水產飼用益生菌的作用機理及功效

cjlittlepig

摘自《天津農業科學》

在水產養殖過程中由于大量投喂飼料，造成水體中殘余飼料、水產動物的排泄物及殘骸大量積累，細菌繁殖幾率增加，導致水質變差，水產病害時有發生。雖然抗生素及化學藥物可緩解細菌繁殖及水產病害問題，但過量使用會引致一系列相應的問題，如養殖產品抗生素超標將破壞水產動物腸道內菌群的結構，使動物體內的微生態失調，病原菌耐、抗藥性增強，從而引發水產品的質量安全問題。

益生菌制劑是一類從宿主體內分離的正常菌群制成的活菌制劑，通過調節腸道內微生物平衡對宿主產生有益影響[1]，又稱為微生態制劑。1986年，Kozasa[2]首次將益生菌應用于水產養殖中，他用從土壤中分離到的芽孢桿菌處理感染了愛德華氏菌的日本鰻鱺，其死亡率大大降低。此后，關于益生菌預防病害、改善養殖水質、促進生長的研究迅速開展。益生菌發揮功效是基于其菌體本身具有豐富的營養，且能夠分泌拮抗物質與病原菌爭奪黏附位點或營養物質等。因此在水產飼料中添加益生菌替代部分抗生素，不僅能促進水產動物的生長發育，還能誘化養殖動物的消化道，提高動物的免疫力，抑制病原微生物，從而有效預防或減少水產疾病的發生，保障水產品安全，降低水產養殖業的風險系數。吳志新等[3]發現，飼料中添加微生態制劑可以顯著提高銀鯽成魚血液中白細胞的吞噬活性和血清溶菌酶活性，增強銀鯽魚的免疫力。吳垠[4]研究也發現微生態制劑能夠提高對蝦的生長速度和抗病力。可見，益生菌在水產行業中有廣泛的應用前景。本文就水產動物中常見的飼用益生菌的功效及研究情況進行分析，為在水產養殖業中更好地更加廣泛地利用益生菌，確保水產品安全。

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1 水產飼用益生菌種類
    益生菌作為飼料添加劑的一種，既無藥殘，無污染，又可改善水產動物的健康狀況，凈化水質，改善養殖環境，在全世界范圍內已廣泛使用，目前全球飼用益生菌的銷售額逐年增加（圖1）[5]，特別是最近幾年，對于益生菌的需求大幅度增加。
    我國水產養殖業中常用的飼用益生菌主要有光合細菌(Photo Synthetic Bacteria，PSB)；芽孢桿菌（枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌）；酵母菌（酵母培養物和活性干酵母）；乳酸菌(嗜酸乳酸菌和雙歧桿菌)等（表1）。

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2 水產飼用益生菌的作用機理

2.1 光合細菌
光合細菌在水產養殖業中研究最多，應用最廣泛，是一大類在厭氧條件下進行不放氧光合作用的細菌總稱[6]，屬于革蘭氏陰性細菌，具有較強的利用水體中低級有機物的特性，菌體含有豐富的蛋白質、葉酸、B12、生物素、抗病毒物質和生長促進因子，可以作為優質飼料和餌料，促進水產動物生長，增強動物抗病能力。光合細菌還含有細菌葉綠素，能進行光合作用，但并不消耗氧氣，也不產生氧氣，能以水中的有機物作為自身繁殖的營養源，迅速分解利用水中的氨態氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質，以及殘余的水產動物餌料和排泄物，起凈化水質作用。

2.2 芽孢桿菌
芽孢桿菌是一類好氣性革蘭氏陽性菌，在生長繁殖過程中能夠產生B1 、B2、B6 等B族維生素和維生素C、維生素K2[7]，為水產動物提供維生素營養。貯藏過程中以孢子形式存在，不易死亡，不消耗飼料的營養成分，可保持飼料的品質。孢子能夠在腸道內迅速100％復活，消耗大量的氧，維持腸道厭氧環境，抑制致病菌的生長。復活的孢子能夠產生多種高活性的水解酶類，降解飼料中復雜的碳水化合物，促進動物對營養物質的消化吸收。芽孢桿菌還可作為一種水質調節劑，凈化養殖水環境。

2.3 乳酸菌

乳酸菌是一類以糖為原料發酵產生乳酸的細菌，革蘭氏陽性菌，能分解食物中的蛋白質、糖類、脂肪等，提高食物的消化率和生物價，并產生大量有機酸使腸道pH值降低，抑制病原菌的克隆和定殖[8]，維持腸道微生態平衡。代謝產物中有抗膽固醇因子，可降低血清中膽固醇含量；另外，乳酸菌細胞壁能與變異原性物質和致癌物穩定結合，具有抗變異原性[9]。

2.4 酵母菌

酵母菌屬于兼性厭氧微生物，在有氧和無氧的狀態下都能生存，其含有豐富的蛋白質、氨基酸和維生素，可作為蛋白質飼料；還含有多種酶類，對飼料的消化率高，一般可達80％～90％。酵母細胞壁可使水產動物的T、B淋巴細胞的數量增多，促進免疫器官的發育，增強非特異性免疫[10]。酵母菌能夠利用水中的糖類、有機酸、氨態氮、硫化氫等物質作為自身生長的營養，大量繁殖，在與有害菌的生存競爭中成為優勢群，抑制有害菌的生長，有效地降低水體中有機物和有毒有害物質的含量，凈化水質，改善水生動物的生長環境，減少水產動物患病的幾率。

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3 水產飼用益生菌的功效

3.1 提供營養促進生長

大部分益生菌菌體含有豐富的蛋白質，可作為蛋白源餌料或飼料添加劑。且飼用后能在水產動物消化道內生長和繁殖，并產生多種營養物質，如氨基酸、維生素、脂肪酸、蛋白肽、促生長因子等，參與水產動物的新陳代謝，利于水產動物的生長。有的益生菌還可以產生消化酶或分泌一些酶類，消化分解宿主動物無法利用的食物成分。王夢亮等[11]發現光合細菌可使鯉魚腸道中的淀粉酶和蛋白酶活性分別比對照組提高2.68和2.94倍，提出這可能是光合細菌添加劑能夠促進生長作用的一個重要的因素。丁賢等[12]將芽孢桿菌按一定比例添加到水產動物飼料中，發現其在一定程度上可提高養殖動物的蛋白酶和淀粉酶活性，使其生長性能得到明顯的改善。喬振國[13]將光合細菌菌液以1.2％～4.8％的量添加到飼料中，飼喂中國對蝦40 d后，增重率比對照組提高11.9％～16.2％。王玲娜等[14]從濃縮的光合細菌中分離純化到1株紅色非硫光合細菌，加入飼料中飼養黑曲魚20 d，成活率比對照組提高了20%，平均體長提高了2%，平均體重提高了3%。朱勵華[15]在每千克淡水魚飼料中添加6 mL光合細菌液，培育成活率比對照組提高了27.8％，畝產增產11.8 cm左右的魚種12.25 kg，每千克魚種的生產成本降低6.96％。Lin[16]證實飼料中添加芽孢桿菌有利于改善凡納濱對蝦的生長和消化性能。劉哲來等[17]在飼養建鯉的飼料中添加0.5％的“XP” (一種純正的酵母培養物)發現有明顯的促進生長的作用，特定生長率比對照組提高了26.83％，飼料系數降低了22.54％。

3.2 增強免疫功能預防水產動物疾病發生

水產動物的病害及藥物殘留問題一直是困擾水產養殖業的主要問題。控制病害的發生，一方面要抑制病原菌的生長與繁殖，減少疾病發生的機會；另一方面要增強水產動物的免疫力。利用微生態制劑，通過營養競爭、空間競爭或分泌抗生素、細菌素等物質拮抗其他微生物的生長。Maeda等[18]提出利用微生物間的拮抗作用，即通過病原菌在水產養殖環境中能被其它有益微生物殺死或削減作為生物防治的一種處理方法。當有益菌在消化道內占優勢菌群地位時，就可以抑制消化道粘附的病原菌，維持腸道微生態平衡，排除或控制潛在的病原體[19]。楊紹斌等[20]實驗證明在臭氧配合下，隨著光合細菌投放量的增加，患病魚數量逐漸變少，光合細菌投放量為1％時，可有效預防觀賞魚爛鰓病和水霉病。李勤生[21]用光合細菌(稀釋)浸泡患有爛鰓病的鯉、水霉病的金魚10-15 min，魚都全部存活。Nikoskelainen等[22]用含鼠李糖乳桿菌的餌料飼育虹鱒魚，發現魚的免疫力大大提高，且受殺鮭氣單胞菌感染后的死亡率也明顯降低。北村博等[23]發現惡臭污水中的光合細菌體內含有抗病毒物質，能消除水中某些動物和人類的致病病毒。Rengpipat等[24]用含芽孢桿菌S11的飼料投喂斑節對蝦，飼養100 d后，將蝦放入含有蝦病原菌的水體中浸泡10 d，用含芽孢桿菌飼料喂養的蝦成活率為100％，而對照組的成活率僅為26％。趙衛紅等[25]實驗表明光合細菌、芽孢桿菌及其1:1的混合制劑均能提高異育銀鯽魚血液中白細胞的免疫機能，以混合制劑作用效果最佳，在5×108 、5×109 、5×10 10CFU／m3 的濃度范圍內，微生態制劑的作用效果隨著添加量的增加而增加。

3.3 分解有機污染物，凈化水質改善養殖生態環境

當前水質惡化成為導致水產動物存活率和產量下降的重要原因。養殖過程中殘余的餌料、水產動物殘骸及排泄物等有機物的累積產生了許多有毒有害物質，滋生大量病原菌，污染生態環境。益生菌可以降解和轉化水體中的有機物，減少或消除氨氮、硫化氫、亞硝酸鹽等有害物質，抑制病原微生物的生長，改善水質。劉慧玲等[26]從蝦養殖池底泥中分離和篩選出光合細菌I，能夠降解養殖水體中的亞硝酸鹽，對亞硝酸鹽的去除率達70.4%。沈錦玉等[27]發現光合細菌能夠降低池塘水中氨氮、亞硝態氮、有機物(COD)；使用光合細菌后，異氧細菌的總數比原來下降50％；飼料中添加光合細菌，鯽魚、羅非魚，魚血清中溶菌酶的活性明顯高于對照組，生長速度也明顯加快，發病率降低了25％以上。徐成斌等[28]分離到4株光合細菌，其混合菌株能夠去除河蟹養殖水中的CODc 和NH4-N。經96 h，對CODc的去除率達78.5％，NH4-N的去除率達91.4％。邢華[29]利用光合細菌（PSB）凈化蝦池水質，NH4-N下降77.8％，溶氧提高84.8％。Porubcan[30]利用芽孢桿菌改善水質，結果降低了水中的化學耗氧量，提高了對蝦產量。張慶等[7, 31]向羅非魚養殖水體中每隔25 d添加1次以芽孢桿菌為主的微生物復合菌劑，明顯改善了水質條件，有效降低了氨氮和亞硝酸鹽，促進了羅非魚的生長。

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4 水產飼用益生菌存在問題與展望

飼用益生菌在提高水產動物抗病能力、提高飼料轉化率、改善生態環境等方面發揮著明顯的作用，且無污染、無殘留、安全，有利于綠色食品的生產及生態環境的凈化，有利于人類的健康，發展前景十分廣闊，但在如何充分發揮飼用益生菌的功效等方面仍存在一些問題。

（1）不同的養殖品種、不同的生長時期，益生菌發揮的功效也不同。應根據具體情況選擇合適的益生菌，于不同生理階段適當地添加；（2）有的益生菌制劑在制作、貯藏過程中活力與穩定性容易受破壞甚至死亡，導致實際應用的效果不理想，因此應盡可能的按照益生菌的特性及使用說明進行貯藏，保持益生菌的活力和穩定；（3）抗生素的藥效比較強，有的益生菌可能也會被抗生素抑制，因此可采取多種益生菌配合使用，或將益生菌與抗生素、酶制劑、多肽、酸化劑等物質聯合使用[32]；（4）長期使用抗生素及化學藥物容易引起病原菌的耐藥性和突變等，因此可以根據益生菌的生物學特性，將其作為基因工程的受體菌株，應用基因工程技術進行改造[33]，借以克隆及表達有用的氨基酸合成酶基因或抗原基因等，研制出耐受常規化學藥物、抗熱、抗堿、抗酸的新菌種，這將成為今后益生菌研究的重點，將推動微生物及水產動物行業的發展。

落花流水

不錯

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