氧化鱼油对鱼类健康的危害及其作用机制的研究进展

陈秀梅，王秋举，郭志欣，赵云龙，于 婷，陈玉珂，张东鸣,*，王桂芹

（1. 吉林农业大学动物科学技术学院，动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，吉林长春 130118；2. 通化师范学院生命科学学院，吉林通化 134002）

鱼油作为鱼粉加工的副产物，因其富含多不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）为主的 ω-3 多不饱和脂肪酸，在人类卫生保健领域广受关注[1]。鱼油也是水产养殖中提供多不饱和脂肪酸的最重要的饲料原料之一，其在调节鱼类机体脂质代谢方面也发挥着巨大的生理作用[2-6]，在鱼类获得最适生长和健康方面扮演着重要角色[4]。但鱼油在加工和储存过程中极易氧化，产生一系列初级和次级代谢产物，主要是醛、酮、醇、酯、酸等化合物[5-7]，直接影响鱼类对饲料营养成分的吸收和代谢，最终导致生长性能下降及体成分改变，降低水产品品质，给水产养殖业带来巨大的经济损失[8-9]。本文综述了近些年来国内外有关氧化鱼油的研究进展，总结了鱼油氧化后对鱼类的危害（生长性能、抗氧化功能、体成分及抗应激能力），以期为在水产养殖中科学利用鱼油提供理论参考，进而推动水产养殖业的健康发展。

1 氧化鱼油

鱼油的品质评价主要参考《鱼油》（SC/T 3502-2016），饲料用鱼油品质评价主要参考《饲料用鱼油》（SC/T 3504-2006 ）。鱼油的品质主要从感官要求、理化指标及抗氧化剂方面评价，目前常用过氧化值（POV）、酸价（AV）及碘值（IV）作为检测鱼油品质的理化指标。鱼油脂肪酸的高度不饱和性导致其极易发生氧化变质，成为研究报道中常说的“氧化鱼油”。众多研究所用的氧化鱼油均是在人工控制条件下氧化的，且大多数是通过加热（室温至80℃）充气伴随添加金属离子（Cu2+和Fe2+）或过氧化氢来催化实现的。近年来有关氧化鱼油的研究报道中所用的氧化鱼油的POV 值总结见表1。由表1 可知，氧化鱼油的POV 值因鱼类的种类、规格及饲喂周期而异，因此有关氧化鱼油的试验需进行预试验以确认氧化鱼油对鱼类造成的危害程度，进而进行天然抗氧化剂的开发和应用。

2 氧化鱼油对鱼类健康的危害

2.1 氧化鱼油对鱼类生长性能的影响 目前，国内有关氧化鱼油的研究大多集中在鲤鱼（Cyprinus carpio）[2,26]和草鱼（Ctenopharyngodon idellus）[25,28]上，其他如黑鲷（Sparus macrocephlus）[27]、黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）[29]、大口黑鲈（Micropterus salmoides）[18,20]、花鲈（Lateolabrax japonicus）[1,19]、中华绒鳌蟹（Eriocheir sinensis H.Milne-Edwards）[21]等鱼类亦有报道；国外的相关研究主要集中在大西洋庸鲽（Hippoglossus hippoglossus L.）[12,14]、大西洋鲑（Gadus morhua）[17]、西伯利亚鲟（Acipenser baeri）[13]、金头鲷（Sparus aurata L.）[22]、斑点叉尾鮰（Ietalurus Punetaus）[23]等鱼类。以上大多数研究表明，添加氧化鱼油会危害鱼类健康，影响或降低其生长性能。影响鱼类生长性能的因素有很多，摄食率下降也是一个重要因素，但不同饲喂对象对氧化鱼油的反应存在差异：氧化鱼油能够降低真鲷幼鱼（Pagurs major）[30]、奥尼罗非鱼（Oreochromis niloticus× O. aureus）[31]、花鲈（Lateolabrax japonicus）[1]和大西洋鲑[17]的摄食率，但牙鲆（Paralichthys olivaceus）[9]和泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）[15]的摄食率则没有受到影响，而黄颡鱼[29]和大口黑鲈[20]的摄食率则随着氧化鱼油添加量增加显著升高。对同一种鱼类的不同研究结论亦不相同。王珺[32]研究表明，氧化鱼油能够促进花鲈的摄食率，与Gao 等[1]报道的摄食率下降截然相反。不同养殖鱼类或同种鱼类的试验结果也存在差异，甚至互相矛盾，这可能与鱼类的生理状况、生长阶段、鱼油的氧化酸败程度、氧化鱼油耐受性、养殖周期、养殖环境及饲料配方组成不同有关。其中氧化鱼油促进某些鱼类摄食率的机制更值得深入探索，因为大量摄入氧化鱼油对鱼类生长和健康造成的危害更大。

表1 氧化鱼油的POV 值

氧化鱼油促进某些鱼类摄食率的增加说明在不影响饲料适口性的基础上，饲料的营养价值明显下降，这也是氧化鱼油危害鱼类生长状况的另一影响因素。姚仕彬等[6]研究表明，随着氧化时间的延长，鱼油的饱和脂肪酸总量呈升高趋势，不饱和脂肪酸总量呈降低趋势，在14 d 时 EPA 和 DHA 分别降低了44.83% 和 54.21%。Dong 等[33]和Zhong 等[24]研究亦表明，随着鱼油氧化程度加深，饲料的不饱和脂肪酸总量及n-3 PUFAs 含量显著降低。饲料中不饱和脂肪酸含量下降势必会导致必需脂肪酸（EPA 和DHA）及维生素（维生素A 和维生素E）缺乏症，进而危害鱼类的生长发育和存活（身体畸形和死亡率增加），这在大西洋庸鲽[14]和西伯利亚鲟[13]的研究中得到验证。

除了影响鱼类摄食、降低饲料营养价值，氧化鱼油还会削弱养殖对象对营养素的消化吸收率，进而降低饲料效率和生长性能。Dong 等[33]研究表明，饲喂斑点叉尾鲖氧化鱼油后，饲料干物质、蛋白和能量的表观消化率均显著下降。中华绒鳌蟹在饲喂POV 值为119 meq /kg 的氧化鱼油后，其饲料效率显著下降[21]，对大口黑鲈[20]、大西洋鲑[17]、斜带石斑鱼幼鱼[34]、鲤鱼[35]、草鱼[36]和真鲷[30]等鱼类的研究也取得相似结果。

2.2 氧化鱼油对鱼类抗氧化功能的影响 鱼类在长期的进化过程中形成了一套健全的抗氧化系统，当饲喂氧化鱼油后，鱼类的抗氧化防御体系会产生一系列的变化来应对。目前，有关氧化鱼油对鱼类组织抗氧化功能影响的研究部位主要集中在血液、肝脏和肌肉上，主要通过一系列抗氧化酶活性和非酶抗氧化剂水平及相关基因表达的上下调动来体现。

摄食氧化鱼油后，大部分鱼类会表现出一定程度的氧化应激，最直接表现就是机体内MDA 含量上升。MDA 是脂质过氧化次生产物中含量最为丰富的活性醛，MDA 含量增加能直观反映出机体的氧化状态，但这种量的增加是外源吸收（肠道对次级氧化产物的吸收）还是内源性的累积（摄入氧化产物的毒副作用），亦或是这两方面都存在，仍需深入研究[37]。众所周知，正常情况下机体活性氧（ROS）的产生和消除（抗氧化防御系统）处于相对稳态，当外界环境中出现氧化应激时，ROS 产生过程加强，稳态被打破，此时机体抗氧化防御系统启动，负责清除过多的ROS 使其维持在正常水平[38]，具体表现在初期组织或血清抗氧化酶活性增加。黄凯等[31]在奥尼罗非鱼上的研究就表明肝胰脏超氧化物歧化酶（SOD）活性升高，对西伯利亚鲟[13]、大口黑鲈[21]、黑鲷幼鱼[27]、大黄鱼（Larimichthys crocea）[16]、虹鳟（Oncorhynchus mykiss）[39]、黄颡鱼[29]及中华绒鳌蟹[21]等的研究结果相似。但随着氧化应激程度加深，鱼类组织细胞的抗氧化防御系统将不堪重负，最终导致还原性物质（维生素C、维生素E 及谷胱甘肽等）[11,20]枯竭和抗氧化酶活性下降。这在鲤鱼[40]、花鲈[41]、金头鲷[22]的研究中得到验证。随着研究深入，关于氧化鱼油对基因水平方面的调控也得到证实。叶元土等[42]研究发现，灌喂氧化鱼油7 d 后，通过转录组数据分析，NF-E2 相关因子2（NRF2）介导的氧化应激反应通路基因差异表达显著上调，并导致了下游的谷胱甘肽/谷胱甘肽转移酶系统（GSH/GSTs）通路基因差异表达显著性上调。王秋举等[28]研究表明，鱼油氧化程度越严重，对草鱼幼鱼组织SOD、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽合成连接酶催化亚基（GCLC）mRNA 表达的抑制作用越强，且存在组织差异性。

2.3 氧化鱼油对鱼类肌肉品质的影响 随着水产养殖业的迅猛发展，水生动物的品质持续下降，除去遗传及外界环境因素影响，水生动物品质下降与饲料品质下降亦存在很大关联（主要因饲料贮存不当造成）。其中，鱼油作为饲料中重要的脂肪源，其营养价值严重影响不同品种鱼的肌肉品质。鱼油氧化不仅能使饲料本身营养价值降低，饲养的鱼类其肌肉品质（如氨基酸组成、脂肪酸组成、维生素E 含量、风味、保质期等）均可能遭受不利影响[1,38]。花鲈摄食氧化鱼油（80.9 meq/kg）后，其肝胰脏和肌肉C16: 0 和C18: 0 含量上升，饱和脂肪酸含量升高，PUFAs 含量下降，以EPA 含量下降最为明显[1]。Lewis-McCrea 等[14]研究也表明，大西洋庸鲽在摄食氧化鱼油后，其肌肉组织中C16: 0 和 C18: 0 含量增加，饱和脂肪酸含量升高，而EPA 含量和多不饱和脂肪酸含量下降。但Zhong 等[24]研究表明，氧化鱼油只影响大西洋鱈肌肉中固醇类物质的含量（下降），并不影响其他种类脂肪酸的组成。斑点叉尾鮰肝脏C22:6-3 含量随着鱼油氧化程度增加逐渐下降，而肌肉多不饱和脂肪酸含量升高[25]。Chen 等[20]研究表明，氧化鱼油能够显著降低大口黑鲈肌肉维生素E 含量。氧化鱼油不仅影响脂肪酸组成和营养成分，对肌肉结构亦有影响。任泽林等[35]研究发现，氧化鱼油能够破坏鲤鱼肌肉组织（肌纤维间隙急剧扩大、肌原纤维降解、模式紊乱）。这些负面的影响主要是由于氧化鱼油改变了饲料本身的脂肪酸组成、营养价值下降造成；也可能由于氧化鱼油对肠道脂肪酶的影响阻碍了鱼类机体对脂肪酸的吸收；甚至是鱼油氧化产生的一些有害产物（如MDA 等）对鱼类机体造成脂质过氧化的影响。

2.4 氧化鱼油对鱼类组织结构的影响 氧化鱼油对鱼类组织结构的影响，其中肠道作为消化吸收器官首当其冲。叶元土等[43]研究表明，草鱼摄食氧化鱼油后其肠道绒毛组织形态发生改变，微绒毛高度下降，肠道通透性增加。黄雨薇等[44]在草鱼上的研究也得到了类似结论。肝作为营养物质代谢和解毒中心，也会受到直接攻击，不过因试验鱼类、鱼油氧化程度和试验周期不同结果会有差异。任泽林等[40]研究表明，氧化鱼油会损害鲤鱼肝胰脏，致使肝细胞纤维化、线粒体嵴降解和融合，而且肾脏和脾脏亦增生。在花鲈上的试验结果也表明氧化鱼油会使肝脏组织呈现氧化脂肪中毒症状[41]。Chen 等[20]研究亦发现，当氧化鱼油POV 值为277 meq/kg 和555 meq/kg 时，出现脂质空泡和核转移，肝脏受到损伤。黄鰤鱼摄食氧化油脂后，前期肝脏增大，后期肝组织出现萎缩[45]。而且除肝组织外，氧化鱼油还会导致鱼类肾脏、胰腺、心脏等其他组织产生明显病变。除这几个消化、代谢及免疫组织受到攻击外，血细胞也对氧化鱼油特别敏感，往往会出现贫血和（或）溶血症状。这些症状加剧的后果就是导致鱼类出现瘦背病、渗出性素质和脱色素等3种症状，严重危害鱼类健康[38]。

3 鱼油氧化产物对鱼类健康的危害机制

氧化鱼油对鱼类健康造成危害主要是由鱼油的氧化产物造成，尤其是次级氧化产物，如MDA 和羟基醛（4-HNE）。但目前在鱼类中针对油脂氧化产物对鱼类组织细胞毒理作用分子机制的研究仍十分缺乏，可以借鉴哺乳动物上的相关研究成果。已有研究证明，MDA和4-HNE 在非常低的浓度下也能通过修饰蛋白质巯基基团、氨基酸残基（如蛋氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸残基）、核酸碱基及磷脂含氮功能机团，进而消耗机体的还原性物质（谷胱甘肽、维生素C、维生素E、类胡萝卜素、微量元素等），破坏细胞膜结构完整性（流动性、渗透性、运输性及结合蛋白质），造成蛋白质变性、失活和交联，导致染色体畸变和基因毒性[46-47]。其涉及的通路主要有核转录因子（NF-κB、AP-1、Nrf2）、酪氨酸激酶受体、丝裂原活化蛋白激酶、丝氨酸/苏氨酸激酶、蛋白激酶C 等信号途径，通过影响细胞的炎症反应、脱毒反应和蛋白质周转过程，最终诱导细胞增殖或凋亡[48-49]。

4 结语与展望

综上所述，鱼油作为优质的脂肪酸源广泛应用于饲料行业，但因其极易氧化对养殖动物带来一系列危害，且在消费者越来越关注绿色、安全、无毒害水产品的今天，尤为值得关注。至今有关学者对氧化鱼油已进行了大量研究，但仍存在很多局限：首先在研究氧化鱼油危害方面，大多采用人工控制条件来氧化，与自然储存条件下的氧化结果是否一致需进一步研究；其次，氧化产物种类及其主要有害成分毒理效应是值得关注的研究内容。因此，运用现代分子细胞生物学技术将分析化学、毒理学及营养学研究方法结合起来，关注氧化鱼油危害、探究抗氧化机理，为水产健康养殖提供参考。