虾青素在对虾中的研究进展e.docx

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虾青素在对虾中的研究进展e

虾青素在对虾中的研究进展

---广州巨元生化

虾青素在对虾中的应用，根据相关文献资料，有以下作用。

1，对对虾有着色作用。

2，提高对虾成活率和抗应激能力。

3，促进对虾生长、繁殖和发育。

4，促进亲虾的性成熟和增加产卵量。

1、着色作用

对虾的市场价值主要是根据其体表的可见色进行评价。

虾青素被一致认为是目前最好的对虾体表着色物质。

研究发现，在日本对虾饲料中分别添加20mg/kg的β-胡萝卜素和玉米黄质，饲喂21d后发现β-胡萝卜素转化为虾青素的能力还不到玉米黄质的40%〔Tanaka，1976〕。

此外，添加同等剂量的β-胡萝卜素和虾青素饲喂日本对虾，发现前者肌肉和甲壳中的虾青素含量仅为后者的1/6-1/7〔ChienandJing，1992〕。

由于β-胡萝卜素、玉米黄质等转化成虾青素需要经过不同的代谢步骤，降低了利用率，因而应用于生产是不经济的。

Yamada〔1990〕比拟了β-胡萝卜素、角黄素和虾青素3种类胡萝卜素对日本对虾的着色效果，结果说明同样以100mg/kg浓度饵料添加量喂食日本对虾，虾青素在其组织中积累量最高，分别比角黄素和β-胡萝卜素高23%和43%；假设虾青素使用量增至200mg/kg，那么组织中含量最高可达，证明虾青素是着色效果最好的类胡萝卜素。

ChienandJing〔1992〕认为收获前1个月，在日本对虾饲料中添加高浓度虾青素100mg/kg，可对其进行强化着色。

Genevieve〔1993〕研究发现在日本对虾的表皮着色中，50mg/kg虾青素+50mg/kg斑蝥黄效果最好，其次为100mg/kg的虾青素，最后为100mg/kg的斑蝥黄。

而在头胸甲着色中，以100mg/kg的虾青素效果最好。

认为日本对虾中虾青素的添加量为50-100mg/kg就可以到达明显的色素沉积效果。

Menasveta等〔1993〕在斑节对虾饲料中添加50mg/kg虾青素，发现对虾体内的类胡萝卜素含量提高318%，70%～90%的类胡萝卜素以虾青素的形式存在，虾青素沉淀在甲壳中的量高于肌肉中，2周后沉积物在虾体内到达稳定。

金征宇等〔1999〕分别用60mg/kg的斑蝥黄和虾青素饲喂罗氏沼虾，5周后，虾青素组的罗氏沼虾青蓝色最深，总类胡萝卜素含量也是最高〔〕，比对照组高40.4%。

ChienandPan〔2003〕认为斑节对虾中虾青素的添加量为50-100mg/kg就可以明显改善对虾的体色。

ChienandShiau〔2005〕在日本囊对虾饲料中分别添加50、100mg/kg的虾青素饲喂9周，发现可显著提高虾壳和肌肉中的虾青素沉积率。

2、提高对虾成活率和抗应激能力

ChienandJing〔1992〕在日本对虾饲料中添加不同浓度的虾青素〔50，100，200mg/100g饲料〕、β-胡萝卜素〔50，100，200mg/100g饲料〕和杜氏盐藻粉〔100mg/100g饲料〕，发现虾青素的饲喂效果最好。

并且和其他两组相比，虾青素组可以明显提高日本对虾的成活率。

Chien〔1996〕在研究虾青素对对虾的生物学影响时指出，虾青素在组织中作为色素积累，可以起到在细胞间贮存氧的作用，增强对虾对高氯、低氧环境的耐受力。

同时还认为，虾青素的生物学功能要强于β-胡萝卜素，在虾饵料中添加100mg/kg的β-胡萝卜素时其存活率仅为40%，添加等量虾青素即可使其存活率升至77%。

Yamada〔1990〕的研究结果说明，假设在日常饵料中添加100mg/kg的虾青素，对虾存活率可达91%，而对照组仅为57%。

金征宇等〔1999〕分别用60mg/kg的斑蝥黄和虾青素饲喂罗氏沼虾，发现饲喂虾青素的存活率比对照组和斑蝥黄组分别高21.66%和11.66%，而增重率也比这两组分别高14.48%和10.44%。

Merchie等〔1998〕研究饵料中类胡萝卜素的需求情况的结果说明，在饵料中添加虾青素可使养殖对虾的免疫力获得较大提高。

增强抗病力，提高存活率，还可以增强对虾后期幼体对盐度被动的抵抗能力，减弱紫外线辐射对水产动物的伤害。

Pan等〔2001〕对墨吉对虾5日龄幼体分别在8周内饲喂2种不同虾青素添加水平〔0、80mg/kg的饵料〕的饲料，然后将这些对虾置入急剧变化的环境中〔盐度从32‰降到0，或温度从27℃降到5℃〕5min，再分别测定试验组〔80mg/kg组〕和对照组〔0添加组〕虾的平均恢复率。

结果说明，试验组恢复率为56%，为对照组的1.17倍。

另外还发现试验组中热应激对墨吉对虾恢复率〔73%〕的影响远大于渗透压的影响〔24%〕。

说明虾青素可以增强墨吉对虾对外界应激〔热应激和盐度应激〕的抵抗能力。

Pan等〔2001〕认为饲喂虾青素除了可以增加斑节对虾的体色外，还可以促进其生长、提高存活率。

建议在斑节对虾幼体生长后期应饲喂一定浓度的虾青素，来保持高的存活率。

Pan等（2003）针对虾青素对斑节对虾抗氨应激能力的影响做了研究，给5日龄的后期斑节对虾分别饲喂不含虾青素和含虾青素为71.5mg/kg的饵料，然后将其置于0.02、0.2、2和20mg/L的氨环境中。

结果发现，虾青素组的存活率〔除20mg/L外〕均比不含虾青素组要高，说明饵料中的虾青素提高了斑节对虾的抗氨应激能力。

裴素蕊等〔2021〕认为添加80mg/kg的虾青素红藻粉可显著提高凡纳滨对虾的存活率和特定生长率，最正确投喂时间为4周。

温为庚等〔2021〕添加虾青素0、10、20、40、80、160mg/kg到斑节对虾的饲料中投喂30d，发现虾青素可以提高斑节对虾的存活率、增重率和特定生长率。

建议添加量为40-80mg/kg。

Niu等〔2021〕研究发现凡纳滨对虾饲料中添加虾青素200或400mg/kg可以明显提高其成活率。

Niu〔2021〕在斑节对虾饲料中分别添加100、200mg/kg的虾青素和斑蝥黄饲喂74d，发现和对照组相比，这两种色素都能明显提高斑节对虾的存活率〔81.1%，65.6%〕、增重率〔365%，305%〕、色素沉积率〔虾壳和肌肉〕和抗低氧能力，但虾青素组的表观消化率和色素沉积率要高于斑蝥黄组。

同时胆固醇的添加可以明显提高虾青素和斑蝥黄的利用效率。

建议添加量为100mg/kg虾青素。

Zhang等〔2021〕研究发现在饲料中添加虾青素可以提高凡纳滨对虾的增重率，降低饵料系数〔降低到〕，提高抗低氧能力和成活率，改善对虾体色，提高市场价格，建议添加量为125-150mg/kg。

3、促进对虾生长、繁殖和发育

Millamena等（1998）用完全随机设计的2×2因子试验估测了虾青素对斑节对虾繁殖性能的影响。

在饲料中添加虾青素〔100mg/kg〕和维生素A〔20000IU/kg〕，结果发现添加虾青素组中的性腺指数普遍比未添加组高。

另外，卵巢中的总胡萝卜素含量和虾青素二酯（AD）含量都比对照组有显著提高。

作为维生素A的非前体物质，虾青素可以协助维生素A促进斑节对虾的卵巢发育和排卵。

Petit〔1997〕针对喂食虾青素对对虾幼体后期生长及其蜕皮周期的影响开展了研究，发现喂食虾青素可缩短对虾后期幼体的蜕皮周期。

虾青素也可作为受精激素，改善卵质。

在饵料中添加虾青素，可提高幼虾的存活率。

Vassallo等〔2001〕研究了虾青素对养殖对象产卵情况的影响，结果说明，在饵料中添加10mg/kg的虾青素可提高其产卵率。

4、促进亲虾的性成熟和增加产卵量

类胡萝卜素在虾体内以不同形式存在，如游离色素，与脂肪酸以酯键结合，与几丁质等大分子以共价键结合，以非共价键与蛋白质或糖类结合，或与蛋白质结合形成虾青素。

已有研究说明，类胡萝卜素对亲虾性腺发育、卵的成熟和早期幼体发育中色素沉积具有重要作用。

类胡萝卜素与VC、VE一样，具有防止细胞膜和高度不饱和脂肪酸氧化的作用，其在亲虾体内或饵料中含量增加可以提高亲虾繁殖能力；而胚胎中类胡萝卜素缺乏会降低幼体质量。

Palacios等〔1999〕指出，无节幼体大小和卵中类胡萝卜素水平之间存在着正相关关系，说明了类胡萝卜素对无节幼体正常发育的必要性；他们还发现卵中类胡萝卜素含量与无节幼体蛋白质水平有关。

此外，亲虾中类胡萝卜素水平还决定胚胎和摄食前幼体色素细胞及眼点的正常发育。

虾青素作为VA前体，也可以看作是一种维生素。

Dall等〔1995〕对老虎对虾〔Penaeusesculentus〕的生化成份分析说明，对虾肌肉、虾壳和消化腺中的类胡萝卜素主要为虾青素及其酯类，二酯和单酯含量是最高，还有少量游离的虾青素。

但在成熟卵巢中，游离态虾青素占类胡萝卜素总量的80%。

在总的类胡萝卜素中，82-94%存在于虾壳中；不过在对虾性成熟过程中，消化腺和卵巢中占的类胡萝卜素含量分别为10.7%和5.6%，有一定量的增加，消化腺中的虾青素主要为单酯、双酯和游离态，含量可达120mg/kg；肌肉和虾壳中的虾青素几乎没有改变，各自为和100mg/kg；卵巢中单酯含量比拟低〔〕，双酯含量为2-5mg/kg，但游离态虾青素增加很多，从2mg/kg增加到34mg/kg。

说明对虾饲料中类胡萝卜素转化为虾青素是发生在饵料被吸收后不久。

对另外一些种类的亲虾生化分析也说明，肝胰腺和性腺中有很高水平的虾青素〔Mantirietal.,1996;Sagietal.,1995〕。

此外，Mantiri等〔1996〕也发现在性腺发育过程中，卵巢中的类胡萝卜素含量会增加。

Palacios等〔1996〕发现，切除眼柄初期，亲虾产出卵颜色为深绿色，而经屡次繁殖后，卵颜色逐渐变浅，呈淡黄色。

这种卵色变化可能是由于亲虾繁殖消耗一局部类胡萝卜素，而导致卵中类胡萝卜素水平下降，或者是由于卵黄中类胡萝卜素酯化能力降低造成。

由于虾类所需类胡萝卜素只能来源于饵料，故亲虾饵料中类胡萝卜素水平会影响卵的质量和幼体活力。

在一些有关虾类繁殖的研究以及商品饲料中，通常需添加一定量类胡萝卜素，如Marsden等〔1997〕在斑节对虾亲虾饲料中同时添加0.004%虾青素和0.004%类胡萝卜素；Wouters等〔1999〕在卤虫强化剂中添加0.1%〔有效含量〕虾青素，并取得了较好的繁殖效果。

饲料中不同形式类胡萝卜素对亲虾繁殖效果也不相同，Otazu-Abrill等对日本对虾色素沉积的研究结果说明，β-胡萝卜素比裸藻酮更容易被亲虾转化为虾青素。

Supamattayaetal（2005）在饲料中添加杜氏盐藻〔Dunaliella〕的提取物饲喂斑节对虾，研究其生长、免疫功能和抗病能力。

分两个实验，实验1为1-2g的幼虾，饲喂125-300mg/kg的杜氏盐藻提取物8周。

结果发现和对照组相比，添加组可显著提高其增重率和成活率，其中300mg/kg实验组显著提高对白斑综合症〔WSSV〕的抵抗能力，并且在低氧胁迫试验中也表现出了更强的耐受力。

200-300mg/kg实验组的对虾煮熟后的颜色也是最红的。

试验2为12-15g的成虾，也是饲喂125-300mg/kg杜氏盐藻提取物6周，结果说明饲喂200-300mg/kg实验组的总类胡萝卜素和虾青素含量是最高的。

Paibulkichakuletal〔2021〕在斑节对虾亲虾雌虾〔49g〕、雄虾〔37g〕饲料中添加3、8%的鱼油和100、500mg/kg的虾青素，饲养120天。

研究发现高剂量的虾青素可以明显提高雄虾的生长速度。

鱼油、虾青素和对虾性别三者没有明显的相关性，但虾青素和对虾性别有显著相关性。

鱼油和虾青素的添加可以增加亲虾卵和精子的数量，此外，虾青素的添加可以明显增加雌虾肌肉、肝胰腺和卵巢中虾青素的沉积，但在虾壳中没有变化。

和雄虾相比，雌虾肝胰脏中虾青素的含量更高，但在肌肉和虾壳中无明显差异。

饲喂高含量的鱼油和虾青素，对虾肌肉和卵巢中的不饱和脂肪酸含量也随之增加，例如22:

6n-3，总n-3PUFA，总n-3HUFA等；肝胰腺中增加的脂肪酸含量有20:

4n-6,20:

5n-3,22:

6n-3,总n-6PUFA,总n-3PUFA和总n-3HUFA。

因此得出结论，认为在斑节对虾亲虾饲料中，需要添加至少8%的鱼油〔最高12%〕和至少280mg/kg的虾青素，才能明显提高对虾的性成熟和增加产卵量。

5、虾青素在对虾饲料中的推荐添加量

欧盟只是对虾青素的添加量有一个上限，不超过100mg/kg即可，在鲑鳟鱼类、甲壳动物、欣赏鱼等动物中都是此推荐量。

相关的研究文献资料也发现虾青素在对虾饲料中添加量差异很大，最低20mg/kg，最高可达500mg/kg〔亲虾〕，没有具体的标准。

大概总结了一下相关文献的添加量，考虑到实验室和实际生产的差异。

因为实验研究大局部在室内水泥池或桶内进行，虾青素是唯一的色素来源；而在实际生产中，大局部为池塘养殖，对虾可在一定程度上摄食天然饵料生物，故生产中实际的添加量要低于实验室的研究结果。

考虑到饲料本钱和使用效果，本文总结了虾青素在对虾中的建议添加量，以供参考。

虾青素在对虾中的添加量

对虾种类

添加量mg/kg饲料

备注

对虾幼虾

40-80

为提高成活率，增强免疫力和抗病能力，可在对虾整个生长期添加。

对虾成虾

50-100

为了着色效果，上市前两个月。

亲虾

100-200

可提高性成熟程度和增加产卵量，在亲虾繁殖前1-2个月开始添加直到亲虾繁殖结束。

虾青素在对虾早期发育中的生物作用〔Linan-cabelloetal,2002〕

相关研究发现甲壳动物的早期发育和类胡萝卜素的功能有关。

卵母细胞中卵黄的沉积使其形成了卵子，卵黄中的脂糖蛋白就是蛋黄素〔vitellin〕。

在胚胎发育过程中作为唯一的营养来源。

对虾的蛋黄素实际上就是脂-糖-类胡萝卜素蛋白混合物。

在卵黄生成过程中，卵子会积累大量的类胡萝卜素，因此如果在对虾胚胎发育过程中卵黄中的类胡萝卜素水平降低，那么会影响对虾幼体孵化出的数量。

在对虾后期幼体阶段，如果能够提供足够的类胡萝卜素，例如虾青素，β-胡萝卜素，那么可以改变蜕皮频率、缩短脱皮周期、加快后期幼体发育，还可明显提高生长率。

从甲壳动物中别离到的色素有虾青素、β-胡萝卜素、海胆酮〔echinenone〕和斑蝥黄。

甲壳动物中类胡萝卜素的生物合成途径见下列图1〔Latscha1991;Schiedtetal.1993〕。

从图中可以看出，β-胡萝卜素在甲壳动物中体内转化为虾青素需要经过隐黄质、海胆酮和斑蝥黄三种色素，是最复杂的类胡萝卜素代谢途径。

图的右边是根据Linan-cabello〔1998〕和Takeuchietal（1995）相关研究推测出在对虾和卤虫中类胡萝卜素可能转化为类视黄醇的途径。

关于虾青素在日本对虾中的代谢研究

Schiedt等〔1991〕在南美白对虾中，发现虾青素的代谢产物有tetrahydroxypirardianthin，isoastaxanthin〔等同于虾青素〕，甲壳黄素和相关复合物。

试验：

只用含标记过的[15,15’-3H2]-3S,3’S-虾青素200ppm〔用鱼肝油包埋〕饲料饲喂日本对虾，开始体重为10g，结束体重为，试验时间为21天。

结果见图8。

从日本对虾壳中别离到的虾青素进行分析，见下表

可以看到在日本对虾虾壳中，酯化虾青素含量最多，并且壳中占比例最大的类胡萝卜素也是虾青素。

通过HPLC分析，共有三种全反式的虾青素，分别为7,8,7’,8’-tetradehydro-astaxanthin〔7,8,7’,8’-四脱氢虾青素〕，7,8-didehydro-astaxanthin〔7,8-二脱氢虾青素〕和虾青素三种，各占的百分比为28%，19%，53%。

每种都有三种异构体，分别为3R,3’R;3R,3’S;3S,3’S。

虽然只投喂全反式左旋虾青素，但在日本对虾壳内却发现了左旋、右旋和消旋体虾青素。

其中左旋体占44%，消旋体占43%，右旋体占13%。

作者得出的结论：

虽然只投喂全反式左旋虾青素，但在日本对虾体内却发现三种虾青素异构体都有标记存在，说明虾青素的消旋作用发生在吸收过程中或者吸收后。

此外，还发现了7,8,7’,8’-四脱氢虾青素和7,8-二脱氢虾青素，说明这些炔属复合物也是外消旋混合物。

有两种假设结论，一种：

这些炔属复合物以前没有作为虾青素的代谢产物，但是在许多水产动物中被认为是藻类的硅藻黄素〔diatoxanthin〕和异黄素〔alloxanthin〕的转化产物。

另一种：

在这些对虾中，炔属复合物的活性通常非常低，所以7,8,7’,8’-四脱氢虾青素和7,8-二脱氢虾青素可能不是虾青素的代谢产物。

这个事实再次支持了虾青素末端基有外消旋反响的观点。

总之，这个结论和在磷虾中只有三种虾青素立体异构体的结论是相反的。