进其它元素的吸收和利用，不足或过量都会降低其它元素的吸收和贮存。

饲料中的磷主要以磷酸根形式存在，过多的磷酸根与铁、镁、锌等2价金属阳离子生成不溶性磷酸盐，影响铁、镁、锌等金属元素的吸收。饲料含磷过高会减少鲤鱼[70]、大西洋鲑鱼[71-72]脊椎的镁、锌含量，减少虹鳟鱼[4]体锌的含量。Rodehutscovd等报道，含磷量低的饲料会显著降低虹鳟鱼体和皮肤镁的含量[42]。饲料中不添加磷会显著降低石斑鱼鳞片的锌含量和鳞片、脊椎和鳃盖的镁含量[31]。磷含量不足的饲料会显著降低大西洋鲑幼鱼的鱼体、骨骼、皮肤和鳞片镁的含量[6]。当饲料中磷的含量保持在合适的水平时可以促进其它元素的吸收和利用。Yuan等发现，当饲料有效磷从3.1 g/kg增加到7.5 g/kg时，会显著增加胭脂鱼鱼体的钙、磷、镁、锌、铜含量以及脊椎、鳞片的钙和磷含量[24]。Nwanna等的实验结果表明，饲料磷含量从1.3 g/kg增加到11.6 g/kg时，鲤鱼鱼体、骨骼和鳞片的钙、磷、镁、锰含量增加[25]。

饲料中添加过量的钙会干扰其他矿物质的吸收和利用。Ye等发现，饲料添加6 g/kg的钙时，不影响石斑鱼鱼体、骨骼、皮肤和鳞片的镁含量；当添加钙达到12和18 g/kg时，鳞片镁含量和脊椎锌含量降低[31]。虹鳟鱼饲料添加过量的磷酸钙会对锌的利用率产生抑制作用[4]。以磷酸三钙为钙源，添加含钙量为2.5%与未添加钙相比，褐菖鲉鱼脊椎锌含量从0.162 mg/g减少到0.076 mg/g[19]。饲料添加4%的磷酸三钙与未添加相比，虹鳟鱼骨骼锌的含量从0.18 mg/g减少到0.11 mg/g[73]。高钙饲料影响大西洋鲑鱼对镁的吸收和沉积[8]；饲料中高钙磷比会降低红鳍东方鲀脊椎锌、磷和鱼体镁含量[34]。Hossain等用含钙量高的饲料（25 g/kg与2 g/kg相比）投喂牙鲆（Paralichthys olivaceus）会降低骨骼锌、锰含量[18]。