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纳米硒在海水鱼类营养中进展
目前,我国海水鱼类养殖产量在全国海水养殖总产量中所占比例只有7%.鉴于此,国家海水鱼产业技术体系首席科学家关长涛认为“十三五”及今后一个时期,我国的海产鱼类产量减少不应该是减养殖产量,而是应该减捕捞产量,这显然有利于海洋渔业资源的保护.所以,海水鱼类养殖未来相当一段时间内,可以预见会面临发展的空间和机会.本刊特设专栏来对接海水鱼产业技术体系的相关科研成果,以供产业界了解.
在海水鱼养殖方面,纳米硒有提高海水鱼生长性能和健康保健功能
陈春秀,天津渤海水产研究所,天津农学院水产学院在读硕士.
硒（Se）作为海水鱼必需的微量元素之一,对机体有多种生理功能（如免疫、生长发育、繁殖等）,并能在体内产生富集.在饲料中添加硒会对海水鱼产生一定的影响.硒摄入过量或不足,都会对机体产生危害,只有适量地摄入硒才能保证海水鱼的健康生长,增强其抗氧化能力和自身免疫力.硒最重要的功能是通过谷胱甘肽过氧化物酶发挥抗氧化性,在还原型谷胱甘肽存在的情况下,谷胱甘肽过氧化物酶能够清除对机体有害的过氧化物,保护生物体的膜结构免遭损害,从而避免生物膜的功能受到干扰.
一、纳米硒的优势
1.纳米硒的生物活性
纳米硒是一种利用纳米技术制备而成的新型研制品,以蛋白质为核、红色元素硒为膜和以蛋白质为分散剂的纳米级别的单质硒,粒径一般在80nm 以内.纳米硒也属于无机单质硒,纳米级别的单质硒会能够在水中形成胶体,稳定性较好,除了具有比硒元素更好生物活性外,还具有纳米尺寸效应.
Zhang 等研究表明,纳米粒子的大小对纳米硒的生物学功能具有重要影响,粒径较小的纳米硒有更高的生物学活性.硒及其化合物是一种较强的抗氧化剂,以硒代半胱氨酸为活性中心的谷胱甘肽过氧化物酶是生物有机体最强的抗氧化酶,但要发挥硒最佳生物学作用,必须在饲料中达到较高浓度,这是无机硒（亚硒酸钠）和有机硒（硒代蛋氨酸、酵母硒）很难达到的瓶颈.而纳米硒的生物学效价非常高,安全浓度非常宽,是一种高效、低毒的营养性添加剂,并因其具有庞大的比表面积、表面活性中心多、高吸收效率等优点,在水产动物养殖生产中的使用越来越广泛.
2.纳米硒的安全性
纳米硒是目前国内外资料报道的安全性最高的硒制剂,急性毒性约为亚硒酸钠的1/7,有机硒的1/4.邓岳松等研究纳米硒对尼罗罗非鱼生长的影响中,通过硒对尼罗罗非鱼的急性毒性试验表明亚硒酸钠的急性毒性约为纳米硒的8 倍,蛋氨酸硒的急性毒性约为纳米硒的4 倍.当饲料中添加较高浓度的亚硒酸钠和蛋氨酸硒时,硒化合物会对鱼产生毒害作用,阻碍鱼的生长；而添加较高浓度的纳米硒时,因纳米硒对尼罗罗非鱼的毒性较小,是亚硒酸钠的12.5%,蛋氨酸硒的25%,所以能促进尼罗罗非鱼的生长.
3.纳米硒的抗氧化性
纳米硒最重要的生物活性就是抗氧化性.硒的重要生理作用是参与机体谷胱甘肽过氧化物酶的组成,是GSHPx的活性中心元素,其抗氧化作用也主要是通过 GSH-Px 实现的.在水产饲料中添加纳米硒能够提高动物体抗氧化能力.动物在生长发育过程中,不可避免地遭遇周围环境中的不利因素侵害,从而激发自身体内的免疫系统,硒在一定程度上可以提高能够清除自由基的GSH-Px 和SOD 活性,并阻止自由基指示物MDA 水平的提高,从而减少机体细胞受自由基的攻击程度,增强机体清除氧自由基和不饱和氢过氧化物的能力,帮助动物机体提高抗应激能力.
朱松波等在纳米硒对奶牛抗氧化能力的影响中表明,饲料中添加纳米硒后,不同程度提高了奶牛机体的抗氧化功能.试验同时对乳清中SOD、GSHPx活力进行检测,发现乳中GSH-Px活力随纳米硒的添加也有增强.王福香等在纳米硒对肉鸡免疫和抗氧化能力的影响中也表明,添加纳米硒的试验组的AOC、SOD 活力、GSH-Px 活力高于或显著高于对照组,随着纳米硒水平的增加,酶活力也增加；MDA、NO 的含量,添加纳米硒的试验组低于或显著低于对照组；抑制羟自由基的能力,添加纳米硒的试验组高于或显著高于对照组；总体来说纳米硒可以提高抗氧化酶活力,清除体内的脂质过氧化产物和自由基.
4.纳米硒的吸收
大量试验研究结果表明,无机硒、有机硒和纳米硒都能提高缺硒动物中谷胱甘肽过氧化物酶的活性,但三者吸收利用率不同.与无机硒相比,有机硒的吸收利用价值更高,能够更好地存留在动物体内.
高建忠等报道指出,在补充等量硒的条件下,动物对有机硒的吸收利用率明显高于无机硒.而纳米硒因其比表面积大,表面活性中心多,可通过主动转运机制和被动扩散两种方式被肠壁吸收,吸收利用率更高.LI 等在青鳉饲料中添加亚硒酸钠和纳米硒,结果发现在鱼体内,纳米硒具有更高的沉积效率.Hu 等对肉鸡口服和静脉注射纳米硒,并对硒进行放射性标记的研究表明,纳米硒中的硒在全身的吸收率达到41.2%和63.3% , 在肝脏中分别为17.5% 和13.4%,极显著高于亚硒酸钠组.
二、纳米硒在水产养殖中的应用
饲料中添加纳米硒可以提高水产动物的生长性能,增强抗氧化性和免疫能力.
1.提高水产动物的生长性能
硒作为水产动物必需的微量元素之一,具有促进生物体的生长发育、延缓衰老以及提高机体免疫力等作用.硒对水产动物生长性能的影响体现在直接和间接两个方面从直接方面来看,含硒 5- 脱碘酶（5’-DI）在甲状腺激素的形成和降解过程中起了关键的调控作用,可以催化四碘甲状腺原氨酸（T4）转变为三碘甲状腺原氨酸（ T3）.T3 一方面控制着生长激素基因的表达和生长激素的合成,另一方面能够提高胰岛素水平,促进肌肉中蛋白质的合成与转运,进而促进动物生长；从间接方面来看,硒可以提高消化酶活性,提高食物的消化吸收率,从而促进生长.
苏传福等研究发现,日粮中硒含量0.66mg/kg 能显著提高草鱼的增重率、特定生长率、饲料效率、蛋白质效率和饲料蛋白沉积效率,降低饲料系数,这对草鱼养殖生产,降低饲料成本具有重要意义.胡先勤等以鲫鱼为研究对象发现,饲料中适量添加酵母硒能显著提高鲫鱼的增重率,并降低饲料系数,最适添加量为0.3mg/kg 酵母硒.饲料中添加酵母硒对鱼体组成成分无显著影响.鱼体血液和肝脏中硒的含量随酵母硒的添加量增加而升高.邓岳松等从研究结果中发现,饲料中硒含量为0.5mg/kg 时,亚硒酸钠、蛋氨酸硒及纳米硒都可有效地促进尼罗罗非鱼生长,但3 种不同形式的硒对尼罗罗非鱼的促生长效果无显著差异.而饲料中硒含量为3mg/kg 时,亚硒酸钠和蛋氨酸硒对尼罗罗非鱼生长无促进效果,而纳米硒可极显著地促进尼罗罗非鱼的生长.Ashouri S 等研究发现,在鱼日粮中添加纳米硒1 mg/kg 能显著提高其生长性能,包括最终体重和增重（WG,P<0.05）.侍苗苗等研究发现在中华绒螯蟹饲料中添加0.2 mg/kg 纳米硒时,特定生长率、存活率显著增加（P<0.05）,饵料系数达到最低,而且0.2 mg/kg 纳米硒组与1.0 mg/kg 酵母硒组的养殖效果相近,这充分说明低剂量纳米硒即可起到提高动物生长性能的作用.
2.提高水产动物的抗氧化性
硒的生物学功能主要通过各种硒蛋白（硒酶）表现出来.谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）是动物体内重要的抗氧化酶,特异地催化谷胱甘肽还原机体内有毒的过氧化物反应,清除过氧化物,保护生物膜和生物大分子免受氧化损伤.GSH-Px 既是一种抗氧化酶,又是体内硒的代谢库.硒能提高 SOD、CAT 等抗氧化酶的活性,加强自由基的清除和脂质过氧化物的分解,保护细胞膜结构的完整性.
柯浩等研究发现补充适量的硒能提高鱼体的抗氧化水平,但硒在体内过量积累会起到抑制抗氧化酶活性的作用.王鸿泰等以鲤鱼为对象研究硒对鱼类抗氧化功能的影响,通过注射亚硒酸钠发现鲤鱼血液中谷胱甘肽过氧化物酶活性明显高于对照组.Ashouri S 等研究纳米硒对鲤鱼肝硒含量和抗氧化能力的影响,结果表明,添加纳米硒饲喂10 g 的鲤鱼,其肝和肌肉组织中含有更高的硒含量,且鱼肝组织丙二醛水平显著降低( P ＜ 0. 05) ,而谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著增高,血清低密度脂蛋白显著降低.李小霞等也发现在凡纳滨对虾饲料中补充添加适量的硒对机体抗氧化能力的改善有一定的促进作用.
3.提高水产动物的免疫能力
硒能有效地提高机体的免疫水平,其作用涉及体液免疫和细胞免疫两方面.纳米硒可影响鱼类溶菌酶活力,而溶菌酶活力直接关系到鱼类免疫力和健康水平；纳米硒可在一定程度上提高鱼类的非特异性体液免疫因子的活力,从而提高鱼类的免疫能力.抗体是鱼类的重要的体液免疫因子,其水平是反映鱼类特异性免疫功能的主要指标之一.
朱春峰等研究发现,补充硒对异育银鲫体表粘液、血清的溶菌酶活力,随着硒含量的增加,粘液溶菌酶活力有先上升后下降的趋势；而血清溶菌酶活力方面,各有机硒、无机硒组与对照组之间差异不显著（P>0.05）.Wang 等在斑点叉尾鮰的饵料中添加不同水平的不同硒源,结果表明,斑点叉尾鮰的抗体水平随硒水平的增加而增加,不同硒源对抗体产生的影响不同,添加有机硒的抗体滴度更高.
三、结论
纳米硒作为一种新型的硒源,在海水鱼中的详细作用机制研究还不是非常完善.在海水鱼养殖方面,纳米硒有提高海水鱼生长性能和健康保健功能,然而关于纳米硒在影响海水鱼抗氧化功能、免疫功能和生长性能方面的研究还不够深入,尤其是纳米硒在这些方面表现出的作用机制还有待进一步的系统深入研究.
（通讯作者贾磊,国家海水鱼产业技术体系天津综合试验站站长,毕业于中国海洋大学,现任天津渤海水产研究所海水养殖室主任
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