中草药在水产养殖中的研究与应用进展

工程3（2017）731研究动物营养与饲料科学中药在水产养殖中的应用研究进展Hongyu Pua，b，Xiaoyu Lia，c，d，Qingbo Dub，Hao Cuib，Yongping Xua，c，d，*a大连理工大学生命科学与生物技术学院，大连116024b大连海洋大学水产与生命科学学院，大连116023 c教育部动物源性食品安全中心，大连116620 d辽宁省动物源性食品安全创新团队，大连116024ARt i clEINf oA b s tRAC t文章历史记录：2016年12月5日收到2017年4月26日修订2017年5月9日接受2017年5月26日在线发布保留字：水产养殖中草药养鱼研究进展由于对人类食用鱼产品安全性的担忧日益增加，越来越多的药用化学品被禁止用于水产养殖。因此，中草药越来越多地被使用，创造了“绿色药物”一词的使用。研究表明，中草药对鱼类有许多有益的作用，包括促进生长，增强抗病能力，改善肉质。中草药中发现了许多有效成分，具有促进采食量、改善肉质风味、提高消化酶活性等作用。它们还调节和参与提高鱼类特异性和非特异性免疫力的过程;然而，中草药的成分非常复杂，通常很难识别有效成分。本文综述了中草药在养殖鱼类生长与饲料利用、免疫与抗病、肉质等方面的最新研究与应用进展。并对中草药化学成分的研究及中草药在鱼类养殖中应用存在的问题进行了讨论。提出了今后中草药研究的重点应是如何廉价地提炼和提取经典中草药的有效成分，以及如何在水产养殖中高效利用这些中草药。© 2017 The Bottoms.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版这是一个开放获取的文章下的CC BY BERNNC期刊许可证（http：//creativecommons.org/licenses/by）。1. 介绍中草药在中国已经使用了数千年，被普遍认为是天然和安全的[1]。这些草药含有许多有效成分，包括多糖，生物碱，黄酮类化合物，挥发油，有机酸和单宁，以及氨基酸，碳水化合物，矿物质和维生素等营养素[2]。研究表明，这些有效成分可增加食欲[3，4]，促进新陈代谢，加速蛋白质合成[5，6]，提高酶活性[7]，提高免疫力[8，9]，增强抗病能力[10]，[11，12]（图） ①的人）。中草药长期以来一直被用作水产养殖中的引诱剂，生长促进剂[13]，抗菌剂和免疫保护剂[14]，并被认为是抗生素，化学品，疫苗和其他合成化合物的有效替代品[15]。近年来，由于中草药具有天然、无毒、易于制备、价格低廉等优点，且对鱼类或环境的副作用小，因此对中草药的进一步应用进行了许多研究[16]。 中草药可以作为整株植物、作为植物的部分（叶、根或茎）施用。* 通讯作者。电子邮件地址：xyping@dlut.edu.cnhttp://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2017.03.0172095年10月8099日/© 2017年的装饰。由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。 这是CC BY NCBI NND许可证下的开放获取文章（http：//creativecommons.org/licenses/by NCBI NND/4.0/）。可在ScienceDirect工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/engH街732号Pu等人/工程3（2017）731图1.一、中草药对鱼类的作用及主要作用机制。种子），或作为单独使用或与其他饲料添加剂组合使用的提取物化合物;它们可以应用于饲料中或通过将鱼浸泡在经过处理的水中[17]。然而，中草药的化学成分非常复杂，它们的生物活性并不总是一致的。需要进一步的研究来揭示中草药的化学结构和功能机制[18，19]。本文阐述了中草药有效成分的提取纯化研究进展，介绍了中草药中部分主要有效成分的化学结构，并综述了中草药对鱼类养殖的影响。2. 经典中草药化学成分的研究中草药化学成分复杂多样，含量极低，分析鉴定中草药有效成分难度较大。随着新的分析技术的发展，越来越多的中草药已被详细研究，其关键有效成分已被确定（表1）。2001年，超声波技术被用于从中草药中提取生物碱、黄酮、蒽醌和多糖[20]。2004年，超临界流体色谱成为分析大分子成分的有效方法，如磷脂、甘油三酯和类胡萝卜素。超临界流体技术具有高选择性的优点，与气相色谱、高效液相色谱、气相色谱/质谱联用等技术相结合，可以精确分析中草药中的有效成分[21]。2005年，发展毛细管电泳技术的发展，以及其他分析技术的发展，为中草药中微量有效成分的分离提供了一种方法[22]。2006年应用分子蒸馏技术提取白术、大蒜、当归、连翘挥发油[23]。2008年，膜萃取技术、高速逆流色谱分离技术、分子印迹分离技术被用于中药化学分析[24]。2009年，研究人员发现纤维素酶可以提高多糖的提取率[25]。傅立叶变换离子回旋共振质谱/序贯质谱技术与HPLC相结合，后来被用来获得准确的高质量的数据。通过高分辨率质谱法获得的准确质量，包括多级质谱裂解信息和质谱，用于分析和鉴定淫羊藿的成分[26]。2012年，采用紫外分光光度法对中草药中的有效成分进行了鉴别和定量，并测定了各种多糖、生物碱、黄酮和挥发油的浓度[27]。在2013年，研究人员使用基于咪唑啉的离子液体作为提取剂，使用微波提取方法从雪松和月季中获得槲皮素和山奈酚[28]。2014年，三个主成分和相应的主成分用主成分分析法对12种中草药的非均匀性成分进行回归分析，得到非均匀性成分方程。结果表明，主成分分析法可用于中药材质量的综合评价[29]。2015年，以磁铁矿（Fe3 O4）磁性纳米粒子为中间体载体，分离黄芩和甘草提取的活性成分，建立了中草药分离纯化的新方法[30]。表1水产养殖中应用的中草药及其主要有效成分的化学结构中药名有效成分分子式结构式连翘连翘苷C27H 34O11OOH何O哦OOHOO OH哦印楝素A C35H44O16O何OOOHOOOOOHOO哦哦OO栀子栀子苷C17H24O10哦哦OOO何OOOOOOHHH. Pu等/ Engineering 3（2017）731-737733表1（续）中药名有效成分分子式结构式苦参碱胡浩CitrusAurantium L.橙皮苷C28H34O15OHHO何O哦HoOHo O哦木姜子C26H30O7哦OO山柰酚C15H10O6O哦Ho O杜仲叶绿原酸C16H18O9哦OH OOOHHoO白芷香豆素HOOOH哦哦O黄芩苷C21H18O11甘草次酸HHOH OO哦何当归阿魏酸OOH何大蒜素C6H11NO3SOS OH2N OH芦根薏苡仁醇C8H7NO3香草酸H3COOONHO哦何OONHHHN HOOOOOO哦OOO H何OOOOOOOHHOH OH OHOH O哦O734H. Pu等人/工程3（2017）731表1（续）COOH哦哦O OO大黄素C15H10O5OH地锦草蒽醌哦O哦OO铁苋菜谷甾醇C29 H50 O何哦HNOOO苦楝酮甲酸甲酯C30H38O11OOO何酸枣仁皂苷AC58H94O26哦哦何HOOOHHOHOHOHOO OHO OOOHOO麦冬皂苷BC52H84O21胡浩哦哦哦哦HOHHOHOHOO OHOHOO OOOHOO红椿硫代甲酰胺胡浩哦哦哦月季花槲皮素C15H10O7山奈酚C15H10O6何哦哦何O OH何O哦HHHHHOooHOHS药名有效成分分子式Stru克图尔e盐肤木没食子酸C7 H6 O5HO何何辣椒辣椒素C18H 27NO 3葛蒿青蒿素C15H 22O 5H. Pu等/ Engineering 3（2017）731-7377353. 中草药对鱼类生长和饲料利用的影响一些中草药可以通过刺激养殖鱼类的味蕾来改善饲料的适口性，从而促进摄食。例如，在基础饲料中添加0.2%的丁香和网荚丁香，可显著促进鲤鱼的摄食量[31]。金鱼对黄芪、麦冬、羊栖菜、枸杞、陈皮等有明显的引诱作用。史氏鲟（Acipenser schrenckii）被含有小檗碱和山萘酚的饲料所吸引[16]。此外，0.4%（w/ w）的水提取物，如红菇、赤楠、杜仲和五味子，在促进锦鲤（Cyprinus carpio）的饲料消耗方面发挥了重要作用[32]。一些研究人员认为，腌制的网荚鱼中的游离氨基酸、核苷酸和生物碱可能是其对鱼类具有吸引力的原因[14]。大多数学者认为中草药具有独特的气味和味道（即，肉桂、当归、山楂、八角等），这在刺激采食量方面起着重要作用[33]。此外，中草药可以刺激消化液的分泌，促进肠道运动，这也可以解释使用它们增加采食量的原因[13]。研究表明，中草药能促进鱼类生长，是由于中草药中含有的生物活性物质具有促进新陈代谢、增强蛋白质合成、激活消化酶等作用。在美国红鱼中发现，由于在饲料中以2%的比例饲喂黄芩和茯苓，其生长率比对照组增加10.4%另一项研究表明，一些中草药中的木质素、黄芩苷、多糖和小檗碱（即，连翘、黄连和茯苓）可作为太平洋白对虾（Litopenaeus vannamei）的促生长剂[35]。在饲料中添加茯苓可显著提高黄鳝的生长速度[36]。党参和甘草显著提高了鲶鱼（Silurus asotus）的生长和蛋白质利用率，提高了33.6%[37]。将黄芩、黄芪、当归、党参、当归、刺五加、干黄芪混合在饲料中，可显著促进瓦氏黄颡鱼的生长，实验发现1%为最佳包合率[38]。大蒜 素 和 大 蒜 素 的 混 合 物 在 0.3% （ w/w ） 的 剂 量 下 饲 喂 草 鱼（Ctenopharyngodon idellus），也显示出31%的生长速度加快。杜仲叶还可以促进草鱼的生长[39]。另一项研究表明，鱼腥草、日本甘草、甘草和甘草可以促进草鱼的生长-这一发现归因于溶菌酶活性的增加[12]。羊齿、杜仲、孜然和肉桂促进了黄鳝的生长，因为它们通过提高蛋白酶活性61.33%来改善营养物质的消化率[7]。改善肠道功能、促进营养代谢是中草药的重要作用[40]。在罗非鱼饲料中添加1000-1500 mg·kg −1的黄芪多糖，加入0.5%的干黄芪、当归（w/w）投喂可促进鲈鱼肠绒毛生长，提高肝脏细胞质密度[42]。在饲料中添加1g·kg−1枇杷多糖可显著增加金鱼肠道绒毛长度和消化道肌层厚度[5]。在鲫鱼饲料中添加2%的山楂，可使蛋白质表观消化率提高10.2%，肠道蛋白酶活性提高25.68%[6]。4. 中草药对鱼类免疫力和抗病力的影响许多中草药作为抗菌和杀细菌剂，可以增强免疫力，提高动物的抗病能力[43，44]。溶菌酶、碱性磷酸酶、血清蛋白和超氧化物歧化酶是鱼类重要的非特异性免疫学指标，可用于研究中草药对免疫的影响。中草药中的有效成分如多糖、皂苷、生物碱、蒽、精油和有机酸被发现能显著提高鱼的这些免疫指标。还发现中草药可以增强人体脾脏是外周免疫器官，是免疫细胞响应抗原而增殖免疫器官的发育与机体的免疫状态密切相关[47]。对于鱼类来说，体表粘膜层是一个重要的屏障，有助于抵抗病原体，从而不仅保护身体免受寄生虫，真菌，细菌和其他有害生物的侵蚀，而且还使皮肤具有正常的渗透性[48]。黄芪含有多种影响鱼类体液免疫和细胞免疫的有效成分，能提高淋巴因子激活的免疫力和免疫调节因子的活性[49]。党参具有滋补和抗炎作用，可以缓解罗非鱼Oreochromis mossambicus对其环境的应激反应，并增强其抗病能力[50]。当归在调节血液流变学、抗炎、抗肿瘤、抗菌免疫等方面具有良好的药理作用，口服50 mg·kg−1的当归多糖可使斜带石斑鱼（Epinepharus coioides）的血液白细胞和白细胞吞噬功能增加[51]。五种中草药-连翘，猪苓，黄芩，茯苓和黄连-被喂食给红鼓，Sciaenops ocellatus，发现在喂食28天后，白细胞吞噬百分比和溶菌酶活性分别增加5.89%和138.7 IU·mL−1[52]。当在基础饲料中添加2%（w/w）草药粉时，发现含有牛膝、板蓝根、甘草、干黄芪、肉桂、大麦和神曲的中草药混合物可增强溶菌酶和抗蛋白酶活性，并增加 大 菱 鲆 的 硝 基 蓝 四 唑 （ NBT ） 染 色 阳 性 细 胞 [53] 。 黄 颡 鱼（Pelteobagrus fulvidraco）幼鱼喂食黄芩、茯苓、板蓝根、黄芪、大黄、甘草和尖叶黄芪的草药混合物，在饲料中添加1%（w/w）时观察到生长、白细胞吞噬活性和溶菌酶活性显著增加[54]。另一项研究表明，一种含有麻黄、苦参、黄芩、盐肤木的中药合剂。能有效增强白细胞吞噬活性和溶菌酶活性736H. Pu等人/工程3（2017）731在400-800 mg·kg −1的浓度下，黄鲶鱼的活性当用黄芪、党参、白术、大黄、板蓝根、黄芩和野菊花的混合物喂养罗非鱼时，罗非鱼血液中白细胞的吞噬活性、NBT β阳性细胞的数量以及血清中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和溶菌酶的活性显著提高[51]。以刺五加、枸杞、黄芪和黄芪为原料，用不同浓度的混合饲料饲喂镜鲤。投机者，青少年，这增加了白细胞的数量，增强了网状内皮细胞的吞噬作用，并促进了干扰素，抗体和淋巴细胞的产生[56]。在养殖鲈鱼中，当鱼在饲料中以1%和2%的比例喂食中草药混合物时，血清、脾脏、肝脏和肾脏中的超氧化物歧化酶、溶菌酶和过氧化氢酶的活性显著增加[57]。此外，一些中草药可兴奋肾上腺皮质脑垂体，并诱导鱼类产生激素样或性腺激素样效应[45]。水蓼、大黄和柿对可能导致鱼类败血症的嗜水气单胞菌有很强的抑制作用[58]。大蒜、大黄对鳙鱼、鲢鱼皮肤病有治疗作用。地锦草和印楝对鳙鱼和鲤鱼的鳃病有明显的效果，而水红蓼和铁苋菜对鲢鱼和鳙鱼的口病有明显的效果[59]。用浓度分别为5 mg·L−1、2.5mg·L−1和1 mg·L−1的花椒、沙蒿提取物对鱼小瓜虫病有显著的防治效果，24 h杀虫率达100%[60]。印楝素与对车轮虫的杀灭效果呈正相关，浓度为0.8 mg·L−1时，杀虫率达90%以上[10]。发现苦参、苦楝、烟草和百部可有效预防车轮虫和其他疾病[46]。2.75 g·L−1印楝和5.67g·L−1苦参的浓度被发现是杀死鲤鱼Chilodonella的最佳浓度，48 h后没有昆虫存活[61]。5. 中草药对养殖鱼类肉质的影响中草药还可以通过改善鱼肉的味道或颜色来改善肉质。鱼肉的风味受其化学成分的影响肌肉中的氨基酸、不饱和脂肪酸、醛类和酚类物质是影响鱼肉口感的重要成分。大蒜、杜仲和沙棘通常用作风味剂，饲料中总含量为60 mg·kg−1可增加肌肉中粗蛋白和风味氨基酸的百分比，与对照组相同[62]。饲喂0.5%（w/w）的茯苓、白首乌、甘草和大黄的混合物已被证明可增加施氏鲟肌肉中的粗蛋白和脂肪酸含量[11]。已证明黄芪、当归、金银花和板蓝根可显著增加尼罗罗非鱼肌肉中的肌苷酸浓度，同时改善其风味[63]。发现将黄芩、板蓝根、板蓝根、黄芪、大黄、甘草、日本石龙子和杜仲的混合物以1%（w/w）的比例添加到鲤鱼饲料中，通过在肌肉中产生氨基酸（如谷氨酸和天冬氨酸）来增加风味浓度[64]。6. 中草药在水产养殖中应用存在的问题目前，中草药在水产养殖中的广泛应用存在一些问题。首先，由于中草药的有效成分众多，很难鉴别出所有的有效成分。植物中有效成分的生物利用度受生长阶段和草药植物生长的位置的影响;因此，中草药的有效剂量难以准确确定。因此，需要进一步研究如何控制中草药的质量[65，66]。第二，在商业条件下将中草药应用于饲料或水中存在困难很难确定如何提炼草药产品和廉价地提取有效成分，特别是当中国草药中有效成分很少时[67]。第三，很少有研究被用来确定中草药的功能机制。直到最近，对中草药的研究主要集中在鱼的性能，离开大多数草药的作用机制尚不清楚。此外，中国传统医学理论主要是针对人类发展的，因此无法解释草药对水生动物的真正作用机制，因为鱼类对这些产品的代谢和免疫机制不同[46]。总之，现有的研究已经阐明了中草药在水产养殖中的生长、免疫和抗病作用。对草药植物的功能机制和质量差异的研究不足，导致其应用的不确定性。今后中草药研究的重点应是如何廉价地提炼和提取经典中草药中的有效成分对这些有效成分的作用机理也应进行研究。遵守道德操守准则Hongyu Pu、Xiaoyu Li、Qingbo Du、Hao Cui及Yongping Xude Jiangclare表示彼等并无利益冲突或财务冲突需要披露。引用[1] 张T，编辑。中药北京：高等教育出版社; 2010.中文.[2] 王磊，吴磊.中草药在水产养殖中的应用及存在的问题。中国饲料2005;（2）：28-9.中文.[3] Zhu G，Bai D，Li Y，Ma J，Wu X，Ning B. 12种中草药的初步研究 作为大菱鲆（Scophthalmus maximus）的诱食剂。安徽农业科学杂志2010;38（32）：18233-4.中文.[4] 白丹，王芳，郭燕，朱刚，毛红，孙军，等。中草药作为丁卡鱼诱食剂的初步研究。天津农业大学学报2009;16（1）：5-8.中文.[5] 刘C。枇杷多糖对金鱼消化特性及生长的影响。福建农业科技2016;（5）：3-6. 中文.[6] 邱X，周H，华X，刘X，曹D.饲粮中草药添加剂对异育银鲫生长和消化率的影响。信阳师范学院学报2004;26（6）：551-5. 中文.[7] Li J，Hu Y，Xun Z，Dai Z，Xiao T，Mao P，et al.中草药对鳗鲡生长、非特异性免疫和肠道消化酶活性的影响饲料工业2013;34（16）：26-30.中文.[8] Kirubakaran CJW，Alexander CP，Michael RD.灌胃灌服Nyc- tanthes arbortristis种子提取物对莫桑比克罗非鱼非特异性免疫应答和抗病性的增强作用。AquacultRes 2010;41（11）：1630-9.[9] Harikrishnan R，Balasundaram C，Heo MS评论：植物产品对养殖鱼类和贝类的先天和适应性免疫系统的影响。Aquacul Astrature 2011;317（1-4）：1-15。[10] 吴伟，朱新.印楝素对鱼类的毒性作用及其在寄生虫病防治中的应用。农药学报2003;5（2）：85中文.[11] 马丽，彭旭，李东.饲料中草药复合添加剂对史氏鲟肌肉组成和质地的影响。 JH. 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