張新明,趙 璐,胡曉文

(1.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 海洋工程學(xué)院，山東 日照 276826； 2.日照市海洋生物工程技術(shù)研究中心,山東 日照 276826； 3.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋生命學(xué)院，山東 青島 266003)

裂壺藻(Schizochytriumlimacinum)是一種海洋微藻，在分類上屬于真核生物域，囊泡藻界，異鞭藻類，雙環(huán)門。它易于規(guī)?；a(chǎn)，適合大范圍推廣和使用[1]。裂壺藻為較小的球形，適于被幼仔水生動(dòng)物捕食，具有較高的餌料效率和開發(fā)利用價(jià)值[2]。裂壺藻含有豐富的高度不飽和脂肪酸二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)和蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與碳源、氮源、pH值、外源性添加物等環(huán)境條件有關(guān)[3-7]，同時(shí)裂壺藻含有多糖、活性肽、角鯊烯等物質(zhì)[2,8-10]，在動(dòng)物生產(chǎn)中具有非常好的應(yīng)用前景。裂壺藻作為飼料添加劑直接在飼料中添加，或替代部分蛋白源和油脂在魚類、蝦類等水生動(dòng)物以及蛋雞中廣泛應(yīng)用，具有提高存活率，提高產(chǎn)品DHA含量，增強(qiáng)體色，促進(jìn)脂肪代謝，提高非特異性免疫能力等功效[11-13]，其效果與添加量、添加方式、裂壺藻來源等因素有關(guān)。對(duì)裂壺藻的營(yíng)養(yǎng)效用、活性物質(zhì)、對(duì)環(huán)境的響應(yīng)機(jī)制和在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進(jìn)行綜述，以期為裂壺藻開發(fā)利用提供參考。

1 裂壺藻的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

1.1 裂壺藻的基本營(yíng)養(yǎng)

裂壺藻營(yíng)養(yǎng)豐富，不僅含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、灰分等常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且含有豐富的必需氨基酸和DHA等高不飽和脂肪酸，是一種具有重要應(yīng)用價(jià)值的微藻。

裂壺藻的營(yíng)養(yǎng)成分因種類不同而有所差異，研究人員對(duì)不同種類的裂壺藻營(yíng)養(yǎng)物含量的測(cè)量值差異比較大(表1)。

從表1可以看出，裂壺藻蛋白質(zhì)含量為9.35%～42.51%，脂肪含量為18.98%～56%，糖類含量為5.27%～29.26%，灰分含量為4.85%～12%。裂壺藻還含有豐富的Mg、Ca、Na、Fe等元素，含有少量的Cu、Mn、K、Zn、Al，含有微量的Pb[16]。

表1 裂壺藻基本營(yíng)養(yǎng)成分Tab.1 Basic nutrients of Schizochytrium limacinum %

裂壺藻主要營(yíng)養(yǎng)成分為蛋白質(zhì)和脂類，同時(shí)含有少量的糖類和灰分。裂壺藻蛋白質(zhì)和脂肪含量因培養(yǎng)條件不同產(chǎn)生很大的差異，而糖類和灰分的含量相對(duì)穩(wěn)定。以豆粕水解物為氮源時(shí)，主要成分是脂類(含量為42.83%)，其次是蛋白質(zhì)(含量為9.35%)；以酵母提取物為氮源時(shí)，主要成分是蛋白質(zhì)(含量為42.51%)，其次是脂類(含量為18.98%)。2種條件下總糖和灰分含量變化不大(含量分別為5.27%～6.38%、4.85%～5.72%)[2]。

裂壺藻含有16種氨基酸(10種必需氨基酸和6種非必需氨基酸)，谷氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、亮氨酸含量較高，組氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、異亮氨酸含量最低。不同的培養(yǎng)基對(duì)氨基酸的含量也會(huì)產(chǎn)生影響。分別以豆粕水解物和酵母提取物為氮源時(shí)，氨基酸組成種類相同，總氨基酸含量分別為7.38%和39.7%，必需氨基酸均占總氨基酸總量的40%左右。從種類上來看，2種氮源條件下分別以谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酸、精氨酸含量較高，精氨酸、組氨酸和蛋氨酸、組氨酸含量最低[2,18]。

裂壺藻含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其是DHA含量非常高。裂壺藻脂肪酸含量占干質(zhì)量的18.3%～25.2%，總脂肪酸主要由DHA(C22∶6n-3)、二十二碳五烯酸(Docosapentaenoic acid，DPA)(C22∶5n-6)和棕櫚酸(C16∶0) 組成，其中多不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid，PUFA)DHA 含量占總脂肪酸含量的39.62%～49.84%，DPA含量約為12.5%，棕櫚酸約為41.8%～46.04%，二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid，EPA)和n-6PUFA含量較少，EPA含量占總脂肪酸含量的1.25%[16,19-22]。裂壺藻含有17種脂肪酸，其中飽和脂肪酸(Saturated fatty acid，SFA)9種，PUFA 8種，脂肪酸含量最豐富的主要為C16∶0和C22∶6n-3(DHA)。脂肪酸含量與培養(yǎng)條件有關(guān)，分別以豆粕水解物和酵母提取物為氮源時(shí)，總脂肪酸中DHA含量分別為36.84%和28.63%[2]。

1.2 裂壺藻油脂的主要成分

裂壺藻油脂主要包括甘油酯、磷脂和不皂化物3類物質(zhì)。甘油酯以甘油三酯為主，磷脂以磷脂酰膽堿為主，不皂化物包括烷烴、二丁基羥基甲苯、角鯊烯、膽固醇、麥角固醇、豆甾醇、β-谷甾醇、環(huán)阿屯醇，角鯊烯和膽固醇的含量分別為19.99 mg/g和40.93 mg/g。裂壺藻總油脂由73.60%～87.86%中性脂類和11.32%～26.40%極性脂類組成，極性脂中DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)(52.01%～76.10%)顯著高于中性脂(34.80%～35.51%)。裂壺藻合成的色素主要有蝦青素、β-胡蘿卜素、角黃素等，β-胡蘿卜素含量為34.91 μg/g[8-9,21]。

1.3 裂壺藻的生物活性物質(zhì)

裂壺藻除含有常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物外，還含有多糖、活性肽等具有免疫活性或抗菌活性的物質(zhì)。宋澤等[16]研究發(fā)現(xiàn)，裂壺藻可溶性多糖提取率為2.13%，其多糖含量為49.81%，多糖的單糖主要以半乳糖為主(56.84%)，并含有少量的甘露糖、鼠李糖，另外還含有少量的葡萄糖、木糖；硫酸基含量為4.76%，多糖的硫酸基團(tuán)主要位于半乳糖殘基的C6位。曹歡等[23]從裂壺藻中獲得2種純品多糖，相對(duì)分子質(zhì)量分別為39.8 ku和103.8 ku，主要為硫酸半乳聚糖，其硫酸酯基主要在半乳糖殘基的C6位。汪少蕓等[24]從裂壺藻中分離得到酸性多糖、弱堿性多糖和堿性多糖等3個(gè)主要組分，結(jié)果表明，弱堿性多糖具有較高的抗氧化活性；酸性多糖、弱堿性多糖和堿性多糖對(duì)蘋果輪紋病菌、瓜果腐霉病菌、葡萄灰霉病菌和甜瓜枯萎病菌有一定強(qiáng)度的抗菌性，其中對(duì)葡萄灰霉病菌抑菌效果較為明顯。梁雙振[10]從裂壺藻藻粕酶解提取物得到活性物質(zhì)為分子質(zhì)量不足3 000 u的蛋白肽及酶解肽混合物。蛋白肽對(duì)小鼠體外炎癥具有一定的抵抗作用。酶解肽對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌性最強(qiáng)，大腸桿菌次之，沙門菌最弱。

裂壺藻DHA具有較強(qiáng)的免疫增強(qiáng)活性，在一定條件下，可顯著提升吞噬細(xì)胞的增殖能力及吞噬活性、細(xì)胞酸性磷酸酶(Acid phosphatase，AKP)和溶菌酶的分泌及活性[25]。裂壺藻藻粕胰蛋白酶酶解生物活性肽添加質(zhì)量濃度為0.1～0.001 g/L時(shí)，能明顯促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖?；钚噪哪軌蚓S持小鼠腸道黏膜相對(duì)較好的吸收代謝能力，具有抗炎的生物活性，可以治療腸道炎癥，功效優(yōu)于諾氟沙星[26]。

2 裂壺藻DHA對(duì)環(huán)境的響應(yīng)機(jī)制

無機(jī)鹽類對(duì)裂壺藻生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物的積累具有非常重要的影響，在培養(yǎng)基中適量添加無機(jī)鹽能顯著提高裂壺藻中DHA產(chǎn)量。NaCl與細(xì)胞內(nèi)相關(guān)酶系和酶活性的改變有關(guān)，在培養(yǎng)過程中，裂壺藻油脂產(chǎn)量、DHA產(chǎn)量隨著NaCl質(zhì)量濃度的增大而增加，質(zhì)量濃度為3 g/L時(shí)，DHA產(chǎn)量最大。鎂是裂壺藻代謝關(guān)鍵酶的激活劑。隨著Mg2+質(zhì)量濃度的增加，油脂產(chǎn)量也增加，裂壺藻的培養(yǎng)過程中，MgSO4質(zhì)量濃度為6 g/L時(shí),油脂產(chǎn)量和DHA產(chǎn)量最大。磷在細(xì)胞的生理代謝過程中發(fā)揮著重要作用，是機(jī)體重要化合物(如核苷酸、磷脂、三磷酸腺苷酶等)的組成成分，磷酸鹽質(zhì)量濃度會(huì)影響脂肪酸代謝中某一關(guān)鍵酶的活性，裂壺藻培養(yǎng)過程中油脂產(chǎn)量和DHA產(chǎn)量最大時(shí)，KH2PO4最佳質(zhì)量濃度為4.5 g/L[27]。

碳源、氮源種類和質(zhì)量濃度同樣會(huì)影響裂壺藻的生長(zhǎng)和脂肪物質(zhì)的積累。3%～6%葡萄糖作為碳源能明顯促進(jìn)裂壺藻生長(zhǎng)和DHA積累；氮源質(zhì)量濃度提高能促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)，對(duì)DHA含量無顯著影響[28]。碳源、氮源質(zhì)量濃度對(duì)裂壺藻生長(zhǎng)和脂肪酸組成影響不同，分別以葡萄糖和豆粕水解物為碳源和氮源，質(zhì)量濃度高時(shí)細(xì)胞生物量較高，而質(zhì)量濃度較低時(shí)，細(xì)胞總脂含量以及總脂中的DHA含量較高[3]。裂壺藻產(chǎn)油量和DHA產(chǎn)量均隨著葡萄糖質(zhì)量濃度增加(20～80 g/L)而升高，質(zhì)量濃度再增加會(huì)發(fā)生抑制作用。較高的初始氮源質(zhì)量濃度對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)有利，但對(duì)油脂合成和DHA的積累會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響[4]。甘油作為碳源時(shí)，雖然利用率高，但是其油脂產(chǎn)量卻比葡萄糖作為碳源時(shí)低[8]。裂壺藻高產(chǎn)油脂的最優(yōu)碳氮比約為5∶1，而高產(chǎn)DHA的最佳碳氮比約為2.5∶1，高油脂產(chǎn)量與最優(yōu)DHA產(chǎn)量并不同步，高碳氮比有利于脂質(zhì)的積累，較低碳氮比有利于DHA的合成[21]。而康晶等[5]研究發(fā)現(xiàn)，0.4 g/L氮源最適合裂壺藻油脂和DHA積累，最佳C∶N為80∶1。

溫度、溶解氧和pH值同樣會(huì)影響裂壺藻生長(zhǎng)和產(chǎn)油量。機(jī)體生物量和產(chǎn)油量隨著溫度的升高(18～28 ℃)而增加，而DHA產(chǎn)量超過24 ℃會(huì)降低[4]。低溶氧不利于機(jī)體生長(zhǎng)但有利于DHA合成，氮源限制時(shí)溶氧水平為5%條件下利于DHA發(fā)酵，DHA產(chǎn)量達(dá)11.5 g/L，占總脂肪酸含量的百分比為44.41%[5]。培養(yǎng)液pH值對(duì)裂壺藻生長(zhǎng)及其油脂產(chǎn)量、DHA產(chǎn)量都有很大的影響，在pH值3～9，生物量隨pH值升高而降低[28]；pH值5～7有利于機(jī)體生長(zhǎng)；pH值3～4有利于油脂和DHA的積累。發(fā)酵培養(yǎng)前4 d pH值為3，后2 d pH值為5條件下，其總脂和DHA的產(chǎn)量較大，分別為9.92 g/L和4.14 g/L[6]。

添加外源添加劑能夠提高裂壺藻合成不飽和脂肪酸的含量。添加蘋果酸和檸檬酸，能提高DHA比例、油脂產(chǎn)量以及生物量，并促進(jìn)碳源的利用，促進(jìn)產(chǎn)油[8]。同時(shí)添加0.3 mg/L生物素、1 g/L蘋果酸、0.4 mg/L洛伐他汀時(shí)DHA的產(chǎn)量(11.55 g/L)比對(duì)照提高71.87%[7]。添加150 mg/L乙醇胺、10 mg/L萘氧乙酸和1 mg/L水楊酸，DHA產(chǎn)量達(dá)到6.18 g/L，比對(duì)照提高12.77%[29]。添加生物素可促進(jìn)油脂積累，添加淺藍(lán)菌素有利于DHA及不飽和脂肪酸含量的提高。添加0.3 mg/L的生物素時(shí)，產(chǎn)油量增加27.9%，DHA占細(xì)胞干質(zhì)量的比例增加13%；每克干細(xì)胞中含角鯊烯0.57 mg，相比對(duì)照提高了30%。添加淺藍(lán)菌素時(shí)，會(huì)抑制飽和脂的合成，有利于不飽和脂的合成，DHA含量提高5%，DHA占細(xì)胞干質(zhì)量的比例可達(dá)12%[30]?？坊汆堰?KT)、6-芐基腺嘌呤(BA)、赤霉素(GA)、萘乙酸(NAA)、吲哚乙酸(IAA)、吲哚丁酸(IBA)6種激素能不同程度提高裂壺藻生長(zhǎng)速度和DHA含量，但質(zhì)量濃度過高會(huì)產(chǎn)生抑制作用。6種激素適宜質(zhì)量濃度分別是BA 3 mg/L、KT 10 mg/L、GA 1 mg/L、IBA 3 mg/L、NAA 6 mg/L、IAA 3 mg/L；BA添加量為3 mg/L時(shí)，裂壺藻生物量和DHA含量分別比對(duì)照組提高27.1%和30.3%[31]。

二水平主斜井裝備兩臺(tái)GDS-100型鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)，設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力400噸/小時(shí)，帶寬1m，全數(shù)字直流調(diào)速，最大運(yùn)行速度1.8 m/s，運(yùn)輸長(zhǎng)度1490m，井筒平均傾角17°，電機(jī)功率為2×400 kW。主要擔(dān)負(fù)井下戊一巖石帶式輸送機(jī)系統(tǒng)原煤運(yùn)輸任務(wù)。

維生素B1(VB1)、維生素B3(VB3)、維生素B6(VB6)、維生素B12(VB12)和生物素5種B族維生素均可提高DHA產(chǎn)量，最適質(zhì)量濃度分別為0.100 mg/L、0.005 mg/L、0.005 mg/L、0.300 mg/L和0.050 mg/L，VB12對(duì)DHA產(chǎn)量提高效果最好，VB6和VB3次之，生物素和VB1最差。5種維生素以最適質(zhì)量濃度添加到培養(yǎng)基中,DHA產(chǎn)量提高了53.8%[32]。VB1、VB12、生物素、葉酸和硫辛酸5種維生素能夠促進(jìn)裂壺藻機(jī)體生長(zhǎng)，提高DHA 的比例，但是對(duì)于油脂產(chǎn)量和生物量的促進(jìn)效果不明顯[8]。

3 裂壺藻在生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 在水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1.1 在促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)和存活方面的應(yīng)用 裂壺藻作為添加劑添加到飼料中或者替代部分蛋白源能夠促進(jìn)動(dòng)物存活或生長(zhǎng)。在鮑苗配合飼料中添加30%裂壺藻粕對(duì)鮑苗成活率影響不明顯，但能提高鮑苗生長(zhǎng)速度，殼長(zhǎng)和體質(zhì)量比對(duì)照組分別增加了3.4%和16%[18]。隨著飼料中裂壺藻添加量(1.25%～2.00%)的升高，刺參特定生長(zhǎng)率顯著提升[33]。

以裂壺藻粕作為配合飼料的部分營(yíng)養(yǎng)源，可以發(fā)揮互補(bǔ)作用，提高飼料質(zhì)量和養(yǎng)殖效果。以裂壺藻粕(25%)代替混合飼料中部分魚漿，赤點(diǎn)石斑魚(Epinephelusakaara)體長(zhǎng)提高1.2%，體質(zhì)量增加9.6%[34]。微藻中的DHA等高不飽和脂肪酸可以被牙鲆稚魚充分消化和吸收，滿足仔稚魚的生長(zhǎng)和發(fā)育，以微藻替代魚油在牙鲆稚魚的培育中是可行的，在飼料中添加裂壺藻可以顯著提高牙鲆魚的成活率[15]。添加裂壺藻粉能顯著提高星斑川鰈增重率、特定生長(zhǎng)率和臟體比，但對(duì)存活率、飼料系數(shù)、攝食率、肥滿度、肝體比、蛋白質(zhì)效率沒有顯著影響[35]。

裂壺藻粉在飼料中的添加量為1.0%～1.5%時(shí)，顯著增加了斑點(diǎn)叉尾鮰(Ictaluruspunctatus)的體質(zhì)量，添加0.5%～2.0%的裂壺藻其飼料效率顯著提高[36]。飼料中添加8%螺旋藻、2%裂壺藻和8%大型溞粉可提高紅草金魚(Carassiusauratusred var)的生長(zhǎng)性能和飼料利用率，其蛋白質(zhì)效率、特定生長(zhǎng)率、肥滿度與增重率顯著提高，飼料系數(shù)顯著降低[37]。裂壺藻可顯著影響津新鯉(Cyprinuscarpiovar.Jian)的生長(zhǎng)性能，在0.80%裂壺藻水平組中，增重率和特定生長(zhǎng)率均顯著提高，肥滿度則在1.20%水平組中達(dá)到最大值[11]。在飼料中添加1%裂壺藻能有效提高非洲王子魚(Labidochromiscaeruleus)的增重率、特定生長(zhǎng)率及飼料效率[38]。在基礎(chǔ)飼料中添加6.0%鹽藻、1.5%裂壺藻、6.0%玉米蛋白粉可以顯著提高紅草金魚體蛋白質(zhì)效率、特定生長(zhǎng)率、肥滿度和增重率，降低餌料系數(shù)[39]。投喂經(jīng)過裂壺藻、維生素C(VC) 及海水魚多維強(qiáng)化的生物餌料，可以顯著降低大菱鲆仔稚魚的白化率和畸形率，提高仔魚的存活率[40]。乳酸鏈球菌和裂壺藻聯(lián)合使用顯著提高了駝背鱸(Cromileptesaltivelis)終體質(zhì)量、增重率和生長(zhǎng)速率，提高了對(duì)哈維氏弧菌的抵抗力[41]。飼料中添加3%裂壺藻，能夠顯著提高斑馬魚感染創(chuàng)傷弧菌后的存活率，相對(duì)保護(hù)率為42.8%；顯著提高斑馬魚腎臟中溶菌酶的信使RNA(mRNA)水平，顯著降低腫瘤壞死因子的mRNA水平，從而抵抗細(xì)菌的感染，提高存活率[19]。

裂壺藻粕中賴氨酸、蛋氨酸和精氨酸分別占蛋白質(zhì)的4.8%、2.5%和4.3%，非常接近南美白對(duì)蝦(Penaeusvannamei)的氨基酸需求，可以作為南美白對(duì)蝦配合飼料新的蛋白源[42]。添加0.5%的裂壺藻發(fā)酵粉，能有效提高南美白對(duì)蝦個(gè)體質(zhì)量，降低飼料系數(shù)，但對(duì)對(duì)蝦增重率、成活率和飼料系數(shù)影響并不顯著，過量增加并不會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)蝦的生長(zhǎng)，甚至?xí)绊懳r的生長(zhǎng)[12]。楊帆[43]的研究結(jié)果表明，飼料中添加3%的破壁裂壺藻粉，可顯著提高凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)的生長(zhǎng)性能，顯著提高對(duì)蝦末均質(zhì)量、存活率和增重率，顯著降低飼料系數(shù)。在基礎(chǔ)飼料中添加10%的裂壺藻，可提高中國(guó)對(duì)蝦(Fenneropenaeuschinensis)體長(zhǎng)、體質(zhì)量和存活率，影響并不顯著，但與維生素E(VE)聯(lián)合使用對(duì)中國(guó)對(duì)蝦影響顯著[44-45]。飼料中添加4.5%破壁裂壺藻粉時(shí)，對(duì)蝦生長(zhǎng)性能反而下降。飼料中添加未破壁裂壺藻粉時(shí)，對(duì)蝦生長(zhǎng)性能沒有顯著變化。可能由于脂質(zhì)存在于由細(xì)胞壁包裹的體細(xì)胞內(nèi)，其含有的DHA不能完全被吸收利用[43]。飼料中添加200 mg/kg VE和1%裂壺藻均能促進(jìn)斑節(jié)對(duì)蝦(Penaeusmonodon)精莢的再生，兩者有協(xié)同作用，還能顯著增加精子團(tuán)的數(shù)量，會(huì)影響絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路的相關(guān)基因在斑節(jié)對(duì)蝦精莢組織的相對(duì)表達(dá)量，激活細(xì)胞膜上的信號(hào)傳遞因子，并將促生長(zhǎng)信號(hào)傳遞到精子核內(nèi)，使核轉(zhuǎn)錄因子c-Myc等活性加強(qiáng)，促進(jìn)細(xì)胞增殖分化，從而促進(jìn)精莢成熟[46]。

3.1.2 在提高水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物免疫機(jī)能方面的應(yīng)用 添加裂壺藻粉能顯著提高對(duì)蝦脂肪代謝能力和非特異性免疫機(jī)能。飼料中添加0.5%～2.0%裂壺藻粉，凡納濱對(duì)蝦肌肉和肝胰臟中高不飽和脂肪酸(Highly unsaturated fatty acids，HUFA)含量、血清總甘油三酯(TG)含量顯著升高，總膽固醇(TC)含量保持穩(wěn)定，1.5%組高/低密度脂蛋白(HDL/LDL)顯著高于其他各組，高質(zhì)量濃度組超氧化物歧化酶(SOD)顯著提升。飼料中添加裂壺藻促進(jìn)了凡納濱對(duì)蝦肌肉中n-3HUFA的沉積，同時(shí)也提高了蝦體脂質(zhì)過氧化壓力[14]。飼料中添加3%的破壁裂壺藻粉能增強(qiáng)脂肪分解代謝能力，顯著提高對(duì)蝦血清TG以及HDL/LDL，說明裂壺藻能促進(jìn)血液向肝臟輸送膽固醇，避免膽固醇在血管中的堆積，從而提高了膽固醇的利用效率。添加裂壺藻粉后，凡納濱對(duì)蝦肝胰腺總抗氧化能力顯著增加，肝胰腺丙二醛(MDA)含量顯著降低。肝胰腺SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)基因的表達(dá)水平顯著提高，腸道胰蛋白酶、糜蛋白酶、胰脂酶基因的表達(dá)水平顯著提高[43]。

VE對(duì)不飽和脂肪酸有保護(hù)作用，可以防止裂壺藻中的DHA氧化，進(jìn)而減少體內(nèi)過氧化物的產(chǎn)生，并且促進(jìn)機(jī)體免疫功能的發(fā)揮，對(duì)抗刺激及應(yīng)激的能力增強(qiáng)。添加裂壺藻對(duì)中國(guó)對(duì)蝦血清、肝臟、肌肉和鰓中總蛋白質(zhì)含量起到促進(jìn)作用，VE與裂壺藻聯(lián)用溶菌酶活性升高，血清、肝胰腺和鰓SOD活性顯著增強(qiáng)，MDA含量顯著降低。VE和裂壺藻聯(lián)合使用對(duì)免疫基因的調(diào)控能力更加顯著，可顯著降低血液、肝胰腺和肌肉中Toll樣受體(TLR)、核因子κB(NF-κB)基因的表達(dá)水平，提高機(jī)體抗氧化能力，從而增強(qiáng)中國(guó)對(duì)蝦免疫力[44-45]。投喂不同質(zhì)量濃度蝦青素和裂壺藻后，中國(guó)對(duì)蝦肝胰腺、肌肉、血清、鰓中的總蛋白質(zhì)、SOD和過氧化氫酶(CAT)活性均有所上升，而對(duì)MDA均有不同程度的抑制作用，說明蝦青素和裂壺藻聯(lián)合作用可以增強(qiáng)中國(guó)對(duì)蝦的免疫能力[47]。

裂壺藻具有較好的降脂和提高機(jī)體抗氧化與非特異性免疫能力的作用，顯著提高紅草金魚血清和各組織中SOD、過氧化氫酶活性與一氧化氮含量，降低MDA含量及血清中TC含量[37]。投喂經(jīng)裂壺藻強(qiáng)化的鹵蟲可以提高半滑舌蹋稚魚體質(zhì)量、堿性磷酸酶(ACP)、堿性蛋白酶活性和甲狀腺素、三碘甲狀腺原氨酸水平，說明裂壺藻營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化增加了鹵蟲體內(nèi)脂肪酸尤其是必需脂肪酸的含量，所含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更能滿足稚魚的營(yíng)養(yǎng)需求[48]。裂壺藻粉可在一定程度上提高星斑川鰈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，提高機(jī)體的脂肪代謝能力，改善魚體的抗氧化能力和非特異性免疫能力。肝脂酶、脂蛋白脂酶、總脂酶活性都顯著升高，提升了魚體血清總抗氧化能力、溶菌酶含量、補(bǔ)體C4含量，遲緩愛德華氏菌攻毒存活率顯著提高[35]。飼料中添加0.80%～1.20%的裂壺藻，可顯著提高津新鯉免疫能力，提高CAT、SOD、溶菌酶、一氧化氮合酶活性和谷胱甘肽的含量，降低MDA含量和谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)/谷丙轉(zhuǎn)氨酶 (GPT)比值。隨著裂壺藻質(zhì)量濃度的增加，津新鯉血細(xì)胞呼吸爆發(fā)活性顯著提高，感染嗜水氣單胞菌后的累計(jì)死亡率顯著降低[11]。飼料中添加1%裂壺藻，非洲王子魚血清中GPT、GOT活性顯著降低，腸道中AKP、ACP活性顯著提高[38]。飼料中添加1%的裂壺藻，對(duì)血艷紅慈鯛(Copadichromistrimaculatus)肝臟和血液中的AKP、ACP、GPT、GOT的活性均無顯著影響[49]?；A(chǔ)飼料中添加6.0%鹽藻、1.5%裂壺藻、6.0%玉米蛋白粉，可以顯著降低紅草金魚TG與TC含量，提高組織中SOD及CAT活性，降低MDA含量[39]。乳酸鏈球菌和裂壺藻聯(lián)合使用顯著提高了駝背鱸巨噬細(xì)胞的呼吸爆發(fā)活性，血清SOD、堿性磷酸酶、溶菌酶活性[41]。

飼料中添加裂壺藻后，刺參體腔液溶菌酶、SOD、堿性磷酸酶、腸道淀粉酶、腸道蛋白酶活性及吞噬細(xì)胞吞噬活性和呼吸爆發(fā)活性顯著高于對(duì)照組，隨著添加量的增加，這些酶的活性都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[33]。

3.1.3 在提高水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)方面的應(yīng)用 飼料中添加裂壺藻(0.5%～2.0%)，凡納濱對(duì)蝦肌肉中粗脂肪和粗蛋白含量均未顯著改變，但灰分含量隨著添加量的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[14]。用裂壺藻強(qiáng)化的輪蟲投喂凡納濱對(duì)蝦幼體后，提高了幼體的脂肪酸含量，顯著提高幼體的DHA、ω-3HUFA、DHA/EPA 含量和變態(tài)率[50]。裂壺藻發(fā)酵粉對(duì)南美白對(duì)蝦肌肉灰分和粗脂肪含量無顯著影響，但能顯著影響肌肉中蛋白質(zhì)的含量和粗脂肪中DHA的含量，1.0%組蛋白質(zhì)含量最高，0.5%組粗脂肪中DHA的含量最高。南美白對(duì)蝦能夠通過飼料營(yíng)養(yǎng)通道來富集 DHA，說明裂壺藻發(fā)酵產(chǎn)物應(yīng)用于南美白對(duì)蝦飼料中能改善肌肉的品質(zhì)[12]。裂壺藻粉對(duì)星斑川鰈全魚和肌肉中粗蛋白、粗脂肪、粗灰分沒有顯著影響，肌肉和肝臟中的DHA含量和DHA/EPA值顯著提高，EPA含量降低[35]。裂壺藻具有較好的增紅提亮效果，紅草金魚體表亮度與紅度值明顯增加[37]。飼料中添加1%的裂壺藻，可以顯著提高非洲王子魚體表或血艷紅慈鯛鰭條中總類胡蘿卜素含量和體表紅度值(b值)，對(duì)體色有著明顯的改善作用[38,49]?；A(chǔ)飼料中添加6.0%鹽藻、1.5%裂壺藻、6.0%玉米蛋白粉，可以顯著提高紅草金魚皮膚、鱗片和鰭條中類胡蘿卜素含量[39]。

3.1.4 在水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料生物上的應(yīng)用 用裂壺藻作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑能促進(jìn)輪蟲和鹵蟲的生長(zhǎng)發(fā)育，提高體內(nèi)DHA等多不飽和脂肪酸的含量，顯著提高輪蟲和鹵蟲的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。用50 mg/L和80 mg/L裂壺藻強(qiáng)化的輪蟲活力和攝食狀況明顯加強(qiáng)，輪蟲增長(zhǎng)速率提高5倍以上，懷卵率提高80%以上，DHA含量達(dá)到7.85～8.14 mg/g[51]。用裂壺藻粉對(duì)褶皺臂尾輪蟲進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化后，輪蟲密度和懷卵率較油脂組顯著增加，體內(nèi)的EPA、DHA、PUFA、HUFA含量及DHA/EPA比值明顯增加[50,52]。鹵蟲無節(jié)幼體經(jīng)裂壺藻營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化24 h后，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯著提高，EPA+DHA的總量達(dá)到無節(jié)幼體干質(zhì)量的1.3%[17]。

3.2 在畜禽和其他動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.2.1 在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用 飼糧中添加不同含量(0.5%～3.0%)裂壺藻粉對(duì)海蘭褐蛋雞產(chǎn)蛋率、平均蛋質(zhì)量、料蛋比、蛋形指數(shù)、蛋殼厚度、蛋殼強(qiáng)度、哈氏單位、蛋黃水分和凍干蛋黃質(zhì)量影響不顯著。添加0.5%的裂壺藻粉，脂蛋白酯酶和肝酯酶活性顯著提高。添加1.0%～1.5%裂壺藻粉，其血清TG、TC和低密度脂蛋白膽固醇含量顯著低于對(duì)照組；但添加量增加到3.0%時(shí)，略有升高趨勢(shì)。添加裂壺藻粉可以線性增加雞蛋中ω-3 PUFA和DHA含量，降低ω-6/ω-3，對(duì)蛋黃α-亞麻酸含量無影響。添加第15天時(shí)，蛋黃中DHA和EPA含量最高，28 d后達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)裂壺藻粉添加量大于2%時(shí)，蛋黃中DHA含量不再增加[13,22,53]。

日糧中分別加入1%～3% DHA含量為15%的裂壺藻粉，對(duì)18～20周齡杏花雞雞蛋油脂總量沒有明顯影響，花生四希酸(Arachidic acid，ARA)在油脂中的含量、蛋黃膽固醇含量有所下降，其他脂肪酸含量無顯著變化。雞蛋的DHA含量隨添加量增加和飼養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，DHA含量從1.5%提高至5.25%；對(duì)料蛋比、日采食量及日產(chǎn)蛋量、蛋殼厚度、蛋黃相對(duì)質(zhì)量、平均蛋質(zhì)量無明顯影響，但當(dāng)添加量增大至3%時(shí)，產(chǎn)蛋率與對(duì)照組相比下降22.1%[54]。

飼糧中添加膽堿與裂壺藻油對(duì)26周齡京紅蛋雞雞蛋卵黃中粗脂肪、TC及TG含量均無顯著影響。膽堿和裂壺藻有交互作用，1 000 mg/kg膽堿+0.5%裂壺藻粉組雞蛋卵黃總磷脂含量和DHA含量顯著提高,n-6PUFA含量顯著降低，而對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)無顯著影響[55]。

3.2.2 在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用 日糧中添加裂壺藻粉對(duì)奶牛產(chǎn)奶量無影響，對(duì)牛奶中DHA含量的富集具有極顯著的影響，隨著裂壺藻粉用量的增加，牛奶中DHA含量和不飽和脂肪酸水平顯著提升，適宜添加量為150～250 g/(頭·d)，牛奶中DHA含量達(dá)到0.1～0.2 g/L。添加量為250 g時(shí)，牛奶中DHA的相對(duì)含量達(dá)到52.82%，與母乳含量接近。超過250 g后，牛奶中DHA含量的轉(zhuǎn)化率降低，牛奶的乳脂含量顯著降低[56]。

3.2.3 在小鼠中的應(yīng)用 通過高脂飲食建立小鼠肥胖模型，裂壺藻DHA油可有效預(yù)防高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠體質(zhì)量增加和附睪脂肪、腸系膜脂肪、腎周脂肪和腹股溝脂肪等腹部脂肪積累，TC和TG含量顯著降低，脂肪細(xì)胞體積和肝組織異位脂肪堆積明顯減少，明顯緩解了肝組織內(nèi)脂滴數(shù)量，脂肪組織中激素敏感脂酶基因的mRNA表達(dá)水平顯著提高，能夠抑制高脂飲食誘導(dǎo)的肝組織脂肪變性[57-58]。飲食中添加6%的裂壺藻油，小鼠的體質(zhì)量降低至對(duì)照組的86%，血糖降低至對(duì)照組的85%，EPA和DHA在小鼠的附睪脂肪組織中的沉積濃度升高，小鼠肝臟中過氧化物酶體增殖物激活的受體γ編碼基因的表達(dá)水平顯著提高，抗炎細(xì)胞因子TGF-β1的血漿水平顯著升高[59]。

昆明孕鼠從受孕到仔鼠斷乳連續(xù)灌胃裂壺藻提取物，能增加仔鼠的體質(zhì)量、身長(zhǎng)，對(duì)孕鼠分娩總數(shù)、活胎數(shù)及胎仔總數(shù)無明顯影響，對(duì)神經(jīng)發(fā)育有明顯的促進(jìn)作用，仔鼠的平面翻正時(shí)間縮短，前肢握力時(shí)間延長(zhǎng)，但對(duì)仔鼠的懸崖回避時(shí)間、空中翻正陽性率、耳廓分離時(shí)間、上門牙萌出時(shí)間、下門牙萌出時(shí)間、開眼時(shí)間、陰道開放時(shí)間和睪丸下降時(shí)間等指標(biāo)沒有顯著影響[60]。

3.2.4 在其他動(dòng)物中的應(yīng)用 用含有10%裂壺藻藻渣的日糧飼喂8日齡黑水虻幼蟲，其體質(zhì)量及體長(zhǎng)、粗蛋白與粗脂肪含量沒有顯著變化。黑水虻幼蟲可以富集裂壺藻藻渣中的n-3PUFA，且隨著裂壺藻添加量的增加，幼蟲體內(nèi)n-3PUFA含量顯著提升[61]。

4 展望

裂壺藻含有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，尤其含有動(dòng)物生長(zhǎng)所需的DHA等必需脂肪酸，在飼料中添加一定量的裂壺藻能夠提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和存活率，提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，增強(qiáng)體色，增加機(jī)體對(duì)DHA等物質(zhì)的積累，并且能在一定程度上提高機(jī)體對(duì)脂肪的代謝能力和非特異性免疫能力，降低血清TC和TG含量，降低MDA含量，提高酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、SOD活性。因此，裂壺藻在動(dòng)物生產(chǎn)中有非常好的應(yīng)用前景。

裂壺藻屬于高脂低蛋白的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不宜作為仔稚魚的開口餌料單獨(dú)使用。研究發(fā)現(xiàn)，作為出膜5 d后多鱗白甲魚的餌料，在生長(zhǎng)方面，裂壺藻效果不及商品飼料，但對(duì)存活率的提高效果較為明顯[62]。用裂壺藻替代50%的魚油對(duì)海鱸(Lateolabraxjaponicus)生長(zhǎng)沒有明顯影響，但完全替代則會(huì)抑制生長(zhǎng)，導(dǎo)致增重率下降，裂壺藻替代魚油所引起的EPA和ARA含量降低也是影響魚體生長(zhǎng)的重要因素[63]。豆粕、大豆?jié)饪s蛋白和裂壺藻粉混合物可以替代約40%的魚粉等海洋來源蛋白質(zhì)，并且以裂壺藻粉作為飼料主要脂質(zhì)來源，不會(huì)對(duì)鞍帶石斑魚(Epinepheluslanceolatus)的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響，但是替代過多就會(huì)產(chǎn)生不利影響[64]。

今后對(duì)裂壺藻的研究開發(fā)可以從以下幾個(gè)方面開展：

(1)篩選優(yōu)良藻種和進(jìn)一步加強(qiáng)裂壺藻培養(yǎng)條件的優(yōu)化研究。裂壺藻的營(yíng)養(yǎng)水平，尤其是蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸、氨基酸的水平受諸多因素的影響，通過控制氮源、碳源種類或比例，改變溫度、pH值等培養(yǎng)條件，添加適當(dāng)?shù)臒o機(jī)鹽、維生素、生物素、蘋果酸、檸檬酸、乙醇胺等添加劑可以改變蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪含量，尤其是提高DHA含量?？梢圆捎谜T變的方式定向篩選高產(chǎn)油藻株、高蛋白藻株，實(shí)現(xiàn)裂壺藻產(chǎn)物規(guī)?；€(wěn)定高效生產(chǎn)。

(2)進(jìn)行裂壺藻作為飼料蛋白源和油脂替代物的研究。這對(duì)于降低飼料生產(chǎn)成本，提高養(yǎng)殖效益具有非常重要的意義。裂壺藻中的DHA等不飽和脂肪酸存在于細(xì)胞內(nèi)，不易被氧化，使用比較方便，相對(duì)魚油來說，沒有魚腥味，可全年發(fā)酵生產(chǎn)，生長(zhǎng)周期短，不受季節(jié)影響，裂壺藻有望成為生產(chǎn)多不飽和脂肪酸的良好來源[58]。但是由于裂壺藻油脂主要存在于由細(xì)胞壁包裹的細(xì)胞內(nèi)，在飼糧中添加量過多，動(dòng)物很難將其完全消化分解，影響?zhàn)B殖動(dòng)物對(duì)其有效利用，可以使用破壁的藻類，膜過濾高壓均質(zhì)法破壁效果最好，破壁率可達(dá)到100%[22,65]。VE具有抗氧化功能，可以進(jìn)一步開展破壁裂壺藻和VE等抗氧化物的聯(lián)合應(yīng)用研究，從而提高裂壺藻的利用率。

(3)進(jìn)行裂壺藻體內(nèi)角鯊烯、蝦青素、β-胡蘿卜素等生物活性物質(zhì)的開發(fā)研究。雖然其在裂壺藻中的含量很少，但可以通過控制發(fā)酵條件、篩選誘變株等方式，提高這些物質(zhì)的產(chǎn)量，擴(kuò)大裂壺藻的應(yīng)用價(jià)值。

(4)進(jìn)行裂壺藻在改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)方面的研究。裂壺藻可以抑制小鼠高脂飲食引起的脂肪堆積，因此在功能性添加劑開發(fā)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

5 小結(jié)

裂壺藻是一種具有重要應(yīng)用價(jià)值的微藻，含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、灰分等多種營(yíng)養(yǎng)物，必需氨基酸種類齊全，尤其是DHA等不飽和脂肪酸含量豐富，另外含有多糖、活性肽等具有免疫活性物質(zhì)。無機(jī)鹽類、碳源、氮源、溫度、溶解氧、pH值、添加劑等對(duì)裂壺藻生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物的積累具有非常重要的影響。裂壺藻添加到飼料中能夠促進(jìn)動(dòng)物存活或生長(zhǎng)，提高機(jī)體脂肪代謝能力，提高機(jī)體非特異性免疫能力，增加機(jī)體對(duì)DHA營(yíng)養(yǎng)物的積累，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。隨著研究的不斷深入，裂壺藻在動(dòng)物生產(chǎn)中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。