微生態(tài)制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展

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動(dòng)物腸道中棲息著大量微生物，它們保持共生或拮抗關(guān)系，維持著機(jī)體微生態(tài)平衡，當(dāng)這種平衡被破壞時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)菌群失調(diào)，即腸道正常菌群的種類(lèi)、數(shù)量和比例發(fā)生異常變化，偏離正常的生理組合，轉(zhuǎn)變?yōu)椴±硇越M合狀態(tài)。菌群失調(diào)將會(huì)引起許多相關(guān)疾病，臨床上以腹瀉為最明顯癥狀?？股厥穷A(yù)防動(dòng)物腸道傳染病，防止動(dòng)物感染病菌的有效藥物，但長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用，由于其抗菌譜廣，在殺死病菌的同時(shí)也殺死有益菌群，破壞了腸道微生態(tài)平衡，是引起菌群失調(diào)的主要誘發(fā)因素，而且抗生素耐藥性及其在畜禽產(chǎn)品中殘留等問(wèn)題，降低了畜禽產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。微生態(tài)調(diào)節(jié)劑是指在微生態(tài)學(xué)理論指導(dǎo)下，可調(diào)整微生態(tài)失調(diào)，保持微生態(tài)平衡，提高宿主健康水平或增進(jìn)益生菌及其代謝產(chǎn)物和生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)的制劑，有抗生素樣作用。本文就近年來(lái)微生態(tài)調(diào)節(jié)劑的研究狀況及在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用作一綜述。
    1        微生態(tài)調(diào)節(jié)劑
    1.1  益生菌
    益生菌（probiotics）首先于1965年使用，又稱(chēng)為益生素、促生素、生菌素、促菌素、活菌素，是指含活菌或含菌體組分及代謝產(chǎn)物死菌的生物制品，經(jīng)口或其他方式投入，可在粘膜表面處改善微生物區(qū)系的屏障功能或刺激特異與非特異性免疫。作為益生菌的菌株應(yīng)具有生長(zhǎng)速度快，對(duì)胃腸道環(huán)境中低 pH 值、膽汁中所含的膽鹽、腸道內(nèi)容物分解產(chǎn)生的苯酚等抑制因素具有抵抗力，而且能產(chǎn)生抗菌物質(zhì)等能力。益生菌的作用機(jī)理有以下幾種學(xué)說(shuō)：優(yōu)勢(shì)菌群學(xué)說(shuō)，菌群屏障學(xué)說(shuō)，微生物奪氧學(xué)說(shuō)，微生物菌群競(jìng)爭(zhēng)排斥學(xué)說(shuō)等。
    目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)益生菌的研究多為來(lái)源于乳品、植物、肉品、健康人體或動(dòng)物腸道及其代謝物中的乳酸菌、芽孢桿菌、鏈球菌等。常見(jiàn)的有雙歧桿菌（Bigidobacterium）、瑞士乳桿菌（Lactobacillus helveticus）、植物乳桿菌（Lactobacillus plantanm）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、短乳桿菌（Lactobacillus brevis）、干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）、保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）、糞鏈球菌（Streptococcus faecalis）、嗜酸鏈球菌（Streptococcus thermophilus）、納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）等。目前在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是乳酸桿菌和芽孢桿菌。
    乳酸桿菌是動(dòng)物腸道中優(yōu)勢(shì)菌群之一，它對(duì)生物體具有有益作用。乳酸菌制劑是應(yīng)用歷史最早，種類(lèi)最多，效果最好的益生菌。乳酸菌制劑的特點(diǎn)：是多種動(dòng)物消化道主要共生菌，形成正常菌群；在微需氧或厭氧條件下產(chǎn)生乳酸；能耐酸性，不耐熱，65~75℃下死亡；產(chǎn)生一種特殊抗生素，有效抑制大腸桿菌、沙門(mén)氏菌的生長(zhǎng)。
    芽孢桿菌在動(dòng)物腸道微生物群落中存在數(shù)量較少，但芽孢桿菌在動(dòng)物生產(chǎn)中的作用確較大。目前生產(chǎn)中應(yīng)用的芽孢桿菌主要有地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌。與乳酸菌相比，芽孢桿菌具有許多的優(yōu)點(diǎn)：芽孢桿菌在成熟期以孢子的狀態(tài)存在，對(duì)胃酸及膽鹽有較強(qiáng)的耐受性；熱穩(wěn)定性較高；具有較強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多種有效酶的活性；能產(chǎn)生多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是B族維生素的含量更高。
    1.2 益生元
    G．R．Gibson等在1995年提出益生元（prebiotics）。益生元應(yīng)具備以下條件：在前段消化道不能被水解，也不能被吸收；能選擇性地刺激腸內(nèi)有益菌（雙歧桿菌等）生長(zhǎng)繁殖并激活其代謝功能；能促進(jìn)腸內(nèi)健康優(yōu)勢(shì)菌群的構(gòu)成并提高其數(shù)量；能增強(qiáng)宿主機(jī)體健康。
    益生元包括低聚糖、微藻及天然植物等。低聚糖類(lèi)如低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖等；微藻類(lèi)如螺旋藻、節(jié)旋藻等。還有一些天然植物，包括蔬菜、中草藥、野生植物等。低聚糖類(lèi)益生元大多具有良好水溶性，粘度低，不結(jié)合礦物質(zhì)，口感清爽，甜度低，且酸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性均較好，無(wú)不良風(fēng)味。微藻類(lèi)益生元分布于土壤、沼澤、淡水、溫泉以及在一些極端環(huán)境中，含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白、微量元素和礦物質(zhì)、酶和天然色素及大量不飽和脂肪酸，膽固醇含量很低、不含飽和脂肪酸，且消化率可高達(dá)93%。
    1.3 合生素
    合生素（synbiotics）是指益生菌與益生元合并使用的制劑，具有雙重作用，既可發(fā)揮益生菌的生理性細(xì)菌活性，又可選擇地增加這種菌的數(shù)量使益生作用更持久。所以近年來(lái)合生素越來(lái)越受到人們的關(guān)注，是一種很有潛力的微生態(tài)調(diào)節(jié)劑。
    2 水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
    2.1 益生菌
    益生菌作為水產(chǎn)飼料添加劑，具有以下3個(gè)基本特征：體外實(shí)驗(yàn)中能拮抗病原菌或快速降解有機(jī)質(zhì)；能在水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物腸道、養(yǎng)殖水體中存活；能提高養(yǎng)殖動(dòng)物對(duì)病原菌的抵抗力，促進(jìn)生長(zhǎng)。其種類(lèi)主要有：1、光合細(xì)菌（PSB）。2、芽孢桿菌，其中包括蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌。3、酵母菌：包括啤酒酵母和石油酵母。4、乳酸菌：包括嗜酸乳酸菌、雙歧桿菌等。
    2.1.1 益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
    益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中能夠改善水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的微生態(tài)平衡。Westerdahl(1994)發(fā)現(xiàn)益生菌同致病菌競(jìng)爭(zhēng)在魚(yú)體內(nèi)消化道的黏附位點(diǎn)。Gldberg(1997)用致病性強(qiáng)的弧菌菌株浸染用產(chǎn)乳酸菌喂養(yǎng)的大西洋鱈魚(yú)苗，魚(yú)苗的抗病性增強(qiáng)，并發(fā)現(xiàn)在3周后存活下來(lái)的鱈魚(yú)腸道微生物群中產(chǎn)乳酸菌占優(yōu)勢(shì)。王紅寧等（1994）研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加光合細(xì)菌可顯著降低鯉魚(yú)腸道中大腸桿菌數(shù)量而雙歧桿菌、擬桿菌等有益菌增多，使腸內(nèi)微生物結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)。
    益生菌具有刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)發(fā)育的作用。孫艦軍等（1999）把光合細(xì)菌拌入餌料投喂中國(guó)對(duì)蝦22d后發(fā)現(xiàn)蝦體PO、SOD、溶菌和抗菌活力分別比對(duì)照組高102.2%、22%、53.4% 和14.0%，血細(xì)胞數(shù)高出67%。黃永春等（1997）用微生態(tài)制劑EM 飼喂建鯉，研究其血液指標(biāo)及耗氧率指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞及血紅蛋白含量均高于對(duì)照組，且耗氧率下降。桂遠(yuǎn)明等（1994）用節(jié)桿菌和乳酸菌制成的生態(tài)制品飼料添加劑能增強(qiáng)鯉魚(yú)的巨噬細(xì)胞吞噬率，抗體效價(jià)也明顯提高。劉克琳等（2000）用地衣芽孢桿菌制成的微生物添加劑能使鯉魚(yú)的免疫器官胸腺、脾臟生長(zhǎng)發(fā)育和成熟加快，免疫器官內(nèi)T、B淋巴細(xì)胞成熟也加快，同時(shí)數(shù)量增多；而Irianto和Austin（2002）發(fā)現(xiàn)益生菌可以提高虹鱒紅細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和白細(xì)胞數(shù)量，但在血清和黏液中未檢測(cè)到抗殺鮭氣單胞菌抗體，由此認(rèn)為益生菌刺激細(xì)胞免疫而非體液免疫；Rengpipat等（2000）對(duì)加喂了益生菌株Bacillus S11的斑節(jié)對(duì)蝦的研究表明，益生菌可以明顯提高蝦的吞噬細(xì)胞的吞噬水平，也提高酚氧化酶與抗菌物質(zhì)的活性。
    益生菌還有拮抗致病微生物，降解有機(jī)廢物，從而減少疾病發(fā)生，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的作用。Kozasa等(1986)首次將益生菌應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，用從土壤中分離的芽胞桿菌（Bacillus toyoi）經(jīng)培養(yǎng)后處理日本鰻鱺，降低了由愛(ài)德華氏菌引起的死亡。Austin等（1995）用分離的溶藻膠弧菌注射或浸浴鮭魚(yú)時(shí)，可抵抗致病性殺鮭氣單胞菌、鰻弧菌和病毒魚(yú)弧菌等的感染，而且該菌在鮭魚(yú)的消化道能存活21d以上。在對(duì)蝦養(yǎng)殖中，石軍等（2002）將芽胞桿菌、光合細(xì)菌、蛭弧菌等制成的混合菌制劑，按1mg/kg餌料的用量投喂給養(yǎng)殖對(duì)蝦，每7d1次，共計(jì)投喂3次。結(jié)果表明，試驗(yàn)池對(duì)蝦的病毒病發(fā)病時(shí)間較對(duì)照組延遲10d，產(chǎn)量提高40%。張慶等（1999）在試驗(yàn)中每隔25d向羅非魚(yú)養(yǎng)殖水體中添加以芽胞桿菌為主的微生物復(fù)合菌劑，發(fā)現(xiàn)微生物復(fù)合菌劑能明顯改善水質(zhì)條件，有效降低氨氮與亞硝酸鹽，營(yíng)造良好的水色，促進(jìn)羅非魚(yú)的生長(zhǎng)。吳垠等（1996）從健康中國(guó)明對(duì)蝦腸道中分離篩選出無(wú)毒、無(wú)害菌群制成微生物添加劑添加于中國(guó)對(duì)蝦飼料中，結(jié)果表明，試驗(yàn)組中國(guó)對(duì)蝦病毒感染后成活率明顯提高，死亡高峰時(shí)間延遲，飼料中添加益生菌能改善各器官的功能，延緩或減輕病毒的侵蝕；王彥波等（2003）在對(duì)蝦池中分別加入光合細(xì)菌、芽胞桿菌以及不同的微生態(tài)制劑，待其生長(zhǎng)繁殖后測(cè)定氨氮、亞硝酸鹽、COD值和pH值，發(fā)現(xiàn)制劑對(duì)蝦池水質(zhì)具有明顯的改善作用。
    潘康成等報(bào)道（1997）在基礎(chǔ)飼料中添加1%的芽孢桿菌制劑，對(duì)鯉魚(yú)的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，且能顯著提高鯉魚(yú)腸道消化酶的活性；劉小剛等（2002）在飼料中添加0.2%的芽孢桿菌，異育銀鯽肝胰臟的蛋白酶、淀粉酶活性分別比對(duì)照組提高85.4% 和129.5%。證明一些益生菌具有提高水生動(dòng)物體內(nèi)消化酶活性的作用。
    2.2益生元
    益生元多為非消化性食物成分，目前最具開(kāi)發(fā)前景的益生元是功能性低聚糖 類(lèi)益生元。功能性低聚糖是由2~10個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接形成的低度聚合糖。主要包括甘露寡糖（MOS）、低聚果糖（FOS）、大豆低聚糖 （SOS）、異麥芽寡糖（IOS）、低聚乳果糖 （LDL）、寡乳糖（GOS）、低聚焦糖 （STOC）和寡木糖（XOS）等。  
    2.2.1 益生元在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
    益生元在水產(chǎn)養(yǎng)殖中能選擇性促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)與繁殖，提高宿主生產(chǎn)性能。張紅梅等（2003）報(bào)道，在基礎(chǔ)飼料中添加0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%甘露寡聚糖，飼喂鯉魚(yú)45d，分析其生長(zhǎng)性能和腸道菌群，發(fā)現(xiàn)添加 0.3%甘露寡聚糖組餌料系數(shù)達(dá)到最小，腸道中的有害菌也顯著減少，而有益菌有所上升。Yoshida等（1995）研究表明，在非洲鯰飼料中添加0.1%甘露寡糖，并同時(shí)接種水生單孢菌，12h、24h后分別查血清、脾中的細(xì)菌數(shù)，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌數(shù)量明顯減少。
    益生元能有效地降低病原菌的抵抗力。Morgan研究發(fā)現(xiàn)，許多外源性細(xì)菌病原菌細(xì)胞表面或絨毛上具有類(lèi)丁質(zhì)結(jié)構(gòu)（外凝集素）能識(shí)別動(dòng)物腸壁細(xì)胞上的“特異性糖類(lèi)”受體，易與受體結(jié)合，在腸壁上發(fā)育繁殖，導(dǎo)致腸道疾病的發(fā)生。由于病原菌的結(jié)合受體具有特異性，因此，當(dāng)腸道中存在一定數(shù)量的與這些病原菌結(jié)合受體結(jié)構(gòu)相似的寡糖或菊粉時(shí)，它們競(jìng)爭(zhēng)性地與病原菌結(jié)合，而減少病原菌與腸粘膜上皮細(xì)胞結(jié)合的機(jī)會(huì)，使其得不到所需的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)寡糖又不被消化道內(nèi)源酶分解。因此，寡糖可攜病原菌通過(guò)腸道防止病原菌在腸道內(nèi)繁殖。Oyofo（1989）報(bào)道，甘露寡糖同病原菌外凝集素上的活性域結(jié)合后，病原菌就會(huì)失活，從而失去同腸粘膜上受體位點(diǎn)結(jié)合的能力。Bailay等（1991）在試驗(yàn)中報(bào)道，添加寡聚糖可使病原菌失去致病力，從而降低動(dòng)物疾病發(fā)生率。蘇純陽(yáng)等（2002）報(bào)道，在鮭魚(yú)中添加適量的甘露寡糖，飼喂5周后遭遇疾病襲擊，發(fā)現(xiàn)幼魚(yú)死亡率比對(duì)照組降低28%。
    益生元能調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)，提高宿主免疫力。Sharon和Lis（1993）在研究中提出，甘露寡糖能連接在細(xì)菌、病毒、毒素及真核生物上，結(jié)合后可以作為這些外源抗原的助劑，緩解抗原的吸收，增強(qiáng)機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫。Newman（1994）研究中發(fā)現(xiàn)，某些果寡糖的結(jié)構(gòu)與腸上皮寡糖的結(jié)構(gòu)受體相似，可與病源菌的外源凝集特異性結(jié)合，使病源菌不能在腸壁上黏附，而隨寡糖通過(guò)消化道排除體外。Yoshida等（1995）報(bào)道了甘露寡糖能顯著提高非洲鯰魚(yú)的嗜中性白細(xì)胞活性，具有刺激免疫的功能。Peter,spring等（1998）在體外試驗(yàn)也證明了甘露寡糖能刺激輔助性 T淋巴細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素 2和 γ-干擾素，這2 種因子對(duì)活化白細(xì)胞有重要作用。除甘露寡糖外，果寡糖也有類(lèi)似的功能。石寶明等（2000）在餌料中加入 MOS可增鱒魚(yú)苗的強(qiáng)免疫力，鱒魚(yú)苗在體重1~7g受冷水病原菌侵襲后死亡率高達(dá)27%，而餌料中加入0.7%的MOS后可使該階段的死亡率下降到1%。符廣才等（2004）報(bào)道，在4個(gè)試驗(yàn)組飼料中分別添加0.05%的低聚果糖（A）、低聚異麥芽糖（B）、大豆低聚糖（C）、低聚木糖（D），對(duì)照組（E）中不添加低聚糖。試驗(yàn)期30d，試驗(yàn)組和對(duì)照組比較，試驗(yàn)組比對(duì)照組的體增重分別提高 10.32%、17.81%、17.19%和24.69%，說(shuō)明在南美白對(duì)蝦飼料中添加低聚糖可提高南美白對(duì)蝦的生長(zhǎng)速度，添加低聚異麥芽糖（B）和低聚木糖（D）的效果好于添加低聚果糖（A）和大豆低聚糖（C）的效果。4個(gè)試驗(yàn)組的存活率均為98%以上，比對(duì)照組有所提高。
    2.3 合生素
    合生素可同時(shí)發(fā)揮益生素與益生元的作用，通過(guò)促進(jìn)外源性活菌在動(dòng)物腸道中定植， 選擇性刺激一種或有限幾種有益菌生長(zhǎng)和繁殖，從而達(dá)到促進(jìn)宿主健康的目的（苗曉薇等2005）。但合生素在動(dòng)物應(yīng)用研究報(bào)道尚不多見(jiàn)，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用的試驗(yàn)更少。張建東等（2004）通過(guò)在鯉魚(yú)飼料中添加0.05%合生素（愛(ài)保生801）的試驗(yàn)表明，合生素能顯著提高鯉魚(yú)日增重（P＜0.01），比對(duì)照組和抗生素組分別提高9.4%和16.8%，餌料系數(shù)分別比對(duì)照組和抗生素組降低5.6%和8.5%（P＜0.01）。合生素在水產(chǎn)養(yǎng)殖中可能的作用機(jī)理如下：（1）調(diào)控水產(chǎn)動(dòng)物腸道微生物平衡，增值有益菌，抑制有害菌，能有效的預(yù)防水產(chǎn)動(dòng)物腸炎、爛鰓等疾??；（2）降低水產(chǎn)動(dòng)物血液及糞便中氨、生物胺、吲哚等有害物質(zhì)的產(chǎn)生，并可分解養(yǎng)殖池中的有毒有害物質(zhì)，起到凈化水質(zhì)作用；（3）刺激水產(chǎn)動(dòng)物免疫器官的發(fā)育，增強(qiáng)機(jī)體免疫力和抗應(yīng)激能力；（4）具有較強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，促進(jìn)飼料中營(yíng)養(yǎng)素降解，提高飼料利用率，從而促進(jìn)水生動(dòng)物生長(zhǎng)。
    3 結(jié)語(yǔ)
    微生態(tài)調(diào)節(jié)劑是在抗生素大量使用造成細(xì)菌耐藥性和動(dòng)物產(chǎn)品藥物殘留等諸多問(wèn)題，全世界人們高度關(guān)注食品安全的情況下產(chǎn)生的一類(lèi)綠色、安全、環(huán)保型飼料添加劑。合生素作為微生態(tài)調(diào)節(jié)劑的第三代產(chǎn)品，具有益生菌和益生元的雙重作用。通過(guò)畜禽水產(chǎn)動(dòng)物試驗(yàn)證明，合生素具有提高動(dòng)物免疫力、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、降低動(dòng)物死亡率等多種作用，起到替代抗生素的作用。

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