光合细菌在养殖领域的应用及前景

2013-05-06镡龙

饲料博览 2013年6期

镡龙

（黑龙江生物科技职业学院，哈尔滨 150025）

光合细菌（PSB）是地球上出现最早、具有原始光能合成体系的原核生物，在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌总称，是一类革兰氏阴性菌[1]。光合细菌广泛分布于自然界，主要分布于有机质丰富并有光线透射的缺氧区。现己知的光合细菌包括1目、2亚目、4科、19属，以红螺菌科应用最为普遍。人类对光合细菌的认识始于19世纪30年代。我国早在20世纪50年代就对光合细菌进行了一些基础理论研究。近年来，环境污染不断发生，养殖密度不断加大，抗生素和添加剂的使用问题受到质疑，都促使研究人员寻找到解决问题的方法，而光合细菌以其特殊的代谢方式和营养价值，可以有效的缓解或解决上述问题，越来越受到学者及养殖户的关注。

1 净化养殖环境

在人工养殖中，尤其是工厂化养殖，生物密度大，往往是自然界的几倍甚至几十倍，大量的饲料投喂和动物粪便的排泄，给环境造成负担，也制约着养殖技术的提高，需要有一种既环保又行之有效的方法解决该问题。大量研究证明，可以利用光合细菌处理养殖过程中产生的废物。王艳锦利用光合细菌分解畜禽粪便，能产生氢气，具有显著环境效益、社会效益和经济效益，是一种集污水治理与废物综合利用为一体的综合技术，应用前景十分广阔[2]。黄翔峰等发现光合细菌能高效利用废水中的低分子脂肪酸、醇，并具有多种代谢途径，因此在高浓度有机废水的处理中具有很大的优势[3]。何剑丹等利用光合细菌处理污水，PSB-污泥处理生活污水时，在黑暗好氧条件下处理效果最好，CODCr和BOD5去除率分别为85.65%和81.03%，CODCr和BOD5值分别为32.46和19.68 mg·L-1，达到我国污水综合排放标准（GB8978-1996）中一级排放标准[4]。在水产养殖领域由于施肥、投饵及水生动物排泄物造成的污染相当严重，从而导致水产动物缺氧、生病乃至死亡，不但对环境造成了污染，也造成了养殖户的直接经济损失。光合细菌是一种光能异养菌，能快速分解有机物，并能利用水中的氨态氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质，起到保护和净化养殖水体的作用[5]。付保荣等在鲤鱼养殖水中使用光合细菌，证明光合细菌能显著降低水中有机物和游离态氨（NH4+-N），增加溶解氧（DO）的含量，稳定pH（P＜0.05）[6]。刘慧玲等向罗非鱼鱼苗的养殖水体中投入光合细菌，水体中引入光合细菌浓度为4.5×102～4.5×106cfu·mL-1时，各试验组的氨氮和亚硝酸盐氮含量都显著低于对照组；当浓度为4.5×104cfu·mL-1时，罗非鱼鱼苗的抗病力增强，表现在鱼苗体内的组织过氧化物酶（POD）、碱性磷酸酶（AKP）、超氧化物歧化酶（SOD）、溶菌酶（LSZ）和抗菌活力都显著高于对照组（P＜0.05）；罗非鱼鱼苗存活率也提高了6.67%，适宜浓度的光合细菌能有效改善鱼苗养殖水体的水质，提高鱼苗免疫力和成活率[7]。王怡平等在中华绒螯蟹人工育苗中，在50 m3育苗池中一次性投入固定化光合细菌19 kg，10 d蟹苗存活率为40.6%，比泼洒相同浓度游离光合细菌的对照池提高11.2%，多产大眼幼体15.75万个[8]。

2 作为饲料添加剂

随着生活水平的提高，人们对养殖产品的要求也越来越高，不仅仅需要食品，而且需要健康安全的食品，这与饲料中添加有害促生长添加剂（如抗生素、激素等）形成了不可调和的矛盾，随着禁用有害促生长添加剂的呼声越来越高，寻找健康无公害的饲料添加剂成为学者和养殖从业者的迫切需求。光合细菌是营养价值较高而其营养组分又较齐全的细菌。干菌体中不仅蛋白质含量＞60%并含有16种比例适宜的氨基酸，而且富含各种B族维生素、促生长因子、辅酶Q、抗病毒因子和色素等生理活性物质，是一种营养丰富的饲料添加剂[9]。刘磊等在饲料中添加光合细菌进行仔猪养殖试验，结果表明，在全价饲料中加入光合细菌添加剂，显著提高了养殖效率，可能是由于活性较好的新鲜菌液在动物肠道内的定植能力更强[10]。刘磊等在鲤鱼饲料中添加光合细菌，试验组肠道中光合细菌量显著增加（P＜0.05），最高可达4.78±0.75 logn·g-1肠道内容物，且不因为饲喂浓度的增加而增加，肠道中有害菌如大肠杆菌和拟杆菌数量显著低于不添加光合细菌组（P＜0.05），而乳酸杆菌量显著提高（P＜0.05），同时证明光合细菌可改善淀粉酶和蛋白酶活性[11]。孙然等在体重为18.0 g的异育银鲫鱼养殖水体中添加不同浓度的光合细菌、芽孢杆菌或1:1的光合细菌混合菌，结果表明，水体中投放芽孢杆菌或光合细菌对异育银鲫鱼体肠道和肝脏、胰脏脂肪酶作用不显著（P＞0.05），芽孢杆菌和混合细菌对异育银鲫鱼体肠道和肝脏、胰脏脂肪酶活性具有一定的促进作用[12]。

3 防病及治病

光合细菌具有改善动物肠道微生物菌群环境进而提高动物抗病能力，净化养殖环境，抑制有害菌生长等功能，已有大量研究证明，光合细菌具有较好防病效果。光合细菌预防疾病在水产养殖领域报道较多。陈军在水温15～17℃的池塘使用光合细菌，有效地控制了水体中病原菌的滋生，使病原菌的生长繁殖受到抑制；以10 g·m-3浓度的光合细菌治疗黄颡鱼烂鳃病、充血病，治愈成活率显著提高（P＜0.05）；10、15 g·m-3浓度的光合细菌能预防鱼鲺病的发生[13]。杨绍斌等将光合细菌原液加入由河水配制的液体培养基中，用白色矿泉水瓶在厌氧光照条件下进行富集扩大培养，可获得棕红色光合细菌培养液，然后将其投入到观赏鱼的鱼缸中，结果表明，随着光合细菌培养液投放量的增加，烂尾鱼病治愈率呈现上升趋势，当投放量达到4%时，可使病鱼全部治愈；观赏鱼水霉病的治愈率也随着光合细菌培养液投放量的增加而提高，但是与防治烂尾病相比需要的投放量小，当投放光合细菌培养液3%时即可使病鱼全部治愈[14]。刘慧玲等向罗非鱼鱼苗的养殖水体中投入光合细菌，研究不同浓度光合细菌对罗非鱼鱼苗养殖水体水质和鱼苗免疫力、成活率的影响，结果表明，水体中引入光合细菌浓度为4.5×102～4.5×106cfu·mL-1时，各试验组的氨氮和亚硝酸盐氮含量都显著低于对照组（P＜0.05）；当浓度为4.5×104cfu·mL-1时，罗非鱼鱼苗的抗病力增强，表现在鱼苗体内的组织过氧化物酶、碱性磷酸酶、超氧化物歧化酶、溶菌酶和抗菌活力都显著高于对照组（P＜0.05），罗非鱼鱼苗的存活率也提高了6.67%，适宜浓度的光合细菌，能有效改善鱼苗养殖水体的水质，提高鱼苗免疫力和成活率[15]。

4 生产单细胞蛋白

光合细菌可用来生产单细胞蛋白（SCP），因具有营养价值高、生长速度快等优点，成为生产单细胞蛋白质的重要菌种之一。邱宏端等采用酿造酱渣培养光合细菌，3 d后测定酱渣光合细菌饲料中粗蛋白质含量为21.3%～22.7%，较原料酱渣提高35%，用酱渣光合细菌饲料喂养鱼苗，鱼苗成活率提高，不仅开辟了新的饲料蛋白源，而且利用了工业和农业生产的废渣、废水，改善了环境[16]。

5 小结

光合细菌是一种有益菌，其对畜禽养殖具有重要的应用价值，在提高畜禽养殖成效、降低畜禽粪便的处理成本、解决畜禽养殖的环境污染、作为饲料添加剂、合成菌体蛋白等方面具有很好的应用前景。但光合细菌的应用也存在问题，如在大量研究结论中虽然已证明光合细菌的效果，但由于研究者们所使用的光合细菌种类不同，因此造成使用量不能统一，效果也不一致，如何在众多光合细菌中筛选出适用于不同领域的光合细菌是未来研究的重要方向。

[1] 沈镇昭.生物饵料培养[M].北京:中国农业出版社,2002.

[2] 王艳锦.畜禽粪便污水光合细菌制氢技术研究[D].郑州:河南农业大学,2004.

[3] 黄翔峰,李春鞠,章非娟.光合细菌法处理高浓度有机废水工艺探讨[J].中国给水排水,2005（2）:27-30.

[4] 何剑丹.光合细菌处理生活污水和垃圾渗滤液的研究[D].成都:四川师范大学,2005.

[5] 魏清和.水生动物营养与饲料学[M].北京:中国农业出版社,2004.

[6] 付保荣,曹向宇,冷阳,等.光合细菌对水产养殖水质和水生生物的影响[J].生态科学,2008（2）:102-106.

[7] 刘慧玲,张战锋,李长玲,等.光合细菌对罗非鱼鱼苗养殖水质及抗病力的影响[J].渔业现代化,2009,36（2）:47-51.

[8] 王怡平,荚荣,梅贤君,等.固定化光合细菌在中华绒螯蟹人工育苗中的应用[J].水产学报,1999,23（2）:156-161.

[9] 张立彬,甄二英,李振永.光合细菌的营养功能及在养鸡上的应用[J].饲料工业,2006,27（4）:50-51.

[10] 刘磊,金梅,许波,等.全价饲料中添加有益光合细菌在仔猪生产中的应用[J].中国农学通报,2011,27（20）:45-50.

[11] 王梦亮.光合细菌（PSB）对鲤鱼肠道菌群及肠消化功能的影响[J].中国微生态学杂志,1999,11（3）:146-147.

[12] 孙然,皮国华,赵卫红,等.芽孢杆菌和光合细菌对异育银鲫鱼种消化酶的影响[J].北京水产,2008（3）:35-37,41.