农业解读 | 虾青素在虾蟹养殖中的应用

文摘   2024-10-11 00:00   江西  

虾青素是一种高价值的酮类胡萝卜素色素,也是鲑鱼和甲壳类动物中的主要类胡萝卜素。在水产养殖中,虾青素对水生动物最明显的影响是红黄色素的沉着,因此经常用作添加剂以改善水生动物的品相,提高水产品质量。此外,虾青素还可提高水生动物的生长性能、繁殖能力、免疫力、抗胁迫和抗病能力等。

一、虾青素的结构及功能

虾青素是研究最充分的类胡萝卜素之一,其广泛分布于自然界,并在海洋环境中大量发现。化学名为3, 3′-二羟基-4, 4′-二酮基-β, β′-胡萝卜素,分子式为C40H52O4。虾青素分子中两端环结构的C-3和C-3是两个手性中心,都具有R或S的存在形式,因此虾青素具有三种立体异构体,即虾青素(3S, 3S')、虾青素(3R, 3R')和虾青素(3R, 3S')。
与其他类胡萝卜素相比,虾青素具有独特特性,即更具极性的构型、更强的酯化能力和更高的抗氧化性能,很大程度上归因于其分子结构中存在于每个紫罗兰酮环上羟基(OH)和酮基部分(C=O),虾青素强大的抗氧化能力与其作为还原剂的强给电子能力相关,可中和内源性自由基(过氧化氢、羟基自由基和超氧阴离子),并将其转化为更稳定的产物,同时终止生物体内的自由基链式反应
在自然界中,虾青素主要与一或两个脂肪酸单位(单酯和二酯)酯化或与蛋白质结合,例如在甲壳类动物外骨骼和鲑鱼肌肉中为分子提供稳定性,因此,虾青素在动物健康和营养方面具有巨大的应用潜力,这在很大程度上归功于其在保护生物体免受广泛的压力源和传染病方面的功能。

二、虾青素的来源

目前,几乎所有可以在市面上买到的虾青素都是合成的,通过工业方法,可以利用虾青素的前体物质(叶黄素、角黄质等)或者从头合成虾青素,相对而言产量较高,然而工业合成的虾青素是多种构型的混合物,同时会混入副产物,安全性及生物利用率低于天然虾青素。
天然虾青素主要通过培养可生产虾青素的藻类及其他微生物而获得,或者从虾壳、蟹壳等富含虾青素的副产物中提取,获得的虾青素纯度较高,结构明晰,可以更高效的被生物体利用,同时对环境压力也较小。但是目前发酵成本居高不下,产量较低,亟待寻找高产的特种菌种;使用碱提法、酶解法、有机溶剂浸提法等从副产物中提取,工艺又较为复杂,投入不菲,技术需要继续改良。
另外,还有研究大规模从废水中提取虾青素,当前水平下,可以从每毫升虾蒸煮废水中提取10-13μg 虾青素,既获得了虾青素收益,同时一定程度上改善了废水。由此可见,随着新技术的开发虾青素的来源愈来愈广。

三、虾青素在虾类养殖中的应用

(一)南美白对虾

南美白对虾学名凡纳滨对虾,又称为白虾,具有对饲料需求较低、出肉率高、生长速度快、盐度适应范围广等特点,养殖经济效益显著,产地集中在广东、福建、山东等沿海省份,2020年我国海水南美白对虾产量约120万t,占海水养殖虾类总产量的80.52%。近年来,学界广泛的探索在饲料中添加虾青素以提升其养殖效果。

(二)斑节对虾

斑节对虾是暖水性虾类,适温15-35℃,是对虾属中个体最大的一种,最大个体可达350 mm,其虾青素的含量较普通虾大约高20%,深受消费者的青睐,是市场的畅销品种,在我国产量仅次于南美白对虾。

(三)日本囊对虾

日本囊对虾,又称日本对虾,是日本最重要的甲壳类动物之一,2020年我国日本对虾的养殖量已达42293 t。然而人工养殖下虾体的色彩光泽与自然状态下差距较大,商业价值受到较大影响,所以有试验探索用虾青素进行饲料添加以提高其色泽。

(四)其他虾类

有研究发现,在锦绣龙虾中添加虾青素与胆固醇可以显著提高锦绣龙虾的生长速度、存活率和色素沉积,提高饲养效率与商业价值。随着饲料中添加的虾青素增加,锦绣龙虾组织类胡萝卜素含量增加,外骨骼色素沉积,视觉上明显变黑,这些研究显示锦绣龙虾饲养中添加虾青素可能对其免疫能力和营销具有重要意义。

四、虾青素在蟹类养殖中的应用

(一)中华绒螯蟹

中华绒螯蟹是我国最重要的淡水养殖蟹类之一,肉质鲜嫩、营养丰富,特别是其成熟的性腺与肝胰腺,色泽靓丽、味美鲜香,是我国传统的水产珍品。尽管河蟹产量巨大,但池塘养殖的产品存在煮熟后壳色、肝胰腺和性腺较淡的问题,影响其市场价值。虾青素被认为可以提升蟹体品质与蟹黄、蟹膏的色泽营养,在河蟹的养殖中进行了广泛的试验。

(二)三疣梭子蟹

三疣梭子蟹是我国最受欢迎的海洋甲壳类动物之一,以其鲜嫩的口感和丰富的营养著称,具有扩大养殖规模和提高营养价值的巨大潜力。在我国沿海地区已经进行三疣梭子蟹的人工养殖,且主要来源于池塘养殖。由于生长环境与摄食结构,蟹壳和卵巢色泽与野生梭子蟹相比较淡,客观制约池塘养殖梭子蟹品质提升,针对这一问题,学界开展了系列的试验。

(三)其他蟹类

有研究发现,在紫螯青蟹配方饲料中添加了500 mg/kg的虾青素可以显著提升母蟹的成熟率、产卵率、性腺指数、卵母细胞直径,对紫螯青蟹繁殖性能有很大的提升,并且可以显著提高其二期无节幼体的成活率,增加幼体的生存能力。

END


来源丨农业面源污染治理研究院

接收更多精彩内容

请关注上饶农科公众号 

↓↓↓

你若喜欢,点个

上饶农科
开展农林水研究,发布科技资讯与动态。
 最新文章