水生动物营养研究的几种新趋势

2000年10月15日 11:19 来源：

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水生动物营养学是近三四十年新建立的营养科学中的热点分支学科，它是现代水产养殖业和饲料工业的重要理论基础。近几年来，由于水产动物营养研究的力量加强了，投入研究的资金增加了，使得水生动物营养在基础理论研究和应用开发研究方面都取得了较大的进展。传统的水生动物营养研究主要集中在水生动物营养素的需求种类、营养需求量和饲料的利用率等方面，这些研究虽然取得了一些成果，但远不能满足现代化水产养殖业的要求，故要求人们从更深层次研究水生动物营养。水生动物营养研究呈现了如下几种新趋势：研究营养素对水生动物基因表达影响、营养素与免疫的关系、营养素与养殖生态环境的关系以及营养素与水产品品质的关系等。 1　营养素对水生动物基因表达的影响 动物的生长、发育、健康状况及寿命等，都受到内在因子和外在因子的影响。在内在因子中最重要的是遗传物质—DNA，它携带的全部遗传信息决定动物种的特异性、性别、寿命、新陈代谢功能、外部特征以及机体对外界环境(包括营养)的适应能力等(Carolyn D.Berdanier 1996)。外在因子中重要的有温度、光照、pH值、营养等(Poly 1997)，而内在因子和外在因子又时刻在相互作用着，共同影响着生物从受精卵到死亡的整个生命周期。营养素是生物进行新陈代谢的物质基础，只有获得平衡充足的营养物质，生物才能正常生长发育，并顺利完成繁衍后代的生命过程。因此营养素对基因表达影响的研究是关系到人类健康与动物生产的重要课题。过去营养学的研究主要是考虑动物对营养素的摄食、消化吸收、代谢等基础生理、生化过程，不同动物对各种营养素的“必需”与“非必需”及“需求量”等问题。随着营养学研究的深入、分子生物学的发展、营养学与遗传学科的交叉以及相互促进，人们从分子水平逐步认识到营养素与动物的基因表达之间存在密切的相互作用关系。表现型是基因型与环境因子共同作用的结果，而营养作为一种重要的外界环境因子对遗传和变异必然产生一定的影响，营养作为一种调控物或调控因素通过多种途径，在多水平上对生命活动中的基因表达进行调控。也就是说营养素对动物生长、发育、繁殖、健康等等的影响的众多途径中，有些是通过影响基因表达来实现的。随着人们对营养与基因相互作用机制的进一步认识，营养学家不仅可以为人类和养殖动物制定满足生长发育和繁殖的营养膳食方案，还可以通过建议一些营养素的适当摄取量来促进有利于动物健康基因的表达，而抑制与疾病相关的基因的表达。营养虽然不能改变一个人和动物的最终遗传学命运，但它可以改变这些遗传学命运特征出现的时间框架。因此，营养——基因相互作用的认识对提高人类的健康水平以及养殖动物的生长效益都具有重要意义(Robert 1996)。 营养与基因的相互作用关系的研究起步晚，还有大量的工作要做，主要集中在以下几方面：(1)深入探讨真核生物基因表达调控的机制；(2)扩大实验对象的范围，目前研究对象主要集中在哺乳动物，直接研究营养素对水生动物基因表达的影响的试验尚未报道，因此，今后要将实验对象扩大到水生养殖动物以及在动物分类、进化上有重要意义的动物；(3)扩大营养素的种类，不仅要考虑蛋白质、脂肪和碳水化合物等营养素，还要考虑维生素和微量元素等微量营养素；(4)不断探索新的研究手段、方法。分子生物学、基因工程的研究手段日新月异，要及时把这方面的新方法，新技术手段应用到营养——基因相互关系的研究上来(麦康森等1998)。 2　营养与免疫的关系 在水产养殖生产中，养殖场家很重视鱼虾蟹病害防治、配合饲料的使用以及水质管理，却忽视了营养与疾病之间存在的密切关系。特别在水产集约化养殖中，水生动物面临着大量的应激，如营养、环境、代谢等激烈变化，容易诱发疾病，甚至死亡。研究表明，日粮的营养水平影响水生动物的健康状况，水生动物的健康状况反过来影响日粮的营养需要量。饵料是水产养殖业的物质基础，也是夺取高产稳产的关键因素之一，优质的饵料可保证水生动物营养的供给，满足水生动物对能量消耗和机体生长发育代谢的需要，同时，增强免疫力，提高抗病能力，促进健康生长。当鱼虾蟹饲料中某种营养物质缺乏或各种营养物质的平衡失调时，会影响鱼虾蟹的免疫功能，并可直接导致鱼虾蟹对各种寄生虫和病原菌的抵抗力下降。营养和免疫的关系显著地影响水产养殖生产，故必须大力加强水生动物营养免疫学的研究。水生动物的免疫系统主要是非特异性免疫系统，鱼类虽然具有免疫球蛋白，但其组成和功能都很不完善，只有IgM；而属于无脊椎动物的甲壳动物和软体动物均缺乏免疫球蛋白，主要通过物理屏障、吞噬作用、溶菌作用和凝集作用等清除病原菌的侵入以及外来异物。在水生动物营养免疫学方面已做了一些工作，如一些营养学家研究了维生素A、E、C、B6和矿物质Fe、Se以及氟化物、EPA、DHA等对一些鱼类免疫系统的影响，用来指导养殖生产并取得了一定的成效。有关甲壳动物和软体动物营养免疫学研究目前有些学者正在进行，也取得了一些成果。如适量补充维生素E能显著增强中国对虾血清中酚氧化酶(PO)活力，促进酚氧化酶原(proPO)的合成，增强中国对虾血清对副溶血弧菌与溶藻弧菌的吞噬活力(王伟庆　硕士论文)。近几年，有机铬在畜禽养殖上得到应用，具有降低应激、改善机体免疫功能和生产性能的功能。有机铬在水生动物集约化养殖中的添加效果应予以研究。但由于对水生动物的免疫系统还未完全搞清，特别是无脊椎动物免疫机制的基础研究还比较落后，加上一些评价标准、检测指标难以确定、检测手段还落后等，这些制约着水生动物营养免疫学的发展。今后应开展营养素对水生动物免疫系统作用机制的深入研究，借鉴畜禽营养学和免疫学等其他学科的技术、方法和手段，建立一套适合水生动物营养免疫学的研究和检测评价的方法。 3　营养与养殖生态环境的关系 在鱼、虾、蟹养殖中，作为生长条件，生存空间与营养是两个基本要素：作为生产过程，通过物质循环获得目标水生动物的持续产量是水产养殖的目标。物质循环正常的主要标志是通过可能的人工调控，使六类水生生态因子〔有机化合物、无机化合物、生产者(藻类、水生植物)、消费者(浮游动物、鱼虾蟹等)、分解者(微生物)、气候状况〕、11种营养物(N，P，K，Ca，Fe，Mn，Si，S，Cu，Zn，C)的循环能向鱼、虾、蟹提供较好的生存、生长环境与营养。有机污染物是鱼虾蟹养殖生态系统物质正常循环的最大障碍。而人工配合饵料是水产养殖最大的有机污染物源，因此，必须大力加强营养与养殖生态环境关系的研究。人工配合饵料的质量对水产养殖生产和水产养殖环境有重要影响。传统的人工配合饵料研制均以追求最大增重或增长速度为目标，饵料中含磷多，且多超量投喂，这样的饵料和投喂方式往往造成水质败坏乃至危及鱼、虾、蟹的生存。为了减少残饵和排泄物对养殖生态环境的污染，必须加强对鱼、虾、蟹基础营养学的研究。充分了解鱼、虾、蟹对必需氨基酸的需要水平以及合成氨基酸的利用情况，根据鱼、虾、蟹的不同品种、不同发育阶段、不同生理状态下的营养需求最精确地来配制鱼、虾、蟹饵料，生产出消化吸收率高、营养成分平衡、氮磷和微量元素等排泄物少的人工配合饵料。同时，改进饵料加工工艺和饵料投喂方法，达到降低饵料系数，减少对养殖生态环境的污染，提高生产效率的目的。研究营养与养殖生态环境关系形成了鱼、虾、蟹营养生态学。开展鱼、虾、蟹营养生态学研究，要求兼顾鱼、虾、蟹的正常生长发育与繁殖、鱼、虾、蟹的品质和养殖生态环境的正常物质循环。要融合营养学和养殖生态学研究成果，制定一套正确评价饵料质量的指标和投喂管理的措施，大力推广水生生物饵料，开发新的饲料源和生物饵料原料资源，优化新型饵料配方和新型饲料添加剂配方，大力开发低蛋白高能量且蛋白质可高消化、磷可被高利用的饲料，以减少氮和磷排出体外，大力开展实用新型复合酶制剂和微生态制剂［如光合细菌(PSB)、有效微生物群(EM)等］的研究，提高饲料的利用率，减少排泄物，同时建立一套养殖生态环境评价的科学方法，推广健康生态养殖，大力推进鱼、虾、蟹营养生态学的研究。 4　营养与鱼、虾、蟹水产品品质的关系 随着经济的发展，生活质量的提高，人们对于鱼、虾、蟹等食物的要求也提高了，要求食物具有优良的食用品质和风味，既要富有营养又要求清洁卫生和安全，有利于健康并给人们以享受的感觉。1997年中国营养学会颁布的《中国居民膳食指南》中指出：“鱼、禽、蛋、瘦肉等动物性食物是优质蛋白质、脂溶性维生素和矿物质的来源”。鱼、虾、蟹等水产品属优质食品之首。因此，开展营养与鱼、虾、蟹品质关系的研究具有现实意义。由于，目前许多养殖场家以追求养殖产量为目的，大量投喂人工饵料和施肥，结果生产出来的鱼、虾、蟹脂肪含量高，蛋白质含量低，水分含量高，营养价值低，风味远不如野生的鱼、虾、蟹，而且大量投饵施肥对养殖生态环境造成严重污染，使鱼、虾、蟹品质下降；更可怕的是一些养殖场家为了增加产量，而在饵料中添加一些激素和大量的抗生素，使得鱼、虾、蟹的品质大大下降，甚至危及人类的健康。对养殖鱼、虾、蟹品质有重要影响的因素除了养殖体制和养殖生态环境外，主要的因素就是营养，如日粮的能量水平、蛋白质水平、维生素A、E、C等和各种胡萝卜素的含量、微量元素以及日粮中高不饱和脂肪酸尤其是ω—3和ω—6高不饱和脂肪酸的含量等对鱼、虾、蟹水产品的品质具有重大的影响。目前，养殖水生动物的品质的改善，一方面可以依靠生物工程技术，另一方面就是通过人工饵料营养配方，适当添加一些具有特殊作用或专一性的添加剂(如诱食剂、香味剂、着色剂、氨基酸微量元素螯合物、高不饱和脂肪酸等)配制出营养保健饵料。今后水产品的品质要朝着营养、风味和保健方向发展，因此，必须大力开展鱼、虾、蟹的基础营养学研究，研究风味物质形成和变化规律，并通过对高不饱和脂肪酸与磷脂、维生素、矿物质和微量元素等营养生理功能的深入研究，研制出营养保健饲料配方，生产出全价人工系列饵料，结合科学的饲养方式，合理投喂生产出优质水产品。 开展水生动物营养学研究，要综合生物化学、营养学、发育生物学、分子生物学、免疫和病理学等学科的方法与技术，辅以电镜技术、组织学、组织化学手段以及现代先进的分析检测手段(如高压液相色谱法、气相色普法等)，从营养素的代谢途径入手，从静态研究向动态研究转变，既要研究营养需求，也要综合考虑研究对象所处的生长环境条件、生理生化特点、生长发育与繁殖特性等因素，全面探讨动物营养的各方面的问题，为推动动物营养学的各分支——营养免疫学、营养生态学、繁殖营养学和营养病理学的全面发展作贡献。

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