《Aquaculture Reports》：Effects of alginate oligosaccharides on growth, immunity, and nutritional quality of Pacific white shrimp,
Litopenaeus vannamei
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为解决高密度养殖下南美白对虾（Litopenaeus vannamei）生长受限、免疫力下降及营养风味受损等问题，研究人员探讨了添加低聚度（DP 2-5）褐藻寡糖（AOS）的作用。研究发现，添加1.0%的AOS可显著促进对虾生长、提高消化酶活性、增强免疫抗氧化能力，并改善肌肉鲜味氨基酸、多不饱和脂肪酸（如EPA、DHA）的含量，而不改变其基本营养成分。该研究为开发含AOS的功能性饲料提供了理论依据。
南美白对虾（Litopenaeus vannamei）是全球水产养殖的明星物种，也是目前我国养殖产量最高的虾类，以其高繁殖率、抗病力强、肉质鲜美、营养价值高而备受青睐。然而，随着养殖规模的持续扩大，集约化、高密度的养殖模式导致虾病发生日益频繁和严重，引发生长迟缓、免疫力下降、死亡率升高，并对其营养价值和风味产生不利影响。与此同时，消费者对虾类产品的安全性和营养价值也提出了更高要求。在保障食品安全、减少抗生素使用的大背景下，探索天然生物活性物质来提高水产动物的抗病力，成为产业亟待解决的实际问题。在饲料中添加功能性添加剂，是改善对虾生长性能、疾病抵抗力和营养积累的重要途径之一。功能性寡糖（Functional oligosaccharides）不仅能改善生长性能和免疫抗氧化能力，还能被肠道有益菌利用，改善肠道健康。其中，褐藻寡糖（Alginate Oligosaccharides, AOS）作为一种新一代益生元，具有更高的溶解性和稳定性，更易被水生生物吸收，同时表现出抗氧化、抗炎、免疫调节等多种生物活性，在食品、医药和饲料添加剂行业已有广泛应用。但AOS的生物活性高度依赖于其聚合度（Degree of Polymerization, DP）和古罗糖醛酸（Guluronate, G）/甘露糖醛酸（Mannuronate, M）比例。此前关于AOS在对虾养殖中的应用研究多使用较高聚合度（DP>10）的AOS，并主要关注其抗病性能。随着褐藻胶裂解酶的工业化生产，使得以更经济环保的方式获得低聚度（DP<5）AOS成为可能。鉴于低聚度AOS在抗氧化和调节代谢方面的潜力，其在促进对虾健康生长、改善肌肉营养品质方面的作用及分子机制值得深入探究。为此，来自山东省海洋科学研究院的研究团队在《Aquaculture Reports》上发表研究，系统评估了低聚度AOS在南美白对虾养殖中的应用潜力。
为开展本研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，通过高效液相色谱（HPLC）确定了所用AOS的聚合度（DP 2-5）及单糖组成。其次，设计了为期60天的养殖试验，将初始体重约0.54克的南美白对虾分为4组，分别投喂添加了0%（对照）、0.5%、1.0%和1.5% AOS的饲料。实验结束时，采集了虾的肠道、肝胰腺和肌肉样本。随后，利用商业试剂盒检测了生长性能指标、肠道消化酶（如淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶）以及肝胰腺免疫抗氧化酶（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、碱性磷酸酶AKP）的活性。通过国标方法分析了肌肉的基本营养成分、氨基酸和脂肪酸组成。运用转录组测序技术分析了肝胰腺的差异表达基因及其富集的通路。最后，采用16S rRNA测序技术分析了肠道微生物菌群的多样性和组成结构。
3.1. AOS组分
通过HPLC分析确认，本研究所用AOS的聚合度范围为2-5，其中DP2占25.78%，DP3占40.15%。单糖组成分析显示，D-甘露糖醛酸与L-古罗糖醛酸的比例为1.09。
3.2. 投喂含AOS饲料的对虾生长性能
生长性能指标显示，所有AOS添加组的存活率（SR）均显著高于对照组。其中，添加1.0% AOS组的终末体重（FBW）、增重率（WGR）和特定生长率（SGR）最高，且饲料转化率（FCR）最低，表明1.0%的添加水平能最佳地促进对虾生长并提高饲料利用率。
3.3. 对虾肠道消化酶活性
AOS的添加显著影响了肠道消化酶活性。1.0% AOS组的脂肪酶和胰蛋白酶活性最高，0.5% AOS组的淀粉酶和纤维素酶活性最高。这表明AOS能增强对虾的消化能力，且不同酶类对AOS浓度的响应不同。
3.4. 全虾基本成分
饲料中添加AOS对全虾肌肉的水分、灰分、粗蛋白和粗脂肪含量均无显著影响，说明AOS并未改变对虾的基本营养成分。
3.5. 投喂AOS的对虾肌肉氨基酸组成
在检测到的18种氨基酸中，添加0.5%和1.0% AOS显著提高了总氨基酸（TAAs）和鲜味氨基酸（UAAs，如谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp、甘氨酸Gly）的含量，从而增强了对虾的鲜味。但过高剂量（1.5%）则无此效果。
3.6. 投喂AOS的对虾肌肉脂肪酸组成
AOS的添加显著提高了肌肉中多不饱和脂肪酸（PUFA）的含量，特别是二十碳五烯酸（EPA，C20:5）和二十二碳六烯酸（DHA，C22:6）分别增加了44.83%-65.52%和87.50%-125.00%。1.0% AOS组的总脂肪酸（TFA）、单不饱和脂肪酸（MUFA）和PUFA含量均最高，显著优化了脂肪酸组成。
3.7. 投喂AOS的对虾肝胰腺免疫和抗氧化酶活性
酶活性检测表明，AOS能增强对虾的免疫和抗氧化功能。所有AOS添加组的过氧化氢酶（CAT）活性均显著高于对照组。1.0% AOS组的超氧化物歧化酶（SOD）和溶菌酶（LZM）活性最高。不同浓度的AOS对碱性磷酸酶（AKP）和酸性磷酸酶（ACP）的影响各异。
3.8. 对虾肝胰腺转录组分析
转录组分析揭示了AOS作用的分子机制。与对照组相比，0.5%、1.0%和1.5% AOS添加组分别有3007、477和237个差异表达基因（DEGs）。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析显示，0.5% AOS组基因主要富集于碳水化合物和脂肪酸代谢过程；1.0% AOS组基因富集于脂肪酸代谢、氨基酸糖代谢等通路，促进了脂肪酸和不饱和脂肪酸的合成；而1.5% AOS组中，与缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸合成相关的通路呈下调趋势。
3.9. 投喂AOS饲料的对虾肠道菌群
肠道微生物分析表明，AOS显著改变了对虾的肠道菌群结构。所有AOS添加组均降低了弯曲杆菌门（Campylobacterota）和弓形杆菌科（Arcobacteraceae）的相对丰度，这些菌与肠炎相关。1.0% AOS组的物种多样性（Shannon指数）最高，菌群结构最均衡。此外，AOS促进了厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）等有益菌门的增殖。
本研究通过系统的养殖实验和多组学分析，得出以下核心结论：膳食中添加低聚度（DP 2-5）褐藻寡糖（AOS）能显著促进南美白对虾的生长、提高存活率、增强消化酶活性和免疫抗氧化功能，并优化肌肉的氨基酸和脂肪酸组成，尤其是提升了鲜味氨基酸和具有高营养价值的EPA、DHA等多不饱和脂肪酸的含量，而不影响其基本营养成分。其作用机制涉及多个层面：在生理层面，AOS通过调节肠道菌群（如增加有益菌、抑制潜在致病菌）和增强宿主消化酶分泌来改善肠道健康和营养吸收；在分子层面，AOS能激活对虾肝胰腺中与氨基酸代谢、脂肪酸合成与延长相关的基因通路，同时上调免疫抗氧化相关通路（如细胞色素P450代谢、吞噬体通路），从根源上促进了有益营养物质的积累并增强了机体的防御能力。然而，AOS的作用效果存在剂量依赖性，并非添加越多越好。综合各项指标，0.5%至1.0%的添加水平对促进对虾生长和健康最为优越，而过高的剂量（1.5%）反而可能导致生长性能下降和代谢负担。这项研究首次系统阐明了低聚度AOS在南美白对虾养殖中的多维度益处及其内在的分子和微生物学机制，不仅为AOS作为一种绿色、高效的功能性饲料添加剂的应用提供了扎实的科学依据和明确的推荐剂量，也为开发旨在同时提升水产动物生长性能、抗病力和产品品质的新型饲料策略开辟了新思路。
