天然叶黄素及其在水产饲料中的应用

曾胡龙，程宗佳，赵典惠，陶正国

（广州立达尔生物科技股份有限公司，广州 510663）

天然叶黄素（Xanthophyll）是指自然界中广泛存在的一大类含氧类胡萝卜素，主要来源于植物和藻类，其中万寿菊（Tagetes erectaL.）花中天然叶黄素含量丰富，种植、加工技术成熟，是提取天然叶黄素的优质原料。源自万寿菊的天然叶黄素是水产动物优质的天然着色剂，还具有提高水产动物抗氧化能力以及作为维生素前体的营养价值，在改善动物健康状况和生长性能方面亦有一定效果，目前国内外已有广泛的研究。源自万寿菊的叶黄素作为一种纯天然植物提取物，不仅安全可靠，同时有益于人体健康，值得在水产饲料中进一步深入开发利用。自2013 年农业农村部公告第2045 号将天然叶黄素（源自万寿菊）扩大应用范围至水产动物后，其在我国水产饲料中的添加日益普遍。万寿菊提取的天然叶黄素安全有效，其主要色素成分与很多水产动物体内的类胡萝卜素组分相近，添加应用于水产动物饲料，在解决很多水产动物的体色问题方面起到了关键的作用。但许多业内人士对天然叶黄素的特点及在水产饲料中的应用还存在一些不明之处，本文通过查阅总结大量国内外研究成果形成综述，以期为相关从业人员提供参考。

1 天然叶黄素简介

天然叶黄素是指自然界中广泛存在的一大类含氧类胡萝卜素，呈桔红色或橙黄色，主要来源于植物和藻类，代表性组分为黄体素（Lutein）和玉米黄质（Zeaxanthin），其结构式如图1、图2所示。不同植物体中天然叶黄素成分的差异很大，其中万寿菊花中天然叶黄素含量远高于一般植物，可规模化种植，提取加工技术成熟，目前已形成完善的产业链，是天然叶黄素生产的优质原料。万寿菊提取的天然叶黄素安全有效，已广泛应用于食品、医药、饲料等领域。

图1 黄体素（Lutein）

图2 玉米黄质（Zeaxanthin）

天然叶黄素对人体和动物体具有重要的生理功能。研究表明，视网膜黄斑区富含类胡萝卜素，主要是黄体素和玉米黄质，其对于保护眼睛起至关重要的作用，机理是滤除有光毒害作用的蓝光，并可淬灭单线态氧。天然叶黄素是清除氧自由基的有效物质，能够减少毒害物质对细胞的氧化损伤，从而在控制癌症、心血管疾病及增强机体免疫力方面有显著的生物学活性。

2 天然叶黄素的安全性

目前市场上生产使用的天然叶黄素原料大多来自万寿菊。万寿菊是古老的传统名花，原产于墨西哥，常作为观赏花卉栽培，同时也是一种重要的药食同源植物，其花瓣具有清热解毒的功效。

作为一种食品、保健品用途的产品，天然叶黄素的安全性得到国内外权威机构如美国食品药品局（FDA）评估认可，并于1995 年批准将其作为食品补充剂用于食品、饮料。胡宪等[1]研究表明，叶黄素对大、小鼠急性经口半数致死量（LD50）＞10 000 mg·kg-1，Ames试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验、小鼠精子畸形试验结果均为阴性，认为叶黄素属于无毒物质，可以作为一种食品添加剂和保健食品原料进行开发、利用。事实上，天然叶黄素对人体健康有多方面益处，目前已在食品、保健品中广泛应用，如许多高端婴幼儿奶粉中添加了天然叶黄素，而市场上有效成分为天然叶黄素的咀嚼片、胶囊、含片琳琅满目。

针对天然叶黄素添加应用于水产动物饲料的安全性，王鲁波等[2]在国家水产饲料安全评价基地进行了系统评估，在黄颡鱼饲料中的添加量高达1 700 mg·kg-1的万寿菊提取的天然叶黄素（此剂量为黄颡鱼可能摄入剂量的10倍），结果显示该剂量条件下黄颡鱼并无不良反应，相反在生长性能指标方面较对照组有明显的改善。刘海燕等[3]评价了天然叶黄素添加剂对中华鳖的安全性，试验结果表明，按体重计算叶黄素含量为4%的天然叶黄素饲料添加剂的经口LD50＞18 831 mg·kg-1，为实际无毒物质。上述试验研究结果说明，天然叶黄素对水产动物是安全可靠的。

3 天然叶黄素在水产饲料中的应用价值

3.1 天然叶黄素应用概况

动物自身不能合成叶黄素，在饲料中添加用万寿菊提取的天然叶黄素用于提高动物产品品质、改善生产性能，在国内外已有悠久的历史，欧洲多年前即已广泛应用[4]。早期我国仅允许将天然叶黄素添加用于家禽饲料中，后经广州立达尔生物科技股份有限公司委托国家水产饲料安全评价机构开展了天然叶黄素应用于水产动物的安全性、有效性评价研究，农业农村部专家评审通过后，饲料添加剂目录（2013）中将天然叶黄素（源自万寿菊）扩大应用范围至水产动物。

3.2 天然叶黄素对水产动物体色的改善作用

野生状态的水产动物主要摄食富含天然叶黄素的天然饵料如浮游动植物、小鱼小虾等，通过食物链的方式在体内沉积下来，使水产动物呈现出靓丽鲜艳的自然健康颜色。高密度集约化养殖条件下，水产动物主要食物来源为人工配合饲料，可获得的天然饵料极为有限。然而，常规的人工配合饲料原料中叶黄素含量较低，经过贮存、加工之后还会造成大量损失，对于高度依赖配合饲料的人工养殖水产动物，如不额外添加天然叶黄素，最终养出的水产动物色泽苍白，难以达到消费者需求的自然颜色。

天然叶黄素的主要色素成分与很多水产动物体内的类胡萝卜素组分相近，将其添加到动物饲料中，容易被水产动物体吸收、沉积、利用，且着色效果自然、靓丽，与野生状态的水产动物相近。冷向军等[5]经过研究认为，在饲料中添加100 mg·kg-1天然叶黄素产品，可有效改善养殖胡子鲶体色，使其达到类似野生胡子鲶的体色。吴华昌等[6]研究表明，从万寿菊中提取的叶黄素能有效地使黄颡鱼着色，添加叶黄素的试验组与野生黄颡鱼体色基本一致。Hu B.等[7-8]通过多次研究发现，天然叶黄素对美国鲶鱼的着色效果良好，取得了满意的试验结果。B.Yuangsoi等[9]研究锦鲤鱼着色时发现，黄体素能够有效提升锦鲤的皮肤红度和色素含量。Liu X.D.等[10]研究发现，天然叶黄素对七彩神仙鱼着色效果显著，尤其对背鳍着色效果优于虾青素。Wang P.等[11]研究发现，中华鳖肝脏和背甲中的类胡萝卜素含量与饲料中天然叶黄素添加量呈线性关系，其背甲和胸皮黄度也与饲料中天然叶黄素添加量成正比，说明饲料中添加天然叶黄素在中华鳖体内沉积效果良好。除此之外，天然叶黄素在大黄鱼、真鲷、观赏鱼等黄色或红色体色的品种中亦有其他大量应用研究报道，研究结果均显示有良好着色效果[12-19]。

天然叶黄素添加到虾蟹饲料中后，有一部分能转化成虾青素，有效改善虾蟹体色。E.J.Vernon-Carter 等[20]研究发现，天然叶黄素对凡纳滨对虾具有很好的着色效果，并推测其主要成分黄体素、玉米黄质，可由对虾代谢为虾青素，并在体内沉积。M.Gocer 等[21]研究发现红辣椒和万寿菊花均可以显著提高短沟对虾体内类胡萝卜素含量。E.Aguirre- Hinojosa 等[22]研究发现，万寿菊提取天然叶黄素对于改善凡纳滨对虾体色效果显著，试验组对虾无论甲壳还是肌肉虾青素含量均较对照组显著提高。K. Mondal 等[23]研究发现，用添加富含天然叶黄素的螺旋藻饲喂斑节对虾，能显著提高斑节对虾肌肉组织中虾青素含量。

然而，某些水产动物对色素吸收利用存在一定的选择性，在实际应用中需加注意。据R.E.Olsen等[24]报道，当试验饲料中虾青素∶黄体素为2.5∶1时，试验结束时大西洋鲑肌肉和血浆中该比值达到25∶1，说明大西洋鲑对于虾青素的吸收利用率远高于黄体素。

3.3 天然叶黄素对水产动物抗氧化能力的提升作用

类似很多植物提取物一样，天然叶黄素具有提高机体抗氧化的作用，将其添加于水产动物饲料中，能够改善部分水产动物抗氧化指标。关献涛[25]研究证实，天然叶黄素能够改善东星斑肝脏超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）、总抗氧化能力（T-AOC）、丙二醛（MDA）等几项抗氧化相关指标。韩星星等[18]研究认为，饲料中添加叶黄素和虾青素（1∶1）混合色素可以改善大黄鱼成鱼体色及提高其抗氧化能力。刘翠等[26]对黄颡鱼的研究结果显示，饲喂天然叶黄素的黄颡鱼，其血液SOD活性显著高于对照组。

3.4 天然叶黄素对水产动物的营养价值

天然叶黄素对水产动物的营养价值常被忽略，然而已有研究显示，天然叶黄素对水产动物尤其是淡水鱼具有一定的维生素A前体作用。J.Gross等[27]对孔雀鱼和剑尾鱼这两种淡水鱼的研究结果证实，天然叶黄素具有维生素A前体作用。A.B.Barua[28]对印度淡水鲶鱼的研究结果表明，该鱼可将天然叶黄素最常见组分黄体素转化为脱氢视黄醇（VA2），但β-胡萝卜素和玉米黄质则不能被转换。

3.5 天然叶黄素对水产动物生长性能的改善作用

天然叶黄素还具有一定改善动物生长性能的作用。杨文平等[29]研究表明，天然叶黄素产品对于改善黄颡鱼的生长性能有良好的作用，对提高成活率、生长速度有一定帮助，进一步研究发现饲料中添加0.4%～0.8%的天然叶黄素产品均能不同程度地提高黄颡鱼胃、肠、肝胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性。王鲁波等[2]研究发现，饲料中添加天然叶黄素能够显著改善黄颡鱼生长性能，用含118 mg·kg-1天然叶黄素的饲料饲养黄颡鱼，其特定生长率（SGR）比对照组高0.19，饲料系数降低0.5，蛋白、能量沉积率亦有改善，推测认为天然叶黄素能够显著刺激黄颡鱼某些胃肠道消化酶发挥活性，从而提高了饲料的利用率和营养物质的消化率，最终表现出促生长效果。K.P.Besen 等[19]研究发现，天然叶黄素的主要组分中黄体素不仅对金鱼着色效果良好，同时能够提高其养殖成活率。Wang P.等[11]研究发现，中华鳖饲料中添加80 mg·kg-1天然叶黄素，能够显著改善生长性能、提高饲料转化率以及肌肉组织氨基酸含量。

4 天然叶黄素使用注意事项

水产动物着色是一个系统工程，与水产动物本身、饲料配方技术密切相关，而对色素细胞的调控和管理是关键的要素。

水产动物色素细胞包括黑色素细胞、红色素细胞、黄色素细胞和虹彩细胞等，天然叶黄素素主要沉积在红色素细胞和黄色素细胞中，也有少部分沉积在脂肪和肌肉中。色素细胞的发育、分化、调控受到多重因素影响，因此水产动物色素沉积不仅仅是简单的色素添加问题，更重要的是需要充分考虑养殖品种的特点以及对色素细胞的管理。不同水产动物在不同阶段对不同色素的沉积方式、沉积位点、沉积效率均有差异，应用时须多加注意。

饲料配方、加工、贮存技术会严重地影响到天然叶黄素的沉积效果。饲料中常见的毒害物质如氧化油脂、霉菌毒素、非蛋白氮、组胺等会造成鱼体器官损伤，引起机体代谢紊乱，影响色素细胞的生长发育，使色素吸收、转运、沉积受阻，最终导致鱼体体色异常。饲料中油脂、维生素（尤其是维生素A、维生素E）、抗氧化剂的添加水平也会影响到天然叶黄素的转运、沉积和稳定性。此外，由于天然类胡萝卜素对光、热、氧敏感，需要重视加工、贮存引起的损失。

由于天然叶黄素的沉积主要依赖于色素细胞的生长发育，而色素细胞的生长发育需要经历一个生理发育过程，因此天然叶黄素在体内稳定沉积需要花费一定时间，并且也不能无限沉积，存在一定的“饱和度”现象。王鲁波等[2]研究认为，黄颡鱼累积90 d 黄度基本达到饱和的天然叶黄素添加量为118 mg·kg-1饲料。从自然着色机理分析以及实际应用经验，天然叶黄素少量长期添加，有利于获得更好的稳定沉积效果。

5 小 结

近30 年来，全球水产品捕捞产量呈现了负增长趋势，而水产养殖业却逐年迅速增长，水产养殖业为解决人类食品安全做出了巨大贡献。在温饱问题得到解决之后，人们对食物的“色香味”有了更高的要求，水产动物的自然健康体色是促使消费者购买决定的重要因素。相比野生的水产动物，人工养殖的水产动物容易出现体色不佳的问题。万寿菊提取的天然叶黄素，其主要色素成分与很多水产动物体内的类胡萝卜素组分相近，添加应用于水产动物饲料中，在解决很多水产动物的体色问题方面起到了关键的作用。天然叶黄素还具有提高水产动物抗氧化能力，而且具有作为维生素前体的营养价值，在改善动物健康状况和生长性能方面亦有一定效果。作为一种纯天然植物提取物，不仅安全可靠，还有益人体健康，值得在水产饲料中进一步深入开发利用。