酵母核苷酸在水产动物上的研究进展与应用前景

■ 张蕉南

（1.福建天马科技集团股份有限公司，福建福清 350308；2.福建省特种水产配合饲料重点实验室，福建福清 350308）

核苷酸是生物体内遗传物质核酸的基本结构和功能单位，具有调节生物体内能量代谢、编码遗传信息、传递细胞信号等重要的生理生化功能。近年来研究发现，虽然动物机体自身能合成核苷酸，但体内合成的核苷酸并不能满足各种代谢旺盛的组织需求，如免疫系统和肠道组织。日粮中缺乏核苷酸会对心脏、肝脏、肠道及免疫功能造成一定的影响。核苷酸在常规饲料中的含量普遍较低，而酵母细胞中的核苷酸含量很高，其总核苷酸含量可达1 500 mg/kg以上，是鱼粉核苷酸含量的20倍。酵母细胞中的核苷酸95%以上是RNA，占细胞干重的5%～10%，是养殖动物获取外源核苷酸非常好的途径。酵母核苷酸是通过生物发酵等工艺获得的一种绿色天然的功能性饲料添加剂，以其安全高效、无污染等特点，在畜禽、水产动物饲料行业引起了广泛的关注。本文就酵母核苷酸在水产动物上的研究进展及其在水产饲料中的应用前景做一简单归纳、综述，以期为水产养殖业更合理、充分地利用酵母核苷酸提供理论基础。

1 酵母核苷酸在水产动物上的研究进展

1.1 酵母核苷酸对水产动物的生长调节作用

核苷酸作为一种条件性必需营养物质，参与各种酶及生长因子的代谢过程和细胞的信号转导，是动物快速生长发育和发挥正常生理功能的重要保障。已有研究表明，饲料中添加外源核苷酸可以促进美国红鱼（Sciaenops ocellatus）、大黄鱼（Pseudosciaena crocea）、黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）、点带石斑鱼（Epinephelus malabaricus）、罗非鱼（Oreochromis niloticus）、斑节对虾（Penaeus monodon）和小龙虾（Astacus leptodctylus）等水产动物的生长。酵母核苷酸作为养殖动物获取外源核苷酸非常好的途径，其在水产动物养殖上的应用也有大量研究。饲料中添加378 mg/kg酵母核苷酸能显著提高锦鲤（Brocarded carp）幼鱼的增重率、特定生长率、蛋白质效率和饲料效率。在基础饲料中添加516 mg/kg酵母核苷酸同样显著提高了鲤鱼（Cyprinus carpio）幼鱼和凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）的增重率和饲料效率。张一平等在对团头鲂（Bluntnose black bream）的研究中发现，饲料中添加200 mg/kg酵母核苷酸显著提高了试验鱼的特定生长率和蛋白质效率，并降低饲料系数。此外，酵母核苷酸与凝结芽孢杆菌能协同促进团头鲂的生长和调节肠道健康。魏文志等研究也发现，添加344 mg/kg和430 mg/kg的酵母核苷酸显著促进了异育银鲫（Carassius auratus gibelio）的生长和饲料利用效率，并建议异育银鲫饲料酵母核苷酸的适宜添加量为344 mg/kg。而杂交罗非鱼（Oreochromis niloticus♀×Oreochromis aureus♂）最佳生长对饲料酵母核苷酸的需要量却高达6 000 mg/kg。Berto等用6个不同浓度梯度的富含核苷酸的酵母提取物（实际核苷酸含量为0.0～4 000 mg/kg）饲喂吉富罗非鱼（Oreochromis niloticus）幼鱼，发现实验鱼的饲料摄食量和增重率随着饲料酵母提取物添加量的增加而呈线性增加。研究表明，酵母核苷酸是一种强烈的水产动物诱食剂，其对水产动物的味觉、嗅觉神经及化学感受器有特定的作用。饲料中分别添加2.5%和4.1%的酵母核酸提取物、1.85%的鸟嘌呤及2.17%的黄嘌呤，在12周的试验期中均可显著提高虹鳟（Onchrhynchus mykiss）的摄食量。酵母核苷酸的促生长机制可能与其能够改善饲料的适口性，促进动物对饲料营养物质的摄食吸收有关。

然而，Jarmołowicz等对欧洲梭鲈（Sander lucioperca）的研究却得到了不同的结果，发现饲喂富含核苷酸的酵母提取物（酵母核苷酸占提取物干重为5%）对欧洲梭鲈幼鱼无明显的促生长作用。Peterson等用同样的酵母提取物替代部分鱼粉饲喂斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus），结果表明酵母提取物对试验鱼的生长无促进作用，反而当酵母提取物替代鱼粉的量高于125 g/kg（核苷酸含量高达6.25 g/kg）时，显著抑制了鱼的生长。这可能是由于体内合成的核苷酸能够满足鱼类正常生理功能所需的缘故，且过量的酵母核苷酸会抑制鱼类的生长发育。出现这些差异，可能与试验鱼的营养状况和所处的生理阶段及饲料的营养水平有关，也可能与养殖环境有一定的关系。

1.2 酵母核苷酸对水产动物肠道的影响

1.2.1 促进肠道的生长发育与损伤修复

饲料中添加核苷酸可促进肠道上皮细胞的生长、分化与损伤修复，表现为黏膜的重量和蛋白质、DNA含量的增加，小肠绒毛高度增高等。研究表明，外源核苷酸能够显著提高初生动物肠道黏膜蛋白、RNA和DNA含量，增加肠绒毛高度和肠壁厚度，提高小肠黏膜中标志肠细胞成熟的各种酶的活性。酵母核苷酸中，AMP、CMP和UMP含量分别高达970、220 mg/kg和378 mg/kg，是促进肠道细胞分化和增值非常重要的功能性核苷酸原料，其对水产动物肠道的功能也有类似的作用。朱天和等在无鱼粉日粮中分别添加200 mg/kg和400 mg/kg酵母核苷酸饲养鲤鱼30 d，结果显示，无鱼粉日粮添加200 mg/kg酵母核苷酸可显著提高鲤鱼中肠后段肠绒毛高度，并且能使肠上皮吸收空泡向肠绒毛边缘集中，其形态可恢复到常规日粮饲喂下吸收空泡的形态，但数量上无明显变化，而酵母核苷酸添加量增至400 mg/kg后，对肠上皮吸收空泡的分布和数量没有明显影响。在生鱼（Channa argus×C.maculata）基础饲料中添加10 g/kg和20 g/kg富含核苷酸的酵母膏，可明显增加生鱼肠道皱襞的密度和高度。Øverland等发现，用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，核酸含量为58 g/kg）替代鱼粉饲喂大西洋鲑（Salmo salar），明显增加了大西洋鲑鱼幼鱼的内脏和肠道重量。匡群等在团头鲂日粮中单独添加凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）或与酵母核苷酸联合添加，结果显示，与空白对照组、单独添加凝结芽孢杆菌组相比，联合添加组的肠绒毛高度及部分肠道酶活力均显著升高。饲料中添加3 g/kg和6 g/kg的酵母核苷酸可增加杂交罗非鱼的肠道总长度，促进了肠道的生长。酵母核苷酸促进肠道生长发育的机制可能是核苷酸进入动物体内后，在消化道各种酶的作用下分解成核苷、碱基等物质，这些物质易被小肠前部吸收，以此增加肠黏膜的核酸和蛋白质含量，促进肠绒毛生长，增加肠壁厚度。

1.2.2 调节肠道微生物区系

动物肠道内存在着大量的微生物菌群，各菌群间相互作用、相互影响、并以恒定的比例共同维持着肠道微生态的动态平衡，这种微生态网络构成了肠道的保护屏障。研究表明，在婴儿饮食和养殖动物日粮中添加外源核苷酸可以调节肠道微生态平衡区系的形成，促进优势菌群的繁殖，抑制病原微生物的增殖，有助于肠内物质的消化分解产生一些必需的氨基酸、维生素，从而促进机体的生长和预防病害的发生。Deng等在凡纳滨对虾的基础饲料中添加1.5 g/kg含有核苷酸的酵母培养物，可显著减少凡纳滨对虾肠道有害菌弧菌和异养菌的数量。Xu等研究发现，饲料中添加6 g/kg酵母核苷酸，可显著减少杂交罗非鱼肠道梭状芽孢杆菌和毛螺菌科细菌含量，并减少了能产生丁酸盐的丁酸弧菌及柔嫩梭菌群的含量，其中丁酸盐是肠细胞发挥正常生理功能的能量来源。减少杂交罗非鱼肠道产丁酸盐菌群丰度的其中一个原因可能是核苷酸也能为肠细胞发挥正常生理功能提供能量，与丁酸盐之间存在相互替代和相互竞争的作用。目前核苷酸对动物肠道微生物区系的调节作用机制还不清楚，对水产动物肠道微生物区系作用的研究也较少，有关饲料核苷酸对水产动物肠道微生物区系的作用还需进一步深入研究。

1.3 酵母核苷酸对水产动物免疫力及抗病力的影响

1.3.1 提高免疫机能

研究表明，外源核苷酸能够显著提高水产动物的非特异性免疫机能，如可提高美国红鱼、石斑鱼和鲤鱼血清补体和溶菌酶活性、免疫细胞的吞噬作用和头肾巨噬细胞超氧阴离子的产生。有关酵母核苷酸在水产动物免疫方面的研究目前还比较少。王广军等研究发现，饲料中添加172～516 mg/kg酵母核苷酸显著提高了凡纳滨对虾肌肉中溶菌酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性。魏文志等在异育银鲫的研究中也发现，饲料中添加172 mg/kg酵母核苷酸显著提高了异育银鲫幼鱼血清中溶菌酶活力和碱性磷酸酶活性。在杂交罗非鱼基础饲料中添加1.5 g/kg和3.0 g/kg酵母核苷酸，与对照组相比，罗非鱼幼鱼血清溶菌酶活力也明显提高了。酵母核苷酸还能通过提高鲤鱼血清补体和溶菌酶活性、头肾吞噬细胞的吞噬作用和超氧化物阴离子的产量，增强机体的非特异性免疫机能。此外，Biswas等用含有10%核苷酸的酵母提取物按5 mg/尾的剂量灌喂平均体重为100 g的鲤鱼，结果显示，与对照组相比，口服富含核苷酸的酵母提取物显著提高了鲤鱼头肾细胞的吞噬活性和超氧化物阴离子的生成，并上调了促炎症细胞因子白介素1β（IL-1β）、IL-12 p35、IL-12 p40、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、CXC趋化因子和干扰素γ2（IFN-γ2）的基因表达水平，下调了抗炎症细胞因子IL-10的基因表达水平。

1.3.2 增强抗病和抗应激能力

研究发现，受到各种应激或病毒、细菌感染的免疫细胞需要额外补充核苷酸，饲料中添加外源核苷酸可以增强鱼虾的抗应激能力和对疾病的抵抗力。在集约化养殖条件下，许多生理性应激都能诱导鱼类释放皮质醇，从而使其免疫功能受到抑制。外源核苷酸能够缓解棕鳟（Salmo trutta caspius）、大西洋鲑鱼[46]和虹鳟由各种应激引起的血清皮质醇水平的升高，增强试验鱼的免疫功能和抗应激能力。同时，在基础日粮中补充外源核苷酸能够显著降低虹鳟、大西洋鲑鱼和银大马哈鱼（Oncorhynchus kisutch）感染致病菌引起的死亡率，显著提高斑节对虾在周期性和极端盐度条件下的成活率。其中有关酵母核苷酸在水产动物抗病和抗应激方面的应用研究较少。王广军等研究发现，添加酵母核苷酸可以提高凡纳滨对虾耐低氧和耐低温的能力，添加344 mg/kg和516 mg/kg酵母核苷酸组比对照组的虾出现死亡一半时的温度下降了1℃。Li等用海豚链球菌（Streptococcus iniae）感染杂交条纹鲈（Moronechrysops×M.saxatilis），结果发现，酵母核苷酸添加组的试验鱼成活率和血清抗体水平显著高于未添加组的。此外，酵母核苷酸通过提高鲤鱼的非特异性免疫能力，显著减少了经腹腔注射感染嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）后的鲤鱼血液、肝脏和肾脏的嗜水气单胞菌数量，且在感染后12 h，均没有在酵母核苷酸组鱼的血液、肝脏和肾脏中检测到嗜水气单胞菌，结果表明酵母核苷酸可显著增强鲤鱼的疾病抵抗能力。而Berto等在吉富罗非鱼的饲料中添加富含核苷酸的酵母提取物（实际核苷酸含量为500～4 000 mg/kg）对试验鱼感染嗜水气单胞菌后的成活率没有明显的作用，但增加了试验鱼血小板、白细胞和单核细胞的数量。目前对于外源核苷酸影响机体免疫功能的机理还不是很清楚，可能与核苷酸能够为快速生长发育与分化的免疫细胞行使其正常生理功能提供额外的能量来源有关。

2 酵母核苷酸在水产动物饲料中的应用前景

2013年，酵母提取物被农业部公布的《饲料原料目录》所收录，近年来，酵母核苷酸作为一种水产动物饲料的功能性添加剂，除了其广泛的生物学功能有益于水产养殖的生产实践外，还具有以下优点：①酵母来源广。我国是位居世界第二的啤酒生产大国，其啤酒生产主要的副产品啤酒酵母产量巨大。将其应用于水产动物饲料中，既可消除啤酒生产企业废物排放的顾虑，又有助于解决补充水产养殖动物饲料营养的问题。②核苷酸含量高。核苷酸在常规饲料原料（如玉米、大麦、鱼粉、豆粕、乳清粉等）中含量较低，而酵母中核苷酸的含量是上述原料中的数倍甚至数十倍。③核苷酸易提取。目前，从啤酒酵母中提取核糖核酸的方法主要有盐法、稀碱法、机械法、氨法、自溶法、酶法等，且技术较为成熟，可有效解决提取工艺繁琐的难题。

但是，酵母核苷酸作为饲料添加剂欲大范围推广应用仍面临着部分挑战。在不同的水体环境（淡水或海水）、养殖动物品种、养殖阶段中的添加量尚无明确规定。对水产动物营养作用的机制，养殖动物在不同发育阶段对其的需要量和最大耐受量及其量效关系，投喂策略以及与饲料中其他组分间的协同拮抗作用等都有待进一步研究。

3 结语

酵母核苷酸对于动物维持、改善和修复胃肠道及机体免疫功能具有重要意义，补充外源核苷酸能促进动物的生长，加速肠细胞生长发育和肠道成熟，提高机体免疫力和抗应激能力。近期，酵母提取物已被农业部公布的《饲料原料目录》所收录，进一步评估动物在不同发育阶段对核苷酸的需要量，研究核苷酸对水产动物生长和免疫调控作用机制，将会促进酵母核苷酸在水产动物饲料中的应用与推广。

（参考文献51篇，刊略，需者可函索）