益生菌在水產(chǎn)健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用

■鐘國防 朱偉星 焦建剛 華雪銘 石學(xué)剛 吳廣兵

(1.上海海洋大學(xué)，上海 201306；2.丹尼斯克動物營養(yǎng)，廣東廣州 510620)

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，水產(chǎn)養(yǎng)殖密度不斷增加，殘餌和代謝產(chǎn)物對水體的壓力也相應(yīng)加大，這往往造成養(yǎng)殖后期水質(zhì)的惡化，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生。傳統(tǒng)的養(yǎng)殖生產(chǎn)中抗生素和消毒劑被用來處理水質(zhì)和控制病原菌，但長期使用會使病菌產(chǎn)生抗藥性，其作用效果逐漸減弱。此外，長期使用抗生素會造成抗生素在魚蝦體內(nèi)殘留，對人體造成危害。近年來，人們的食品安全意識逐漸提高，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中禁止使用抗生素的要求越來越高[1]，這就使得以益生菌調(diào)理水質(zhì)為核心的健康養(yǎng)殖有了廣闊的發(fā)展空間。

益生菌在畜牧業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，隨著水產(chǎn)健康養(yǎng)殖技術(shù)的推廣，益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用逐漸被養(yǎng)殖者接受，并取得了一些明顯的養(yǎng)殖效果。研究認為，蝦類或魚類攝取益生菌，不僅可使魚蝦腸道內(nèi)菌群發(fā)生變化（即有害菌受到抑制，有益菌群增多），提高腸道健康，還可以改善飼料利用率，提高魚蝦增重。益生菌也可以作用于腸道產(chǎn)生局部免疫反應(yīng)，引起魚蝦機體抗體水平的提高和增加吞噬細胞的活性，增強機體免疫功能，提高抗病力；同時，益生菌在改善水質(zhì)方面也具有很大作用。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用的益生菌有芽孢桿菌、光合細菌和乳酸桿菌等，但由于養(yǎng)殖環(huán)境和養(yǎng)殖模式的差異，其效果有時也會不一致。因此，實際生產(chǎn)實踐中應(yīng)該根據(jù)品種和養(yǎng)殖模式來合理應(yīng)用益生菌，才能使其發(fā)揮最佳的效果。目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中使用益生菌的研究主要集中在以下幾個方面。

1 益生菌能降低魚蝦腸道和養(yǎng)殖環(huán)境中病原菌的危害

魚蝦胃腸道通過長期的進化和適應(yīng)會形成由多種微生物組成的微生態(tài)系。益生菌通過對腸道組織黏附位點、化學(xué)物質(zhì)、能源和鐵離子的競爭作用調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)的菌群結(jié)構(gòu)[2]。研究表明，有些益生菌在腸道中生長會產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，抑制腸道或養(yǎng)殖環(huán)境中的病原微生物的繁殖[3]。Moriarty(1998)[4]報道，芽孢桿菌可提高對蝦的成活率，降低水體和底泥中病原弧菌的濃度。有研究表明，添加芽孢桿菌對蝦養(yǎng)殖水體中病原弧菌的濃度比對照組中要低，這一結(jié)果和Moriarty（1998）[4]的報道一致。芽孢桿菌可能通過產(chǎn)生抑菌物質(zhì)來控制病原菌生長，也可能是通過降解水體和底泥中有機物濃度，降低病原菌的營養(yǎng)源來發(fā)揮控制病原菌的生長。研究認為，適當(dāng)濃度的益生菌能有效抑制病原菌引起的疾病。張超峰[5]在0.4、0.6、0.8 mg/l益生菌的浸浴濃度下，經(jīng)過15 d的治療，鯉魚種爛鰓病的治愈率達到70%以上，而對照組的治愈率為0。

2 益生菌促進魚蝦生長

有些益生菌菌體含有營養(yǎng)物質(zhì)可作為餌料添加劑，更重要的是隨著它們在動物消化道內(nèi)的繁衍、代謝，可產(chǎn)生消化酶類（包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等），這些酶類有助于動物消化餌料，提高個體增重和餌料轉(zhuǎn)化率[6]。Wang等[7]對成蝦的研究發(fā)現(xiàn)，益生菌能產(chǎn)生有助于消化飼料的酶。益生菌菌體本身含有不飽和脂肪酸、細菌多糖及多種輔酶，能對水產(chǎn)動物起到營養(yǎng)作用。另外，益生菌在體內(nèi)還可以產(chǎn)有機酸，降低pH值，促進維生素D和鈣的吸收。Sakata（1990）[8]報道，在魚類中起主要作用的是桿菌和梭狀芽孢桿菌，芽孢桿菌能提供水產(chǎn)動物需要的營養(yǎng)物質(zhì)，其中包括脂肪酸和維生素。而Ring等[9]研究發(fā)現(xiàn)，一些微生物如土壤桿菌、假單胞菌、短桿菌、微桿菌和葡萄球菌可促進北極紅點鮭的消化過程。在水產(chǎn)動物中添加微生態(tài)制劑可以提高飼料利用率[5-6]，促進動物生長，但是不同的益生菌作用機制各不相同。張慶等[10]研究光合細菌在鯉魚、羅非魚成魚養(yǎng)殖中應(yīng)用，結(jié)果表明添加光合細菌的實驗組產(chǎn)量顯著高于對照組，鯉魚和羅非魚分別增產(chǎn)了11.7%和44.8%。Gatesoupe等[11]對大菱鲆仔魚和日本比目魚仔魚的研究表明，芽孢桿菌能提高養(yǎng)殖對象的生長率。另外，在南美白對蝦蝦料中添加芽孢桿菌產(chǎn)品可顯著提高蝦產(chǎn)量10%以上。

3 益生菌提高魚類免疫功能

3.1 提高魚體抗病力

水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中成活率是衡量養(yǎng)殖對象對疾病抵抗能力的有效指標(biāo)，對弧菌等致病性細菌的抵抗能力和相關(guān)免疫酶活性的影響是研究魚體抗病能力的常用指標(biāo)。Sakai等[12]報道，益生菌可以刺激非特異性免疫系統(tǒng)，并證明口服酪酸梭菌細菌的虹鱒魚對弧菌病的抵抗能力提高。吳垠等[13]對雜交鯉魚的研究表明，微生態(tài)制劑能提高雜交鯉魚越冬的成活率，低溫條件下使用微生態(tài)制劑的實驗組血清總蛋白、紅細胞脆性、腦膽堿酯酶活性及白細胞吞噬功能等相關(guān)免疫指標(biāo)均顯著高于對照組。此外，Nikoskelainen等[14]研究表明，每克飼料中含7.9×104cfu的乳酸菌鼠李糖乳桿菌可以刺激虹鱒魚的呼吸爆發(fā)達到最大值。

3.2 促進免疫相關(guān)器官發(fā)育

益生菌可以通過促進水生動物免疫器官的發(fā)育來提高免疫功能。幼魚出生后免疫器官還未完全成熟，提早接觸良性微生物可以促進免疫器官的發(fā)育成熟，使T、B淋巴細胞的數(shù)量增多，體液免疫和細胞免疫水平提高，從而增強機體的免疫力和抗病力[14]。張錦華[15]對鯉魚的研究結(jié)果表明，添加益生菌實驗組能顯著提高脾臟與體重的比值，脾臟淋巴細胞也比對照組密集。劉克琳等[16]研究認為，芽孢桿菌能顯著促進鯉魚免疫器官的發(fā)育，實驗組鯉魚胸腺的皮質(zhì)增寬、巨噬細胞和粒細胞等表面光滑、絨密集且數(shù)量多；實驗組胸腺T、B淋巴細胞較多；同時，實驗組T、B淋巴細胞的發(fā)育出現(xiàn)分化，T淋巴細胞毛突起少，B淋巴細胞表面突起，絨毛增多。

3.3 增強魚類免疫功能

益生菌能調(diào)整腸道菌群，使腸道微生態(tài)系統(tǒng)達到理想的平衡狀態(tài)，增強機體對疾病的抵抗力；有些益生菌具有某些活性因子，在腸道內(nèi)被分解，產(chǎn)生的營養(yǎng)物被機體吸收后可以以某種免疫調(diào)節(jié)因子的形式起作用，刺激腸道中的免疫反應(yīng)，促進免疫球蛋白含量升高，增強免疫功能。桂遠明等[17]對鰱魚的研究表明，投喂益生菌能顯著提高鰱魚白細胞吞噬率與吞噬指數(shù)、巨噬細胞吞噬率以及E玫瑰花環(huán)形成率，用細菌攻毒后實驗組鰱魚特異性抗體效價顯著高于對照組。黃永春等[18]對建鯉的研究表明：飼喂益生菌建鯉具有較高的抗逆性，實驗組紅細胞、血紅蛋白數(shù)量均顯著高于對照組，同時耗氧率低于對照組。有些益生菌能直接起到免疫佐劑的作用。潘康成等[19]研究認為，腸道內(nèi)部分益生菌中有抗原識別部位的淋巴組織也能起到免疫佐劑作用。

4 益生菌對養(yǎng)殖水質(zhì)的調(diào)控作用

養(yǎng)殖水體的水質(zhì)穩(wěn)定是養(yǎng)殖成功的前提條件。光合細菌是目前養(yǎng)殖生產(chǎn)中使用較多、生產(chǎn)技術(shù)相對成熟的益生菌，它能直接利用水體中有機物作為能源進行繁殖，降低水體中氨氮、硫化氫以及亞硝態(tài)氮含量，改善養(yǎng)殖水體水質(zhì)[20]。進入養(yǎng)殖水體的益生菌能有效參與水體中最基礎(chǔ)的物質(zhì)循環(huán)，分解有機物，為單細胞藻類生長繁殖提供碳源和氮源，同時藻類的光合作用為養(yǎng)殖水體提供充足的溶解氧，加速有機物的氧化分解，使養(yǎng)殖水體構(gòu)成一個穩(wěn)定的生態(tài)循環(huán)[20]。益生菌對養(yǎng)殖水體的調(diào)控作用，主要表現(xiàn)在益生菌可降低水體的透明度，并使其保持在一個比較合適的水平；增加水中溶氧，保證水中養(yǎng)殖個體及好氧微生物有充足的氧氣，從而加速水中有機物的降解，降低其生化耗氧量；在降低其總氮的同時，又作為肥料，有適當(dāng)?shù)难a充，使其在保證水質(zhì)的同時又能滿足水生生物的生長，保證魚苗培育所需的養(yǎng)分；能保持水中有效磷在一個比較合適的水平。微生態(tài)制劑中芽孢桿菌改善水質(zhì)效果比較顯著，主要是因為革蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌能更有效地將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳。在生產(chǎn)周期，高濃度的革蘭氏陽性菌可以減少有機碳的溶解。根據(jù)上海海洋大學(xué)的研究結(jié)果，使用芽孢桿菌產(chǎn)品能明顯改善水質(zhì)指標(biāo)，使養(yǎng)殖水體的污染情況有大幅好轉(zhuǎn)，延長了養(yǎng)殖時間，有利于養(yǎng)殖的南美白對蝦規(guī)格的提高。

5 益生菌的發(fā)展趨勢與展望

益生菌作為健康養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控的活性物質(zhì)，是漁業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展中不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，未來的發(fā)展趨勢主要集中在以下幾個方面：①高效、專一性水產(chǎn)微生態(tài)制劑的研制。根據(jù)養(yǎng)殖品種和養(yǎng)殖過程中不同的生長階段設(shè)計專一性益生菌，更有效地發(fā)揮益生菌的作用。②特異性益生菌種的生產(chǎn)和研制。根據(jù)益生菌菌種的特點設(shè)計不同產(chǎn)品，以滿足耐酸、耐高溫等不同使用條件下水質(zhì)調(diào)控能力的實現(xiàn)。③研究不同的菌種復(fù)合使用時的協(xié)同和拮抗作用，充分發(fā)揮不同益生菌的配伍作用。④隨著水生動物腸道健康研究的深入，腸道有益菌群的開發(fā)利用是未來具有可持續(xù)開發(fā)的一個有益菌群。隨著技術(shù)水平的提高和研究的深入，這些與動物的消化生理代謝緊密相關(guān)的菌群必將得到開發(fā)。⑤工程菌制劑的開發(fā)應(yīng)用。隨著基因與生物技術(shù)實驗水平的發(fā)展，應(yīng)用基因工程技術(shù)構(gòu)建具有特定功能的工程菌制劑是當(dāng)前生物技術(shù)領(lǐng)域的前沿課題。⑥益生菌快速生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)。根據(jù)漁業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的要求，未來益生菌的需求量會大大增加，因此，一些能用于養(yǎng)殖基層的快速生產(chǎn)益生菌劑的技術(shù)開發(fā)將會有較大的市場。⑦益生菌發(fā)酵飼料的生產(chǎn)。隨著魚粉替代研究的開展，提高魚類對魚粉替代蛋白的消化和吸收率是一個難點。如何利用益生菌的發(fā)酵功能來生產(chǎn)魚類易于消化的發(fā)酵飼料，是未來魚粉替代研究中將會備受重視的研究方向。