微量元素是水产动物必需，且关键的营养物质，广泛参与生物活性酶的构建及新陈代谢等活动，在调控水产动物生长发育、肝脂代谢、抗氧化、抗病，和虾蟹脱壳硬壳等方面具有不可替代的重要作用。当机体缺乏微量元素或者不平衡，会减缓水产动物新陈代谢，阻碍其正常生长发育、降低免疫机能和繁殖能力，严重则导致水产动物发病或死亡[1]。
长期以来，饲料中普遍通过添加传统无机微量元素来补充水产动物微量元素营养的需要。然而，传统无机微量元素（主要指硫酸盐和氧化物）大都以工业副产物为原料，跟据本地区或国家法规要求，进行简单除杂和加工生产。普遍生产工艺流程和设备简单，生产过程控制和生产管理较为粗放。存在重金属和二噁英、多氯联苯等有毒有害物质残留风险。理论研究和应用实践发现，在饲料中直接添加传统无机微量元素，存在理化稳定性差，对预混料或饲料中维生素、酶制剂、油脂等氧化破坏大，影响预混料或饲料的外观、气味和品质。在吸收过程中，由于其易解离出金属离子，易与植酸等结合形成难吸收的物质，排出体外。在植物蛋白替代鱼粉等动物蛋白的大趋势下，此类问题更为突出。同时，在肠上皮细胞细胞膜顶端吸收过程中，无机微量元素解离出的二价金属离子之间，以及与钙、镁等二价金属之间，易产生吸收通道的竞争拮抗，影响吸收。在高密度、集约化养殖趋势下，更需要重视微量元素的有效吸收和环境排放问题。
随着饲料配方技术和养殖技术的不断发展，以及行业相关人士安全、环保意识的提高，安全、稳定、高效、环保的新型有机微量元素添加剂产品的研究，以及替代无机微量元素的应用已成为水产行业日益重视的焦点[2]。目前市场推广的有机微量元素种类众多，不同有机微量元素由于其本身结构和生产工艺的差异，导致其在安全性、稳定性、有效性及环境友好方面存在诸多差异[3-5]。羟基蛋氨酸微量元素螯合物作为其中一种重要的有机微量元素产品，在畜禽饲料，特别是幼小和种用动物中的应用价值得到广泛认可，在水产动物中具有广阔的应用前景。本文章从微量元素与水产动物营养、羟基蛋氨酸螯合微量元素介绍和特点，以及在水产动物中的应用进行综述，为进一步在水产动物饲料中的应用提供参考依据。
1 微量元素与水产动物营养
微量元素铜、铁、锌、锰是构成水产动物机体的必需成分，是维持水产动物正常的内在环境，保持物质代谢的正常运行、调节肝脏脂肪代谢和肠道健康、维持抗氧化平衡和免疫、促进虾蟹脱壳硬壳的必需的营养物质。微量元素不足，可导致水产动物健康问题，影响饲料效果和养殖效益。
1.1 微量元素与鱼类肝脏和肠道健康
近年来，集约化、高密度的养殖方式使得鱼类脂肪肝现象普遍流行，成为是养殖户最为关注的肝胰脏疾病。其形成机制主要是由于脂肪代谢异常，脂肪在肝脏累积性增多，逐渐融合形成较大脂滴。高脂、高碳水化合物、饲料品质低、过量投喂和应激等因素一种或几种同时作用，是导致鱼类脂肪肝出现的常见诱因。鱼类脂肪肝的发生，将对饲料效果的表达、抗逆性能和抗病能力、体色、耐运输能力等产生不同程度的负面影响[6]。通过补充不同营养素或者功能性添加剂来预防或治疗鱼类脂肪肝是目前行业研究热点。在众多营养素中，微量元素营养在调节脂肪肝方面的作用效果，未被充分重视和了解。
锰元素作为脂肪代谢相关酶活性中心或者激活剂（如丙酮酸羧化酶），直接或间接调节脂肪代谢相关酶活性，调节脂肪的沉积。鱼类有将脂肪储存于肝细胞的生理特征。微量元素锰在调节鱼类肝胰脏脂肪代谢，维持肝胰脏健康方面具有特殊作用。Romanenko[7]通过放射性C14示踪法研究发现，鲤鱼日粮中添加适量的微量元素锰可以促进鲤鱼肝胰脏蛋白质合成，限制肝胰脏脂肪的合成。机体锌水平与脂代谢密切相关，锌缺乏能够引起血脂异常[8]。Wei等[9]以黄颡鱼为研究对象，研究日粮中添加不同水平锌对肝胰脏脂肪代谢的影响及可能的作用机制。从肝脏甘油三脂含量和肝脏切片结果可以看出：随着锌水平的提高，黄颡鱼肝脏脂肪沉积逐渐减少。进一步分析其可能的作用机制，结果发现锌可能是通过Zn2+ /MTF-1/PPARα和(Ca2+ /CaMKK β)/AMPK途径促进脂肪氧化相关酶基因表达和促进脂滴自噬来激活脂质的氧化分解，减少肝脏脂质沉积。
肝脏与肠道是机体健康的两道防线，肠道损伤，将阻碍肝肠循环，影响肝脏健康。微量元素锌作为动物机体200种以上酶的组成部分或者激活剂，广泛参与各种生理生化过程，可从影响肠道细胞分裂、再生和结构完整性等多方面影响肠道健康。伍云萍等[10]研究发现，在草鱼日粮中添加合理剂量的锌，可以显著提高肠道T-AOC、溶菌酶、补体C3和IgM活性，改善肠道健康。宋正星等[11]以草鱼为研究对象发现：锌能促进生长中期草鱼抵抗肠炎的能力，维持肠道健康；有机锌提高草鱼肠炎抵抗力和生长性能效果优于无机硫酸锌。
1.2 微量元素与鱼类抗氧化、抗病
受环保政策等影响，水产动物养殖集约化程度不断提高，养殖动物病害问题日益突出。水产动物疫苗注射和抗生素的使用，存在特异性高、抗药性、药物残留以及使用不方便等诸多问题。通过营养调控手段来增强水产动物抗病能力的抗病营养，越来越成为行业的研究热点和发展方向。
在养殖鱼类生长过程中，自由基无时无刻不在产生。越快的生长速度，代谢强度越大，产生的自由基越多。环境胁迫、饲料油脂氧化等也会诱导机体产生大量自由基。过量的自由基会导致鱼类肝胰脏的氧化损伤，影响肝胰脏健康，以及诱发其它疾病。在饲料配方在添加非酶系统的抗氧化剂同时，应当同时重视酶系统的抗氧化平衡。微量元素铁、铜、锌、锰是酶促抗氧化系统中抗氧化酶的辅因子，与抗氧化酶系统有直接且重要的关系。唐仁军[12]研究发现适量的锰可以改善草鱼肝胰脏锰超氧化物歧化酶活性。赵红霞等[13]研究发现有机锌相比无机锌具有更好的提高罗非鱼肝胰脏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和总抗氧化能力。微量元素营养平衡，对维持水产动物抗氧化平衡，提高水产动物抗应激能力和免疫力具有重要的作用。抗氧化酶是无脊椎动物机体非特异性免疫的一个重要方面，因此特别需要增强虾蟹抗氧化能力。铁可促进免疫系统成熟。以及通过影响淋巴细胞DNA合成影响白细胞杀菌能力。研究表明，溶菌酶活力与攻毒成活率呈正相关。一定程度上血清中溶菌酶活性变化与白细胞数目变化相一致，白细胞数目多溶菌酶活性就强。铁可影响白细胞数量，影响溶菌酶的活性。锌可促进溶菌酶mRNA表达。锰可激活水产动物黏液和血清中的溶菌酶活性[14-16]。锌对胸腺和脾脏等免疫器官有影响，进而影响水产动物免疫力。可能与锌可以促进免疫细胞增殖有关[17]。Toll受体基因的表达水平，在一定程度上可以反映机体异物入侵信号，能否及时传递并产生相应免疫反应。锌可促进Toll受体mRNA表达[15]。锰可激活鸟苷酸环化酶产生CGMP，选择性促进T细胞增殖反应，并协同增强其免疫功能。增加锰可提高非特异性免疫中酶的活性和巨嗜细胞的杀伤力[16]。铜蓝蛋白是甲壳类动物运输氧的载体。酚氧化酶在识别异物、释放调理素促进血细胞的吞噬和包囊，以及产生凝集素和溶菌酶等方面发挥着重要作用，同机体的免疫功能有直接的关系。饲料中添加适量的铜能够提高血清铜蓝蛋白、酚氧化酶等活性[18]。
1.3 微量元素与虾蟹脱壳硬壳
微量元素可促进虾蟹脱壳、使其规格整齐、加快生长、增强抗应激能力。虾蟹生长需经历多次蜕壳，因而需要钙、镁、锰、锌、铜等多种矿物质促进同步蜕壳并趋于整齐，促进硬壳。微量元素吸收利用与否，决定脱壳后虾蟹规格大小。当微量元素补充不足，易导致虾蟹蜕壳间隔时间不清晰、蜕壳同步性差；体质弱、蜕壳无力，小龙虾蜕壳不遂、河蟹顶壳拉脚严重；对虾肌肉白浊、抽筋断须、棉花虾；蜕壳后硬壳速度慢，体色差等。微量元素对虾蟹脱壳硬壳的影响，缺乏相关作用机制的研究。可能与微量元素铜作为细胞色素氧化酶传递电子的必需组分，影响能量代谢；以及微量元素锰作为粘多糖聚合酶和糖基转移酶的激活剂，影响甲壳素的合成，微量元素锌作为碳酸酐酶的组成部分，影响甲壳碳酸钙的沉积有关。也可能与微量元素锌、锰作为多数水解酶和合成酶的组成部分或激活剂，直接或间接影响虾蟹脱壳硬壳过程。
2 羟基蛋氨酸螯合物在水产动物中的应用
2.1 羟基蛋氨酸螯合物介绍及其特点
羟基蛋氨酸又名蛋氨酸羟基类似物，具有羧基和α-羟基，pH 1.0～2.0[19-20]。羟基蛋氨酸螯合物是由蛋氨酸羟基类似物与微量元素在一定的pH值和反应温度等条件下，按照一定摩尔比，通过共价键形成稳定的五元环状结构的特殊氨基酸螯合物。羟基蛋氨酸螯合物结构明确，具有良好的稳定性，不容易在空气中、遇水或高温下离解、吸潮、结块。相比无机微量元素，在饲料或预混料加工、储运过程中不易分解，对维生素、酶制剂、油脂等氧化破坏少，有利配方精准营养的实现。无机硫酸盐易溶于水，羟基蛋氨酸螯合物难溶于水，水体溶失率低，特别是针对虾蟹抱食、摄食时间长的情况，更有利于其随饲料被虾蟹有效摄食。在动物消化道中，不易与植酸、草酸、纤维素等结合形成难溶难吸收的物质；普遍认为到达肠道后整体形式以氨基酸通道被吸收，避免与二价金属离子吸收通道的竞争拮抗；并以整体形势通过黏膜细胞和基底细胞膜进入血浆，吸收利用率高[21-25]。
2.2 羟基蛋氨酸螯合物在鱼类养殖中的应用
羟基蛋氨酸螯合物作为一类重要的新型有机螯合微量元素，在海特鱼中相比其他有机微量元素进行了相对较为系统的研究。Mary等[26]在含有本底锌30 mg/kg的半纯化饲料中添加1.5%的植酸和4%的磷酸钙，并且额外补充氨基酸锌和硫酸锌，结果发现，氨基酸锌组的虹鳟期末增重显著高于添加相同剂量的硫酸锌组，表明氨基酸锌在植酸或磷酸钙的存在下仍具有更高的生物学优势。羟基蛋氨酸螯合微量元素与氨基酸锌结构类似，可以推测，其在此条件下应当具有同样的优势。在植物蛋白替代动物蛋白应用的大趋势下，同时选择有机微量元素，包括羟基蛋氨酸螯合微量元素替代无机微量元素，一定程度上可以更好改善替代效果。
王二龙[27]在以石斑鱼为试验对象的研究发现，以将硫酸锌生物学效价设为100%，以增重率、SOD酶活性等为评价指标，羟基蛋氨酸锌的相对生物学效价为153%-273%，综合平均为200.33%。同样，候华鹏等[28]以大菱鲆为试验对象，研究结果表明，以增重率为评价指标，硫酸锰相对生物学效价设为100%，羟基蛋氨酸锰的相对生物学效价为331％；以特定生长率为评价指标，羟基蛋氨酸锰的相对生物学效价为341%。殷彬等[29]以珍珠龙胆石斑幼鱼为试验对象，研究四种不同锌源对其生长性能、抗氧化能力以及矿物元素沉积的影响，发现羟基蛋氨酸锌组特定生长率和增重率最高，显著高于无机硫酸盐组；碱锌、甘氨酸锌和羟基蛋氨酸锌组前肠皱襞高度与硫酸锌组相比差异显著，甘氨酸锌和羟基蛋氨酸锌等有机锌可以显著改善肠道健康，促进肠道发育，调节脊椎骨矿物元素沉积。随后又从三种不同锰源着手研究对珍珠龙胆石斑幼鱼生长性能、抗氧化能力和肠道形态的影响，结果同样表明，相较硫酸锰，甘氨酸锰和羟基蛋氨酸锰能够显著提高珍珠龙胆石斑鱼幼鱼的生长性能，增强肝脏的抗氧化能力，调节相关代谢反应，保护肝脏，促进前、中、后肠的发育[30]。王二龙[27]也发现，低剂量的羟基蛋氨酸螯合锌相比高剂量的硫酸锌具有更好的改善石斑鱼肝脏过氧化氢酶和总超氧化物歧化酶抗氧化酶活性的作用效果，并且可改善增重率。曹春艳[31]试验发现，羟基蛋氨酸锌比无机锌具有提高鱼生长性能、促进锌在椎骨中沉积以及提高鲫鱼抗氧化性能的优势。马豪勇等[32]研究表明，饲料中添加羟基蛋氨酸铜可促进斜带石斑鱼幼鱼生长，提高饲料利用效率，且能提高部分非特异性免疫酶活性，增加机体组织铜含量。Kumar等[33]评估无机微量元素与羟基蛋氨酸螯合铜、锌、铁、锰产品预混料的效果，结果表明螯合的微量矿物预混料的效率比无机源更高，且饲喂不同水平的微量矿物质预混料可提高鱼的抗病性。张树威等[34]研究表明，饲料添加外源蛋氨酸会显著促进花鲈的生长，其中添加0.6%水平的蛋氨酸，花鲈的增重率和特定生长率最高，此外，羟基蛋氨酸钙组鱼体增重率均高于同水平晶体蛋氨酸组。说明，在鱼类饲料中添加羟基蛋氨酸螯合微量元素在高效补充微量元素的同时，可补充羟基蛋氨酸营养，且同样可能具有优于额外补充同水平晶体蛋氨酸的促生长效果。
2.3 羟基蛋氨酸螯合物在虾蟹养殖中的应用
羟基蛋氨酸螯合物应用于对虾养殖，可提高对虾生长性能，增强机体抗氧化及抗病能力，且效果由于无机矿物质源。Kumar等[35]选用平均0.6 g的幼虾，分别投喂含四种不同水平的羟基蛋氨酸(铜、锌、锰)复合预混料（2.5，5，7.5，8.5 g/kg）及三种不同水平无机微量元素复合预混料（5，8.5，20 g/kg）的植物蛋白实用饲料，8周后发现饲喂2.5 g/kg羟基蛋氨酸(铜、锌、锰)复合预混料和8.5 g/kg无机微量元素复合预混料的对虾末重和增重相近(P <0.05)，血清和肝胰脏组织的铜锌超氧化物歧化酶以添加5 g/kg羟基蛋氨酸(铜、锌、锰)复合预混料饲料组最高。说明低剂量羟基蛋氨酸螯合物替代高剂量无机微量元素，不影响对虾生长性能，而适当提高羟基蛋氨酸螯合物替代水平，可以提高对虾抗氧化能力。姚红梅[36]研究表明在克氏原螯虾基础日粮中添加羟基蛋氨酸螯合铜、锌、铁、锰能提高螯虾的增重率，降低饵料系数 (P<0.05) ，且表观上发现克氏原鳌虾体色好，活力强。并可显著提高克氏原螯虾铜蓝含量和溶菌酶活性 (P<0.05)，改善虾体血清总蛋白浓度和碱性磷酸酶活性，增强其免疫水平和抗病力，提高成活率。黄文文等[37]研究表明，同一鱼粉替代水平，羟基蛋氨酸钙组的增重率、特定生长率、饲料效率、蛋白质效率和蛋白质沉积率显著高于晶体蛋氨酸组（P<0.05），从而说明与补充晶体蛋氨酸相比，低鱼粉饲料中补充羟基蛋氨酸钙能更有效地改善凡纳滨对虾的生长性能和饲料利用效率。同样，陈佳楠[38]的研究表明在低鱼粉饲料中添加0.08%羟基蛋氨酸钙可显著改善凡纳滨对虾生长性能，而晶体蛋氨酸添加对凡纳滨对虾生长性能无显著影响。鱼粉蛋白资源有限，在低鱼粉对虾饲料中添加羟基蛋氨酸螯合微量元素，其提供的羟基蛋氨酸相比晶体蛋氨酸理论上应该具有同样的优势。羟基蛋氨酸螯合微量元素在蟹类中研究缺乏，对蟹类作用效果是否与虾一致，有待进一步研究。虾蟹脱壳硬壳指标评估难度大，影响调控机制缺乏深入研究，后续需要研究简单有效的评估方法来评估微量元素对甲壳动物脱壳硬壳的影响，以及其作用机制。
3 总结与展望
在行业政策引导下，以及随着水产养殖和饲料配方技术的发展，微量元素有机化已经成为微量元素饲料添剂发展的必然趋势。羟基蛋氨酸微量元素螯合物作为一类重要的有机微量元素，相比无机微量元素在安全性和稳定性改善的同时，在水产动物中应用具有更好的促生长、提高抗氧化能力、调节肝脂代谢、增强抗病能力，以及减少添加和排放等方面的作用效果。其作为水产动物有机微量元素添加剂具有广阔应用前景。由于水产动物种类繁多，未来需要进一步研究羟基蛋氨酸微量元素螯合物在不同水产动物不同生长阶段饲料中的最佳添加水平和比例，与其他营养物质的协同作用，以及相关影响和作用机制。以期为羟基蛋氨酸螯合物在水产动物中的精准应用提供指导。