丁酸梭菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

蘇志星 王 元 王松剛

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090；2.泰州市春達(dá)動(dòng)物藥業(yè)飼料有限公司，江蘇 泰州 225763)

春達(dá)專欄

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水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的濫用可能導(dǎo)致抗藥性細(xì)菌的出現(xiàn)以及抗藥殘留物等許多負(fù)面作用，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及人類的健康產(chǎn)生不利影響。作為替代抗生素的產(chǎn)品，益生菌已被廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，并被證明具有較好的防治效果，可以促進(jìn)魚(yú)類的生長(zhǎng)，增強(qiáng)免疫力，提高抗病性。

一、丁酸梭菌菌體形態(tài)

丁酸梭菌屬于梭菌屬，是一種厭氧的革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌，由人類糞便和土壤中分離而來(lái)，大小為(0.5～1.7)微米×(2.4～7.6)微米，周邊有鞭毛，可以運(yùn)動(dòng)。菌體為直桿或微彎的短鏈狀，既有單生又有對(duì)生，后期產(chǎn)生孢子。孢子兩端一般為圓形或卵圓形，中間部分隆起，整體呈梭形，無(wú)孢外壁和附屬絲。菌落為灰白色，邊緣不規(guī)則，稍稍突起，表面有光澤，不透明，直徑為1～3毫米，略有臭味。

二、丁酸梭菌生理功能

1.維持魚(yú)類腸道微生態(tài)平衡，抑制致病菌的生長(zhǎng) 腸道作為魚(yú)類重要的消化器官，內(nèi)部細(xì)菌種類繁多且數(shù)量龐大。正常情況下腸道微生態(tài)菌群維持平衡狀態(tài)，但內(nèi)外環(huán)境改變可能會(huì)導(dǎo)致微生物菌群平衡破壞，致病菌大量繁殖使機(jī)體出現(xiàn)病態(tài)。丁酸梭菌具有抑制致病菌在腸道內(nèi)繁殖以及促進(jìn)有益菌群生長(zhǎng)的雙重作用。丁酸梭菌與魚(yú)腸道內(nèi)雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌共生并促進(jìn)它們的繁殖，糾正腸道內(nèi)菌群的紊亂，這在鮰魚(yú)的研究中已經(jīng)證實(shí)。丁酸梭菌可以在腸道內(nèi)大量繁殖并黏附在腸上皮細(xì)胞上，占據(jù)了致病菌的定植位點(diǎn)，抑制致病菌的增殖，同時(shí)減少各種有害代謝物的產(chǎn)生。有研究表明，丁酸梭菌可以有效抑制鰻弧菌、愛(ài)德華氏菌以及嗜水氣單胞菌等魚(yú)腸道致病菌的繁殖。而丁酸梭菌對(duì)有害致病菌的拮抗作用可能與其產(chǎn)生丁酸、乙酸素等短脂肪鏈有關(guān)，丁酸、乙酸等使得腸道pH下降，低pH對(duì)病原菌有抑制作用。

2.提高魚(yú)體抗病力 魚(yú)類的免疫系統(tǒng)是防御外源致病微生物攻擊的重要防線，主要包括非特異性免疫和特異性免疫。丁酸梭菌可以激活魚(yú)類的免疫系統(tǒng)，提高機(jī)體免疫力和抗病能力。在魷魚(yú)的餌料中添加丁酸梭菌能夠提高血清中溶菌酶和免疫球蛋白M的活性，且酶活性隨著菌量的增加而增加。在虎龍斑幼魚(yú)的研究中發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌可以增加溶菌酶、白蛋白和球蛋白活性，且不同的添加量對(duì)幼魚(yú)的生長(zhǎng)具有不同的影響。另外，在鮰魚(yú)的餌料中補(bǔ)充一定量的丁酸梭菌可以顯著提高魚(yú)體血液和皮膚黏液中的溶菌酶活性，同時(shí)免疫球蛋白M、酸性磷酸酶和酚氧化酶的表達(dá)也明顯增加。補(bǔ)體系統(tǒng)是體液免疫的重要組成部分，在魚(yú)類中補(bǔ)體C3和C4在消滅細(xì)菌病原體時(shí)起著重要作用，有報(bào)道稱，在羅非魚(yú)飼料中添加丁酸梭菌可以增加補(bǔ)體C3和C4的活性，提高魚(yú)體抗病力。

3.提高魚(yú)體抗氧化能力 正常情況下魚(yú)機(jī)體內(nèi)的活性氧自由基(ROS)和抗氧化酶處于動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)受到內(nèi)外環(huán)境脅迫時(shí)會(huì)導(dǎo)致生物的應(yīng)激反應(yīng)，活性氧自由基增多，加劇機(jī)體的氧化損傷。丁酸梭菌分泌的丁酸鹽和氫(H2)可以增強(qiáng)抗氧化酶活性，消除過(guò)多的自由基，降低應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致的不利影響。有研究表明，用添加丁酸梭菌的餌料投喂龍虎斑幼魚(yú)后可以顯著提高機(jī)體總抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性，而丙二醛(MDA)活性明顯降低，在虹鱒的研究中也得到相似的結(jié)果。用含丁酸梭菌的餌料投喂羅非魚(yú)后，其血清總抗氧化能力和腸道白介素受體相關(guān)激酶4基因表達(dá)顯著增加，血清丙二醛含量和二胺氧化酶(DAO)活性顯著降低。另外，在餌料中補(bǔ)充丁酸梭菌后，南美白對(duì)蝦的總抗氧化能力、溶菌酶(LSZ)活性以及Toll和免疫缺陷(Imd)基因的相對(duì)表達(dá)水平均增加。以上研究結(jié)果表明，丁酸梭菌能夠改善魚(yú)和蝦的抗氧化能力，增強(qiáng)抗病性。

4.提高魚(yú)體消化酶活性 丁酸梭菌在代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸能夠降低腸道pH并提高消化酶活性。

5.維持水產(chǎn)動(dòng)物腸道結(jié)構(gòu)的完整 作為重要的消化和免疫器官，魚(yú)類腸道長(zhǎng)期暴露于餌料、微生物、病原體和其他有毒物質(zhì)之中，這些生物和環(huán)境壓力可能會(huì)破壞腸道結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致致病菌的大量繁殖，并刺激炎癥和免疫系統(tǒng)反應(yīng)。因此，保持腸道結(jié)構(gòu)和功能的完整對(duì)生物的健康生長(zhǎng)具有重要意義。有研究表明，用含丁酸梭菌餌料投喂后的鮰魚(yú)腸絨毛較對(duì)照組顯著增高，但絨毛密度變化不明顯。在日本對(duì)蝦的餌料中補(bǔ)充丁酸梭菌可以增加腸道上皮細(xì)胞高度，微絨毛整齊，密集且無(wú)壞死的跡象。歐洲鰻鱺的腸道切片圖也顯示，丁酸梭菌處理后的魚(yú)體腸道相對(duì)于對(duì)照組皺襞排列更緊密，皺襞長(zhǎng)度均一且數(shù)量較多，腸上皮細(xì)胞排列也更加緊密。以上研究結(jié)果表明，丁酸梭菌能夠維護(hù)水生生物腸道結(jié)構(gòu)的完整性。

丁酸梭菌作為益生菌，具有良好的生理和生化特性，可作為抗生素的替代品，可有效提高生物的生長(zhǎng)和存活，市場(chǎng)潛力大，有巨大的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。