水产饲用益生菌的作用机理及功效

水产饲用益生菌的作用机理及功效

刘淑集 吴成业

（福建省水产研究所 厦门 361012）

在水产养殖过程中由于大量投喂饲料，造成水体中残余饲料、水产动物的排泄物及残骸大量积累，细菌繁殖几率增加，导致水质变差，水产病害时有发生。虽然抗生素及化学药物可缓解细菌繁殖及水产病害问题，但过量使用会引致一系列相应的问题，如养殖产品抗生素超标将破坏水产动物肠道内菌群的结构，使动物体内的微生态失调，病原菌耐、抗药性增强，从而引发水产品的质量安全问题。

益生菌制剂是一类从宿主体内分离的正常菌群制成的活菌制剂，通过调节肠道内微生物平衡对宿主产生有益影响[1]，又称为微生态制剂。1986年，Kozasa [2]首次将益生菌应用于水产养殖中，他用从土壤中分离到的芽孢杆菌处理感染了爱德华氏菌的日本鳗鲡，其死亡率大大降低。此后，关于益生菌预防病害、改善养殖水质、促进生长的研究迅速开展。益生菌发挥功效是基于其菌体本身具有丰富的营养，且能够分泌拮抗物质与病原菌争夺黏附位点或营养物质等。因此在水产饲料中添加益生菌替代部分抗生素，不仅能促进水产动物的生长发育，还能诱化养殖动物的消化道，提高动物的免疫力，抑制病原微生物，从而有效预防或减少水产疾病的发生，保障水产品安全，降低水产养殖业的风险系数。吴志新等[3]发现，饲料中添加微生态制剂可以显著提高银鲫成鱼血液中白细胞的吞噬活性和血清溶菌酶活性，增强银鲫鱼的免疫力。吴垠[4]研究也发现微生态制剂能够提高对虾的生长速度和抗病力。可见，益生菌在水产行业中有广泛的应用前景。本文就水产动物中常见的饲用益生菌的功效及研究情况进行分析，为在水产养殖业中更好地更加广泛地利用益生菌，确保水产品安全。 1 水产饲用益生菌种类

益生菌作为饲料添加剂的一种，既无药残，无污染，又可改善水产动物的健康状况，净化水质，改善养殖环境，在全世界范围内已广泛使用，目前全球饲用益生菌的销售额逐年增加（图1）[5]，特别是最近几年，对于益生菌的需求大幅度增加。

我国水产养殖业中常用的饲用益生菌主要有光合细菌(Photo Synthetic Bacteria，PSB) ；芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌）；酵母菌（酵母培养物和活性干酵母）；乳酸菌(嗜酸乳酸菌和双歧杆菌) 等（表1）。

表1 水产饲用益生菌主要类型

益 生 菌 特 性

革兰氏阴性细菌；富含蛋白质，叶酸，B 12，

光合细菌 Photosynethetic bacetria

乳酸乳球菌Lactococus lactis

乳 酸 菌 植物乳酸杆菌 Lactobacillus plantarum

双歧杆菌 Bifidobacteria

酵 母 菌 酵母培养物 Yeast Culture

活性干酵母 Active Dry Yeast

枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis

地衣芽孢杆菌 Bacillus licheni formis 促生长因子；降解亚硝酸盐、氨态氮、硫化氢；能够光合作用，光能自养型 革兰氏阳性菌，分解食物中的蛋白质、糖类等；提高消化率和生物价；产生大量有机酸降低肠道pH 值；具抗变异原性 革兰氏阳性菌；替代鱼粉的优良蛋白质来源，含多种酶类，消化率高 好气性革兰氏阳性菌；孢子形式贮藏；产生多种活性水解酶 芽孢杆菌

2 水产饲用益生菌的作用机理

2.1 光合细菌

光合细菌在水产养殖业中研究最多，应用最广泛，是一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌总称[6]，属于革兰氏阴性细菌，具有较强的利用水体中低级有机物的特性，菌体含有丰富的蛋白质、叶酸、B 12、生物素、抗病毒物质和生长促进因子，可以作为优质饲料和饵料，促进水产动物生长，增强动物抗病能力。光合细菌还含有细菌叶绿素，能进行光合作用，但并不消耗氧气，也不产生氧气，能以水中的有机物作为自身繁殖的营养源，迅速分解利用水中的氨态氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质，以及残余的水产动物饵料和排泄物，起净化水质作用。

2.2 芽孢杆菌

芽孢杆菌是一类好气性革兰氏阳性菌，在生长繁殖过程中能够产生B1 、B2、B6 等B 族维生素和维生素C 、维生素K2[7]，为水产动物提供维生素营养。贮藏过程中以孢子形式存在，不易死亡，不消耗饲料的营养成分，可保持饲料的品质。孢子能够在肠道内迅速100％复活，消耗大量的氧，维持肠道厌氧环境，抑制致病菌的生长。复活的孢子能够产生多种高活性的水解酶类，降解饲料中复杂的碳水化合物，促进动物对营养物质的消化吸收。芽孢杆菌还可作为一种水质调节剂，净化养殖水环境。

2.3 乳酸菌

乳酸菌是一类以糖为原料发酵产生乳酸的细菌，革兰氏阳性菌，能分解食物中的蛋白质、糖类、脂肪等，提高食物的消化率和生物价，并产生大量有机酸使肠道pH 值降低，抑制病

原菌的克隆和定殖[8]，维持肠道微生态平衡。代谢产物中有抗胆固醇因子，可降低血清中胆固醇含量；另外，乳酸菌细胞壁能与变异原性物质和致癌物稳定结合，具有抗变异原性[9]。

2.4 酵母菌

酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的状态下都能生存，其含有丰富的蛋白质、氨基酸和维生素，可作为蛋白质饲料；还含有多种酶类，对饲料的消化率高，一般可达80％～90％。酵母细胞壁可使水产动物的T 、B 淋巴细胞的数量增多，促进免疫器官的发育，增强非特异性免疫 [10]。酵母菌能够利用水中的糖类、有机酸、氨态氮、硫化氢等物质作为自身生长的营养，大量繁殖，在与有害菌的生存竞争中成为优势群，抑制有害菌的生长，有效地降低水体中有机物和有毒有害物质的含量，净化水质，改善水生动物的生长环境，减少水产动物患病的几率。

3 水产饲用益生菌的功效

3.1 提供营养 促进生长

大部分益生菌菌体含有丰富的蛋白质，可作为蛋白源饵料或饲料添加剂。且饲用后能在水产动物消化道内生长和繁殖，并产生多种营养物质，如氨基酸、维生素、脂肪酸、蛋白肽、促生长因子等，参与水产动物的新陈代谢，利于水产动物的生长。有的益生菌还可以产生消化酶或分泌一些酶类，消化分解宿主动物无法利用的食物成分。王梦亮等[11]发现光合细菌可使鲤鱼肠道中的淀粉酶和蛋白酶活性分别比对照组提高2.68和2.94倍，提出这可能是光合细菌添加剂能够促进生长作用的一个重要的因素。丁贤等[12]将芽孢杆菌按一定比例添加到水产动物饲料中，发现其在一定程度上可提高养殖动物的蛋白酶和淀粉酶活性，使其生长性能得到明显的改善。乔振国[13]将光合细菌菌液以1.2％～4.8％的量添加到饲料中，饲喂中国对虾40 d后，增重率比对照组提高11.9％～16.2％。王玲娜等[14]从浓缩的光合细菌中分离纯化到1株红色非硫光合细菌，加入饲料中饲养黑曲鱼20 d，成活率比对照组提高了20%，平均体长提高了2%，平均体重提高了3%。朱励华[15]在每千克淡水鱼饲料中添加6 mL光合细菌液，培育成活率比对照组提高了27.8％，亩产增产11.8 cm左右的鱼种12.25 kg，每千克鱼种的生产成本降低6.96％。Lin [16]证实饲料中添加芽孢杆菌有利于改善凡纳滨对虾的生长和消化性能。刘哲来等[17]在饲养建鲤的饲料中添加0.5％的“XP ” (一种纯正的酵母培养物) 发现有明显的促进生长的作用，特定生长率比对照组提高了26.83％，饲料系数降低了22.54％。

3.2 增强免疫功能 预防水产动物疾病发生

水产动物的病害及药物残留问题一直是困扰水产养殖业的主要问题。控制病害的发生，一方面要抑制病原菌的生长与繁殖，减少疾病发生的机会；另一方面要增强水产动物的免疫力。利用微生态制剂，通过营养竞争、空间竞争或分泌抗生素、细菌素等物质拮抗其他微生物的生长。Maeda 等[18]提出利用微生物间的拮抗作用，即通过病原菌在水产养殖环境中能被

其它有益微生物杀死或削减作为生物防治的一种处理方法。当有益菌在消化道内占优势菌群地位时，就可以抑制消化道粘附的病原菌，维持肠道微生态平衡，排除或控制潜在的病原体

[19]。杨绍斌等[20]实验证明在臭氧配合下，随着光合细菌投放量的增加，患病鱼数量逐渐变少，光合细菌投放量为1％时，可有效预防观赏鱼烂鳃病和水霉病。李勤生[21]用光合细菌(稀释) 浸泡患有烂鳃病的鲤、水霉病的金鱼10-15 min，鱼都全部存活。Nikoskelainen 等[22]用含鼠李糖乳杆菌的饵料饲育虹鳟鱼，发现鱼的免疫力大大提高，且受杀鲑气单胞菌感染后的死亡率也明显降低。北村博等[23]发现恶臭污水中的光合细菌体内含有抗病毒物质，能消除水中某些动物和人类的致病病毒。Rengpipat 等[24]用含芽孢杆菌S11的饲料投喂斑节对虾，饲养100 d后，将虾放入含有虾病原菌的水体中浸泡10 d，用含芽孢杆菌饲料喂养的虾成活率为100％，而对照组的成活率仅为26％。赵卫红等[25]实验表明光合细菌、芽孢杆菌及其1:1的混合制剂均能提高异育银鲫鱼血液中白细胞的免疫机能，以混合制剂作用效果最佳，在5×108 、5×109 、5×10 10CFU ／m 3 的浓度范围内，微生态制剂的作用效果随着添加量的增加而增加。

3.3 分解有机污染物，净化水质 改善养殖生态环境

当前水质恶化成为导致水产动物存活率和产量下降的重要原因。养殖过程中残余的饵料、水产动物残骸及排泄物等有机物的累积产生了许多有毒有害物质，滋生大量病原菌，污染生态环境。益生菌可以降解和转化水体中的有机物，减少或消除氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质，抑制病原微生物的生长，改善水质。刘慧玲等[26]从虾养殖池底泥中分离和筛选出光合细菌I ，能够降解养殖水体中的亚硝酸盐，对亚硝酸盐的去除率达70.4%。沈锦玉等

[27]发现光合细菌能够降低池塘水中氨氮、亚硝态氮、有机物(COD)；使用光合细菌后，异氧细菌的总数比原来下降50％；饲料中添加光合细菌，鲫鱼、罗非鱼，鱼血清中溶菌酶的活性明显高于对照组，生长速度也明显加快，发病率降低了25％以上。徐成斌等[28]分离到4株光合细菌，其混合菌株能够去除河蟹养殖水中的CODc 和NH 4-N 。经96 h，对CODc 的去除率达78.5％，NH 4-N 的去除率达91.4％。邢华[29]利用光合细菌（PSB ）净化虾池水质，NH 4-N 下降77.8％，溶氧提高84.8％。Porubcan [30]利用芽孢杆菌改善水质，结果降低了水中的化学耗氧量，提高了对虾产量。张庆等[7, 31]向罗非鱼养殖水体中每隔25 d添加1次以芽孢杆菌为主的微生物复合菌剂，明显改善了水质条件，有效降低了氨氮和亚硝酸盐，促进了罗非鱼的生长。

4 水产饲用益生菌存在问题与展望

饲用益生菌在提高水产动物抗病能力、提高饲料转化率、改善生态环境等方面发挥着明显的作用，且无污染、无残留、安全，有利于绿色食品的生产及生态环境的净化，有利于人类的健康，发展前景十分广阔，但在如何充分发挥饲用益生菌的功效等方面仍存在一些问题。

（1）不同的养殖品种、不同的生长时期，益生菌发挥的功效也不同。应根据具体情况选择合适的益生菌，于不同生理阶段适当地添加；（2）有的益生菌制剂在制作、贮藏过程中活

力与稳定性容易受破坏甚至死亡，导致实际应用的效果不理想，因此应尽可能的按照益生菌的特性及使用说明进行贮藏，保持益生菌的活力和稳定；（3）抗生素的药效比较强，有的益生菌可能也会被抗生素抑制，因此可采取多种益生菌配合使用，或将益生菌与抗生素、酶制剂、多肽、酸化剂等物质联合使用[32]；（4）长期使用抗生素及化学药物容易引起病原菌的耐药性和突变等，因此可以根据益生菌的生物学特性，将其作为基因工程的受体菌株，应用基因工程技术进行改造[33]，借以克隆及表达有用的氨基酸合成酶基因或抗原基因等，研制出耐受常规化学药物、抗热、抗碱、抗酸的新菌种，这将成为今后益生菌研究的重点，将推动微生物及水产动物行业的发展。

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