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对虾养殖中亚硝酸盐毒性的另类探索—亚硝胺 (找出对虾肝胰脏病变、空肠空胃的元凶)

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yulee    

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    发表于 2012-10-16 14:25:39 |显示全部楼层
    本帖最后由 yulee 于 2012-10-16 14:27 编辑

    对虾养殖中亚硝酸盐毒性的另类探索—亚硝胺
    找出对虾肝胰脏病变、空肠空胃的元凶
                                                                                                     李会涛

    一、亚硝酸盐对养殖对虾的毒性机理:
    我们大家从教科书上都知道,亚硝酸盐的毒性机理主要是通过呼吸作用,由鳃丝进入血液,使血液中正常的亚铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,从而抑制血液的载氧能力。鱼虾长期处于高浓度的亚硝酸盐环境中会中毒,养殖中的亚硝酸盐是诱发养殖病害发生的重要因素。但是,甲壳类含血青素,一种在血红素中含铜而不是铁的化合物,对亚硝酸根和血青素的反应所知甚少,但亚硝酸根对甲壳类有毒是肯定的。
    上面只是亚硝酸盐本身的毒性,而我们往往忽略了其次生的更重要的毒性。亚硝酸盐与水体中的二级胺(仲胺)(来源于养殖动物本身的代谢以及残饵中氨基酸的代谢)结合,在适宜的pH条件下,会形成具有强致癌毒性的亚硝胺,从而提高对虾肝胰脏的负担进而损伤对虾的肝胰脏,导致肝胰脏发炎、发红、萎缩、水泡化,同时影响到肠道的健康,从而表现出空肠空胃的症状。因此,笔者认为,目前大部分的养殖偷死、空肠空胃病都是亚硝酸盐引起的。
    二、什么是亚硝胺?亚硝胺(N-nitrosamine),具有通式 R2N-NO,被公认为是致癌物质。“亚胺化合物引起科学家注意始自1960年代,最早因实验动物喂以含高量亚硝酸钠的鱼粉而发生肝衰竭现象,才开始研究。由于亚硝酸盐可与结合成亚硝胺,所以认为N-亚硝基二甲胺(N-nitrosodimethylamine)为引起肝衰竭的物质。”--台湾大学食品科技研究所施明智。(文献Nitrate, nitrite and nitroso componuds infoods", Food Tech., April, 1987.)
    三、亚硝胺的形成:亚硝胺类(nitrosamine)化合物的基本结构为,亚硝胺类化合物是很强的致癌、致畸和致突变物。                              亚硝胺的形成即仲胺的N-亚硝化作用,它的母体化合物是仲胺和亚硝酸盐,仲胺既是常见的工业合成产品,又是生物合成的天然产物,亚硝酸主要在天然水体和土壤中形成。仲胺和亚硝酸盐结合形成亚硝胺。微生物在激活中的作用通过酶反应分别促使仲胺和亚硝酸盐的形成,再通过酶反应或其他方式形成N-亚硝胺。
    1)    仲胺的形成。仲胺类产品在工业上大量应用,在洗涤剂中和一些农药中含有。在植物体、鱼体、腐败的物质等天然产物中也会含有,有时含量相当高。因此它们在河水中、废水中和土壤中普遍存在。植物残体腐败后也可形成仲胺,污水中的肌酸酐、胆碱和磷脂酰胆碱也可以形成仲胺。某些杀虫剂在土壤中也可以转化为仲胺;在土壤、污水和微生物培养液中叔胺经过脱烷基作用,也可以转化为仲胺:   。研究最透彻的是三甲胺(叔胺)向二甲胺(仲胺)的转化,这个过程是微生物作用的结果。(CH3)3N---(CH3)2NH;在海鱼组织中,二甲胺(仲胺)含量多在100mg/kg 以上,三甲胺和氧化三甲胺含量更高(通常为1000mg/kg)。鱼中的氧化三甲胺在加热时可转变为二甲胺。
    2) 亚硝酸盐的形成:亚硝酸盐在自然界的含量很低,它实际上是微生物作用下的氨氧化为硝酸盐,硝酸盐经反硝化形成亚硝酸盐。
    3) 亚硝胺的形成:尽管环境中的亚硝酸盐浓度很低,但这样的低浓度已足以发生激活反应。仲胺和亚硝酸盐结合发生N-亚硝化作用形成高毒性的N-亚硝基化合物。 此反应可以在污水、湖水、废水和土壤中发生,参与反应的仲胺有二甲胺和二乙醇胺等。实际上亚硝胺作用可以是非酶作用,是胺和亚硝酸盐与某些代谢产物或细胞组分的自发反应。一般条件下胺向亚硝胺转化的程度很低,如果认为控制可能提高转化率。但是在池塘这个特定的高亚硝酸盐和高残饵、粪便的环境中,反应的可能性很大。
    4) 亚硝胺的污染来源:N-亚硝基胺在自然界中的本底浓度很小,但其前身物(如亚硝酸盐、硝酸盐和仲胺等)普遍存在于土壤、水以及鱼类、谷类、绿色蔬菜等食物中。亚硝酸盐广泛存在于自然界环境中,尤其是在食物中。因此,亚硝酸盐每天都会随着粮食蔬菜鱼肉、蛋奶进入人体。例如蔬菜中亚硝酸盐的平均含量大约为4mg/kg,肉类约为3mg/kg,蛋类约为5mg/kg。某些食品中含量更高,如豆粉的平均含量可达10mg/kg,咸菜中的平均含量也在7mg/kg以上。Fong等在干鱼中检出亚硝胺。新鲜鲤鱼中的亚硝胺达到4ug/kg。食物霉变后,仲胺可增高数十到数百倍。中国肿瘤工作者发现污染食品的霉菌(如串珠镰刀菌)可把亚硝酸盐转化成二甲基亚硝胺(DMNA)、二乙基亚硝胺(DENA)、甲基苄基亚硝胺(MBNA)和一种新的 N-3-甲基丁基-N-1-甲基丙酮基亚硝胺等。
      亚硝酸盐和仲胺在动物和人体内可转化成亚硝胺,合成亚硝胺最合适的 pH值是3。人和动物的胃液的pH值为1~3,并且胃液中含有合成亚硝胺的催化剂(硫氰酸盐等),有利于亚硝酸盐和仲胺转化为亚硝胺。临床观察发现,胃酸缺乏性胃炎同某些消化道肿瘤有一定关系。这可能是因为胃酸缺乏时,胃内的硝酸盐还原菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐,可促进仲胺亚硝基化。
    植物和鱼体内都含有仲胺和叔胺,而且鱼是三甲基胺和三甲基胺N-氧化物的重要来源。在消化道内微生物的转化使叔胺转化为仲胺,亚硝胺可以由微生物作用或在低pH值的胃中经非生物作用形成。
    四、亚硝胺的致癌性:1956年P.N.马吉和J.M.巴恩斯用含50ppm的二甲基亚硝胺的饲料饲养大鼠,获得肝癌高发以后,许多学者相继探讨各种N-亚硝基化合物的致癌作用。经用大鼠、小鼠、豚鼠、兔、狗、猪、猴等动物实验表明,这种化合物除了以肝、食道为主要的致癌靶器官外,还能引起脑脊髓、末梢神经、肺、乳腺、膀胱、阴道等多种器官的癌症以及血液系统的白血病等。N-亚硝基化合物具有明显的器官亲和性,对器官的特异性和致癌能力主要取决于这类化合物的化学结构。如对称的亚硝胺在大鼠身上主要引起肝癌,而不对称的亚硝胺主要引起食道癌。一些亚硝基化合物的致癌性见表。  此外,还有人用N-亚硝基甲基尿素和N-亚硝基乙基尿素,投与妊娠的大鼠做实验,发现胎儿脑的恶性肿瘤高发,并证明N-亚硝基酰胺经胎盘的致癌作用比N-亚硝胺强。亚硝基化合物对人的致癌作用,尚无直接证明。N-亚硝基化合物对人类直接致癌还缺少证据。但许多学者认为N-亚硝基化合物对人致癌的可能性很大。至今,在300多种N-亚硝基化合物中,已发现大约有80%以上能对动物诱发出肿瘤,最多见的是肝、食管及胃癌;肺、膀胱及鼻咽癌偶见。
    研究已经证明,硝酸盐或亚硝酸盐在人体内能够与二级胺(仲胺)结合,转化为强烈的致癌物亚硝胺,引发肝癌。玉米中的串珠镰刀菌、圆弧青霉在加入亚硝酸盐后会有多种亚硝胺生成。脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应生成N-亚硝基胺,其是不溶于水的黄色油状物或固体。
    五、亚硝酸盐的致癌机理: N-亚硝基化合物的致癌机理还不十分清楚,研究较多的只有二甲基亚硝胺等几种物质,初步结果如下:二甲基亚硝胺在细胞内代谢中可转变为甲基亚硝胺、重氮甲烷和自由甲基。自由甲基具有亲电子性质,在细胞内可与 DNA的亲质子基团(亲核基团)结合成共价键的化合物,使细胞中的DNA受损伤;轻微的损伤可在短期内修复,严重的可引起细胞死亡。但这两种情况都不会引起细胞癌变,只有当受损伤的DNA不能修复或修而不复,而且这种细胞仍能长期存在下去时,细胞癌变才会开始癌变。

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    发表于 2012-10-16 14:26:16 |显示全部楼层
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    六、预防和治疗亚硝酸盐毒性的措施和方法:亚硝酸盐+蛋白质代谢的二级胺=亚硝胺,造成对虾肝胰脏受损,对虾不摄食,对虾空肠空胃,对虾偷死。

    1.   增加池塘底质的溶氧是关键。增氧机、增氧剂、底部增氧、微管增氧皆可取。咸淡水中高浓度的钙和氯化物能够降低亚硝酸盐的毒性。(林文辉池塘养殖水质参考文献149,150,151)

    2.   使用硝化细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐

    3.   使亚硝酸盐与一级胺而不是二级胺反应,降低其毒性。亚硝酸盐与一级胺反应,生成氮气,而氮气基本无毒,会从水体中溢出。而目前泼洒的一些水产用氨基酸基本上起到了这样的作用,而机理可能就在于此。

    4.   工业废液中,一般用尿素来除去亚硝酸盐,反应条件为pH值1-2,反应30分钟,尿素量与NO2-含量(重量比)为2:1时,去除率可达99%以上。亚硝酸盐+尿素+盐酸(1:1)混合,在常温下就会产生氮气。同时可以使用催化剂如SiO2,Pd/γ-Al2O3来促进去除反应的进行。同时活性碳/壳聚糖按照1:1的比例配合,也可以有效去除水体中的亚硝酸盐。在池塘中使用尿素肥水,部分尿素会与亚硝酸盐反应或者使亚硝胺形成的反应效率降低,间接降低了亚硝胺的形成,降低了对对虾的毒害,这就是为什么很多对虾养殖池塘使用尿素来肥水,对虾生长较好却不易发病的原因。

    5.   吸附亚硝酸盐。硅藻土能够将亚硝酸盐吸附,使其不能够到达对虾呼吸系统和消化系统,从而降低其毒性,如沸石粉、膨润土、硅藻土都能降亚硝酸盐吸附,这也可以解释池塘使用这些吸附物质的原因。

    6.   阻断亚硝胺合成。维生素C具有阻断N-亚硝基化合物合成的作用。抗坏血酸盐与亚硝酸盐在一起能很快起作用,抗坏血酸被氧化,生成脱氢抗坏血酸,亚硝酸盐则被还原生成氧化氮(NO),使硝酸盐离子浓度降低,胺的亚硝化作用从而受到阻断。据研究资料表明,维生素E、维生素A、大蒜及大蒜素可抑制亚硝胺的合成,茶叶、猕猴桃、沙棘果汁也有阻断亚硝胺合成的作用。Vc能阻断亚硝酸盐和二级胺的反应,降低亚硝胺的生成。这就是为什么泼洒Vc能够降低鱼虾应激,提高成活率的原因所在。

    7.   Vc可由葡萄糖合成,并且葡萄糖里面也具有一级胺的氨基,所以也可以缓解亚硝酸盐的毒性。这就是为什么我们会在鱼虾应激是也时常泼洒葡萄糖的原因。

    8.   使用优质对虾饲料:挥发性盐基氮(TVBN),又叫挥发性碱性总氮, 是动物性食品在腐败过程中,在细菌酶作用下,蛋白质分解形成的物质。此类产物主要包括氨及少量伯胺及仲胺等,并均具有挥发性 。因此,在水产养殖中对鱼粉的挥发性盐基氮才加以要求,避免其中过多的仲胺与亚硝酸盐发生反应,产生有毒的亚硝胺,危害水产动物的健康,这就是优质饲料的另一个隐形效益。

    9.   施用钼肥施。用钼肥可以使粮食增产,而且粮食中钼含量增加,硝酸盐含量下降。钼在植物中的作用主要是固氮和还原硝酸盐。如植物内缺钼,则硝酸盐含量增加。

    10.  综合解决措施:活性碳(或硅藻土)+Vc及催化剂携带至养殖池底,可以有效去除亚硝酸盐或降低其毒性。或在活性碳多孔处蒸气喷入Vc,直达池底与亚硝酸反应。也可在池塘施用尿素、氨基酸、葡萄糖等来降低亚硝酸盐的毒性。同时泼洒底质增氧物质。选择优质对虾饲料进行投喂,一定能获得较好的对虾养殖效益。

    参考文献略。
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    发表于 2012-10-16 16:24:11 |显示全部楼层
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    嗯,说的非常有见地。李会涛先生有没有准备用实验证实自己的观点呢?
    发财的机会来了,我们岂能错过?
    水产前沿杂志预定
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    发表于 2012-10-16 20:48:47 |显示全部楼层
    一直想用试验来证明自己的推测,试验也已经有几个方案,只是因为设备和条件的关系还一直没有进行。
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    发表于 2012-11-5 11:48:34 |显示全部楼层
    没人关注啊。
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    发表于 2012-11-5 17:53:20 |显示全部楼层
    {:soso_e181:}我来顶一下,希望能分享更多。
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    其实对于人和其他哺乳动物来说,亚硝酸盐的毒性除了急性中毒外,最大的问题就是和蛋白质的分解为合成亚硝胺导致癌症的发生。至于这个机理能不能应用到水产上,还要您多多研究啊,呵呵。我看到这帖子是眼前一亮的,感觉找到了一个看待亚硝酸新的角度。
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    发表于 2012-11-7 07:06:46 |显示全部楼层
    不错的思路,期待新的研究成果
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    现在才来的精华,呵呵。希望对大家有启发。对池塘中泼洒氨基酸、维生素C、葡萄糖、尿素等,使用沸石粉、硅藻土等的作用机理有一个较为合理的解释。希望能够对养殖有益,大家能够成功的养成对虾。
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    发表于 2012-11-22 17:30:16 |显示全部楼层
    在养殖过程中,一旦亚硝酸盐高了,就很难在降下去了。。
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    学习了~~~~~~~~~~
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    说的还是很有道理的,但是有些还需要商榷
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    为什么生产中的塘有点氨氮和亚硝酸的塘成功率高呢
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    池塘亚硝酸0.2用了含有木质素的化学药处理后第三天降到0.05,第四天又升到0.15,第五天0.20且对虾由25斤料降到20斤,用网捞池边,有出现空肠胃现象,减料后第二天,料台出现少量偷死。。。
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