益生菌在水产健康养殖中的应用

■钟国防 朱伟星 焦建刚 华雪铭 石学刚 吴广兵

(1.上海海洋大学，上海 201306；2.丹尼斯克动物营养，广东广州 510620)

随着水产养殖业的发展，水产养殖密度不断增加，残饵和代谢产物对水体的压力也相应加大，这往往造成养殖后期水质的恶化，从而导致疾病的发生。传统的养殖生产中抗生素和消毒剂被用来处理水质和控制病原菌，但长期使用会使病菌产生抗药性，其作用效果逐渐减弱。此外，长期使用抗生素会造成抗生素在鱼虾体内残留，对人体造成危害。近年来，人们的食品安全意识逐渐提高，在水产养殖业中禁止使用抗生素的要求越来越高[1]，这就使得以益生菌调理水质为核心的健康养殖有了广阔的发展空间。

益生菌在畜牧业中的应用已经较为成熟，随着水产健康养殖技术的推广，益生菌在水产养殖中的应用逐渐被养殖者接受，并取得了一些明显的养殖效果。研究认为，虾类或鱼类摄取益生菌，不仅可使鱼虾肠道内菌群发生变化（即有害菌受到抑制，有益菌群增多），提高肠道健康，还可以改善饲料利用率，提高鱼虾增重。益生菌也可以作用于肠道产生局部免疫反应，引起鱼虾机体抗体水平的提高和增加吞噬细胞的活性，增强机体免疫功能，提高抗病力；同时，益生菌在改善水质方面也具有很大作用。水产养殖业中应用的益生菌有芽孢杆菌、光合细菌和乳酸杆菌等，但由于养殖环境和养殖模式的差异，其效果有时也会不一致。因此，实际生产实践中应该根据品种和养殖模式来合理应用益生菌，才能使其发挥最佳的效果。目前水产养殖业中使用益生菌的研究主要集中在以下几个方面。

1 益生菌能降低鱼虾肠道和养殖环境中病原菌的危害

鱼虾胃肠道通过长期的进化和适应会形成由多种微生物组成的微生态系。益生菌通过对肠道组织黏附位点、化学物质、能源和铁离子的竞争作用调节宿主体内的菌群结构[2]。研究表明，有些益生菌在肠道中生长会产生抑菌物质，抑制肠道或养殖环境中的病原微生物的繁殖[3]。Moriarty(1998)[4]报道，芽孢杆菌可提高对虾的成活率，降低水体和底泥中病原弧菌的浓度。有研究表明，添加芽孢杆菌对虾养殖水体中病原弧菌的浓度比对照组中要低，这一结果和Moriarty（1998）[4]的报道一致。芽孢杆菌可能通过产生抑菌物质来控制病原菌生长，也可能是通过降解水体和底泥中有机物浓度，降低病原菌的营养源来发挥控制病原菌的生长。研究认为，适当浓度的益生菌能有效抑制病原菌引起的疾病。张超峰[5]在0.4、0.6、0.8 mg/l益生菌的浸浴浓度下，经过15 d的治疗，鲤鱼种烂鳃病的治愈率达到70%以上，而对照组的治愈率为0。

2 益生菌促进鱼虾生长

有些益生菌菌体含有营养物质可作为饵料添加剂，更重要的是随着它们在动物消化道内的繁衍、代谢，可产生消化酶类（包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等），这些酶类有助于动物消化饵料，提高个体增重和饵料转化率[6]。Wang等[7]对成虾的研究发现，益生菌能产生有助于消化饲料的酶。益生菌菌体本身含有不饱和脂肪酸、细菌多糖及多种辅酶，能对水产动物起到营养作用。另外，益生菌在体内还可以产有机酸，降低pH值，促进维生素D和钙的吸收。Sakata（1990）[8]报道，在鱼类中起主要作用的是杆菌和梭状芽孢杆菌，芽孢杆菌能提供水产动物需要的营养物质，其中包括脂肪酸和维生素。而Ring等[9]研究发现，一些微生物如土壤杆菌、假单胞菌、短杆菌、微杆菌和葡萄球菌可促进北极红点鲑的消化过程。在水产动物中添加微生态制剂可以提高饲料利用率[5-6]，促进动物生长，但是不同的益生菌作用机制各不相同。张庆等[10]研究光合细菌在鲤鱼、罗非鱼成鱼养殖中应用，结果表明添加光合细菌的实验组产量显著高于对照组，鲤鱼和罗非鱼分别增产了11.7%和44.8%。Gatesoupe等[11]对大菱鲆仔鱼和日本比目鱼仔鱼的研究表明，芽孢杆菌能提高养殖对象的生长率。另外，在南美白对虾虾料中添加芽孢杆菌产品可显著提高虾产量10%以上。

3 益生菌提高鱼类免疫功能

3.1 提高鱼体抗病力

水产养殖生产中成活率是衡量养殖对象对疾病抵抗能力的有效指标，对弧菌等致病性细菌的抵抗能力和相关免疫酶活性的影响是研究鱼体抗病能力的常用指标。Sakai等[12]报道，益生菌可以刺激非特异性免疫系统，并证明口服酪酸梭菌细菌的虹鳟鱼对弧菌病的抵抗能力提高。吴垠等[13]对杂交鲤鱼的研究表明，微生态制剂能提高杂交鲤鱼越冬的成活率，低温条件下使用微生态制剂的实验组血清总蛋白、红细胞脆性、脑胆碱酯酶活性及白细胞吞噬功能等相关免疫指标均显著高于对照组。此外，Nikoskelainen等[14]研究表明，每克饲料中含7.9×104cfu的乳酸菌鼠李糖乳杆菌可以刺激虹鳟鱼的呼吸爆发达到最大值。

3.2 促进免疫相关器官发育

益生菌可以通过促进水生动物免疫器官的发育来提高免疫功能。幼鱼出生后免疫器官还未完全成熟，提早接触良性微生物可以促进免疫器官的发育成熟，使T、B淋巴细胞的数量增多，体液免疫和细胞免疫水平提高，从而增强机体的免疫力和抗病力[14]。张锦华[15]对鲤鱼的研究结果表明，添加益生菌实验组能显著提高脾脏与体重的比值，脾脏淋巴细胞也比对照组密集。刘克琳等[16]研究认为，芽孢杆菌能显著促进鲤鱼免疫器官的发育，实验组鲤鱼胸腺的皮质增宽、巨噬细胞和粒细胞等表面光滑、绒密集且数量多；实验组胸腺T、B淋巴细胞较多；同时，实验组T、B淋巴细胞的发育出现分化，T淋巴细胞毛突起少，B淋巴细胞表面突起，绒毛增多。

3.3 增强鱼类免疫功能

益生菌能调整肠道菌群，使肠道微生态系统达到理想的平衡状态，增强机体对疾病的抵抗力；有些益生菌具有某些活性因子，在肠道内被分解，产生的营养物被机体吸收后可以以某种免疫调节因子的形式起作用，刺激肠道中的免疫反应，促进免疫球蛋白含量升高，增强免疫功能。桂远明等[17]对鲢鱼的研究表明，投喂益生菌能显著提高鲢鱼白细胞吞噬率与吞噬指数、巨噬细胞吞噬率以及E玫瑰花环形成率，用细菌攻毒后实验组鲢鱼特异性抗体效价显著高于对照组。黄永春等[18]对建鲤的研究表明：饲喂益生菌建鲤具有较高的抗逆性，实验组红细胞、血红蛋白数量均显著高于对照组，同时耗氧率低于对照组。有些益生菌能直接起到免疫佐剂的作用。潘康成等[19]研究认为，肠道内部分益生菌中有抗原识别部位的淋巴组织也能起到免疫佐剂作用。

4 益生菌对养殖水质的调控作用

养殖水体的水质稳定是养殖成功的前提条件。光合细菌是目前养殖生产中使用较多、生产技术相对成熟的益生菌，它能直接利用水体中有机物作为能源进行繁殖，降低水体中氨氮、硫化氢以及亚硝态氮含量，改善养殖水体水质[20]。进入养殖水体的益生菌能有效参与水体中最基础的物质循环，分解有机物，为单细胞藻类生长繁殖提供碳源和氮源，同时藻类的光合作用为养殖水体提供充足的溶解氧，加速有机物的氧化分解，使养殖水体构成一个稳定的生态循环[20]。益生菌对养殖水体的调控作用，主要表现在益生菌可降低水体的透明度，并使其保持在一个比较合适的水平；增加水中溶氧，保证水中养殖个体及好氧微生物有充足的氧气，从而加速水中有机物的降解，降低其生化耗氧量；在降低其总氮的同时，又作为肥料，有适当的补充，使其在保证水质的同时又能满足水生生物的生长，保证鱼苗培育所需的养分；能保持水中有效磷在一个比较合适的水平。微生态制剂中芽孢杆菌改善水质效果比较显著，主要是因为革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌能更有效地将有机物转化为二氧化碳。在生产周期，高浓度的革兰氏阳性菌可以减少有机碳的溶解。根据上海海洋大学的研究结果，使用芽孢杆菌产品能明显改善水质指标，使养殖水体的污染情况有大幅好转，延长了养殖时间，有利于养殖的南美白对虾规格的提高。

5 益生菌的发展趋势与展望

益生菌作为健康养殖水质调控的活性物质，是渔业生产转型发展中不可缺少的物质基础，未来的发展趋势主要集中在以下几个方面：①高效、专一性水产微生态制剂的研制。根据养殖品种和养殖过程中不同的生长阶段设计专一性益生菌，更有效地发挥益生菌的作用。②特异性益生菌种的生产和研制。根据益生菌菌种的特点设计不同产品，以满足耐酸、耐高温等不同使用条件下水质调控能力的实现。③研究不同的菌种复合使用时的协同和拮抗作用，充分发挥不同益生菌的配伍作用。④随着水生动物肠道健康研究的深入，肠道有益菌群的开发利用是未来具有可持续开发的一个有益菌群。随着技术水平的提高和研究的深入，这些与动物的消化生理代谢紧密相关的菌群必将得到开发。⑤工程菌制剂的开发应用。随着基因与生物技术实验水平的发展，应用基因工程技术构建具有特定功能的工程菌制剂是当前生物技术领域的前沿课题。⑥益生菌快速生产技术的研发。根据渔业生产转型的要求，未来益生菌的需求量会大大增加，因此，一些能用于养殖基层的快速生产益生菌剂的技术开发将会有较大的市场。⑦益生菌发酵饲料的生产。随着鱼粉替代研究的开展，提高鱼类对鱼粉替代蛋白的消化和吸收率是一个难点。如何利用益生菌的发酵功能来生产鱼类易于消化的发酵饲料，是未来鱼粉替代研究中将会备受重视的研究方向。