水產(chǎn)飼用益生菌的作用機(jī)理及功效

cjlittlepig

摘自《天津農(nóng)業(yè)科學(xué)》

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中由于大量投喂飼料，造成水體中殘余飼料、水產(chǎn)動(dòng)物的排泄物及殘骸大量積累，細(xì)菌繁殖幾率增加，導(dǎo)致水質(zhì)變差，水產(chǎn)病害時(shí)有發(fā)生。雖然抗生素及化學(xué)藥物可緩解細(xì)菌繁殖及水產(chǎn)病害問題，但過量使用會(huì)引致一系列相應(yīng)的問題，如養(yǎng)殖產(chǎn)品抗生素超標(biāo)將破壞水產(chǎn)動(dòng)物腸道內(nèi)菌群的結(jié)構(gòu)，使動(dòng)物體內(nèi)的微生態(tài)失調(diào)，病原菌耐、抗藥性增強(qiáng)，從而引發(fā)水產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題。

益生菌制劑是一類從宿主體內(nèi)分離的正常菌群制成的活菌制劑，通過調(diào)節(jié)腸道內(nèi)微生物平衡對(duì)宿主產(chǎn)生有益影響[1]，又稱為微生態(tài)制劑。1986年，Kozasa[2]首次將益生菌應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)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(guān)于益生菌預(yù)防病害、改善養(yǎng)殖水質(zhì)、促進(jìn)生長(zhǎng)的研究迅速開展。益生菌發(fā)揮功效是基于其菌體本身具有豐富的營(yíng)養(yǎng)，且能夠分泌拮抗物質(zhì)與病原菌爭(zhēng)奪黏附位點(diǎn)或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等。因此在水產(chǎn)飼料中添加益生菌替代部分抗生素，不僅能促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，還能誘化養(yǎng)殖動(dòng)物的消化道，提高動(dòng)物的免疫力，抑制病原微生物，從而有效預(yù)防或減少水產(chǎn)疾病的發(fā)生，保障水產(chǎn)品安全，降低水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。吳志新等[3]發(fā)現(xiàn)，飼料中添加微生態(tài)制劑可以顯著提高銀鯽成魚血液中白細(xì)胞的吞噬活性和血清溶菌酶活性，增強(qiáng)銀鯽魚的免疫力。吳垠[4]研究也發(fā)現(xiàn)微生態(tài)制劑能夠提高對(duì)蝦的生長(zhǎng)速度和抗病力。可見，益生菌在水產(chǎn)行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。本文就水產(chǎn)動(dòng)物中常見的飼用益生菌的功效及研究情況進(jìn)行分析，為在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中更好地更加廣泛地利用益生菌，確保水產(chǎn)品安全。

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1 水產(chǎn)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(chǎn)動(dòng)物的健康狀況，凈化水質(zhì)，改善養(yǎng)殖環(huán)境，在全世界范圍內(nèi)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(duì)于益生菌的需求大幅度增加。
    我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中常用的飼用益生菌主要有光合細(xì)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(yǎng)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(chǎn)飼用益生菌的作用機(jī)理

2.1 光合細(xì)菌
光合細(xì)菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中研究最多，應(yīng)用最廣泛，是一大類在厭氧條件下進(jìn)行不放氧光合作用的細(xì)菌總稱[6]，屬于革蘭氏陰性細(xì)菌，具有較強(qiáng)的利用水體中低級(jí)有機(jī)物的特性，菌體含有豐富的蛋白質(zhì)、葉酸、B12、生物素、抗病毒物質(zhì)和生長(zhǎng)促進(jìn)因子，可以作為優(yōu)質(zhì)飼料和餌料，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)，增強(qiáng)動(dòng)物抗病能力。光合細(xì)菌還含有細(xì)菌葉綠素，能進(jìn)行光合作用，但并不消耗氧氣，也不產(chǎn)生氧氣，能以水中的有機(jī)物作為自身繁殖的營(yíng)養(yǎng)源，迅速分解利用水中的氨態(tài)氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)，以及殘余的水產(chǎn)動(dòng)物餌料和排泄物，起凈化水質(zhì)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(zhǎng)繁殖過程中能夠產(chǎn)生B1 、B2、B6 等B族維生素和維生素C、維生素K2[7]，為水產(chǎn)動(dòng)物提供維生素營(yíng)養(yǎng)。貯藏過程中以孢子形式存在，不易死亡，不消耗飼料的營(yíng)養(yǎng)成分，可保持飼料的品質(zhì)。孢子能夠在腸道內(nèi)迅速100％復(fù)活，消耗大量的氧，維持腸道厭氧環(huán)境，抑制致病菌的生長(zhǎng)。復(fù)活的孢子能夠產(chǎn)生多種高活性的水解酶類，降解飼料中復(fù)雜的碳水化合物，促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。芽孢桿菌還可作為一種水質(zhì)調(diào)節(jié)劑，凈化養(yǎng)殖水環(huán)境。

2.3 乳酸菌

乳酸菌是一類以糖為原料發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌，革蘭氏陽性菌，能分解食物中的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等，提高食物的消化率和生物價(jià)，并產(chǎn)生大量有機(jī)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(tài)平衡。代謝產(chǎn)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(xì)胞壁能與變異原性物質(zhì)和致癌物穩(wěn)定結(jié)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(tài)下都能生存，其含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素，可作為蛋白質(zhì)飼料；還含有多種酶類，對(duì)飼料的消化率高，一般可達(dá)80％～90％。酵母細(xì)胞壁可使水產(chǎn)動(dòng)物的T、B淋巴細(xì)胞的數(shù)量增多，促進(jìn)免疫器官的發(fā)育，增強(qiáng)非特異性免疫[10]。酵母菌能夠利用水中的糖類、有機(jī)酸、氨態(tài)氮、硫化氫等物質(zhì)作為自身生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)，大量繁殖，在與有害菌的生存競(jìng)爭(zhēng)中成為優(yōu)勢(shì)群，抑制有害菌的生長(zhǎng)，有效地降低水體中有機(jī)物和有毒有害物質(zhì)的含量，凈化水質(zhì)，改善水生動(dòng)物的生長(zhǎng)環(huán)境，減少水產(chǎn)動(dòng)物患病的幾率。

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3 水產(chǎn)飼用益生菌的功效

3.1 提供營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)生長(zhǎng)

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

3.2 增強(qiáng)免疫功能預(yù)防水產(chǎn)動(dòng)物疾病發(fā)生

水產(chǎn)動(dòng)物的病害及藥物殘留問題一直是困擾水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的主要問題。控制病害的發(fā)生，一方面要抑制病原菌的生長(zhǎng)與繁殖，減少疾病發(fā)生的機(jī)會(huì)；另一方面要增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的免疫力。利用微生態(tài)制劑，通過營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、空間競(jìng)爭(zhēng)或分泌抗生素、細(xì)菌素等物質(zhì)拮抗其他微生物的生長(zhǎng)。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(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)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(dāng)有益菌在消化道內(nèi)占優(yōu)勢(shì)菌群地位時(shí)，就可以抑制消化道粘附的病原菌，維持腸道微生態(tài)平衡，排除或控制潛在的病原體[19]。楊紹斌等[20]實(shí)驗(yàn)證明在臭氧配合下，隨著光合細(xì)菌投放量的增加，患病魚數(shù)量逐漸變少，光合細(xì)菌投放量為1％時(shí)，可有效預(yù)防觀賞魚爛鰓病和水霉病。李勤生[21]用光合細(xì)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)惡臭污水中的光合細(xì)菌體內(nèi)含有抗病毒物質(zhì)，能消除水中某些動(dòng)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(jié)對(duì)蝦，飼養(yǎng)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(yǎng)的蝦成活率為100％，而對(duì)照組的成活率僅為26％。趙衛(wèi)紅等[25]實(shí)驗(yàn)表明光合細(xì)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(xì)胞的免疫機(jī)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(nèi)，微生態(tài)制劑的作用效果隨著添加量的增加而增加。

3.3 分解有機(jī)污染物，凈化水質(zhì)改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境

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

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4 水產(chǎn)飼用益生菌存在問題與展望

飼用益生菌在提高水產(chǎn)動(dòng)物抗病能力、提高飼料轉(zhuǎn)化率、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)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(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的凈化，有利于人類的健康，發(fā)展前景十分廣闊，但在如何充分發(fā)揮飼用益生菌的功效等方面仍存在一些問題。

（1）不同的養(yǎng)殖品種、不同的生長(zhǎng)時(shí)期，益生菌發(fā)揮的功效也不同。應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的益生菌，于不同生理階段適當(dāng)?shù)靥砑樱唬?font face="Times New Roman">2）有的益生菌制劑在制作、貯藏過程中活力與穩(wěn)定性容易受破壞甚至死亡，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用的效果不理想，因此應(yīng)盡可能的按照益生菌的特性及使用說明進(jìn)行貯藏，保持益生菌的活力和穩(wěn)定；（3）抗生素的藥效比較強(qiáng)，有的益生菌可能也會(huì)被抗生素抑制，因此可采取多種益生菌配合使用，或?qū)⒁嫔�菌與抗生素、酶制劑、多肽、酸化劑等物質(zhì)聯(lián)合使用[32]；（4）長(zhǎng)期使用抗生素及化學(xué)藥物容易引起病原菌的耐藥性和突變等，因此可以根據(jù)益生菌的生物學(xué)特性，將其作為基因工程的受體菌株，應(yīng)用基因工程技術(shù)進(jìn)行改造[33]，借以克隆及表達(dá)有用的氨基酸合成酶基因或抗原基因等，研制出耐受常規(guī)化學(xué)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(diǎn)，將推動(dòng)微生物及水產(chǎn)動(dòng)物行業(yè)的發(fā)展。

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