微生態(tài)制劑在對蝦養(yǎng)殖中的研究與應用綜述

夏磊+唐夏+張洪玉

摘要：綜述了國內(nèi)外微生態(tài)制劑對對蝦外部水環(huán)境及內(nèi)部環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，包括提高水體溶氧量，降低水體銨態(tài)氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量及抑制水體中有害微生物的繁殖，生物奪氧、分泌、競爭作用及刺激免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用與應用現(xiàn)狀，提出了今后微生態(tài)制劑在對蝦養(yǎng)殖中的發(fā)展方向。

關鍵詞：微生態(tài)制劑；對蝦養(yǎng)殖；作用機理；應用現(xiàn)狀

中圖分類號：S968.22文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2014）11-0259-03

近年來，隨著對蝦養(yǎng)殖密度不斷加大，水質不斷惡化，以及對蝦種質資源退化，細菌性、病毒性疾病始終困擾著對蝦養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展?？萍既藛T和產(chǎn)業(yè)界人士投入了很大精力對對蝦病的病原、病理、傳播途徑及其防治方法進行研究，但效果不是很理想。如1992年暴發(fā)的白斑綜合征病毒（whitespotsyndromevirus，WSSV），至今仍未有有效解決辦法。

對蝦疾病的暴發(fā)不是單一因素造成，是養(yǎng)殖環(huán)境破壞及蝦體抗病力減弱共同作用的結果。微生態(tài)制劑具有既能改善養(yǎng)殖環(huán)境又能提高蝦體抗病力的獨特優(yōu)勢，被認為是對蝦養(yǎng)殖中最有應用前景的生物制品。微生態(tài)制劑按其作用方式主要分為外潑和內(nèi)服2種，分別起著調(diào)節(jié)對蝦外部水環(huán)境及其自身內(nèi)部環(huán)境的作用。筆者對微生態(tài)制劑調(diào)節(jié)對蝦外部水環(huán)境及內(nèi)部環(huán)境的作用機理及其應用進行了概述，以期為對蝦微生態(tài)制劑的進一步研究與應用奠定基礎。

1微生態(tài)制劑對對蝦外部水環(huán)境的調(diào)節(jié)作用

我國的生產(chǎn)性對蝦人工養(yǎng)殖系統(tǒng)是為實現(xiàn)經(jīng)濟目的而建立起來的人工開放型生態(tài)系統(tǒng)，其營養(yǎng)結構簡單，自凈能力較差，物質循環(huán)見圖1、圖2。

在前期的蝦池生態(tài)系統(tǒng)中，蝦個體小，投喂餌料少，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物不多，蝦池中的溶解氧比較充足，蝦池的微生態(tài)環(huán)境處于相對穩(wěn)定的良性循環(huán)狀態(tài)（圖1）[1]。

隨著養(yǎng)殖生產(chǎn)的實施，首先大量的殘餌、排泄物等有機物逐日增多并沉積池底（圖2），在養(yǎng)殖水體的下層或底層，浮游微藻的光合作用微弱，水體中少量的溶解氧很快就被代謝產(chǎn)物的氧化分解所消耗，好氧微生物的活動受到抑制[2]。其次厭氧性或兼性厭氧性微生物大幅度生長而成優(yōu)勢菌群，厭氧消化取代了氧化分解，但是厭氧消化降解有機物慢且不徹底，易產(chǎn)生氨氣、有機酸、胺類、硫化氫、低級脂肪酸、甲烷等對對蝦有毒的中間產(chǎn)物，進而引起對蝦發(fā)病[1]。高密度的養(yǎng)殖動物以及污染的生態(tài)環(huán)境為各種病源微生物、病毒的生長提供了生態(tài)條件[3]，嚴重破壞了蝦池的生態(tài)平衡。

對蝦養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的殘餌、糞便等如果不能及時降解累積，很容易引發(fā)蝦池微生態(tài)的惡性循環(huán)，而微生態(tài)制劑能夠直接或間接的分解和利用這些有機物質，提高水體溶解氧，減少養(yǎng)殖水體中銨態(tài)氮、亞硝酸鹽等有害物質的含量，抑制有害病原菌的孳生，其作用機制如下。

1.1提高水體溶氧量

蝦池水體中的溶解氧含量是對蝦賴以生存的重要條件，微生態(tài)制劑主要通過以下2個方面來提高水體溶解氧含量：（1）分解有機物質，降低氧氣消耗。應用最廣泛的微生態(tài)制劑主要是光合細菌、芽孢桿菌。光合細菌是光能異氧菌，細胞內(nèi)含有類似于植物葉綠體的細菌葉綠素，能以光為能源在厭氧條件下以水中魚蝦殘餌及排泄物為碳源進行不產(chǎn)氧的光合作用，合成大量菌體，增氧機制是通過同化水中有機物減少有機耗氧來實現(xiàn)的[4]。付保榮等研究表明，在養(yǎng)殖池水中潑灑光合細菌，可明顯增加水體中溶解氧含量[5]。高存川等研究表明，芽孢桿菌能迅速降解養(yǎng)殖水體中的有機物，包括殘余餌料、水產(chǎn)動物的排泄物、死亡生物殘體及池底淤泥，能有效改良水質，營造良好的養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境[6]。（2）微生態(tài)制劑能夠將沉積池底的大量有機物通過氧化、氨化、硝化、反硝化、硫化、固氮等作用迅速分解為CO2、硝酸鹽、磷酸鹽等營養(yǎng)鹽，為單細胞藻類的生長繁殖提供營養(yǎng)，單細胞藻類通過光合作用產(chǎn)生大量溶解氧。黃永春研究了復合微生態(tài)制劑對養(yǎng)蝦水體水質的影響，結果表明，水體中溶解氧提高了11.0%[7]。

1.2降低水體銨態(tài)氮、硝酸鹽及亞硝酸鹽含量

蝦池中的氮循環(huán)大致為含氮有機物（殘餌、糞便等）→銨態(tài)氮→亞硝酸鹽→硝酸鹽→藻類。在蝦池中人工投餌輸入的氮占總輸入氮的90%左右，僅19%轉化為蝦體內(nèi)的氮[8]，過高的銨態(tài)氮、亞硝酸鹽、硝態(tài)氮對養(yǎng)殖動物具有很強的毒性，不僅會對對蝦產(chǎn)生直接毒害，而且能夠誘發(fā)多種疾病，影響對蝦的生長。目前，在降低水體銨態(tài)氮、硝酸鹽及亞硝酸鹽含量方面應用較多的微生態(tài)制劑主要有光合細菌、芽孢桿菌、硝化細菌3大類。

謝鳳行等研究表明，光合細菌的固氮作用將水體中的游離氮氣固定在自身體內(nèi)，使生態(tài)系中的氮含量增加，這對氮限制的水體更有意義[9]；馬述法等在對蝦養(yǎng)殖池中按0.75g/m2光合細菌與沙均勻攪拌后投放，結果試驗池的NH4+-N比對照池平均下降0.08mg/L[10]。

丁雷等發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌不能起到分解水體中小分子有機物同化銨態(tài)氮的作用，但有明顯降低水體中硝酸鹽、亞硝酸鹽的作用[11]；王彥波等也發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌能大大降低水中亞硝酸鹽的含量，在試驗過程中，亞硝酸鹽含量從0.28mg/L下降至0.14mg/L，下降幅度達50%；對照組亞硝酸含量從0.26mg/L增至0.56mg/L，增幅為115.38%[12]。

硝化細菌能夠克服光合細菌對亞硝酸鹽轉化低率較低和芽孢桿菌對銨態(tài)氮轉化低的不足，它是一類化能自養(yǎng)型細菌，有亞硝酸細菌和硝酸細菌兩類生理亞群組成，亞硝酸細菌完成NH+4-N到NO-2-N的轉化；而硝酸細菌完成NO-2-N到NO-3-N的轉化，從而使對水生動物有毒的銨態(tài)氮和亞硝酸鹽轉化為對水生動物無毒的硝酸鹽[4]。邢華等在對蝦池中施用純化的硝化細菌制劑發(fā)現(xiàn)在未換水的情況下，亞硝酸鹽含量下降98%，對蝦生長良好[13]；韓士群在對蝦池中投加硝化細菌后水體氨氮濃度僅為對照池的40%。

1.3抑制水體中有害菌群與有害微生物的繁殖endprint

有些微生態(tài)制劑可通過分泌一些抑菌物質，或產(chǎn)生許多抑制病原體生長的代謝產(chǎn)物來降解環(huán)境中致病菌和有害微生物產(chǎn)生的毒性物質。Moriarty將由多株芽孢桿菌組成的復合菌劑投放到蝦養(yǎng)殖池塘后，發(fā)現(xiàn)池塘底沉積物中發(fā)光弧菌的數(shù)量顯著降低，水體中其他致病菌和有害微生物的數(shù)量也降低到最低程度[14]。付保榮等研究表明，光合細菌對水體中致病菌和有害藻類有明顯的抑制作用[5]。Bachère研究發(fā)現(xiàn)，在凡納濱對蝦幼體養(yǎng)殖中，枯草芽孢桿菌可以控制致死率高達100%的哈維弧菌[15]。

2微生態(tài)制劑對對蝦內(nèi)部環(huán)境的調(diào)節(jié)作用

對蝦內(nèi)環(huán)境主要是指對蝦腸道環(huán)境。對蝦腸道中存在著各種微生物，它們作為一個整體影響著機體的生理、生化和免疫反應[16]。

健康對蝦腸道內(nèi)的微生物菌群，在定性、定量和定位等方面都保持著平衡狀態(tài)，但這種平衡狀態(tài)一旦失調(diào)，對蝦便會出現(xiàn)生產(chǎn)力下降和表現(xiàn)疾病癥狀。大量研究和生產(chǎn)實踐證實，微生態(tài)制劑對對蝦內(nèi)環(huán)境生態(tài)平衡起著重要的調(diào)節(jié)作用[17]。調(diào)節(jié)作用主要通過如下方式實現(xiàn)。

2.1生物奪氧

所謂“生物奪氧”就是為了給厭氧菌的生長繁殖創(chuàng)造一個無氧的環(huán)境。正常情況下，對蝦腸道內(nèi)優(yōu)勢菌群為厭氧菌，而需氧菌和兼性厭氧菌只占1%左右[18]。如果專性厭氧菌減少，失去優(yōu)勢菌群地位，蝦體腸道微生態(tài)平衡就會失調(diào)。當微生態(tài)制劑以孢子狀態(tài)進入消化道后，迅速增殖，消耗腸內(nèi)氧氣，使腸道內(nèi)氧氣濃度下降，造成不利于致病性好氧菌生長的環(huán)境，有助于厭氧微生物的生長，恢復正常的菌群平衡，達到防病治病和促進生長的目的。

2.2分泌作用

Burbank等研究認為，大部分益生菌通過分泌一種特異性的復合物來抑制或殺滅有害菌種[19-20]。Leweus等研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌分泌的抑菌物質的有效成分是過氧化氫、有機酸及其所分泌的乳酸，這些分泌物可以通過滲透作用進入致病菌細胞內(nèi)，到達抗菌效果[21]。余煥玲等研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌能夠產(chǎn)生某些有機酸類，降低腸道內(nèi)pH值，抑制病原菌的生長，維持腸道微生物的平衡[22]。

某些益生菌還可以分泌消化酶和營養(yǎng)物質，增強宿主的營養(yǎng)物質代謝，促進宿主生長，提高抗病力。某些益生菌本身就含有豐富的蛋白質，能夠為宿主細胞提供營養(yǎng)物質。像乳酸菌等益生菌本身就能夠利用蛋白質、糖類和脂肪等物質，通過分解作用產(chǎn)生一系列營養(yǎng)物質供宿主使用。Gullian等研究發(fā)現(xiàn)在飼料中添加微生物可以促進對蝦生長[23]。

2.3占位競爭與營養(yǎng)競爭

根據(jù)“生物生存競爭規(guī)律”和“菌群互制原理”，生物要生存與繁殖，就必須搶占有限的生存空間與有限的食物，進而抑制其他物種的擴張。占位競爭通常指有益菌與致病菌爭奪腸道內(nèi)的黏附位點。致病菌通過與腸壁上皮細胞特異性的受體識別和結合達到黏附的目的，而有益菌細胞表面的大分子能有效阻斷和抑制病原菌與腸上皮細胞受體的結合[24-25]。Yan等的研究雖然沒有直接驗證競爭性抑制，但是證實了附著在海藻上的芽孢桿菌中抗生素的產(chǎn)生與芽孢桿菌生物膜的形成有關[26]。也有研究發(fā)現(xiàn)腸道內(nèi)出現(xiàn)益生菌后，可以有效抑制病原菌的附著[27]。也有研究證明，益生菌的分泌物的功能之一就是抑制有害生物的附著。

研究表明，在飼料中添加有益活菌制劑后，有益菌可以通過與病原菌爭奪營養(yǎng)物質方式抑制病原菌的數(shù)量。Gram等研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e離子對細菌的生長是至關重要的，在動物體內(nèi)Fe離子的含量十分有限，鐵載體是微生物吸收鐵離子重要的載體，有益菌通過產(chǎn)生鐵載體對病原菌產(chǎn)生抑制作用[28]。

2.4刺激蝦體免疫系統(tǒng)

對蝦屬低等的無脊椎動物，免疫系統(tǒng)比較原始，缺乏真正意義上的T淋巴細胞、B淋巴細胞和抗體，免疫反應屬于非特異性免疫。目前，用微生態(tài)制劑提高對蝦免疫力的研究尚處于探索階段，還有許多問題需要開展深入細致的研究，已有研究結果及對蝦血淋巴中的相關酶學的分析可初步推斷，對蝦攝食微生態(tài)制劑后，可通過啟動相關的免疫級聯(lián)反應，一方面觸發(fā)細胞免疫系統(tǒng)，包括血細胞的吞噬、包掩和凝集等免疫反應；另一方面誘發(fā)體液免疫系統(tǒng)，包括血淋巴或體液中酶（如溶菌酶、酚氧化酶、超氧化物歧化酶等）、免疫因子（如凝集素、溶血素等）以及調(diào)節(jié)因子（如酚氧化酶原激活系統(tǒng)等）的防御功能[29]，進而防止病毒病的發(fā)生[30]，增強機體免疫力和抗病性[31]。Rengpipat等對芽孢桿菌S11的研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌S11提高對蝦免疫功能的方式是通過激活斑節(jié)對蝦體液和細胞免疫系統(tǒng)來實現(xiàn)的[32]。Ninawe等研究報道，芽孢桿菌進入對蝦腸道后利用表面抗原或代謝物不斷刺激對蝦的免疫防御系統(tǒng)，同時通過與有害細菌爭奪營養(yǎng)和附著位點，保護機體免受病原菌的侵染，來增強機體的非特異性免疫力[33-35]。李桂英等研究表明，益生菌對凡納濱對蝦超氧化物歧化酶、磷酸酶、溶菌酶和一氧化氮合酶活性都有不同程度的提高，除溶菌酶外其他酶活性個別組較對照組均達差異顯著水平[36]。

3微生態(tài)制劑在對蝦養(yǎng)殖業(yè)中的應用現(xiàn)狀與展望

目前，對微生態(tài)制劑的開發(fā)和研究，國外已進入高潮，并且已形成強大的產(chǎn)業(yè)，每年收入相當可觀。我國對微生態(tài)制劑的研究與應用相對緩慢，但微生態(tài)制劑作為水質改良劑在我國對蝦養(yǎng)殖中已得到廣泛應用，在消除養(yǎng)殖水體有機污染、降解水體銨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮等方面取得了良好的效果，形成了“水產(chǎn)養(yǎng)殖-生物修復”的綠色健康養(yǎng)殖新模式，但是作為對蝦飼料添加劑的效果并不理想，主要是目前市面上的微生態(tài)制劑大多源于陸生動物，對蝦專用的微生態(tài)制劑非常少，微生態(tài)制劑的選擇非常重要，不合適的微生態(tài)制劑會在動物的腸道內(nèi)對寄主造成意想不到的損害。

盡管國內(nèi)學者在微生態(tài)制劑防治蝦病方面進行了有益的探索，但是相對于發(fā)達國家還有很大的差距，缺乏微生態(tài)制劑篩選安全性方面的統(tǒng)一標準，微生態(tài)制劑防治蝦病的應用效果還不夠理想，很多問題亟待解決。endprint

（1）目前已確定在我國適宜作對蝦專用的微生態(tài)制劑或針對對蝦某個生長階段、某些疾病的專用微生態(tài)制劑的菌種種類太少，尚需要開發(fā)新的菌種，或利用現(xiàn)有的分子生物學等方法改造現(xiàn)有的菌種，使之具有新的特性。

（2）關于微生態(tài)制劑作用機理的研究進展緩慢，對于對蝦腸道正常菌群的組成和相互關系研究不夠清楚。

（3）微生態(tài)制劑的制作、加工工藝手段落后、單一，對微生態(tài)制劑生產(chǎn)后處理階段手段匱乏，很難保證微生態(tài)制劑在與飼料混合的過程中不被其他有害菌污染，無法保證微生態(tài)制劑的安全穩(wěn)定性。

（4）對飼用微生態(tài)制劑的作用機制尚不十分清楚，無統(tǒng)一定論；多菌種配比、機械化生產(chǎn)工藝和參數(shù)控制自動化等方面仍不完善；添加劑量、質量濃度與微生態(tài)平衡缺乏理論依據(jù)參數(shù)。

盡管微生態(tài)制劑存在各種不確定的因素，在對蝦養(yǎng)殖業(yè)中的效用還不明顯，但其本身所具有的無毒無害、無藥殘等優(yōu)點還是勿庸置疑，以微生態(tài)制劑直接殺滅或抑制病原，是蝦病防治方法研究的重要方向。隨著現(xiàn)代生物工程、冷凍、保藏技術的發(fā)展，微生態(tài)制劑作為一種免疫增強劑必將廣泛使用到甲殼動物上，微生態(tài)制劑可望成為解決蝦病的重要途徑之一。

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