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益生菌在水產動物養殖中的應用
文章來源:飼料研究 作者:張澤龍,張秀霞 更新時間:2023年6月16日

  2020年我國水產品總產量達到6549.020萬t,水產養殖行業在我國養殖業內占有重要地位。水產養殖模式從粗放型養殖體系向半集約型和集約型養殖體系轉變。集約化養殖增加了養殖動物疾病的發生率,造成養殖經濟損失。水產養殖動物長期使用抗生素會造成細菌耐藥性,導致機體細菌數量增加。一種疫苗僅可抵抗一種病原體,限制了疫苗在水產養殖中的廣泛推廣。在此背景下,益生菌因豐度高、成本低、使用方便等優點受到了研究者的關注。益生菌定植在生物體內,能夠改變宿主某一部位菌群組成,是一類對宿主有益的活性微生物。益生菌可以通過調節宿主黏膜與系統免疫等,調節腸道內菌群平衡,促進營養吸收,改善腸道健康。水產養殖中偏向使用從水生動物胃腸道中分離的微生物群。在水產養殖中具有一定的發展潛力。本文主要介紹益生菌的作用機制及常見益生菌在水產養殖中的應用進展,為益生菌進一步在水產養殖中的高效應用提供參考。

  1 益生菌的作用機制

  1.1 提高抗病力

  益生菌能夠防治水產動物疾病,其可以通過多種機制預防和治療養殖水產動物病害。有益微生物進入宿主消化道后,產生抑制分子,競爭病原體的營養,干擾病原體的生長與繁殖。從海洋和淡水物種的腸道中分離出的益生菌分泌物,對幾種魚類和貝類病原體具有拮抗活性。益生菌可以產生細菌素、溶菌酶、過氧化氫、蛋白酶、鐵磷藻包括二氧化碳等具有殺菌或抑菌作用的物質,益生菌還可以在體內生存競爭戰勝致病性微生物,抑制病原菌增殖。此外,部分益生菌還可以產生有機酸和揮發性脂肪酸(如乳酸、乙酸、丁酸和丙酸)等改變腸道pH值,間接抑制致病性微生物的生長繁殖。一些益生菌微生物能夠通過爭奪附著位點阻止病原體在腸道表面的生長繁殖。Sharifuzzaman等研究發現,虹鱒魚喂食兩周益生菌Kocuria SM1和Rhodococcus SM2后,腸道中的這兩種微生物占可培養的細菌總數的90%~100%,占領了絕大部分的附著位點。益生菌可以直接與動物機體互動,刺激宿主免疫系統,增強免疫系統活性。益生菌能夠通過腸道相關淋巴組織來增加杯狀細胞數量,提高陽性免疫球蛋白細胞、T細胞、嗜酸性粒細胞的溶菌酶活性和吞噬活性。

  1.2 提高生長性能

  益生菌可以改善水產生物食欲,促進生長,提高飼料利用率。在水產養殖中,飼料通過益生菌發酵后由干料轉變成濕料,飼料中的一部分抗營養因子被降解,甚至消除,改善了飼料的適口性,提高了飼料利用率。李云蘭等研究發現,在鯉魚飼料中使用益生菌發酵豆粕替代豆粕,蛋白質消化效率得到顯著提高,促進腸道絨毛的發育、胃腸道功能方面具有明顯的改善效果。部分益生菌發酵產生了有機酸,使飼料具有微酸獨特風味,提高了飼料的誘食性。益生菌的分泌物使腸道內形成酸性環境,在此環境下對鈣、磷、鐵以及維生素D的吸收和利用更為有利。菌體肥料,可以促進魚、蝦的生長發育,適合作為很多魚類的開口餌料。

  1.3 改善水產養殖環境

  益生菌能夠通過氧化、硝化、反硝化、硫化、氨化、解硫等作用,清除氨氮、亞硝氮、硫化氫、COD等有害物質、殘余餌料、水產動物排泄物大分子有機物,起改善養殖水體的效果。黃衛強等研究發現,由植物乳桿菌、干酪乳桿菌和地衣芽孢桿菌組成的復合益生菌調節劑,可以控制水體的pH值,降低水體中氨氮、亞硝酸鹽和硫化氫含量,控制水體大腸菌群和弧菌數量,改善水質,從而改善水產動物健康。

  2 常見益生菌及其在水產養殖中的應用現狀

  益生菌給藥途徑和方法并不固定,取決于宿主、病原菌和環境等多方面因素。水產養殖中的益生菌可以通過飲水或飲食,直接或間接地應用,短期或長期使用。單一菌種或混合菌種使用,甚至與抗生素或免疫刺激劑混合使用。目前水產養殖益生菌的主要代表有芽孢桿菌、光合細菌、乳酸菌和酵母等。

  2.1 芽孢桿菌

  芽孢桿菌是一種桿狀細菌,廣泛分布在土壤、水體、植物表面。芽孢桿菌營養需求簡單,代謝速度快,易于分離和保存,不致病,無毒,而且芽孢桿菌具有產芽孢能力。與其他益生菌(如乳酸菌)相比,芽孢桿菌在不同環境下的生存能力更強。芽孢桿菌作為產品的保質期較長。芽孢桿菌可以防治疾病,與致病性細菌產生生存競爭。芽孢桿菌可以產生抑制病菌生長繁殖的細菌素和蛋白酶等,同時產生裂解酶、幾丁質酶、多種纖維素酶,溶解致病性微生物的細胞壁。芽孢桿菌能夠提高魚類的飼料利用率,提高生長速度。徐奇友等研究發現,在雜交鱘飼料中添加巨大芽孢桿菌,胃脂肪酶、淀粉酶活性和十二指腸絨毛高度均顯著提高,養殖動物機體對營養物質消化和吸收能力增強。

  芽孢桿菌可以凈化水體。芽孢桿菌能夠分泌大量的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等胞外酶,迅速降解殘餌和排泄物中的淀粉、蛋白質和脂肪等有機物,加快水體中有機物的礦化與分解,達到凈化水質的目的。芽孢桿菌以硝化和反硝化作用使含氮廢物礦化,降低氨和亞硝酸鹽水平。李雪等研究發現,在鯽魚養殖水體較差的情況下,復合芽孢桿菌制劑脫氮除磷效果極佳,提高了養殖水體微生物群落多樣性,增加了優勢菌(脫氮功能菌),減少了致病菌

  2.2 光合細菌

  光合細菌是一類具有光合色素、能夠在無氧條件下進行光合磷酸化的微生物,富含蛋白質、維生素、類胡蘿卜素等。光合細菌分布廣泛,易培養,生長速度快,繁殖力和生命力強。光合細菌具有固氮、制氫、固碳、脫硫等作用。光合細菌家族龐大、種類繁多,應用在生產中的主要是紅螺菌科,如沼澤紅假單胞菌、黃褐紅螺菌等。光合細菌通過吸收氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒物質,促進有機物循環,達到凈化水質的目的。光合細菌的反硝化作用可以除去水中的亞硝酸氮,改善水質,促進魚蝦類生長。王光玉等研究發現,分離得到的光合細菌對底泥水體進行10d處理,亞硝酸氮的去除率達到83.59%,化學需氧量(COD)去除率達到92.91%,硫化物的去除率達到69.91%,氨氮的去除率可以達到97%。

  光合細菌在進行光合作用時不消耗氧氣,也不釋放氧氣,而是通過吸收水體中的耗氧因素(如有機質和硫化氫等物質),使好氧微生物因缺乏營養而轉為弱勢,降低氧氣的消耗起到增氧作用。光合細菌在光合作用時,提高了水體的透明度,促進了浮游植物的光合作用,增大放氧量,從而起增氧作用。光合細菌個體較小,只有小球藻的1/20.非常適宜作為部分魚蝦幼苗的開口餌料。光合細菌在治療對蝦紅腿病、爛鰓病、魚類夜盲癥等方面效果較好。光合細菌含有抗病毒物質,有鈍化病毒致病的能力。

  2.3 乳酸菌

  乳酸菌是指發酵糖類代謝產物為乳酸的一類細菌的總稱,形態呈球狀或桿狀,屬于革蘭氏陽性菌。乳酸菌喜好酸性環境,最適pH值為5.0~7.0.具有豐富的物種多樣性,是水產養殖中常用益生菌。乳酸菌在魚類養殖中作為飼料添加劑廣泛使用。姚國強等研究發現,在餌料中添加5%的乳酸菌,體重增長率提高了30.08%,存活率提高了11.47%。Gildberg等研究發現,使用添加宿主原乳酸菌的飼料飼喂鱈魚3個月,將魚苗放養在帶有強致病弧菌的特殊環境中,發現魚生存率顯著提高,抗病率顯著提高。乳酸菌屬于異養型微生物,在厭氧或兼性厭氧條件下均能夠分解和利用多種有機碳、有機氮物質。是生物法處理污水的重要微生物。在成魚養殖池中使用乳酸菌,實驗池溶氧量比對照池提高11.2%,氨氮和亞硝酸氯含量分別降低了54%和55%,餌料系數降低8.2%,單位面積凈產量提高14.4%。夏磊等研究發現,在草魚飼料中添加0.2%~0.4%的高性能乳酸菌,每10d拌餌投喂1次,使用3個月,水體中的氨氮、亞硝酸氮、硫化物等有害物質含量下降,溶氧量和水體透明度顯著增加。

  2.4 酵母

  酵母是一類單細胞真核微生物的統稱,具有細胞壁、細胞膜、細胞核、細胞質、線粒體等較為復雜的細胞結構。酵母主要生長在偏酸性的、潮濕的含糖環境。酵母適宜生長溫度為18~28℃,pH值為4~6.酵母細胞中含有豐富的營養物質,各種氨基酸、維生素、生物活性物質,有機物占細胞干重的90%~94%。酵母個體大小適宜,易被浮游動物攝食。Nematzadeh等研究發現,使用酵母喂養輪蟲的生長速度、產卵數量和營養成分顯著提高。酵母可以替代魚粉作為飼料蛋白源。酵母的蛋白質含量較高,價格約為魚粉的1/3.Oliva-Teles等研究發現,在鱸魚養殖中添加啤酒酵母,替代50%的魚粉蛋白,對魚的生長無不良影響。在日糧中加入30%的啤酒酵母可提高飼料利用率。程光平等研究發現,在豐鯉養殖中添加酵母替代秘魯魚粉,豐鯉主要生長指標和飼料系數均無異常,飼料成本明顯降低。

  3 展望

  益生菌的種類多樣、功能豐富,符合未來綠色生態養殖的趨勢?;谒a養殖活動中物種和生產條件的多樣性,在水生動物中使用益生菌要考慮實際情況,益生菌的來源、劑量和持續時間等因素均會影響益生菌的使用效果。未來,益生菌在水產動物養殖中應用應對上述情況進行針對性的研究。

  參考文獻:略。

  
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