一、虾青素(AX)是强大的抗氧化剂
海洋类胡萝卜素虾青素(AX)天然存在于各种水生生物中，如微藻、甲壳类动物(蟹、虾)和鱼类(三文鱼和鳟鱼）。AX在共轭烯烃结构的两端具有疏水多不饱和极性结构，便于其在细胞膜和循环脂蛋白中的精确定位。实际上，AX具有强大的抗氧化功能，作为一种强大的氧自由基清除剂，能够降低氧化应激和脂质过氧化。AX作为一种强大的抗氧化剂而闻名，据报道它抗氧化能力已超过β-胡萝卜素或叶黄素，甚至α-生育酚。在甲壳类，一些研究表明，饲料当中虾青素可以增加总的抗氧化能力（TOC），提高生长性能，增加存活率，增强不同条件下的环境胁迫，包括盐度胁迫、氧耗胁迫和高温胁迫。
因此，饲料中的虾青素是一种出色的抗氧化剂，可用于改善水生动物的生长性能并增强其抗逆性。
二、为什么说饲料会氧化？
饲料氧化的原因是多种因素造成的，其中主要的因素是储存温度不佳、鱼油（脂）添加的数量、微量元素水平不均衡等诸多因素，尤其是饲料（脂质）氧化后，虾不但吸收利用低，还产生一定毒性，因此，在饲料当中添加抗氧化剂能够避免饲料氧化带来的负面影响。
饲料当中最重要脂肪源是鱼油，然而脂质过氧化是多不饱和脂肪酸(PUFA)通过自由基链式反应的氧化反应。过氧化脂可破坏生物的富脂细胞膜。鱼油富含PUFA，是维持水生动物细胞膜流动性所必需的。然而，PUFA对过氧化反应非常敏感，通过自由基相关过程形成有毒的脂质氢过氧化物，这是初级氧化产物。不稳定的脂质氢过氧化物容易分解为脂肪酸烷氧基或分解释放一系列二次氧化产物，如醛、酮、醇和羧酸。由于细胞生物膜的破坏和动物健康恶化，这些氧化的副产物是海洋生物分解过程中产生难闻味道的主要来源。
先前的研究表明，在鱼饲料中使用氧化鱼油可以通过调节血红蛋白浓度、糖酵解活性、脂质过氧化反应，减缓鱼类发育或降低存活率。相反，我们对饲料氧化对甲壳类动物的影响的理解是有限的。
Koshio et al. (1994)研究表明，氧化鱼油可导致日本对虾的生长减缓、免疫力降低。
Laohabanjong et al. (2009)研究表明，鱼粉（脂）的氧化可导致对虾的血细胞减少、管状上皮萎缩和结节形成的异常。
Wang et al.(2015)的研究中发现、油脂氧化会降低中华绒螯蟹的存活率和摄食效率。
虽然氧化鱼油对甲壳类动物有负面影响，但只有少数研究探讨如何通过饲料管理，减少脂质过氧化的负面影响。
三、本研究的目的
南美白对虾（Litopenaeus vannamei）是许多地区最常见的甲壳动物。近年来，日益恶化的环境已经严重影响到对虾养殖，特别是在中国广东省的亚热带地区，那里的气候湿润，温度一年四季都比较高，因此饲料氧化的情况也比较常见。
在养虾中，常用的商业饲料通常存储在纸袋中，使脂质易于氧化。一些研究已经表明，在由氧化脂质导致水生动物出现氧化性损伤，可以通过外源性抗氧化剂来修复，比如维生素E或α生育酚。
在本研究中，我们以氧化鱼油(OFO)喂养50天的虾为研究对象，评估了虾青素(AX)对南美白对虾的潜在益处和保护作用。
本研究的目的是：
(1)评估饲料中氧化鱼油(OFO)对南美白对虾的生长性能和肝胰脏损伤的影响；
(2)确定饲料中虾青素(AX)在预防或改善氧化鱼油(OFO)方面的作用。
研究所用饲料分为五组：
（i）OFO（氧化鱼油）；
（ii）OFO/AX150（氧化鱼油+AX150mg/kg）；
（iii）OFO/AX250（氧化鱼油+AX250 mg/kg）；
（iv）OFO/AX450（氧化鱼油+AX450mg/kg）；
（v）对照组（新鲜鱼油，即未被氧化鱼油）。
四、研究结果
4.1.生长性能和饲料利用率
表1显示了虾的生长性能和成活率。经过50天的研究试验后，饲喂OFO+AX450组的虾最终体重（FBW）明显高于饲喂OFO组的虾（p<0.05）。然而，在喂食OFO+AX450组的虾与对照组之间没有观察到显着差异。在饲喂OFO组的虾中发现，获得最低的增重（WG），比生长速度（SGR）和存活率。同时，饲喂OFO+AX150组的虾比饲喂OFO组的虾具有更高的饲料转化率（FCR），其他日粮组之间也没有显着差异。
表1.在50天的试验中，饲喂不同饲料的南美白对虾的生长性能和饲料利用率。
4.2.虾壳中，虾青素浓度
图1显示了不同饲料对虾壳中AX浓度的影响。当我们增加饲料中AX的水平时，我们观察到虾壳中AX含量的增加。与饲喂OFO+AX250和OFO+AX450的虾相比，用OFO饲喂的虾的壳中AX水平明显低。同时，我们观察到对照组和OFO+AX150组的虾之间无显着差异。
图1.在试验中，饲喂不同饲料的南美白对虾壳中虾青素含量。
4.3.盐度胁迫实验后，虾的成活率
图2显示了所有实验组经过剧烈盐度变化5小时后，虾的成活率。饲喂OFO组的虾的最低存活率，显著低于OFO + AX450组的虾存活率。在对照组，OFO+AX150组和OFO+AX250组中，没有观察到显着差异。
图2.急性剧烈变化5小时后，南美白对虾的存活率（％）。
4.4.肝胰脏和血淋巴免疫参数
虾的血淋巴和肝胰脏免疫参数如表2所示。OFO组对虾的肝胰脏和血淋巴丙二醛(MDA)含量的影响显著高于对照组。以OFO饲料喂养的虾血淋巴过氧化氢酶(CAT)活性最低，并且随着饲料AX的增加，CAT活性呈增加趋势。
表2.饲喂不同饲料组，南美白对虾血淋巴和肝胰脏参数。
4.5.肌肉脂肪酸组成
虾的肌肉脂肪酸组成如表3所示。饲喂OFO组的虾肌肉中的不饱和脂肪酸含量（单不饱和和多不饱和脂肪酸）显着低于饲喂OFO+AX250组的虾。在以OFO喂养的虾中，二十碳五烯酸（EPA），二十二碳六烯酸（DHA）、欧米伽3（OMEGA-3）、多不饱和脂肪酸（PUFA）的水平最低。
表3. 南美白对虾的肌肉的脂肪酸组成。
4.6.肝胰脏组织学
我们观察到饲喂OFO的虾肝胰腺中有病变情况，肝胰脏的肾小管上皮细胞大量空泡化，其中一些破裂，上皮细胞的变黑、细胞的明显减少（图3b）。饲料中添加AX可以显着减轻由氧化鱼油引起的肝胰腺组织损伤，与对照组相比，其组织病理学图类似甚至更好(图3a)。此外，对照组相邻小管与异常小管腔的距离增大(图3a)。AX处理组保存了正常的肝胰脏外观，使其组织学与对照组相似甚至更好(图3c-e)。
图3.实验南美白对虾的肝胰脏组织学
通过透射电子显微镜(TEM)分析表明，在喂食OFO组虾的虾肝胰，出现许多细胞内质网发生明显肿胀和囊泡形成,内部粒体减少,在严重的情况下,结构模糊(图4 a, B)。但是，添加OFO/AX450组，可以明显减轻OFO引起的肝胰腺损伤(图4c,d)。
图4. 用实验中虾的肝胰腺。
五、研究与讨论
本研究明确了虾青素(AX)，是否能防止OFO饲料对南美白对虾生长性能和肝胰脏影响。
1、饲料当中OFO通过破坏PUFA含量和其他必需的成分，与营养物质消化率降低和饲料营养价值低有关。多项研究表明，在水生动物中，OFO饲料会导致的生长减缓，包括真鲷和黑鲈。Yang et al.(2015)的研究证明，喂食OFO饲料可以导致南美白对虾仔虾的生长速度下降。
2、AX作为饲料中一种强大的抗氧化剂，可以提高饲料利用率并最终改善生长。除此之外，AX可以增加应激耐受性，在水生动物的中间代谢中发挥重要作用。在这项研究中，OFO饲料中适当添加AX可显著改善南美白对虾的生长性能。AX与维生素E和硒(Se)在保护脂质氧化方面具有相同的功能，从而最大限度地提高饲料中的营养利用率。
3、硫代巴比妥酸反应性物质(TBARS)检测广泛用于脂质过氧化副产物MDA的单一测定。在本研究中，我们发现OFO饲料喂养的虾的血淋巴中MDA水平显著升高，表明OFO诱导虾出现氧化应激状态。在OFO饲料中加入AX后，虾血淋巴MDA水平降低，从而降低脂质过氧化程度。因此表明，饲料中AX可以缓解南美白对虾OFO饲料引起的氧化应激，从而有助于减少活性氧造成的损害。
4、先前的研究表明，饲料中添加AX可以增强水生动物的压力耐受性。Pan et al.（2003）的研究表明，斑节对虾的饲料当中添加AX，可以降低渗透压，氨氮和低溶解氧（DO）的压力，增加的存活率。在本研究当中，在剧烈盐度变化中，与对照组相比，饲喂OFO饲料的虾的存活率较低，而饲喂AX补充剂的虾的存活率较高。这些结果表明，添加AX可以减轻饲喂OFO的虾对盐分胁迫的低抗性。
5、众所周知，OFO可以诱导陆生和水生生物的肝胰腺发生病理变化。ChenPan et al.（2012年）表明，饲喂氧化脂质，可以导致氧化应激增加，从而引起导致病理变化的加速。肝胰腺是甲壳类动物一个重要的消化器官，具有几个功能，包括吸收，消化，存储，分泌和解毒的功能。肝胰脏主要由分支小管和排列在小管上的不同类型的上皮细胞组成。甲壳纲动物的肝胰脏对饮食中产生的污染物很敏感，经常被用来监测各种毒物的影响。
在这项研究中，在OFO饲料对虾进行的组织学检查表明，OFO可以诱导肝胰腺的小管和上皮细胞退行，但是添加AX饮食可以减弱这些组织病理变化（图3）。从TEM分析,我们发现在B细胞粗面内质网出现了明显肿胀。这些结果表明，饲料当中添加AX，通过改善氧化性脂质相关的病理变化，可使虾仁受益。
六、研究结论：
通过研究表明，饲料氧化可能导致南美白对虾，出现明显组织病理学变化和氧化应激。可以通过添加虾青素(AX)可以通过增加CAT活性，减少虾血淋巴中的MDA积累，来改善虾的氧化应激，同时饲料当中添加AX，让虾具有更好的承受环境胁迫的能力，是一种不错的养虾必备利器。
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