甘草在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用

甘草在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用

王文博 陳 鵬 劉 品 惠瑞敏 趙 琴 竇玲玲 王 平李愛華 , 張義兵 ,

(1. 咸陽師范學院生命科學系, 咸陽 712000; 2. 中國科學院水生生物研究所農(nóng)業(yè)部淡水養(yǎng)殖病害防治重點實驗室, 武漢430072; 3. 中國科學院水生生物研究所淡水生態(tài)與生物技術國家重點實驗室, 武漢 430072;4. 普渡大學林業(yè)與自然資源系, 西拉法葉 47907)

隨著人們對食品安全和生態(tài)保護的日益重視,水產(chǎn)業(yè)逐漸轉向研發(fā)環(huán)境友好、使用安全的新型漁藥。相對于化學藥物而言, 植物性漁藥對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物和環(huán)境更為安全, 加之它們資源豐富, 易于獲得, 成本低廉, 因此在水產(chǎn)實踐中得到了越來越多的應用[1—3]。諸多研究表明, 中草藥對水產(chǎn)動物有許多有益作用, 包括促進生長、增強抗病性、改善肉質、促進飼料攝入、提高消化酶活性等, 還對動物特異性和非特異性免疫力有調節(jié)作用[1—3]。除了我國及亞洲其他國家, 歐美地區(qū)如美國、墨西哥、土耳其等, 也都有用藥用植物成功控制水產(chǎn)病害的報道[4—6], 這其中不少都用到了甘草(Gly-cyrrhiza uralensisFiseh)[5,6]。而甘草之所以能搭配其他草藥一起廣泛使用, 和它本身具有的“調和”、“平抑”等功效分不開[1]。中醫(yī)素有“十方九(甘)草”之說, 《神農(nóng)本草經(jīng)》中將甘草列為上品, 《本草綱目》也將甘草列為百藥之首, 《中華人民共和國藥典》里描述其“性平味甘, 調和諸藥”。因此, 本文重點對中草藥中的甘草進行綜述。甘草是我國傳統(tǒng)常用草藥之一, 為豆科甘草屬多年生的宿根草本植物, 又稱甜草根、紅甘草、粉甘草以及粉草等。甘草是甘草屬物種的通稱, 在世界范圍內(nèi), 甘草屬約有30種, 在我國它主要分布于東北、華北以及西北地區(qū)[7]。在歐洲和中國藥典中, 很多不同的甘草種名都可互用, 這在一定程度上造成了甘草物種命名的模糊不清。

已有研究表明, 甘草具有多種功效, 比如, 甘草根制劑具有顯著的抗炎、抗病毒、抗癌、抗過敏、肝保護和雌激素等作用, 并能調節(jié)機體的免疫機能[8]。甘草亦可提高動物的食欲, 降低其能耗[9],促進T淋巴細胞的轉化率, 增強其細胞免疫機能[10]。作者也曾開展過甘草的專項研究, 評估了其對鯽(Carassius auratus)的免疫調節(jié)作用, 通過體液免疫和細胞免疫各參數(shù)的評估, 以及對人工細菌攻毒后的免疫保護率的分析, 認為甘草對鯽的免疫功能有較好的調節(jié)作用, 可以明顯增強鯽對嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)的抵抗力[11,12]。因此, 在水產(chǎn)養(yǎng)殖實踐中, 如果可以合理地運用甘草, 不但可避免化學藥物以及抗生素等引發(fā)的病原菌的抗藥性問題, 還因其具有純天然的特性, 對水體和魚體均污染較小, 從而可避免藥物殘留超標的問題。甘草的這些特質, 符合當今發(fā)展無公害水產(chǎn)業(yè)、生產(chǎn)綠色水產(chǎn)品的行業(yè)趨勢。

1 甘草的有效成分

我國中草藥的品種繁多, 已知的具有免疫活性的中草藥就有200多種, 有殺菌和抑菌作用的中草藥有400多種, 對病毒有滅活或者抑制作用的有50多種[7—10]。在中醫(yī)藥實踐中, 通常會在復方藥劑中加入甘草, 因為它具有“調和”、“平抑”的功效, 相當于“緩沖劑”, 可有效的起到調理作用。甘草中的有效成分主要有多糖、甙類、生物堿、有機酸和揮發(fā)油, 此外, 還有很多充當營養(yǎng)的成分, 包括油脂、樹脂、糖類、蛋白質、氨基酸、維生素、常量元素和微量元素和一些不知名的促生長活性物質[7]。在所有成分中, 具有免疫活性的主要是多糖、甙類以及生物堿[7]。甘草多糖是由若干個單糖以苷鍵結合的形式組成的高分子碳水化合物, 是具免疫活性的最主要物質[7]; 甙類化合物也稱為“配糖體”、“糖苷”, 是由糖或糖的衍生物的半縮醛羥基與另一非糖物質中的羥基以縮醛鍵(或“甙鍵”)脫水后縮合而成的環(huán)狀縮醛衍生物, 它廣泛存在于甘草中, 能有效增強網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬細胞的吞噬活性、促進抗體生成、加速抗原抗體反應以及淋巴細胞的轉化[8], 從甘草中提取到的甘草皂甙能提高機體的巨噬細胞功能, 使細胞內(nèi)的脫氧核糖核酸、酸性磷酸酮、琥珀脫氫酶等的活性增強, 對體液免疫和細胞免疫均能起到較好的調節(jié)作用[9,13]; 甘草中的生物堿又稱為植物堿, 種類較多, 屬于堿性含氮的有機化合物, 由不同的氨基酸或者其直接的衍生物合成而來, 是次級代謝產(chǎn)物之一, 對機體有著較強的調理作用, 在一定程度上也能夠增強體液和細胞免疫[14]。

2 甘草的應用

2.1 給藥方法

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中, 甘草通常有幾種常見的給藥方法, 包括投喂、灌服、注射、浸泡以及潑灑等。第一, 投喂法。把新鮮的甘草洗凈后切碎, 按照一定的質量百分比和基礎飼料進行混和, 并拌粘合劑,制成適口的藥料。如果用干燥的甘草則需要切碎后煮汁, 將藥汁或連同藥渣和飼料一起混和投喂。制成的常用藥餌主要有浮性藥餌、沉性藥餌以及糖化藥餌三種。此法不需要接觸魚體就可大面積給藥, 可行性好, 普遍適用于魚病的預防和治療。第二, 灌服法。把甘草切碎后煮汁, 按照一定的稀釋度經(jīng)口灌喂。本法主要用于針對名貴水產(chǎn)品的細菌性腸炎等急性病, 吸收較快, 療效較好, 但是較易引起機體的應激反應, 可能會給機會致病菌創(chuàng)造入侵條件, 造成機體易感性升高。另外, 此法藥液容易溢出而造成損耗, 操作也較為費時費力。第三,注射法。將甘草切碎后煮汁, 按照一定的稀釋度經(jīng)腹腔注射或者肌肉注射導入體內(nèi)。也可以對甘草的有效成分進行提取, 然后再腹注或肌注到體內(nèi)。腹注時, 將針頭沿著魚體的腹鰭內(nèi)側基部斜向胸鰭的方向進入, 肌注時, 從背鰭的基部向頭部方向和魚體呈一定的角度進針。常見的甘草提取的方法和分離技術有傳統(tǒng)回流法、微波提取法、超聲波提取法、色譜技術以及液相層析技術等[14]。注射法劑量較為準確, 對養(yǎng)殖水體沒有污染, 但工作量較大, 而且針口處容易感染病原菌。第四, 浸泡法。把甘草捆扎成束, 放在魚池的進水口或者食場附近進行浸泡, 利用浸泡出來的藥汁擴散到全池,達到防治病害的目的。本法操作較為簡便易行, 但容易使藥物大面積殘留于水中。此外, 還有一種小面積浸泡法, 或稱為藥浴法, 將魚集中到較小的容器中進行短期高濃度的藥浴, 從而殺滅體外病原菌。此法用藥較少, 不影響其他餌料生物的生長,但是不能殺滅水體中的病菌。第五, 潑灑法。把甘草搗碎后, 用水浸泡出汁, 連渣帶汁進行全池潑灑。如果是干的草藥, 還須切碎以后, 煎煮一段時間再使用。潑藥應在喂食后進行, 于上風處向下風處潑, 隨時觀察魚群動態(tài), 當魚難以耐受而浮頭時,應立即加新水暫緩潑藥。此法可避免由于捕撈而引起的魚體損傷或者應激反應等, 但是用藥量較大,藥效會受池中的水質、水溫、pH等制約而不穩(wěn)定。

2.2 甘草的免疫調理作用

與高等動物一樣, 水產(chǎn)動物也是依靠特異性和非特異性的免疫機制來保護自己免受病原體的侵害。在魚類中, 非特異性防御主要是靠皮膚和粘液完成。而當病原體一旦進入魚體時, 細胞和體液的非特異性防御就會被激活。甘草對魚體的免疫功能作用主要表現(xiàn)為刺激機體的非特異性免疫力, 這方面報道相對較多。比如, 簡紀常等[15]將甘草、黃芪(Radix astragali)、當歸(Angelica sinensis)等幾種中草藥粉碎后, 分別以不同的質量分數(shù)添加到餌料中投喂建鯉(Cyprinus carpiovarJian), 結果顯示1.0%藥物組能夠明顯提高建鯉的溶菌酶活性和巨噬細胞以及中性粒細胞的數(shù)量。另有研究表明, 通過食用甘草和黃芪可以改變黃鱸(Perca flavescens)的先天性免疫和生理反應, 在整個實驗過程中, 飼喂甘草后能顯著地提高(P＜0.05)黃鱸的生長性能、抗氧化性和免疫反應, 表明甘草是天然的免疫增強劑[8]。王文博等[11,12]對甘草進行粗提, 之后用混飼投喂以及腹腔注射兩種方式研究了甘草粗提物對鯽的免疫調節(jié)作用, 通過體液免疫和細胞免疫各項指標的檢測, 以及對人工攻毒后免疫保護率和皮質醇水平的檢測, 認為甘草粗提物對鯽有免疫調節(jié)作用, 增強了魚體對嗜水氣單胞菌的抵抗力, 高藥物組和低藥物組的免疫保護率分別是21.4%和35.7%, 而對照組是0。還有研究表明, 甘草可明顯地提高細胞產(chǎn)生誘導干擾素的能力, 增強網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬力和巨噬細胞的吞噬力, 保護肝臟[16—18]。陳超然等[19]實驗表明, 中華鱉(Pelodiscus sinensis)飼料中添加一定量的甘草素, 飼喂一段時間后, 中華鱉免疫應答能力得到增強, 嗜水氣單胞菌人工感染后的死亡率下降。Elabd等[8]評價了黃芪和甘草對黃鱸(Perca flavescenses)的潛在免疫調節(jié)作用和促生長作用, 結果表明, 在飲食中加入黃芪和甘草能顯著改善黃鱸體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、過氧化氫酶(CAT)、脂質過氧化物酶(LPX)和溶菌酶活性, 并能調節(jié)生化酶活性, 如天冬氨酸轉氨酶(AST)和丙氨酸轉氨酶(ALT)活性。此外, 與對照組相比, 藥物組的相關基因, 如胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、血清淀粉樣蛋白A(SAA)、補體成分C3(CcC3)、α2巨球蛋白(A2M)、SOD和GPX的表達均顯著上升。由此得出結論, 在整個實驗過程中, 飼喂黃芪和甘草能顯著提高(P＜0.05)黃鱸生長性能、抗氧化能力和免疫力, 表明它們是天然免疫調節(jié)劑。從以上研究可以看出, 甘草對機體的非特異性免疫功能的影響,主要表現(xiàn)在甘草中的多糖和甙類化合物等激活了機體的非特異性酶的活性和免疫細胞的吞噬活性。

2.3 甘草的病害防治作用

甘草因具有成本低、療效好以及綠色環(huán)保等優(yōu)點, 被國內(nèi)外廣泛應用于水產(chǎn)動物的病害防治。在病毒病方面, 草魚(Ctenopharyngodon idellus)出血病(Bacterial hemorrhagic septicimia)最為常見。用于預防草魚出血病的藥物主要包括甘草、大黃(Radix et rhizoma)、黃柏(Phellodendron amurense)、黃蘋(Spirodela polyrrhiza)、大青葉(Folium isatidis)、馬鞭草(Verbena officinalisL.)等[20,21]。鄒明泉和潘恒璣[22]經(jīng)過室內(nèi)和室外實驗證明, 甘草、大黃、海藻(Alaria esculenta)等多種中草藥對草魚的出血病有較好療效, 成活率可提高17.7%—30%。甘草對細菌病也有防治功效。郭建坤等[23]用甘草、大黃、黃芩、黃柏、郁金(Radix curcumae)、黃連(Primula malacoides)、板蘭根(Radix Isatidis)等治療虹鱒(Oncorhynchus mykiss)的鏈球菌病, 與對照組相比療效非常明顯, 投藥后第3天死魚就顯著減少, 到第7天停止死亡, 基本恢復正常水平。張兆華等[24]報道, 甘草、連翹(Forsythia suspensa)、板蘭根等十多味中草藥, 可以很好地預防和治療甲魚(Amyda sinensis)白點病、紅脖子病、紅底板病等。段賢彩[25]的實驗表明, 用甘草、辣蓼草(Polygonum hydropiper)、石菖卜(Acorus tatarinowii)、松針(Pinus armandi)各1%(質量百分比), 大黃、黃連、黃柏、地榆(Sanguisorba officinalis)各0.5%(質量百分比)加入飼料中投喂草魚和鯉, 其成活率從30%—50%提高到70%—80%, 畝產(chǎn)從150 kg提高到450 kg。Hassan等[18]用50條成年鯉評價了甘草植物提取物(LPE)對四氯化碳(CCI4)誘導鯉肝中毒的保護作用。試驗組暴露于CCI4中, 對照組用生理鹽水處理, 所有組的魚在CCI4暴露后1h麻醉并采集血樣, 解剖肝臟標本, 并將其儲存在10%福爾馬林中進行進一步的病理學研究。血清測定表明, 急性CCI4暴露組中毒水平顯著升高(P＜0.05)。而用甘草植物提取物(LPE)預處理3d的魚可降低中毒程度,表明甘草植物提取物(LPE)具有良好的抗氧化作用,對CCI4誘導的肝中毒疾病具有保護作用。綜上所述, 以甘草或其提取物為免疫刺激劑, 可以刺激細胞和體液對病原體(如病毒、細菌和真菌)的防御機制, 而這些病原體主要是通過皮膚損傷進入體內(nèi)引發(fā)疾病。因此, 如果在疾病暴發(fā)前使用甘草等免疫刺激劑, 則可以避免水產(chǎn)動物大量死亡。甘草之所以能提高機體對病毒、細菌、真菌以及寄生蟲等的抗性, 主要是其增強了機體的自身免疫力, 尤其是非特異性免疫力。甘草中多糖、甙類、生物堿、有機酸、揮發(fā)油等以及各種微量元素為病害防治提供了重要的物質基礎。

2.4 甘草的其他作用

甘草含有多種天然的營養(yǎng)物質和活性物質, 能有效地促進機體代謝和蛋白質及酶的合成, 從而提高生產(chǎn)性能, 降低餌料系數(shù), 縮短養(yǎng)殖的周期[24]。和其他動物一樣, 魚類對食物的色、香、味也有偏好, 甘草和其他中草藥配合使用可以對某些魚類產(chǎn)生誘食作用[25]。有研究表明[26], 甘草、香芹(Petroselinum crispum)、小豆蔻(Elsholtzia stauntonii)、香味薄荷(Mentha Piperita)對泥鍬(Misqurnus anguillicaudatus)和鯽具較強的誘食作用, 誘食程度與誘食劑的濃度正相關。此外, 甘草還可調節(jié)某些海水魚類體內(nèi)的滲透壓。據(jù)報道, 甘草根衍生物(LRDS)、甘草酸(GL)和甘草次酸(18βGA)對虹鱒的鹽-水平衡及鰓離子轉運都有影響, 可以改變魚體內(nèi)離子遷移的終點, 和改善鹽-水平衡[5]。Chen等[6]的研究表明, 膳食中添加甘草成分(18βGA)可改變虹鱒鰓組織中跨上皮離子轉運終點和皮質類固醇水平, 在鰓組織和循環(huán)皮質醇水平上發(fā)現(xiàn)甘草次酸(18βGA)喂養(yǎng)的魚對突發(fā)性應激產(chǎn)生了較好的抗性, 甘草次酸(18βGA)還可以改善虹鱒突然暴露于貧離子水中的離子調節(jié)障礙。Li等[17]通過對三種甘草的提取物進行測試, 評估了甘草膳食補充劑與藥物代謝相互作用的潛力, 將14種分離的甘草化合物, 用于抑制9種細胞色素P450酶的研究, 結果顯示, 植物性膳食補充劑中常用的三種甘草作為細胞色素P450亞型抑制劑具有不同的藥物-植物相互作用潛力。每種甘草都表現(xiàn)出獨特的成分特征, 有可能與藥物發(fā)生相互作用。另外, 甘草還可以調節(jié)受外界環(huán)境脅迫后魚體內(nèi)皮質醇激素的分泌水平, 從而提高魚體抗應激能力[11,12]。甘草所具有的多種功效作用機理還有待今后進一步的深入研究。

3 甘草應用中存在的問題及建議

相對于抗生素和化學藥品而言, 甘草在水產(chǎn)病害防治上具有諸多的優(yōu)勢, 加上人們對天然綠色食品的推崇, 甘草在水產(chǎn)養(yǎng)殖實踐中的應用必然會越來越廣泛。然而, 和大多數(shù)中草藥一樣, 甘草在使用過程中也存在著一些問題需要解決。第一, 藥材質量不穩(wěn)定。甘草是指甘草屬多個種的統(tǒng)稱, 甘草種間的遺傳變異可以導致次生代謝產(chǎn)物(有效成分)在種類和數(shù)量上的差異, 因此才有“道地藥材”的提法。即使同一種甘草, 由于季節(jié)、產(chǎn)地和炮制方法等的不同, 其有效成分的含量也往往存在著差異。因此, 應當健全和規(guī)范甘草的質量監(jiān)測體系,制定出成品的生產(chǎn)標準。第二, 使用方法較為粗放。比如, 將甘草直接浸泡于池塘中預防病害的方法, 缺乏科學的定量分析。加之生藥的使用, 無效成份占比大, 重復性較差。而甘草中有效成分主要是多糖, 甙類及生物堿, 如果能對甘草有效成分進行針對性提取和濃縮, 則可減少用藥量, 提高藥效。在研究方法上, 國內(nèi)目前較多的是生藥投喂,而國外已經(jīng)轉向提取物的精準研究。因此, 隨著國內(nèi)水產(chǎn)業(yè)條件的改善, 甘草的使用和研究方法也應該更為精細化。第三, 規(guī)范化藥方較少。中醫(yī)理論倡導辯證施治和綜合調理, 雖然甘草為“百搭之首”,但由于其自身單方成分及其功效已十分復雜, 而多味藥材結合的復方制劑就更加復雜, 如果不能科學的配伍, 藥效不但不會“相生”反而會“相克”[13,14]。因而, 應當規(guī)范甘草與其他草藥的使用, 合理配伍,加強相關精方、專方的研制與注冊。第四, 命名和描述不夠準確。如前所述, 在歐洲和中國藥典中,很多同屬不同種的甘草種名交叉使用, 這無論是在生產(chǎn)實踐上還是理論研究上, 都容易引起混淆。在藥性及藥效描述方面, 國內(nèi)目前仍沿用的是中醫(yī)術語, 比如“理氣消食、活血散淤、補血養(yǎng)氣、補虛扶正”等, 這些都是針對人而言的, 對水產(chǎn)動物顯然是不適用的。因此, 在這方面也有待加強規(guī)范水產(chǎn)術語, 便于借鑒與交流。