丁酸梭菌的研發(fā)及其在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用

■艾春香

(廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院，福建廈門361005)

我國是世界上水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，自1989年以來已連續(xù)28年水產(chǎn)品總產(chǎn)量位居世界首位，而且呈現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展態(tài)勢(shì)。2017年全國水產(chǎn)品總產(chǎn)量6 445.33萬噸，其中養(yǎng)殖產(chǎn)量4 905.99萬噸，占總產(chǎn)量的76.12%，捕撈產(chǎn)量1 539.34萬噸，占總產(chǎn)量的23.88%(2018年中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒)。在食品安全和環(huán)保壓力不斷加大的新時(shí)代，轉(zhuǎn)變水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)方式，推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色生產(chǎn)是當(dāng)下水產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的基本要求。采用綠色生產(chǎn)技術(shù)，營造良好的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境，增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的自身免疫力，科學(xué)規(guī)范使用抗生素，規(guī)避抗生素使用隱患，防止耐藥菌產(chǎn)生，以保障水產(chǎn)品安全和水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境不被抗生素污染。我國極為重視抗生素的科學(xué)使用問題，水產(chǎn)養(yǎng)殖端限抗減抗也已經(jīng)提到議事日程，亂用抗生素，不僅僅是違規(guī)的問題，嚴(yán)重的涉及到刑法的制裁。為了加強(qiáng)獸用抗菌藥物管理，遏制動(dòng)物源細(xì)菌耐藥，保障養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)安全、食品安全、公共衛(wèi)生安全和生態(tài)安全，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展，維護(hù)人民群眾身體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)生態(tài)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展，2017年6月23日農(nóng)業(yè)部印發(fā)的《全國遏制動(dòng)物源細(xì)菌耐藥行動(dòng)計(jì)劃(2017～2020年)》和2018年4月20日農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于開展獸用抗菌藥使用減量化行動(dòng)試點(diǎn)工作的通知》，通知指出，推進(jìn)獸用抗生素藥物減量化使用，實(shí)施“退出行動(dòng)”，推動(dòng)促生長(zhǎng)抗菌藥物逐步退出以及將大刀闊斧地淘汰100多種高風(fēng)險(xiǎn)的獸藥產(chǎn)品?；谑称钒踩h(huán)保壓力，我國實(shí)施的限抗減抗行動(dòng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色生產(chǎn)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，抗生素替代產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用迎來了春天，益生菌類、酸化劑、酶制劑類、緩釋中鏈脂肪酸類和中草藥及其提取物等抗生素綠色替代產(chǎn)品的開發(fā)前景廣闊，其中益生菌類產(chǎn)品因綠色環(huán)保、無毒副作用、無殘留、作用范圍廣、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為最具潛力的抗生素替代品(王亞敏等，2008；陳樹河等，2016；錢怡等，2018；Das等，2017；Dawood等，2018；Hoseini?far等，2018；Sayes等，2018)。1933年，日本千葉醫(yī)科大學(xué)宮入近治博士首先發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了丁酸梭菌(Clostridium butyricum)。1992年，我國由黑龍江省科學(xué)院微生物研究所從俄羅斯微生物研究所引進(jìn)丁酸梭菌，從此在中國定植。2003年歐盟批準(zhǔn)丁酸梭菌用作肉雞和斷奶仔豬的飼料添加劑，2009年7月我國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了新飼料添加劑——丁酸梭菌的生產(chǎn)及使用，并于2013年12月其納入《飼料添加劑品種目錄(2013)》的附錄二中(趙敏孟等，2018；梁靜等，2018；徐亞飛等，2018)。隨著丁酸梭菌科技界和產(chǎn)業(yè)界的科研人員對(duì)其研發(fā)的不斷深入及水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色生產(chǎn)的需求，其在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用研究工作引起了人們的重視，并已取得一定的成效。本文概述了丁酸梭菌的研發(fā)及其在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用，以期為今后相關(guān)研發(fā)工作積累資料。

1 丁酸梭菌的生物學(xué)特性及其生理功能

1.1 丁酸梭菌的生物學(xué)特性

丁酸梭菌(C.butyricum)，又名酪酸菌、丁酸梭狀芽孢桿菌、丁酸菌、宮入菌，概稱為“可產(chǎn)生芽孢的乳酸菌”，隸屬于硬壁菌門(Firmicutes)，梭菌綱(Clos?tridia)，梭菌目(Clostridales)，梭菌科(Clostridiaceae)，梭菌屬(Clostridium)，為專性厭氧的G+芽孢桿狀菌，其細(xì)胞壁含D，L-二氨基庚二酸和葡萄糖，周身鞭毛,可運(yùn)動(dòng)，偶見絲狀菌體，芽孢卵圓，偏心或次端生。丁酸梭菌呈直桿狀或稍有彎曲，在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，丁酸梭菌產(chǎn)生大量的氣體，后期沉淀較多。在瓊脂平板上形成白色或灰白色或奶油色或乳黃色的不規(guī)則圓形菌落，呈煎蛋樣，中間隆起，表面濕潤(rùn)光滑，不透明，略有酸臭味。丁酸梭菌的適宜生長(zhǎng)繁殖溫度為25～37℃，在自然界中主要存在于奶酪、天然酸奶、人與動(dòng)物糞便及土壤中，能產(chǎn)生芽孢，可抵抗不良環(huán)境(趙敏孟等，2018；梁靜等，2018；徐亞飛等，2018)。

丁酸梭菌具有耐熱、耐酸和耐膽汁等生物學(xué)特性。研究表明，丁酸梭菌經(jīng)80℃、30 min，90℃、10 min熱處理后98%存活；加熱90℃、20 min后95%存活；加熱100℃、5 min后80%存活。這些特性使得丁酸梭菌成為一種適合在水產(chǎn)配合飼料中添加且能被水產(chǎn)動(dòng)物有效利用的、抗逆性強(qiáng)的益生菌。此外，丁酸梭菌能耐受較強(qiáng)酸性并耐胃酸和膽汁酸，能耐受pH值1.0～5.0，最適pH值4.0～9.8。

丁酸梭菌能夠促進(jìn)多種碳水化合物發(fā)酵生成丁酸、乳酸、乙酸等短鏈脂肪酸，并產(chǎn)生B族維生素、維生素K等生物活性物質(zhì)，還可產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、糖苷酶、纖維素酶、磷脂合成酶和脂肪酶等，這有助于補(bǔ)充水產(chǎn)動(dòng)物營養(yǎng)物質(zhì)，提高水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收率。

丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物——丁酸能夠刺激腸黏膜細(xì)胞的增殖，使得其只黏附于水產(chǎn)動(dòng)物腸道細(xì)胞而不損傷細(xì)胞，它還能與雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）、乳酸菌（Lactobacillus sp）、糞桿菌(Copro?phil bacteria)等水產(chǎn)動(dòng)物腸道有益菌共生，并促進(jìn)其發(fā)育，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡等。它作為益生菌既可以單獨(dú)使用，也可以和多種菌種合用(Kong等，2009)。

目前研究發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌僅對(duì)新生霉素、先鋒霉素、萬古霉素和四環(huán)素等少數(shù)幾種抗生素敏感，對(duì)多種抗生素(β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、喹諾酮類等)具有較強(qiáng)的耐受性，與這些抗生素配合使用時(shí)其生物活性不受影響，而且還能加強(qiáng)治療效果，無毒副作用(Kong等，2009)。

1.2 丁酸梭菌的生理功能

1.2.1 抑制有害細(xì)菌的繁殖，促進(jìn)“土著”有益菌的繁殖，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡

丁酸梭菌作為動(dòng)物腸道內(nèi)的“土著菌”，可以很好地在腸道中定植，并有效地防止病原菌及腐敗菌在腸道內(nèi)的異常增殖，促進(jìn)腸道有益菌群增殖、發(fā)育，從而糾正腸道菌群紊亂，減少腸毒素的產(chǎn)生。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),丁酸梭菌可以有效抑制魚腸道致病菌鰻弧菌(Vibrio anguillarum)、愛德華氏菌(Edwardsi?ella tarda)、嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)，并且效果優(yōu)于硫酸鏈霉素;尤其是已經(jīng)對(duì)硫酸鏈霉素產(chǎn)生耐藥性的菌株，效果更為顯著；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，在鮸魚(Miichthys miiuy)腸道丁酸梭菌可以有效抑制大腸桿菌(Escherichia coli)的增長(zhǎng)，明顯提高了假單胞菌在好氧菌結(jié)構(gòu)中的相對(duì)比例，降低了不動(dòng)桿菌和短桿菌等的比例(宋增福等，2006、2007)，還可以有效抑制魚類致病菌——沙門氏菌（Salmonel?la enteritidis）和副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyti?cus）(Gao等，2013)。一般認(rèn)為，丁酸梭菌對(duì)微生物的頡頏作用主要是丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸的作用，有研究表明，在丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物中還有抗菌物質(zhì)也參與了對(duì)病原菌的抑制作用(Mo?tomichi等，2004)。飼料中添加丁酸梭菌C2，促進(jìn)了鮸魚中腸、后腸中的雙歧桿菌增殖，抑制了腸道中的大腸桿菌生長(zhǎng)繁殖，不影響腸道厭氧菌的總數(shù)，減少了后腸好氧菌的總數(shù)，且改變了后腸好氧菌的結(jié)構(gòu)，鞏固了假單胞菌優(yōu)勢(shì)菌群的地位，降低了不動(dòng)桿菌屬、腸產(chǎn)氣桿菌屬和短桿菌屬細(xì)菌的比例(宋增福等，2007；Pan等，2008)。丁酸梭菌用于防治對(duì)蝦早期死亡綜合癥功效顯著，其代謝產(chǎn)物丁酸和乳酸是對(duì)蝦腸道優(yōu)勢(shì)益生菌群——雙歧桿菌的益生元，可促進(jìn)雙歧桿菌在對(duì)蝦體內(nèi)的快速增殖，穩(wěn)定腸道微生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，丁酸和乳酸能夠創(chuàng)造酸性環(huán)境，消除超氧化物，降低氧化還原電勢(shì)，抑制對(duì)蝦體內(nèi)弧菌等有害病菌的生長(zhǎng)，減少腸炎發(fā)生；丁酸乳桿菌和嗜酸乳桿菌屬腸道原籍菌，在白對(duì)蝦腸道更易定植，二者具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互促進(jìn)，共同維護(hù)腸道優(yōu)勢(shì)菌群，白對(duì)蝦的消化系統(tǒng)簡(jiǎn)單所以更容易形成穩(wěn)固的腸道生物屏障；嗜酸乳桿菌為胃腸道原籍優(yōu)勢(shì)菌群之一，為兼性厭氧菌，與完全厭氧的丁酸梭菌聯(lián)合能促進(jìn)腸道有益菌的定植，迅速建立腸道優(yōu)勢(shì)菌群，穩(wěn)定腸道內(nèi)環(huán)境，提升機(jī)體抵抗力。影響水產(chǎn)動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡的因素既有外環(huán)境因素，也有宿主因素。外環(huán)境主要是通過改變宿主的生理功能產(chǎn)生的，如有益菌菌群，通過產(chǎn)生細(xì)菌素、抗生素和其代謝產(chǎn)物，以及爭(zhēng)奪營養(yǎng)、爭(zhēng)奪空間以阻止過路菌群入侵，保持自身的穩(wěn)定性。生態(tài)平衡時(shí)，可以保持宿主的正常生理功能，如營養(yǎng)、免疫、消化等。

1.2.2 產(chǎn)生丁酸等短鏈脂肪酸，修復(fù)腸道黏膜

丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物——丁酸和乳酸等短鏈脂肪酸是水產(chǎn)動(dòng)物腸道黏膜上皮細(xì)胞的主要能量來源，在腸上皮細(xì)胞的丁酸通過羥甲基戊二酰輔酶A循環(huán)中的β-氧化作用進(jìn)行能量代謝。充足的丁酸和乳酸能保障水產(chǎn)動(dòng)物腸道細(xì)胞的活力，促進(jìn)粘蛋白和防御素的分泌，強(qiáng)化上皮細(xì)胞的緊密連接，促進(jìn)腸道黏膜快速修復(fù)，恢復(fù)其生理機(jī)能。在蝦類飼料中添加丁酸梭菌可增強(qiáng)蝦消化道的消化能力，改善其腸道健康狀況，提高機(jī)體的免疫力和抗應(yīng)激能力，促進(jìn)蝦類生長(zhǎng)。飼料中添加了丁酸梭菌，可以增加凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）和日本囊對(duì)蝦(Mar?supenaeus japonicus)腸道中的短鏈脂肪酸含量，增加腸道上皮細(xì)胞層的厚度，改善腸道健康，修復(fù)腸道損傷(Duan等，2017a、2018a)。投喂添加了丁酸梭菌配合飼料56 d后，有效地改善了凡納濱對(duì)蝦（L.van?namei）腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，腸道絨毛高度顯著增高（Li等，2019）。

1.2.3 降低腸道內(nèi)環(huán)境pH值，抑制腸道炎癥反應(yīng)

丁酸梭菌的代謝方式獨(dú)特，能發(fā)酵糖類產(chǎn)生大量的丁酸、乙酸和乳酸以及少量的丙酸和甲酸等短鏈脂肪酸，在胃腸道中，短鏈脂肪酸不僅能降低其pH值，而且在產(chǎn)生部位直接被吸收，同時(shí)刺激腸道蠕動(dòng)，有助于治療相關(guān)疾病。如在甲殼動(dòng)物配合飼料中添加丁酸梭菌，可有效降低甲殼動(dòng)物白便和拖便的概率，大大減少凡納濱對(duì)蝦空腸空胃的發(fā)生，抑制腸道上皮細(xì)胞的凋亡以及腸黏膜的炎癥反應(yīng)，如腸道萎縮、彎曲、斷腸、拖便、發(fā)紅等現(xiàn)象。

1.2.4 增強(qiáng)機(jī)體免疫功能和抗氧化能力

丁酸梭菌具有激活巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞的作用，還能夠刺激腸道黏膜免疫活性，誘導(dǎo)SIgA或IgM的產(chǎn)生，影響參與免疫調(diào)節(jié)的某些細(xì)胞因子，增強(qiáng)機(jī)體免疫和血液中白細(xì)胞(CD4+)的數(shù)量。

水產(chǎn)動(dòng)物配合飼料中添加適量的丁酸梭菌，不僅可以增強(qiáng)機(jī)體免疫功能和抗病力，而且有助于提升水產(chǎn)動(dòng)物抗氧化、抗應(yīng)激能力。投喂添加了丁酸梭菌飼料后，虹鱒(Oncorhynchus mykiss)吞噬細(xì)胞的吞噬作用顯著增強(qiáng)，白細(xì)胞超氧陰離子量顯著增加，對(duì)弧菌病的抵抗力顯著增強(qiáng)(Sakai等，1995)。投喂添加了丁酸梭菌飼料后，顯著提高了鮸魚血清酚氧化酶(PO)活性和酸性磷酸酶(ACP)活性，也顯著提高了血清與體表黏液中的溶菌酶（LZM）活性、免疫球蛋白M(IgM)含量（Song等，2006）。鮸魚攝食有活性或滅活的丁酸梭菌添加的飼料之后，其黏液和血清中溶菌酶活性均顯著升高(Pan等，2008)。美國紅魚(Sciaenops ocellatus)的配合飼料中添加適量的丁酸梭菌，提高了美國紅魚血清和體表黏液中LZM、ACP和PO等酶的活性，血漿中IgM的濃度、血清中補(bǔ)體C3的水平以及吞噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)活性，從而增強(qiáng)了其免疫功能(宋會(huì)儀，2007)。珍珠龍膽石斑魚(Epinephelus fuscoguttatus♀×Epinephelus lanceola?tus♂)幼魚飼料中添加丁酸梭菌，能夠增強(qiáng)幼魚肝臟、頭腎和脾臟中HSP70基因表達(dá)的水平以及提高LZM酶活性、白蛋白含量和球蛋白含量，增強(qiáng)機(jī)體的非特異性免疫能力，降低哈維氏弧菌（Vibrio har?veyi）攻毒后珍珠龍膽石斑魚的累積死亡率；同時(shí)，機(jī)體的總抗氧化能力、還原型谷胱甘肽、過氧化氫等抗氧化酶活性提高和丙二醛水平降低，表明添加丁酸梭菌還可以提高機(jī)體的抗氧化能力(黃靈，2017)。珍珠龍膽石斑魚飼料中添加丁酸梭菌或其發(fā)酵液(包含丁酸梭菌及其代謝產(chǎn)物)，其非特異性免疫酶活性均具有促進(jìn)作用(何瑞鵬等，2017)，將芽孢桿菌（Bacillus cereusBC-01）、嗜酸乳桿菌（Lacto?bacillus acidophilusLAG01）和丁酸梭菌（Clostridium butyricumCBG01）等 1∶1∶1比例混合，以 3.0×109cfu/kg飼料的濃度添加配合而成的配合飼料投喂珍珠龍膽石斑魚幼魚，幼魚血清超氧化物歧化酶、溶菌酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等酶活性顯著升高，幼魚非特異性免疫力增強(qiáng)(He等，2017)。銀鯧(Pampus argenteus)飼料中添加丁酸梭菌，提高其血清LZM和超氧化物歧化酶(SOD)活性及IgM含量，從而提高銀鯧非特異性免疫功能(Gao等，2016)。日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)飼料中適量添加丁酸梭菌可以顯著提高其肌肉中的超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性(吳偉等，2011)。投喂添加丁酸梭菌的配合飼料后，提高凡納濱對(duì)蝦(L.vannamei)血清非特異性免疫水平(劉夢(mèng)等，2017)。飼料中添加了丁酸梭菌，可以增強(qiáng)凡納濱對(duì)蝦（L.vannamei）氨脅迫條件下的腸道免疫機(jī)能，促進(jìn)免疫相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)(Duan等，2017a、2018a)，提高了日本囊對(duì)蝦(M.japonicus)高溫應(yīng)激條件下的腸道抗氧化能力(Duan等，2017b)、斑節(jié)對(duì)蝦(Penaeus monodon)亞硝酸鹽脅迫下斑節(jié)對(duì)蝦的抗氧化能力和存活能力(Duan等，2018c)。投喂添加了丁酸梭菌的配合飼料，羅氏沼蝦（Macrobrachi?um rosenbergii）的機(jī)體免疫力增強(qiáng)，可抑制致病菌哈維氏弧菌的生長(zhǎng)(Sumon等，2018)。投喂添加了1×1011cfu/kg飼料或1×1012cfu/kg飼料的丁酸梭菌配合飼料56 d后，凡納濱對(duì)蝦（L.vannamei）血清中堿性磷酸酶（AKP）、酸性磷酸酶（ACP）、溶菌酶（LZM）和總一氧化氮酶（TNOS）活性顯著升高，有效地提升了機(jī)體的免疫功能（Li等，2019）。

1.2.5 提供營養(yǎng)元素,促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)

丁酸梭菌在腸道內(nèi)不僅可產(chǎn)生B族維生素、維生素K等物質(zhì)，還可產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、糖苷酶、磷脂合成酶、脂肪酶等酶類。在這些酶的作用下丁酸梭菌發(fā)酵產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖等，這有助于機(jī)體的消化吸收，同時(shí)丁酸梭菌還可產(chǎn)生降解植物飼料中非淀粉多糖的酶，如果膠酶、纖維素酶、葡聚糖酶等物質(zhì)，參與體內(nèi)各種代謝，提高飼料的消化與吸收、促進(jìn)生長(zhǎng)。此外，產(chǎn)生的某些寡糖也為其他益生菌提供營養(yǎng)物質(zhì)。飼料中添加丁酸梭菌能促進(jìn)對(duì)蝦腸上皮細(xì)胞增高，增強(qiáng)腸道對(duì)促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物——對(duì)蝦機(jī)體對(duì)維生素、氨基酸以及鈣、磷、鐵、硒等礦物元素等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)化。投喂添加0.4%丁酸梭菌飼料組的珍珠龍膽石斑魚幼魚的最終體重、增重率、特定生長(zhǎng)率、肥滿度和臟體比指數(shù)等指標(biāo)數(shù)值最大，飼料系數(shù)最?。≒＜0.05），顯著促進(jìn)其生長(zhǎng)（黃靈，2017）。投喂添加了1×1011cfu/kg的丁酸梭菌活菌菌體和發(fā)酵液的配合飼料，顯著促進(jìn)了珍珠龍膽石斑魚幼魚的生長(zhǎng)、提高胃蛋白酶、腸道胰蛋白酶、脂肪酶和前腸淀粉酶等消化酶的活性（何瑞鵬等，2017）。飼料中添加1%或5%的丁酸梭狀芽孢桿菌，可顯著促進(jìn)日本沼蝦（Macrobra?chium nipponense）的生長(zhǎng)（吳偉等，2011）。在蝦類飼料中添加丁酸梭菌可增強(qiáng)蝦類消化道的消化能力，改善其腸道健康狀況，提高機(jī)體的免疫力和抗應(yīng)激能力，促進(jìn)蝦類生長(zhǎng)。飼料中添加丁酸梭菌，可以提高凡納濱對(duì)蝦（L.vannamei）、日本囊對(duì)蝦(M.japonicus)和斑節(jié)對(duì)蝦(P.monodon)腸道中消化酶活性，增加腸道中短鏈脂肪酸的含量，促進(jìn)其生長(zhǎng)，降低了飼料系數(shù)，增加蝦體粗蛋白質(zhì)含量(Duan等，2017a、2017b、2018a、2018b、2018c)。投喂添加了1×1011cfu/kg飼料或1×1012cfu/kg飼料的丁酸梭菌配合飼料56 d后，凡納濱對(duì)蝦（L.vannamei）的增重率和飼料效率顯著升高，生長(zhǎng)性能顯著改善（Li等，2019）。

2 丁酸梭菌的研發(fā)

2.1 菌種來源及其菌種選育

目前使用的丁酸梭菌主要來源于人和畜禽的腸道壁、腸道內(nèi)容物、動(dòng)物糞便以及土壤中。盡管已有研究表明，來源于人和畜禽腸道的丁酸梭菌對(duì)提升水產(chǎn)動(dòng)物腸道健康、生長(zhǎng)性能、免疫力及其抗應(yīng)激能力均取得了良好的效果，但由于水產(chǎn)動(dòng)物與陸生動(dòng)物由于其生理生態(tài)特征差異較大，是否從水產(chǎn)動(dòng)物本身或養(yǎng)殖水體沉積物環(huán)境中分離丁酸梭菌效果更好有待進(jìn)一步研究。一般來說，益生菌菌種使用要講究同源性和屬地化，同源性是說分離出來的菌，生產(chǎn)出來后再用回去，要能保障原有的性能不變，也不影響原先的微生態(tài)平衡，如從水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)分離的丁酸梭菌，進(jìn)行篩選后生產(chǎn)丁酸梭菌制劑再投喂水產(chǎn)動(dòng)物；屬地化則是要從本地分離獲取微生物，防止外來微生物的干擾，然而現(xiàn)實(shí)情況卻不是這樣，大量使用益生菌的情況下，目前這種生產(chǎn)方式導(dǎo)致使用益生菌可能存在一些潛在風(fēng)險(xiǎn)，需要不斷加以監(jiān)測(cè)評(píng)估。

對(duì)于丁酸梭菌菌種的研發(fā)，除根據(jù)不同種類或同種不同階段的水產(chǎn)動(dòng)物的生理特征，利用不同的篩選手段，從水產(chǎn)動(dòng)物腸道和養(yǎng)殖水體環(huán)境中分離純化、培養(yǎng)獲得性狀優(yōu)良的丁酸梭菌外，可通過基因工程等分子生物學(xué)的手段，改良現(xiàn)有的丁酸梭菌菌種，提高其菌株的各方面性能。經(jīng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同合作，建立了完善的丁酸梭菌菌種選育體系，采用獨(dú)特生物技術(shù)，優(yōu)化分離的對(duì)動(dòng)物有益的高厭氧度的菌種——全新一代丁酸梭菌菌種。

2.2 精選發(fā)酵設(shè)備和優(yōu)化生產(chǎn)工藝

丁酸梭菌產(chǎn)品存在活菌和芽孢含量較低，使用成本高以及產(chǎn)品活力受限,導(dǎo)致產(chǎn)品的功能發(fā)揮不充分等問題，這些問題的存在除與丁酸梭菌菌種本身的特性有關(guān)外，還與生產(chǎn)工藝和條件密切相關(guān)。因此，選擇先進(jìn)適宜的發(fā)酵設(shè)備和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌l(fā)酵生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高菌體發(fā)酵水平和芽孢率，進(jìn)而提升產(chǎn)品的使用效果和效益。

2.3 建立規(guī)范的產(chǎn)品質(zhì)控體系

保障研發(fā)的丁酸梭菌產(chǎn)品安全高效和環(huán)境友好，需要建立規(guī)范嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)控體系，然而，目前尚缺乏權(quán)威科學(xué)的丁酸梭菌產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其活菌和芽孢檢測(cè)由于尚未建立規(guī)范統(tǒng)一的方法，導(dǎo)致產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果差異很大。已有的產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量不高，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，影響了應(yīng)用效果。

3 丁酸梭菌在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用

迄今為止，丁酸梭菌在畜禽配合飼料中的應(yīng)用較多，但在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用較少。小規(guī)模飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，配合飼料中單獨(dú)或聯(lián)合添加適量丁酸梭菌均能提高凡納濱對(duì)蝦、日本囊對(duì)蝦、斑節(jié)對(duì)蝦、日本沼蝦、羅氏沼蝦、鮸魚、美國紅魚、珍珠龍膽石斑魚等水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能、腸道健康（包括腸道結(jié)構(gòu)和腸道菌群）水平、免疫功能以及抗應(yīng)激能力，然而其在水產(chǎn)配合飼料中的規(guī)模化應(yīng)用尚未展開，需要進(jìn)一步加大研發(fā)力度，提升應(yīng)用效果，這對(duì)功能性水產(chǎn)配合飼料的研發(fā)與應(yīng)用推廣具有重要的意義。從已有的研究結(jié)果可以看出，丁酸梭菌在水產(chǎn)動(dòng)物中適宜的使用劑量可能要遠(yuǎn)高于陸生動(dòng)物，例如在豬和肉雞上的適宜添加量多在108～109cfu/kg，而在鮸魚、珍珠龍膽石斑魚和凡納濱對(duì)蝦中使用的適宜的濃度則達(dá)1011～1012cfu/kg飼料(何瑞鵬等，2017)。提升丁酸梭菌在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用效果，有待于規(guī)范其應(yīng)用技術(shù)方案。

3.1 建立丁酸梭菌菌種篩選、發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范，制定科學(xué)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，保障產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)建立多層次全方位的科學(xué)規(guī)范的效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3.2 根據(jù)丁酸梭菌生物學(xué)特性、水產(chǎn)動(dòng)物的生理特點(diǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖水環(huán)境、飼料的基礎(chǔ)配方以及使用丁酸梭菌的目的，建立含丁酸梭菌的功能性水產(chǎn)配合飼料的使用技術(shù)規(guī)范；同時(shí)，建立丁酸梭菌在各類水產(chǎn)配合飼料的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，提升其使用效果。

4 展望

丁酸梭菌由于具有耐高溫、耐高壓、耐膽鹽、耐酸以及產(chǎn)生豐富的丁酸、乳酸、B族維生素、蛋白酶、淀粉酶等生物活性物質(zhì)的特點(diǎn)，而且可以促進(jìn)其他益生菌的繁殖，是一種綠色飼料添加劑，在水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用前景廣闊，對(duì)促進(jìn)水產(chǎn)品的安全生產(chǎn)和健康養(yǎng)殖意義重大，然而它目前在水產(chǎn)配合飼料中的應(yīng)用較少，有待于進(jìn)一步加強(qiáng)其研發(fā)工作，開發(fā)并推廣能適應(yīng)不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物、不同生理狀態(tài)和發(fā)育階段、不同養(yǎng)殖模式和基礎(chǔ)飼料配方的丁酸梭菌系列產(chǎn)品，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展，保障水產(chǎn)品安全和養(yǎng)殖環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

4.1 加大從水產(chǎn)動(dòng)物腸道和水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境篩選丁酸梭菌的力度，建立水產(chǎn)飼用丁酸梭菌菌種庫。加強(qiáng)菌種選育和發(fā)酵工藝研發(fā)，提高丁酸梭菌生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本。

4.2 加強(qiáng)丁酸梭菌對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能、腸道健康、免疫功能、抑制病原菌和抗應(yīng)激能力等方面的影響及其作用機(jī)制研究。應(yīng)用基因組學(xué)、代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的方法、技術(shù)和理論,深入研究丁酸梭菌在水產(chǎn)動(dòng)物腸道內(nèi)代謝過程、代謝機(jī)制及影響其代謝因素等，充分發(fā)揮丁酸梭菌的益生作用。

4.3 根據(jù)不同的添加劑目的，探討不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物、生理狀態(tài)和發(fā)育階段、養(yǎng)殖模式和基礎(chǔ)配方下的丁酸梭菌適宜使用時(shí)機(jī)、適宜使用劑量、適宜使用條件等，以期建立丁酸梭菌的使用技術(shù)方案；針對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生理特點(diǎn)，尋找并確定與丁酸梭菌具有協(xié)同作用的其他益生菌，并探明其適宜的菌種組合比例和用量；探明丁酸梭菌與低聚木糖、果寡糖等益生元的協(xié)同作用，以更好地發(fā)揮丁酸梭菌的功效。