益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的技術(shù)研究

文/暴寧 王連順 韓雨哲 姜志強 任同軍

益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的技術(shù)研究

文/暴寧 王連順 韓雨哲 姜志強 任同軍

采用先進(jìn)的益生菌制劑來增強動物免疫力，提高抗病能力是針對對目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)存在問題的有效解決途徑之一。益生菌是利用環(huán)境或養(yǎng)殖生物體內(nèi)有益的微生物菌株制成，有促進(jìn)生長、防止疾病、調(diào)節(jié)體內(nèi)微生態(tài)平衡和改善水體環(huán)境等的作用。吳垠研究表明微生態(tài)制劑對對蝦的生長速度和抗病力是有促進(jìn)作用的。因此，以綠色健康無毒害為標(biāo)準(zhǔn)的益生菌研究為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供了理論依據(jù)。

目前水產(chǎn)養(yǎng)殖已經(jīng)成為我國主要的食品供給來源之一，水產(chǎn)品具有營養(yǎng)價值高，口味獨特，對人體有益等特點，并且隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對水產(chǎn)品的需求量日益增加，促進(jìn)了我國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大。現(xiàn)在的高密度、集約化養(yǎng)殖為主的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式產(chǎn)生了許多問題，如水體富營養(yǎng)化、水質(zhì)惡劣，各種疾病的爆發(fā)等。雖然在水產(chǎn)養(yǎng)殖當(dāng)中，抗生素的使用對疾病的控制發(fā)揮了較大的作用，但在生產(chǎn)實際當(dāng)中，抗生素的使用會有很大的隱患，長時間使用抗生素會使養(yǎng)殖動物產(chǎn)生抗藥性，同時也易導(dǎo)致藥物殘留，人類食用后會對人體產(chǎn)生危害等問題。尋找綠色環(huán)保替代抗生素的免疫增強劑是我們研究的熱點之一。

采用先進(jìn)的益生菌制劑來增強動物免疫力，提高抗病能力是針對對目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)存在問題的有效解決途徑之一。益生菌是利用環(huán)境或養(yǎng)殖生物體內(nèi)有益的微生物菌株制成，有促進(jìn)生長、防止疾病、調(diào)節(jié)體內(nèi)微生態(tài)平衡和改善水體環(huán)境等的作用。吳垠研究表明微生態(tài)制劑對對蝦的生長速度和抗病力是有促進(jìn)作用的。因此，以綠色健康無毒害為標(biāo)準(zhǔn)的益生菌研究為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供了理論依據(jù)。

一、益生菌概述

1.益生菌的概念

益生菌制劑是一類從宿主體內(nèi)分離的正常菌群組成的活菌制劑，通過調(diào)節(jié)腸道內(nèi)微生物平衡，對宿主產(chǎn)生有益影響，是微生態(tài)制劑的一種。隨著對益生菌研究的深入，在1997年Tannock發(fā)現(xiàn)，益生菌可作為飼料添加劑同時可以改善腸道菌群。2001年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)將益生菌定義為：當(dāng)使用量達(dá)到某一數(shù)值時，對宿主健康產(chǎn)生益處的活微生物。此外，國內(nèi)的學(xué)者也對益生菌作了修正和定義。

2.益生菌的分類

目前所研究的益生菌主要分為兩大類：①復(fù)合益生菌，如美菌方、復(fù)方型活性生物凈水劑等，主要由硝化細(xì)菌(Nitrifying bacteria)、反硝化細(xì)菌、乳酸桿菌(Lactobacillus)、雙歧桿菌(Bifidobacteria)、假單胞桿菌(Pseudomonadaceae)、酵母菌(Saccharomyces)等組成。②單一益生菌，如光合細(xì)菌(Photosynthetic bacteria)、乳酸菌(Lactic acid bacteria)、酵母菌(Yeast)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、糞腸球菌(Enterococcus faecalis)、沼澤紅假單胞菌(Rhodopseudanonas palustris)、熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)、溶藻膠弧菌(Vibrio alginolyticus)、噬菌蛭弧菌(Bdellovibrio bacterovorus)等。

二、益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用機理及應(yīng)用

益生菌可以作為飼料添加劑，又可以作為水質(zhì)改良劑，直接或間接的對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物產(chǎn)生有益的影響。

1.益生菌對養(yǎng)殖水體的作用機理及應(yīng)用

養(yǎng)殖水體可以看作是群落結(jié)構(gòu)簡單的生態(tài)系統(tǒng)，現(xiàn)代高密度、集約化養(yǎng)殖以及餌料，糞便的堆積造成水體嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化，大量有害藻類的生長，同時水體溶氧減少致使大量水產(chǎn)養(yǎng)殖動物死亡，帶了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。研究表明，益生菌可以利用水中的有機廢物質(zhì)，改善養(yǎng)殖水環(huán)境。光合細(xì)菌具有光合作用的能力，能迅速消除水中有害物質(zhì)，平衡酸堿度，具有很高的水質(zhì)凈化能力，從而改善水質(zhì)，促進(jìn)水產(chǎn)動物生長。此外，光合細(xì)菌還能對弧菌有一定的抑制作用，以達(dá)到防止疾病的目的。芽孢桿菌進(jìn)入水體中改善水質(zhì)的同時也會對弧菌起到抑制作用，有效的控制了弧菌病的發(fā)生。在養(yǎng)殖時所使用的自凈式養(yǎng)殖槽，基本原理是池底設(shè)置生物床，化能異養(yǎng)型細(xì)菌進(jìn)入水體，進(jìn)行氧化、氨化、固氮等作用，將產(chǎn)生的氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮等一系列除去水中廢棄物、殘餌、糞便的過程，以達(dá)到減少水體富營養(yǎng)化，促進(jìn)優(yōu)勢菌群的形成，抑制病原微生物生長的目的。

2.益生菌對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物體內(nèi)微生態(tài)調(diào)節(jié)的作用機理與應(yīng)用

研究表明益生菌作為飼料添加劑可以調(diào)節(jié)水產(chǎn)動物體內(nèi)微生態(tài)平衡，促進(jìn)生長發(fā)育，提高免疫力、抗病力，起到防治疾病和增進(jìn)健康的作用。比較常見的益生菌有乳酸菌(Lactic acid bacteria)、酵母菌(Yeast)和芽孢桿菌(Bacillus sp.)等。乳酸菌在腸道內(nèi)大量定植，可以抵抗革蘭氏陰性致病菌，增強機體感染力，促進(jìn)魚類生長，能夠提高抗病能力。酵母菌是喜生長于偏酸性的環(huán)境中，可在腸道內(nèi)大量繁殖，酵母菌含有可以提高動物消化酶活性的物質(zhì)如多種維生素、微量元素等。芽孢桿菌是一種需氧型、耐受性強、穩(wěn)定的益生菌，研究報道指出飼料中添加枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、雙歧桿菌和嗜酸乳酸菌的復(fù)合菌可以有效降低弧菌數(shù)，提高機體的免疫力，促進(jìn)生長。

益生菌對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物體內(nèi)微生態(tài)的調(diào)節(jié)作用機理尚未清楚，但是普遍認(rèn)為主要有以下兩個方面：①分泌作用，很多研究表明大部分益生菌會分泌某些物質(zhì)，該物質(zhì)會抑制或殺死有害菌，人們稱之為細(xì)菌素。Ring E等認(rèn)為細(xì)菌素是一種特殊的復(fù)合物，而乳酸菌細(xì)菌素正是由過氧化氫、有機酸以及它們所分泌的乳酸組成。但也有研究表明除此之外還有表面活性劑(biosurfactant)、鐵載體(siderophores)等。②抑制作用，競爭抑制是益生菌作用的重要機制。在與病害菌競爭附著點的同時使得益生菌在體內(nèi)處于優(yōu)勢地位，從而減少了病害菌的數(shù)量，達(dá)到防治病害的目的。此外益生菌和病原菌也競爭營養(yǎng)物質(zhì)，在有限營養(yǎng)的環(huán)境中，益生菌能更好的利用有限的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致病原菌缺乏營養(yǎng)，從而處于優(yōu)勢地位。

3.益生菌對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的營養(yǎng)性能、免疫力的作用機理及應(yīng)用

益生菌可以提高營養(yǎng)性能，作為免疫佐劑和免疫刺激劑。研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加不同水平的益生菌可提高凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)、牙鲆(Paralichthys olovaceus)、大菱鲆(Scophthalmus maximus)等的生長性能、免疫力和抗病力。華雪銘等研究發(fā)現(xiàn)多糖和益生菌具有提高暗紋東方鲀的免疫力、消化功能、生長效率的作用。Aly等的研究表明B. subtilis以及Lactobacillus acidophilus具有提高機體消化水平、促進(jìn)營養(yǎng)吸收，增加機體體重的特點。因此，益生菌的營養(yǎng)作用是實際存在的，并且在生產(chǎn)實際中發(fā)揮了重要的作用，水產(chǎn)動物體內(nèi)的益生菌除了本身可以幫助消化，提高飼料利用率，而且自身也含有菌體蛋白、多種維生素等營養(yǎng)物質(zhì)。此外，益生菌作為飼料添加劑首先進(jìn)入的是腸道，腸道黏膜的面積使皮膚表面的兩倍，不僅僅是消化的主要場所，同時也會發(fā)揮一定的免疫作用，當(dāng)外界環(huán)境惡化導(dǎo)致消化道疾病時，此時，益生菌的進(jìn)入可以調(diào)節(jié)改善腸道菌群，提高免疫力，達(dá)到治療疾病的目的。

三、益生菌群的影響因子

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，益生菌的添加可以提高生長性能，免疫活性以及抗病力，但發(fā)揮作用的同時也會受到各種因子的影響，如食物、環(huán)境因子、脅迫因子和一些特殊物質(zhì)等。

1.食物

有很多因素會影響益生菌在水產(chǎn)動物體內(nèi)的定植、更替。其中食物是很重要的一項因素。不同種魚，食性不同，腸道微生物群也會有很大差異，有研究表明，如動物性食性的魚類腸道優(yōu)勢菌群主要有腸微球菌、貝內(nèi)克菌、弧菌等，而植食性的魚類腸道優(yōu)勢菌群主要是的嗜酸性桿菌和雙歧桿菌。

2.環(huán)境因素

環(huán)境因素對水產(chǎn)動物腸道微生物的影響是很顯著的。環(huán)境因子包括溫度、鹽度以及其他生物等。溫度是對水產(chǎn)動物腸道益生菌是有影響的，當(dāng)環(huán)境溫度過高，菌體的蛋白變性而失活。水體的鹽度也會造成水生動物體內(nèi)微生物菌群的變化，如當(dāng)魚從淡水遷移到海水養(yǎng)殖時，腸道菌群會發(fā)生相應(yīng)的變化，腸道優(yōu)勢菌群由Aeromonas變?yōu)閂ibrio。此類現(xiàn)象說明環(huán)境因素是可以影響到水生動物腸道微生態(tài)的平衡。

3.脅迫因素

脅迫因素也就是外界脅迫的作用下機體內(nèi)的微生物會發(fā)生相應(yīng)的變化，如營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，環(huán)境惡劣等。據(jù)報道，當(dāng)食物中某些必需營養(yǎng)素缺乏時，會使得腸道菌群發(fā)生變化。也有相關(guān)報道指出惡劣的環(huán)境使得腸內(nèi)氣單胞菌和假單胞菌的一些種類會轉(zhuǎn)變?yōu)椴『鷱亩茐臋C體內(nèi)微生態(tài)平衡。水產(chǎn)動物的搬運是否會對水產(chǎn)動物體內(nèi)微生物造成影響尚未報道。

4.特殊物質(zhì)的影響

在對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的研究中發(fā)現(xiàn)，某些特殊物質(zhì)如鉻、鐵等會對水產(chǎn)動物體內(nèi)的正常菌群產(chǎn)生影響。研究指出，添加鉻的飼料會造成腸道與糞便的革蘭氏陰性菌衰敗與膽汁牛黃水解酶的增加進(jìn)而對菌群在體內(nèi)的定植與更替造成影響。鐵也是水產(chǎn)養(yǎng)殖動物維持正常菌群的一個重要因素。

遼寧省大連海洋大學(xué) 遼寧省北方魚類應(yīng)用生物學(xué)與增養(yǎng)殖重點實驗室 農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點實驗室