3种硒化合物对刺参的急性毒性比较

周玮1,张津源1,王祖峰1,宋国斌2

(1.大连海洋大学 水产与生命学院,辽宁 大连 116023;2.大连宝发海珍品有限公司,辽宁 大连 116021)

摘要:在水温18 ℃条件下,采用Korbor法按等对数间距使用硒代蛋氨酸、亚硒酸钠、硒酸钠对规格为10、20、50 g的刺参Apostichopusjaponicus进行急性毒性试验。结果表明:硒代蛋氨酸对10、20、50 g组刺参的96 h半致死浓度(96 h LC50)分别为0.639、0.741、0.795 mg/L;亚硒酸钠对10、20、50 g组刺参的96 h LC50分别为0.275、0.299、0.324 mg/L;硒酸钠对10、20、50 g组刺参的96 h LC50分别为0.305、0.346、0.368 mg/L;3种硒化合物对3种规格刺参的急性毒性大小均为亚硒酸钠>硒酸钠>硒代蛋氨酸。研究表明,在富硒海参生产中,推荐使用硒代蛋氨酸作为硒源。

关键词:刺参;硒化合物;急性毒性

20世纪70年代,世界卫生组织宣布硒是生物体必需的微量元素,2000年,中国营养学会提出中国居民正常饮食中硒的摄入量严重不足[1],此后通过富硒技术提高食品中的硒含量便成为中国国民补硒的主要渠道。富硒技术也称作微量元素硒的生物有机化技术,水产养殖过程中,对克氏原螯虾Procambarusclarkii的富硒研究,使虾肉中的硒含量提高了200%[2];而对大西洋鲑Salmonsalar、日本沼虾Macrobrachiumnipponense的研究表明,硒能够显著提高其生长速度。刺参Apostichopusjaponicus作为中国北方海珍品养殖的主要种类之一,对其进行富硒技术研究,具有广阔的市场前景。

目前,水产动物富硒技术中使用的硒源主要有两类,即有机硒和无机硒。其中有机硒主要通过无机硒生物合成获得,价格较为昂贵,以硒代蛋氨酸为主;无机硒来源较广且相对便宜,主要为硒酸钠和亚硒酸钠,二者均能起到一定的富硒效果。但过量的硒化合物也会导致动物体内自由基产生,从而对动物机体造成伤害[3-4]。另外,不同硒化合物对水产动物的毒性也不同[5-7],Baumann等[8]对黑鲈Micropterussalmodies和蓝鳃太阳鱼Lepomismacrochirus的研究表明,无机硒毒性是有机硒的3~5倍。而水产动物对无机硒的敏感性也因种类的不同有较大差异,以亚硒酸钠为例,鱼类对其敏感程度相对较差,其中斑马鱼Brachydaniorerio[9]的96 h半致死浓度(96 h LC50)为16.67 mg/L,泥鳅Misgurnusanguillicaudatus[10]的96 h LC50为44.8 mg/L,而海湾扇贝Argopectenirradiams[11]、大型水蚤Daphniamagna[12]的96 h LC50仅为1.20、1.05 mg/L。关于硒对刺参的毒性,仅见孙振兴等[13]进行了亚硒酸钠对幼参的毒性研究,而有关不同硒化合物对刺参的毒性研究目前尚未见报道。本研究中,从富硒技术角度出发,选取常用的硒代蛋氨酸、亚硒酸钠和硒酸钠3种硒化合物,针对3种规格的刺参进行急性毒性试验,研究了不同硒化合物对刺参的96 h LC50和安全浓度,旨在为富硒技术用于刺参养殖时的硒源选择提供参考。

1材料与方法

1.1材料

试验刺参取自大连宝发海珍品有限公司的海参养殖池塘,体质量分别为(11.1±2.7)、(21.3±3.0)、(51.9±3.7)g,分别记为10、20、50 g组,每组刺参200头,分别置于20 m3水池中暂养3 d后进行试验。

试验药品有硒代蛋氨酸、亚硒酸钠和硒酸钠(均为分析纯,成都格雷西亚化学技术有限公司),分别用双蒸水配制母液,试验时用微量移液器将所需药品的母液加入海水中稀释至所需浓度。

1.2方法

参考寇氏法设计预试验和正式试验,试验海水为沙滤海水,试验期间水温为18 ℃,盐度为28。

1.2.1 预试验 根据3种刺参规格(10、20、50 g)、3种硒化合物(亚硒酸、硒代蛋氨酸、硒酸钠)分别设置预试验,每组放4头刺参,采用接触试毒法,观察96 h,确定刺参全部死亡的剂量和零死亡的剂量。

1.2.2 急性毒性试验 按照刺参规格和硒化合物的不同分别设计正式试验。对每种规格的刺参进行3种硒化合物的急性毒性试验,亚硒酸钠、硒酸钠均设0(空白对照)、0.06、0.13、0.25、0.50、1.00 mg/L 6个浓度组,硒代蛋氨酸设0(空白对照)、0.13、0.25、0.50、1.00、2.00 mg/L 6个浓度组,每个试验设3个重复。硒化合物浓度的设定是将预试验结果得出的最高剂量和最低剂量换算为常用对数,采用Korbor法按等对数间距设置。试验前72 h停止投喂,采用静水法并微量充气,每组放10头刺参,试验时间为96 h,每天观察3次刺参的中毒表现和死亡情况,并及时捡出死亡刺参,记录死亡数量和中毒症状。

1.3指标的测定

根据试验结果计算lg LC50,查反对数表得LC50及95%置信区间(X),计算公式为

lg LC50=∑[(Xi+Xi+1)×(Pi+1-Pi/2)],

其中:d为相邻剂量比值的对数;XiXi+1分别为相邻两组的剂量对数;Pi+1Pi分别为相邻两组的动物死亡百分比。

2结果与分析

2.1刺参的中毒症状

刺参对硒代蛋氨酸、亚硒酸钠、硒酸钠的中毒反应基本相同。在低剂量组,48 h内刺参的活动情况与对照组没有明显差别,48 h后其活动及反应能力逐渐迟缓,随着中毒时间的延长,刺参部分管足丧失吸附能力并出现排脏现象,继而极少数个体丧失活动能力,甚至死亡;在高剂量组,刺参的反应相对敏感,具体表现为24 h后大部分刺参个体行动迟缓,48 h后管足开始丧失吸附能力,继而出现排脏现象,随后刺参体表开始起泡、溃烂,甚至死亡。

2.2硒代蛋氨酸对刺参的急性毒性试验

从表1可见:随着硒代蛋氨酸浓度的升高,3个规格组刺参96 h的死亡率也随之升高,最高浓度组死亡率均为100%;3种规格刺参的最低浓度组均有刺参死亡,其中20、50 g组刺参的死亡率均为6.7%,10 g组的死亡率为10%;而3种规格的空白对照组均未出现死亡。根据公式计算得出3种规格刺参的96 h LC50和安全浓度。从表2可见,3种规格刺参中50 g组的96 h LC50和安全浓度均最高,20 g组次之,10 g组均最低。

1硒代蛋氨酸对刺参的致死率

Tab.1MortalityofseacucumberApostichopusjaponicusexposedtoselenomethionine

规格/gsize浓度/(mg·L-1)concentration浓度对数logarithmicconcentration96h死亡率/%mortalityrate0 13-0 886110 00 25-0 602123 3100 50-0 301043 31 00073 32 000 30101000 13-0 88616 70 25-0 602113 3200 50-0 301033 31 00063 32 000 30101000 13-0 88616 70 25-0 602113 3500 50-0 301033 31 00053 32 000 3010100

2硒代蛋氨酸对刺参的半致死浓度安全浓度

Tab.2 96hLC50andsafeconcentrationofselenomethionineinseacucumber

规格/gsize96hLC50/(mg·L-1)95%置信区间confidencelimit安全浓度/(mg·L-1)safeconcentration100 639[0 525,0 778]0 0064200 741[0 616,0 893]0 0074500 795[0 658,0 960]0 0080

2.3亚硒酸钠对刺参的急性毒性试验

从表3可见:随着亚硒酸钠浓度的升高,3个规格组刺参96 h的死亡率也随之升高,10 g组最高浓度时,刺参的死亡率为96.7%,20、50 g组最高浓度时死亡率为100%;50 g组最低浓度时无刺参死亡,而20、10 g组最低浓度时均有刺参死亡,死亡率均为10%;而3种规格的空白对照组均未出现死亡。从表4可见:3种规格刺参中50 g组的96 h LC50和安全浓度均最高,10 g组均最低。

3亚硒酸钠对刺参的致死率

Tab.3MortalityofseacucumberApostichopusjaponicusintheacutetoxicityexperimentofsodiumselenite

规格/gsize浓度/(mg·L-1)concentration浓度对数logarithmicconcentration96h死亡率/%mortalityrate0 06-1 221910 00 13-0 886136 7100 25-0 602156 70 50-0 301080 01 00096 70 06-1 221910 00 13-0 886126 7200 25-0 602156 70 50-0 301076 71 0001000 06-1 22190 00 13-0 886113 3500 25-0 602133 30 50-0 301066 71 000100

4亚硒酸钠对刺参的半致死浓度安全浓度

Tab.4 96hLC50andsafeconcentrationofsodiumseleniteinseacucumber

规格/gsizeLC50/(mg·L-1)95%置信区间confidencelimit安全浓度/(mg·L-1)safeconcentration100 275[0 216,0 350]0 0028200 299[0 230,0 514]0 0030500 324[0 263,0 398]0 0032

2.4硒酸钠对刺参的急性毒性试验

从表5可见:随着硒酸钠浓度的升高,3个规格组刺参96 h的死亡率也随之升高,10 g组最高浓度时刺参的死亡率为100%,20、50 g组的死亡率分别为96.7%、90%;50 g组最低浓度时未出现刺参死亡,而20、10 g组最低浓度时均有刺参死亡,死亡率均为10%;3种规格的空白对照组均未出现死亡。从表6可见:3种规格刺参中50 g组的96 h LC50和安全浓度均最高,10 g组均最低。

3讨论

3.1 3种药物对刺参的毒性比较

5硒酸钠对刺参的致死率

Tab.5MortalityofseacucumberApostichopusjaponicusintheacutetoxicityexperimentofsodiumselenate

规格/gsize浓度/(mg·L-1)concentration浓度对数logarithmicconcentration96h死亡率/%mortalityrate0 06-1 221910 00 13-0 886130 0100 25-0 602143 30 50-0 301083 31 000100 00 06-1 221910 00 13-0 886126 7200 25-0 602136 70 50-0 301076 71 00096 70 06-1 22190 00 13-0 886110 0500 25-0 602133 30 50-0 301056 71 00090 0

6硒酸钠对刺参的半致死浓度安全浓度

Tab.6 96hLC50andsafeconcentrationofsodiumselenateinseacucumber

规格/gsizeLC50/(mg·L-1)95%置信区间confidencelimit安全浓度/(mg·L-1)safeconcentration100 305[0 243,0 383]0 0031200 346[0 273,0 438]0 0035500 368[0 294,0 459]0 0037

本试验设计条件下,硒代蛋氨酸对刺参的96 h LC50高于其余两种硒化合物,这与郝丽娟等[14]对水产动物的报道相符。根据GBT-22487—2008水产动物接触致毒急性毒性剂量分级:LC50<1 mg/L为极毒,LC50=1~100 mg/L为剧毒,LC50=100~1000 mg/L为中等毒,LC50=1000~10 000 mg/L为低毒,LC50>10 000 mg/L为实际无毒。本研究中,3种硒化合物对各种规格的刺参均为极毒。

不同种类的硒化合物对水产动物的毒性大小,因生物种类而异。高世荣等[9]对斑马鱼的研究表明,Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的96 h LC50分别为16.67、39.33 mg/L;Na2SeO3和Na2SeO4对黑斑蛙蝌蚪的96 h LC50分别为33.5、94.8 mg/L[15],均表明硒酸钠的毒性小于亚硒酸钠。邓岳松等[16]研究表明,亚硒酸钠对尼罗罗非鱼的急性毒性约是硒代蛋氨酸的2倍。本研究结果表明:3种硒化合物的毒性为硒代蛋氨酸<硒酸钠<亚硒酸钠,且亚硒酸钠的毒性约是硒代蛋氨酸的2倍,与上述结果相类似。同时可以看出,刺参对亚硒酸钠的敏感程度大于斑马鱼、尼罗罗非鱼和黑斑蛙蝌蚪,对硒酸钠的敏感程度大于斑马鱼和黑斑蛙蝌蚪,对硒代蛋氨酸的敏感程度大于尼罗罗非鱼。刺参对硒的敏感程度较高,且硒代蛋氨酸的毒性约为其余两种无机硒的1/3~1/2,因此,考虑到毒性因素,在富硒海参生产中,推荐使用硒代蛋氨酸作为硒源。

3.2药物对刺参的安全浓度评价

硒能够提高水产动物的代谢水平及抗病力,但是水环境中过量的硒也会对刺参产生毒害作用,影响刺参的生长、发育和刺参食品的安全。按照Marino等[17]推荐的最大容许浓度公式MPC=96 h LC50×0.01,计算得到硒代蛋氨酸对10、20、50 g组刺参的MPC分别为0.006 39、0.007 41、0.007 95 mg/L,亚硒酸钠对3组刺参的MPC分别为0.002 75、0.002 99、0.003 24 mg/L,硒酸钠对3组刺参的MPC分别为0.003 05、0.003 46、0.003 68 mg/L,与中国现行海水养殖水质标准NY5052—2001[18]中硒≤0.02 mg/L的标准值相比,3种药物的MPC均小于该标准值,说明与其他水产动物相比,刺参对硒的耐受性较低,这可能与海参的生理结构简单、生物地位较低有关。

由于在富硒海参生产过程中,需要将硒添加剂混入饲料中,而饲料中硒化合物在水中的溶解度往往较高[19],因此,在硒添加饲料的研发过程中,应采用添加黏合剂和充分糊化等方式,尽可能防止硒化合物流失。

参考文献:

[1] Gupta U C.Selenium in soils and crops,its deficiencies in livestock and humans,implications for management[J].Comm Soil Sei Plant Anal,2000,31:1791-1807.

[2] 王井亮,叶良宏,周明.硒源和硒水对克氏螯虾肉品质的影响[J].湖南饲料,2010(3):24-26.

[3] 刘洪展,郑风荣,孙修勤,等.亚硒酸钠对刺参免疫反应中体腔液酶活力的影响[J].水产学报,2012,36(1):98-105.

[4] Safir N,Wendel A,Saile R,et al.The effect of selenium on immune functions of j774.1 cells[J].Clin Chem Lab Med,2003,41(8):1005-1011.

[5] 孙德文,詹勇,许梓荣.硒及其在鱼类营养上的应用[J].饲料博览,2003(6):37-39.

[6] 孙海香,宋保强,夏枚生.纳米硒在动物营养中的应用前景[J].中国饲料,2003(10):23-24.

[7] Kim Y Y,Mahan D C.Effects of dietary selenium source and level on pig hair color and various selenium indices[J].J Anim Sci,2001,79:949-955.

[8] Baumann P C,Gillespie R B.Selenium bioaccumulation in gonads of largemouth bass and bluegill fish from three power plant cooling reservoirs[J].Environ Toxicol Chem,1986,5(7):695-702.

[9] 高世荣,修瑞琴,郭琪,等.硒对斑马鱼的毒性研究[J].中国公共卫生学报,1993,12(1):37-38.

[10] 刘民.亚硒酸盐对泥鳅毒性作用的研究[D].济南:山东师范大学,2007.

[11] 韩家波,庞军辉,庄人沁,等.硒Se(IV)对海湾扇贝的影响[J].水产科学,1993,12(8):6-10.

[12] 修瑞琴,高世菜,许永香.硒对大型水蚤和梨形四膜虫的毒性研究[J].环境科学,1988,9(3):33-35.

[13] 孙振兴,王慧恩,王晶,等.汞、镉、硒对刺参(Apostichopusjaponicus)幼参的单一毒性与联合毒性[J].海洋与湖沼,2009,40(2):228-234.

[14] 郝丽娟,蔡菊,孙随飞,等.有机硒在水产动物中的应用[J].饲料工业,2011(9):33-34.

[15] 祝文兴.硒盐对黑斑蛙蝌蚪(Rananigromaculata)毒性效应的研究[D].济南:山东师范大学,2006.

[16] 邓岳松,陈权军.纳米硒对尼罗罗非鱼生长的影响[J].内陆水产,2003,28(6):28-30.

[17] Marino Balsa J C,Poza E,Vazqez E,et al. Comparative toxicity of dissolved metals to early larval stages ofPalaemonserratus,MajasquinadoandHomarusgammarus(Crustacea:Decapoda)[J].Archive of Environmental Contamination and Toxicity,2000,39:345-351.

[18] 中华人民共和国农业部.NY5052—2001 中华人民共和国农业行业标准:无公害食品海水养殖用水水质[S].北京:中国农业出版社,2001.

[19] 张平,刘强,黄应祥,等.不同饲料硒源体外溶解度的研究[J].饲料工业,2007,8(6):33-34.

Acutetoxicityofselenomethionine,sodiumselenateandsodiumselenitetoseacucumberApostichopusjaponicus

ZHOU Wei1, ZHANG Jin-yuan1, WANG Zu-feng1, SONG Guo-bin2

(1.College of Fisheries and Life Science,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;2.Dalia Baofa Seafood Co.,Ltd., Dalian 116021,China)

Abstract:In this paper, 96 h acute toxicity of selenomethionine, sodium selenate and sodium selenite to sea cucumberApostichopusjaponicuswith body weight of 10,20, and 50 g were separately investigated. The results showed that the 96 h LC50of selenomethionine to the sea cucumber with body weight of 10,20, and 50 g were 0.639,0.741,and 0.795 mg/L. The 96 h LC50of sodiumselenite to the sea cucumber with body weight of 10,20,and 50 g were 0.275,0.299,and 0.324 mg/L, respectivety. The 96 h LC50of sodium selenate to the sea cucumber with body weight of 10,20,and 50 g were 0.305,0.346,and 0.368 mg/L. Acute toxicity of three drugs for the sea cucumber are, sodium selenite>sodium selenate>selenomethionine. It is suggested that selenomethionine be used as the selene resources in selene-rich sea cucumber production.

Key words:Apostichopusjaponicus; selenium compound; acute toxicity

DOI:10.3969/J.ISSN.2095-1388.2014.06.016

文章编号:2095-1388(2014)06-0629-04

收稿日期:2014-03-26

基金项目:国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD13B03)

作者简介:周玮(1963—), 男, 教授。E-mail:zhouwei@dlou.edu.cn

中图分类号:X171.5;S968.9

文献标志码::A