刺参养殖过程中毒物的毒理及毒性研究概况

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1、刺参养殖过程中毒物的毒理及毒性研究概况刘铁钢 赵文 郭凯（大连海洋大学生命科学与技术学院，辽宁 大连 116023）摘要：本文对刺参养殖过程中的常规药物、抗生素、除草剂和重金属等毒物的毒理作用及其毒性的研究概况做一总结论述，并对目前相关研究存在的问题做了讨论，以其为刺参养殖提供理论依据。关键词：刺参；毒物；毒理 The research survey on toxicity and toxicology of toxicant in Apostichopus japonicus cultureLIU Tie-gang, ZHAO Wen,（School of Life Science and

2、Technology, Dalian Ocean Univ, Dalian 116023 China）Abstract : The research survey on toxicities and toxicology of normal medication，antibiotics ,herbicides and heavy metals in Apostichopus japonicus culture were summarizedThe problems of related research at present were expounded in orderto provide

3、the theoretical basis for Apostichopus japonicus cultureKey words: Apostichopus japonicus；toxicant；Toxicology 刺参Apostiehopus japonicus，又名仿刺参，隶属于棘皮动物门（Echinodermata），海参纲（Holothuroidea）、仿刺参属(Apostichopus)，因营养和经济价值高，已成为北方海水养殖的主要种类之一。近年来，随着海参养殖规模的不断扩大，养殖环境日益恶化，养殖过程中外源毒物逐渐增多1。本文就刺参养殖中毒物的毒理作用及毒性进行归纳阐述，旨在阐

4、明一些常见毒物的毒性毒理，为刺参健康养殖提供一些科学参考。1.常规药物对刺参的毒性影响常规药物一般是指在刺参养殖中常用消毒剂，如二氧化氯、高锰酸钾、福尔马林、次氯酸钠和敌百虫等。二氧化氯是第四代含氯消毒剂，毒性很强，对细胞壁有较强的吸附能力，有效地氧化细胞内含巯基的酶，从而抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物；在水中扩散速度和渗透能力都很强，且有持久杀菌能力2,3。次氯酸钠的灭菌原理主要是通过其水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧O，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性，从而使病源微生物死亡。高锰酸钾4，为强氧化剂，遇有机物释放活性氧，有杀灭细菌的作用。福尔马林进入体内直接与生

5、物大分子结合形成不稳定加合物，导致DNA损伤，同时甲醛可能导致某些DNA修复酶表达下调，DNA损伤不能正常修复，最终导致了基因突变、细胞的死亡、癌基因活化和（或）抑癌基因失活等一系列改变 5,6。敌百虫是一种有机磷农药，具有较强的杀虫性7。李强等8研究表明二氧化氯有效氯对刺参幼体24 h的LC50为0.36 mg/L，对海参毒性很强。海参是裸露的，靠其体表再生存活。二氧化氯恰好能使幼参化皮，破坏其再生能力，导致海参死亡。因此，在海参养殖中应尽量避免使用二氧化氯。高锰酸钾24、48、72 h的LC50分别为3.02、2.09、1.26 mg/L，福尔马林24、48、72 h的LC50(体积分数)

6、分别为8.71 10-6、4.37 10-6、1.6210-6，次氯酸钠有效氯24、48、72 h和96 h的LC50 (体积分数)分别为44.7 10-6、14.510-6、10.0 10-6和9.3 10-6，敌百虫24、48、72 h和96 h LC50分别为479、158、105 mg/L和78 mg/L，其对幼参的毒性强弱依次为：二氧化氯高锰酸钾福尔马林次氯酸钠敌百虫。李强等研究表明，二氧化氯的有效氯高锰酸钾和次氯酸钠为两种最常用的化学消毒剂，具有很强的毒杀力，对生物不具有严格的选择性。因这两种药物不太稳定，使用时应注意它们的有效成分。高锰酸钾与二氧化氯均能使幼参化皮，再加上其安全浓

7、度小，在海参养殖中应避免使用；而次氯酸钠LC50远大于生产中的使用浓度(0.110-60.2 10-6)，故次氯酸钠可作为海参养殖过程中的消毒剂。福尔马林在气体和液体状态下均具较强的杀菌作用，杀菌杀虫力强，对寄生虫、藻类、真菌、芽孢和病毒均有很好的杀灭效果。福尔马林对幼参的SC为0.33 10-6。试验中发现，加入福尔马林后，幼参出现严重化皮、排脏现象，从而影响海参的体表再生和及其它正常生理功能。实际生产中，曾有人在海参养殖中使用福尔马林，导致海参全部化皮死亡。因此，在海参养殖过程中应禁止使用福尔马林。于东祥9在研究中发现，晶体敌百虫对稚参24、48、96 h的LC50分别为190、85、65

8、 mg/L。这一结果与李强等8试验结果有差异，可能是海参处于不同发育阶段的缘故。幼参对敌百虫不敏感，因此，可使用晶体敌百虫来杀灭海参的寄生虫。2.抗生素对刺参的毒性影响有研究表明抗菌药物对幼参的毒性依次为土霉素氟哌酸新诺明，土霉素对刺参幼体24、48 h的LC50分别为166、115 mg/L，氟哌酸24、48h的LC50分别为457、407 mg/L，新诺明48、72 h的LC50为300、224 mg/L。急性毒性试验结果表明，抗菌药物对幼参的毒性大小依次为：土霉素氟哌酸新诺明8。土霉素属于广谱抗生素，低剂量的土霉素能抑菌，高剂量的土霉素能杀菌，其作用机理是干扰细菌蛋白的合成10。养殖生产

9、中一般的用药浓度为2mg/L左右，而土霉素对海参的安全浓度为16.56 mg/L。因此，在海参养殖过程中，土霉素可作为较理想的抗菌药物。氟哌酸是第三代喹诺酮类抗菌药，能迅速抑制细菌的生长、繁殖，且对细胞壁有很强的渗透作用，因而杀菌效果更加明显。氟哌酸对海参的安全浓度为96.9 mg/L，也可作为海参养殖过程中较理想的抗菌药物。但环丙氟哌酸在渔业上已经被禁止使用，而一些地区仍然在使用，现在已被磺胺嘧啶、新诺明等药物代替（替代药物为磺胺嘧啶、新诺明）。新诺明的抗菌谱与磺胺嘧啶(SD)相似，但抗菌作用较强，与增效剂甲氧苄胺嘧啶(TMP)合用，其抗菌效能明显增强，可增加数倍至数十倍，疗效近似氯霉素、四

10、环素和氨苄青霉素10。新诺明药液能使幼参褪色，因此，在海参养殖中应慎重使用，但导致海参褪色的具体原因还有待进一步研究。3.除草剂对刺参的毒性影响欧盟监管委员会禁用的320个农药有效成分中，除草剂占103个。双吡啶类为合成的接触性除草剂，如百草枯和敌草快。双吡啶类除草剂中毒的机理在于双吡啶在氧化还原反应中产生大量的自由基，引起细胞脂质膜损伤。磺酰脲类除草剂由芳香基、磺酰脲桥和杂环三部分组成，磺酰脲类除草剂对杂草和作物选择性主要是由于降解代谢的差异，抑制细胞分裂，使组织失绿，生长点坏死 11；有机磷类除草剂干扰笨丙氨酸及络氨酸的生物合成过程，使细胞核内染色体失常；三氮苯类除草剂通过植物根部吸收并向

11、上传导，抑制植物的光合作用，使其枯死。周玮12等研究表明，在平均水温为14的静水条件下，用双吡啶盐类、磺酰脲类、有机磷类、三氮苯类4类农用除草剂对刺参参苗（平均全长2.75cm）进行了急性毒性试验。双吡啶盐类、磺酰脲类、有机磷类、三氮苯类对参苗的48h半致死浓度分别为0.502ml/L,1.798 ml/L,6.902 ml/L ,0.279mg/L。双吡啶盐类除草剂在中美洲仍在大量销售和使用，在我国仍是可以使用的高效除草剂，只是在操作过程中需要小心，以避免给工作人员带来健康隐患；高毒有机磷类农药作为高毒、高残留农药对生命安全和环境安全造成了很大危害。近年国内包括海南、上海、广州等诸多省市已经

12、禁用或限用这类高毒农药；三氮苯类药物半致死浓度最低，毒性最大，在生产上使用此类不但存在食品安全问题，同时也存在较大中毒风险，已经被欧盟列为禁用药物。4.重金属等对刺参的毒性影响重金属对海洋生物的毒性因生物种类及其个体大小而异，还与海水环境的理化因子、生物体对重金属的适应程度和重金属的化学性质和存在形式以及试验条件等有关。鱼类和水生无脊椎动物对Cu2+的敏感程度与体表面积、吸收速度、鳃的呼吸速率有关，随着这些参数的增加对Cu2+的吸收增强13，这可能是大多数水生动物对Cu2+较为敏感的重要原因。Zn2+通过与细胞中的大分子物质相结合或通过抑制金属催化的脂质过氧化反应，使质膜和胞质溶胶处于稳定状态

13、，所以Zn2+对机体的毒性作用较弱14。有研究表明 15，海洋动物体内的金属结合蛋白如金属硫蛋白(metallothionein，MT)能整合部分重金属，并对Cu2+和Zn2+的动态平衡以及重金属的解毒具有重要作用。正常情况下，MT在生物体内的含量很低，但当生物受到重金属毒害时，其体内会诱导合成MT，这样，进入细胞内的重金属就会结合到这类新合成的蛋白质上，或取代原来结合在该蛋白上的其它金属，从而起到解毒作用。Cd2+对丙酮酸脱氢酶、硫辛酰胺脱氢酶等多种酶的活性有影响。较低剂量的Cd2+对生物就有毒性影响12，由于Cd2+能取代MT原来螯合的Zn2+，这也是Cd2+对海洋生物毒性一般比Zn2+强

14、的原因之一16。Cr在生物体内以不同的价态存在，Cr3+是生命必需微量元素，参与糖类和脂类代谢等过程：而Cr6+是核酸和蛋白质的沉淀剂，可抑制细胞中的谷胱甘肽还原酶、形成高铁血红蛋白，还能对线粒体产生损伤效应等17。Cr6+对海洋动物的毒性作用往往比其它重金属弱18,19，这可能与Cr6+的离子半径较小及其形态有关20。Hg2+的毒性在于它可与细胞膜或酶蛋白内的巯基和二硫基结合，不易分离，影响细胞功能。而它在体内生成的化合物如硫化汞则可使组织细胞的蛋白质变性和坏死等，硒(Se)是生物体必需的微量元素, 是维持机体内谷胱甘肽过氧化物酶活性的重要因子, 但过量的硒也会产生毒性效应。Cu2+、Zn2

15、+、Cd2+、Cr6+ 、Hg2+、Se4+对幼参的联合毒性效应重金属之间、重金属与非金属元素之间对刺参的毒性效应可以表现为相加作用、拮抗作用或协同作用。其作用机理大多与金属硫蛋白的生物合成有关21,22。孙振兴23等在水温18 5-20条件下的研究表明，Cu2+对刺参幼参的24 h、48 h、72 h和96 h LC50分别为0.299、0.176、0.133和0.120 mg/L；Zn2+的24 h、48 h、72 h和96 h LC50分别为6.700、3.624、2.577和1.951 mg/L；Cd2+的24 h，48 h和72 h LC50分别为4.246、2.588和2.137

16、mg/L；Cr6+的24 h48 h和72 h LC50分别为31.974、7.499和3.808 mg/L, Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+四种重金属对剌参幼参的安全浓度分别为0.018、0.362、0.259和0.750 mg/L。四种重金属对刺参幼参的毒性大小依次为Cu2+ Cd2+ Zn2+ Cr6+ 。当Cu2+和Zn2+以等毒性混合共存时， Cu2+对幼参的毒性大于Zn2+。二者以等毒性混合对刺参幼参在24 h、48 h、72 h和96 h的相加指数AI值分别为-0.9315、-1.4990、-I.8342和-2.0652，其对幼参24 h、48 h、72 h和96 h的联

17、合毒性均为拮抗作用；并且随着暴露时间的延长和浓度的增加，拮抗作用增强但这三种重金属离子对刺参不同发育阶段的毒性大小均为Cu2+ Cd2+ Zn2+，显示刺参对这些重金属离子的敏感性并未随着个体增大而改变，Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+四种重金属对刺参幼参的安全浓度均大于我国现行的海水养殖用水水质标准24，表明这一水质标准对刺参养殖是适用的。而在水温15.517.0的静水条件下25, Hg2+、Cd2+和Se4+对刺参幼参急性毒性的96h LC50分别为0.0912、4.6433 和0.7413mg/L, 三者对幼参的毒性大小依次为Hg2+ Se4+ Cd2+。Hg2+、Cd2+和Se4

18、+对刺参幼参的最大容许质量浓度分别为0.0009、0.0464、0.0074 mg/L。当Hg2+-Cd2+、Hg2+-Se4+以及Cd2+-Se4+分别以等毒性混合物共存时, 它们对刺参幼参在24h、48h、72h 和96h 的联合毒性均为拮抗作用; 当Hg2+- Cd2+- Se4+三者以等毒性混合共存时, 它们对刺参幼参在24h、48h、72h和96h 的联合毒性仍为拮抗作用。5.存在的问题由于毒性物质对生物体的联合毒性效应与生物种类、生物年龄大小与性别、毒物种类与剂量、染毒时间、受体靶器官、元素间的配比、化合物的存在形式、环境介质的理化性质等多种因素有关。刺参养殖水环境中往往有多种重金

19、属共存，其联合毒性作用既可能是毒性的相加作用，也可能是小于相加作用的拮抗作用，或者是大于相加作用的协同作用，有关重金属对刺参的联合毒性作用有待于进一步研究。因此，评价刺参养殖水环境，不仅要考虑重金属对刺参的单一毒性，而且应重视多种重金属之间的联合毒性效应，这对指导刺参健康养殖有着更加现实的意义。参考文献1赵文.刺参池塘养殖生态学及健康养殖理论.科学出版社，2009.2陆金仁，赵保卫.二氧化氯的消毒作用及制备方法研究.甘肃环境研究与检测，2000，13（2）：72-75.3徐贤英.二氧化氯在饮用水消毒中的应用研究. 湖北师范学院学报（自然科学版）.2006，26(2):9-13.4杨治国，胡安华

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