天然植物及其提取物对水产动物品质影响研究进展

陈斌，郁二蒙，孙金辉

（1. 天津农学院 水产学院，天津 300392；2. 中国水产科学研究院珠江水产研究所 水产养殖与营养研究室，广州 510000）

在我国，渔业产量逐年提升，渔业产值占农业总产值10%以上，为农业经济做出了巨大贡献，养殖水产品为人们提供了大量高质量、高营养、低成本的动物蛋白。随着人们生活水平提高，消费者对水产品的品质、营养、健康等也有了更高的要求。但是养殖过程中养殖规模大、养殖密度高、养殖环境逐渐恶化等因素，对养殖水产品的口感、风味、品质产生了很多不利的影响[1]，因此如何提升水产品品质是近年来研究者们研究的热点。

水产品品质是一个复杂的概念，通常品质包括新鲜度、感官特性、营养价值等，是多种指标性状之间相互影响关系复杂的组合[2-3]。因此，水产品质是由一系列评价指标决定的，主要包括肌肉质构评测、感官评价、风味评价和理化营养研究。质构评测是对肌肉硬度、弹性、咀嚼性、黏性等质构参数进行检测。感官评价是通过人的主观评价来评定[4-5]。风味评价则是对肌肉中呈味氨基酸、醇、醛、酮、酯等的杂环化合物含量进行测评[6]。理化营养研究主要包括肌肉粗蛋白、粗脂肪、滴水损失和灰分含量等。国内外学者对改良水产品品质的方法做出了大量研究，发现改变养殖环境和改变饲料添加剂成分等能够影响水产品品质[7]；饲料添加剂一般包括人工合成添加剂以及天然饲料添加剂。植物作为添加剂相较于其他类型饲料添加剂，具有富含丰富的生物活性成分和营养物质等优点，而且无污染、无残留、毒副作用小，是目前最受欢迎的添加剂，因此也受到了广大学者们的关注。

不同种类植物中含有不同的活性功能成分[8]，研究人员针对植物及其提取物添加饲料对水产品品质的影响做了大量研究。姜维波发现草鱼饲喂蚕豆和发芽蚕豆饲料能显著提高草鱼肌肉品质，提高胶原蛋白含量和胶原蛋白基因的相对表达量[9]。李法见等[10]研究发现饲料中添加桑叶粉可以在不影响其生长性能的前提下有效调节罗非鱼的脂质代谢，降低肌肉pH 值、降低肌肉滴水损失，从而改善罗非鱼肌肉品质。然而，抗营养因子普遍存在于植物性饲料中，主要包括蛋白质抑制剂、植物凝集素等，这些抗营养因子对养殖水产品会造成许多不良影响，如降低生长速率，造成机体（肝脏、肠道等）损伤等[11]。对这些植物不同成分进行物理与化学方面提取和分离，可以在保留其有效活性成分的情况下获取某一种或多种有效活性成分。如蚕豆水提物可以有效改善草鱼肌肉质构特性（硬度、咀嚼性、弹性和回复性），粗蛋白及胶原蛋白含量[12]；桑叶提取物可以降低罗非鱼机体丙二醛含量，增强罗非鱼机体抗氧化能力和胶原蛋白含量[13]；杜仲提取物能够提高草鱼肌肉蛋白含量，降低脂肪含量，具有改善肌肉品质的作用[14]。植物成分作为饲料添加剂具有改善水产品品质成本低、简单高效、无药性残留的优点，对水产养殖健康绿色发展具有重要意义。

1 植物对水产品品质的影响

植物中富含生物碱、萜类、皂甙和黄酮等各种生物活性成分，植物作饲料添加剂在水产饲养过程中虽然具有改善肌肉品质的作用，但是也可能会对水产动物的健康产生不利的影响（表1）。

表1 植物的种类、活性成分及主要功能与不利影响

1.1 蚕豆

蚕豆中富含蛋白质、碳水化合物、维生素、叶酸、膳食纤维及大量微量元素，因其有较高的营养价值而一直作为人类膳食中的一部分，也常作为猪、家禽和鱼类等动物的饲料。1973 年，广东省中山市五七干校技术人员偶然发现蚕豆作为单一蛋白源投喂草鱼90 至120 天后，能使草鱼肌肉品质显著改变，肌肉硬度（脆度）显著增加，而且肉质变得紧实、爽脆，口感更鲜美，这种脆化后的草鱼被称为“脆肉鲩”[15]。“脆肉鲩”最显著的特征就是肌肉质构的变化，如硬度增加、弹性增加、咀嚼性增强、口感风味提高，因而受到广大人民群众的青睐。目前，研究人员对草鱼饲喂蚕豆后肌肉脆化的性状及机制做出了大量的研究，发现脆化后的草鱼肌肉质构特性（硬度、咀嚼性、弹性和回复性等）、粗蛋白、胶原蛋白、肌原纤维蛋白和基质蛋白含量显著提升，而肌肉中的水分、粗脂肪含量显著下降[16-24]。此外，与普通草鱼相比，脆化的草鱼肌纤维直径减小、密度增大。因此，研究人员认为喂食蚕豆后草鱼肌肉质构特性的提升主要与增加的胶原蛋白含量及肌纤维密度密切相关[25-28]。还有研究者发现脆肉草鱼肌肉质构的变化过程伴随着活性氧（ROS）相关的蛋白质发生差异表达。YU 等[29]发现脆化草鱼体内明显升高的ROS 在脆肉草鱼质构提升中起着重要的作用，主要的作用机制为：一，饲喂蚕豆导致草鱼机体ROS 升高可能扰乱钙结合，损害肌动蛋白—肌球蛋白的相互作用，导致肌纤维直径减小；二，ROS 诱导的胶原周转障碍增加了胶原蛋白含量，促进了硬度增加。

此外，长期投喂蚕豆会给草鱼带来一定的副作用，如生长减缓及发生溶血现象等。邝雪梅等[30]发现普通草鱼红细胞中G6PD 含量比脆化草鱼明显高很多，正常G6PD 含量的红细胞膜不易被蚕豆中的氧化物质氧化，而脆肉鲩由于G6PD 缺乏，会在苏氨酸酶的影响下使蚕豆中含有的左旋多巴转化为多巴醌，多巴醌通过与还原型谷胱甘肽结合而产生氧化型谷胱甘肽，从而进一步降低谷胱甘肽水平，这一现象被称为“蚕豆病”（Blavism）；此外还有研究发现脆肉草鱼调节NADP 的还原型酶Ⅰ（NADH-）显著下调，与NADPH 相互作用的谷胱甘肽还原酶表达也降低[31-32]。因此，可以推测脆性草鱼肌肉中的 G6PD 和还原型辅酶Ⅰ（NADH-）降低导致了NADPH 降低，从而影响草鱼红细胞膜的完整性，影响氧气运输，进而影响草鱼肌肉品质。

1.2 桑叶

桑叶营养物质丰富，已经被应用于多种动物饲料中，并在改善动物的生长性能和提升肌肉品质等方面表现出优良的使用价值。不少研究发现饲喂桑叶能够提高肌肉硬度，提高氨基酸含量，降低肌肉滴水损失等，从而提升动物肌肉品质。有研究发现饲料中添加桑叶粉能够显著提高草鱼背肌硬度、黏性、咀嚼性和回复性，当添加量达到10%时还能够显著提高草鱼肌肉中蛋白质、脂肪、鲜味氨基酸含量[33]，减缓宰后罗非鱼肌肉pH的下降速度，降低滴水损失[10]，改善肌肉品质。此外，吴春艳研究发现，适量桑叶粉不仅能明显提高胭脂鱼机体抗氧化能力，而且能降低胭脂鱼血脂含量[34]。由此可知，饲料中添加适量桑叶粉能够增强机体抗氧化性能，提升水产品肌肉品质。

1.3 皇竹草

皇竹草具有产量高、竞争力强、易栽易管、生长快、抗逆性强且营养物质丰富等优点[35]，可用作多种动物（猪、牛、羊、鸡、鹅、鱼）的饲料，并且表现出比较高的饲料利用率[36]。毛东东等[37]以皇竹草代替饲料饲喂草鱼90 天，发现与配合饲料相比，皇竹草可以在不降低草鱼肌肉营养物质的前提下，提高草鱼出肉率、改善草鱼体型，使其更符合商品鱼市场需求。此外，使用皇竹草粉代替草鱼稚鱼饲料中部分蛋白来源，能够显著提高草鱼稚鱼的生长性能，使其脂肪生成相关基因下降，脂肪分解基因上调，还能提高草鱼稚鱼机体抗氧化性能，显著降低丙二醛含量，进而改良草鱼稚鱼的肌肉品质[38-40]。目前已经有部分企业将皇竹草制成草粉添加到鱼饲料中，但是皇竹草本身对草鱼品质的影响机制仍需进一步探索。

1.4 苜蓿草

苜蓿草是一种多年生豆科草本植物，是中国甚至世界范围内种植面积最大的牧草品种。苜蓿草适应能力强，产量高，品质好且营养价值高，被称为“牧草之王”，含有丰富的粗蛋白、维生素、无机盐等[41]。苜蓿草作为优质牧草，受到很多学者的关注。饲料中添加部分苜蓿草粉能够提升团头鲂[42]、黄河鲤[43]肌肉中粗蛋白含量，降低粗蛋白含量从而提升肌肉品质。王成章等[44]发现随着苜蓿草粉添加比例增加（0、5%、10%、15%、20%）黄河鲤血清胆固醇和甘油三酯含量下降，肝胰脏和肌肉中胆固醇和甘油三酯也显著下降，这说明苜蓿草粉不仅能够改善黄河鲤脂质代谢，还能保护肝功能，提高肌肉品质。但是目前有关苜蓿草粉对畜禽以及水产动物的研究多集中在生产性能方面，苜蓿草对水产品品质影响的报道比较少。

1.5 杜仲

杜仲是我国特有的植物，具有很高的经济价值和药用价值。现代医学研究表明，杜仲作为中药，具有补肝肾、止痛、抗氧化、降脂肪和血糖、促进胶原蛋白合成[45]等功效。在饲料中添加杜仲叶粉能显著提高鲤鱼[46]、草鱼[47]肌肉中的鲜味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸总量，提高鲤鱼肌肉嫩度，这可能是杜仲通过影响草鱼肌肉中的葡萄糖代谢，葡萄糖氧化生成乙酰CoA 增多，而抑制了氨基酸生成乙酰CoA 的过程，从而使氨基酸在肌肉中沉积增多，也可能是杜仲刺激了肌肉中某些蛋白质合成，从而导致氨基酸增加。此外，许晓莹等发现饲料中添加适量杜仲叶粉能降低肌纤维直径，提高肌原纤维耐折力，降低肌肉失水率[48]。目前有关杜仲对养殖水产肌肉品质的影响研究甚少，且杜仲粉中所含有毒物质远小于国家标准[49]，是一种值得开发应用的水产饲料添加剂。

1.6 其他

我国植物资源丰富且分布广泛，在水产养殖中应用十分广泛。混合植物蛋白（玉米蛋白粉、谷元粉、菜籽粕和膨化豌豆）代替75%的鱼粉，可以增加金头鲷肌肉中不饱和脂肪酸含量，并降低水分含量[50]。罗非鱼饲料中添加丝兰可以增加全鱼蛋白含量[51]。牛至粉添加饲料，能够提高镜鲤肌肉持水力和粗蛋白含量[52]。甜菜碱可致中华鳖肌肉的鲜味氨基酸、裙边总胶原蛋白和可溶性胶原蛋白提升[53]。

2 植物提取物对水产品品质的影响

植物作为饲料添加剂在水产品中的应用能在一定程度上改善水产品品质，这主要取决于植物自身含有的活性成分，但植物中也含有大量的活性抗营养因子，如植酸盐、单宁、原花色素、蛋白酶抑制剂、生物碱、缩合单宁、凝集素、蚕豆嘧啶核苷和伴蚕豆苷等[54]，会导致鱼类营养不均衡，消化酶活力降低，肠道对营养吸收和利用率降低，进而导致生长性能降低、饲料系数升高养殖成本增加等问题[11]。有研究表明，长期饲喂蚕豆的小鼠[55]和草鱼[56]生长性能明显受到抑制。植物提取物是在不改变植物有效药用成分结构的前提下，经过物理、化学、提取、分离、缩合等方法，分离出植物中的抗营养成分，得到一种或者多种混合有效成分，具有促生长、诱食、抗菌、抗氧化应激等功能，目前已被广泛应用于水产养殖中，且已经取得了良好的效果[57]。常见的植物提取物有生物碱、多酚、植物色素、植物多糖和精油等（表2）。

表2 植物提取物的种类、活性成分及主要功能

2.1 蚕豆提取物

蚕豆能使草鱼品质提升，但是会对草鱼机体造成一定的氧化损伤[25]，为了进一步确定蚕豆中的有效活性成分，去除抗营养因子，减少投喂单一蚕豆对鱼体生长的负面影响，研究人员对蚕豆的不同提取物进行了大量研究。沈冠超[57]将三种蚕豆提取物（蚕豆醇提物、蚕豆酮提物和蚕豆酯提物）与蚕豆异黄酮和蚕豆皂苷分别加入基础饲料中饲喂罗非鱼，发现蚕豆醇提物和蚕豆皂苷添加的饲料能够降低肌肉水分含量，提高粗蛋白、粗脂肪含量，显著提高粗脂肪、羟脯氨酸和胶原蛋白含量，而且显著降低罗非鱼肌肉滴水损失，提高肌原纤维耐折力，达到明显改善肉质的效果。MA[12]等以蚕豆、蚕豆水提物、蚕豆醇提物、蚕豆渣四种物质分别加入饲料，配制成等氮等能饲料饲喂草鱼100 天，发现蚕豆水提物不但能显著提高草鱼肌肉硬度、弹性、咀嚼性等质构参数，胶原蛋白含量以及肌纤维密度，而且蚕豆水提物组的生长性能高于蚕豆组，但是蚕豆组、蚕豆醇提物、蚕豆渣组草鱼肝胰脏中都出现了大量的脂肪累积，其中蚕豆渣组肝脏出现严重损伤。这说明蚕豆中的有益物质和有害成分已经被分开在四种提取物中。由于蚕豆和蚕豆水提物中蚕豆苷含量相近，由此推测蚕豆苷可能是改善草鱼肌肉品质的重要物质。蚕豆提取物对水产品品质的影响目前只在草鱼[12]和罗非鱼[57]上有所报道，但由于蚕豆提取物提取工艺繁杂，且其最适添加量不清楚，蚕豆提取物仍是个值得探索的领域。

2.2 桑叶提取物

桑叶营养物质丰富，可以有效改善动物机体氧化代谢[58]。桑叶提取物是以在霜降前桑树枝最前端第1-3 位新出的叶片为桑叶粉原料，将其摘下阴干后粉碎，粉碎后的桑叶粉用正丁醇、90%乙醇和水加温浸提，最后喷雾干燥而成。桑叶提取物中含有桑叶黄酮、桑叶多酚、桑叶多糖、桑叶生物碱、1-脱氧野尻霉素等。陈冰、杨继华等[13,59]研究发现，饲料中添加桑叶黄酮，能够显著降低罗非鱼体内丙二醛含量（p＜0.05），显著提高罗非鱼总抗氧化能力和胶原蛋白含量，改善罗非鱼肌肉氨基酸的组成。饲料中添加2%～3%桑叶提取物有益于幼鲫[60]生长，能有效改善脂质代谢，提高免疫功能。此外，随着饲料中桑叶提取物含量的增加（0、0.2%、0.4%），金线蛭体成分粗蛋白含量增加，粗脂肪含量下降，机体抗氧化能力增强[61]。

2.3 大蒜提取物

大蒜素是大蒜提取物的主要物质，是近些年开发的天然抗病菌促生长型饲料添加剂。作为绿色环保型药物和绿色环保型饲料添加剂，在饲料中加入大蒜素具有改善饲料适口性、无毒副作用、无抗药性、促进生长、改善肉质等多种优点，因此在水产养殖中被广泛应用。研究发现，罗非鱼肌肉感官评价值随着罗非鱼饲料中大蒜提取液浓度增加而逐渐增加，达到6 g/L 时最大，继续增加大蒜素含量，感官评价则会逐渐下降。当大蒜素浓度达到6 g/L 时，与未处理组罗非鱼相比，贮存后鱼肉腥味物质含量明显减少[62]。此外，吴春昊发现日粮中添加40 mg/kg 的大蒜素可显著改善鲟鱼饲料效率、蛋白质效率，提高机体粗蛋白质含量，降低粗脂肪含量及肌肉的蒸煮损失[63]。大蒜提取物饲料添加剂与抗生素类促生长剂的作用效果相似，但是大蒜提取物在动物体内基本无药物残留，不产生抗药性，是一种较为安全的饲料添加剂，随着大蒜提取工艺的不断完善，生产成本降低，大蒜提取物应用于水产养殖的前景定将十分广阔。

2.4 杜仲提取物

杜仲又名思仲、思仙等。杜仲提取物是以杜仲中的主要降压成分松脂醇二葡萄糖苷（PDG）为指标，建立质量标准。杜仲提取物最佳制备条件为：以60%的乙醇浸泡0.5 h，加热回流提取2次，加醇量为12.8 倍，提取1.0 h。已经明确的有效成分PDG 提取率达85%，基本提取完全。在虹鳟鱼饲料中分别添加杜仲提取物0、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%，发现添加4.0%杜仲皮提取物对虹鳟鱼生长性能无显著影响，但可以改善肌肉质构特性和肌纤维直径、密度，从而改善肌肉品质[64]。此外，饲料中添加4 g/kg 杜仲提取物饲喂（59.7±0.3）g 草鱼60 d，可提升草鱼的生长性能和抗氧化能力，并通过增加胶原蛋白合成基因和降低胶原降解基因表达来改善草鱼品质[65]。

2.5 其他植物提取物

由于植物含有生物碱、萜类、单宁、皂苷、黄酮、酚类或精油等多种活性成分，植物具有抗应激、促生长、增强抗氧化应激能力等多种功效。薄荷提取物作为饲料添加剂能够提高亚洲鲈鱼生长性能[66]，3%的薄荷提取物添加饲料，能改善里海白鱼的肠道炎症，改善鱼体肌肉营养成分[67]。用含有槲寄生、荨麻、生姜水提取物的饲料喂养虹鳟鱼，能显著提高血浆蛋白含量，改变鱼体成分[68]。日粮中添加牡丹花粉不但显著提升鲤鱼的肌肉质地，而且还可以调节鲤鱼肉质的脂质代谢和脂肪酸组成，从而改善肌肉品质[69]。还有研究发现，黄芪、当归、金银花和板蓝根能显著增加尼罗罗非鱼肌肉中肌苷酸的浓度，同时改善其风味[70]。虽然已有大量研究报道了植物提取物在水产养殖中的多种功能和潜在应用，但是对植物提取物提取工艺及提取物添加浓度的研究仍然较少。

3 结论与展望

植物及植物提取物饲料添加剂能够提升水产品肌肉品质，增强抗应激效果，且毒副作用小，无残留，符合健康可持续养殖的基本要求。此外，我国植物资源丰富，种类繁多，当前我国常用作饲料添加剂的中草药植物就多达200 余种，具有广阔的应用前景。尽管植物及其提取物作饲料添加剂的生产工艺不够完善，部分产品较粗糙，但其作为饲料添加剂具有良好的效果。因此，应大力开发植物资源，优化生产工艺，加大对植物及其提取物作用机理的深入研究，达到作为饲料添加剂的目的性应用标准，促进养殖业健康绿色发展。