微生态制剂对刺参养殖的影响

2017-01-08王光玉冯亚利徐剑涛

饲料工业 2017年14期

■王光玉冯亚利张欣徐剑涛陈雷

(哈尔滨工业大学(威海)海洋科学与技术学院生物工程系，山东威海264209)

微生态制剂（Probiotics）是一种可促进动物健康生长的微生物饵料添加剂，能够改善养殖生物肠道内的微生态环境，提高消化道酶活性和饵料转化率，促进生长[1-3]。目前微生态制剂已广泛应用于农牧业、食品等行业，特别是在动物养殖领域具有良好的应用效果。在饲粮中添加微生态制剂能提高养殖生物的品质，提高反刍动物的抗病力、产奶量和乳脂率[4]，提高了养殖动物的经济效益。微生态制剂还具有调控养殖水体水质的功效，已广泛应用于水产养殖行业。作为一种绿色饵料添加剂，微生态制剂能改善对虾外部水环境，促进对虾生长[5]，对海参养殖水体有净化作用[6]，能够提高石斑鱼生长状况，加强免疫系统功能，也体现了微生态制剂具有免疫增强剂的效果[7-8]。本文在刺参饵料中添加EM菌，通过检测刺参生长率和肠道、肠壁消化酶酶活变化，研究EM这种微生态制剂对刺参养殖中的影响，旨在为微生态制剂在刺参的养殖提供理论依据，丰富刺参养殖的研究内容。

1 材料与方法

1.1 材料

选择人工培育的刺参(Apostichopus japonicas Selenka)作为养殖对象，初始质量为(4.0±1.0)g，初始体长为(5.0±1.0)cm。经过7 d的适应性养殖，选取体质健壮、规格相近的250头刺参，随机分成5组，每组50头，总质量(200.0±5.0)g。养殖试验在实验室内5个长1 m、宽0.8 m，深0.3 m、水容量为240 L的透明玻璃钢槽内进行，编号1～5号，养殖环境条件为温度为16～18℃，pH值7.5～8.2。刺参配合饵料购自威海某生物科技有限公司，EM菌购自威海某生物科技有限公司，是用全海水培养成功的一种适应海洋环境的EM菌剂。

1.2 养殖管理

每个养殖试验持续20 d，每5 d为一个周期，每个周期全换水一次，试验期间每天投饵一次，投饵量为刺参重量的3%，与2倍饵料重量的海泥混匀后饲喂刺参，每个周期投饵量和海泥的重量随着海参体重的增加而增加。试验期间每天测定水体中的氨氮、亚硝态氮浓度，每个养殖周期结束时测量刺参的重量，肠道、肠壁酶活，并计算刺参每个周期的生长速率。

1.3 微生态制剂与配合饵料的混合比例对刺参养殖的影响

将一定量的微生态制剂（EM菌）与配合饵料、海泥混合后立即投喂海参，1号养殖缸不加微生态制剂只投喂配合饵料作为对照组，2～5号养殖缸为试验组，微生态制剂与配合饵料的混合比例依次为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，然后按照1.2中所述方式养殖并测定各项指标。

1.4 微生态制剂与配合饵料的混合时间对刺参养殖的影响

将一定量的微生态制剂（EM菌）与配合饵料、海泥充分混合后，室温放置一定的时间，1号养殖缸为对照组，2～5号养殖缸为试验组，1～5号养殖缸EM菌剂与饵料以2∶1的比例混合，放置时间依次为0、6、8、10、12 h，即：1号缸为0 h、2号缸为6 h、3号缸为8 h、4号缸为10 h、5号缸为12 h，然后按照1.2中所述方式进行养殖并测定各项指标。

1.5 检测项目和方法

每个养殖周期结束后立即用DT-3002电子天平称重海参，计算生长率。每个养殖周期结束后立即宰杀刺参，取出肠道，测定肠道内容物和肠壁的消化酶活性，分别测定刺参肠壁、肠道内的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和褐藻酸酶四种酶活性[9-10]。每个养殖周期每天取水样，按照《海洋监测规范》第四章的标准分析方法检测养殖水体中氨氮、亚硝态氮含量。所有检测的项目4个周期取“平均值±标准差”，分别计算刺参生长速率，肠壁、肠道消化酶活性及水体中氨氮、亚硝态氮的含量。

2 结果与分析

2.1 微生态制剂与配合饵料的混合比例对刺参养殖的影响

EM菌剂与饵料不同配比饲喂刺参后综合生长速率见图1。从图1中可以看出，2号养殖缸刺参生长速率最高，每5 d平均生长速率为4.23%，高于对照组1号缸的2.92%。

图1 不同混合比例的生长速率

刺参四种消化酶的活性见图2、图3、图4和图5。从图中可以看出，刺参肠道内容物的蛋白酶、纤维素酶和褐藻酸酶活性远远大于肠壁酶活，肠壁的淀粉酶活性远高于肠道内容物。肠道内容物的蛋白酶、纤维素酶和褐藻酸酶以及肠壁淀粉酶在刺参消化食物的过程中起主要作用。从图2可以看出，添加EM菌剂可以影响肠道内容物的蛋白酶酶活，但对刺参肠壁的蛋白酶酶活几乎无影响。微生态制剂与饵料为2∶1配合比例时，提高肠道内容物的蛋白酶酶活的作用最大，肠道内容物蛋白酶活达到45.11 U/g。从图3、图4和图5可以看出，添加EM菌剂对刺参的肠道内容物和肠壁上的淀粉酶、纤维素酶和褐藻酸酶都有影响。微生态制剂与饵料2∶1的配合比例时，消化酶在肠道内容物和肠壁酶活最高，分别为淀粉酶活性1.19 U/g和4.05 U/g，纤维素酶活性2.13 U/g和1.23 U/g，褐藻酸酶活性3.34 U/g和1.55 U/g。

图2 不同混合比例的肠道蛋白酶活性

图3 不同混合比例的肠道淀粉酶活性

图5 不同混合比例的肠道褐藻酸酶活性

养殖水体中亚硝态氮、氨氮含量变化如图6～图7。5个养殖缸中养殖水体亚硝态氮含量在前3 d均呈递增的趋势，2号缸中亚硝态氮含量3 d内增加到0.045 mg/l，之后逐天减少，1、3、4、5号养殖缸内亚硝态氮含量在1～4 d内增加，之后逐天减少；5个养殖缸内铵态氮含量逐渐增加。4个养殖周期结束时，2号养殖缸其亚硝态氮和氨氮含量最低，分别为0.032 mg/l和0.478 mg/l。

图6 不同混合比例下养殖水体亚硝态氮含量

2.2 微生态制剂与配合饵料的混合时间对刺参养殖的影响

EM菌剂与饵料混合不同时间饲喂刺参后综合生长速率见图8。可以看出，3号养殖缸刺参生长速率最高，为5.41%，高于对照组1号缸的4.01%，另外3组也高于对照组。

刺参四种消化酶的活性见图9～图12。从图中可以看出，微生态制剂与饵料的混合时间可以影响肠道内容物的蛋白酶酶活，其中混合8 h后饲喂，肠道内容物蛋白酶的活性达到46.09 U/g，肠道内容物的蛋白酶活性的提高最大，混合时间对刺参肠壁蛋白酶酶活几乎无影响。图10～图12可以看出，混合时间对刺参的肠道内容物的淀粉酶以及肠壁的纤维素酶和褐藻酸酶都有影响，混合时间为8 h肠道内容物和肠壁酶活性都是最高，分别为淀粉酶活性1.34 U/g和4.23 U/g，纤维素酶活性2.23 U/g和1.23 U/g，褐藻酸酶活性3.33 U/g和1.66 U/g。3～5号缸的四种消化酶活性依次下降，说明当混合时间超过8 h后随着混合时间的增加酶活性逐渐减低。

图7 不同混合比例下养殖水体氨氮含量

图8 不同混合时间的生长速率

EM菌剂与饵料混合不同时间投喂刺参，养殖水体水质变化如图13～图14。5个养殖缸的亚硝酸含量逐渐增加；氨氮含量在第3 d有所下降，之后又逐天增加；4个养殖周期结束时，3号养殖缸其亚硝态氮含量和氨氮含量最低，分别为0.070、0.670 mg/l。

图9 不同混合时间的肠道蛋白酶活性

图10 不同混合时间的肠道淀粉酶活性

图11 不同混合时间的肠道纤维素酶活性

3 讨论

3.1 微生态制剂对生长率的影响

刺参的生长与营养物质的消化吸收有关，与饵料混合后，微生态制剂的益生菌会随着饵料在水中的扩散而分布在水体，有助于刺参吸收进入肠道，饵料中的抗营养因子被益生菌部分分解和转化，产生易被刺参采食、消化、吸收且无毒害作用的小分子物质，而且微生态制剂中的益生菌菌体、各种分解酶、各级代谢产物，如免疫增强因子和促生长因子等都能起到促生长和维持动物肠道菌群平衡的作用，增强了饵料的适口性和诱食性[11-12]。本研究所用的的微生态制剂是以乳酸菌、酵母菌为主，含有光合细菌和芽孢菌的多种菌株一次培养成功的菌剂，是一种海水培养的适应海洋环境的EM菌剂，添加了EM菌剂的饵料酸度降低，并有酸甜味，适口性增强，更有利于刺参的进食。目前微生态制剂促进生长已在很多动物的养殖过程中加以验证，刘晶晶等[13]将微生态制剂混合饲料后投喂黄牛，具有提高饲料消化率以及改善饲料适口性的功效，其乳酸菌与饲料混合后散发酸香味与本试验微生态制剂混合饲料后的效果类似，也说明微生态制剂在反刍动物和刺参的养殖应用方面具有共性。

图12 不同混合时间的肠道褐藻酸酶活性

图13 不同混合时间水体亚硝态氮含量

图14 不同混合时间水体氨氮含量

3.2 微生态制剂对消化酶的影响

微生态制剂可作为一种微生态饵料添加剂，自身的菌群与刺参肠道内的菌群混合，构成了共生、共栖、竞争和寄生等多种种群关系，调整海参肠道内的微生态平衡，提高消化酶活性。本研究发现，EM菌剂能够促进肠道内容物中蛋白酶、纤维素酶和褐藻酸酶以及肠壁淀粉酶的活性，进而提高刺参消化能力，促进生长。微生态制剂同时也促进刺参肠道内容物的淀粉酶以及肠壁中纤维素酶和褐藻酸酶的活性，但对肠壁的蛋白酶酶活并无明显的促进作用。通过肠壁及肠道内容物双检测的方法，验证了刺参消化酶系中淀粉酶为内源性酶，纤维素酶及褐藻酸酶为外源性酶的观点，支持了蛋白酶为半外源性酶的观点[9,11]。证实蛋白酶酶活受肠道质量及饵料总蛋白含量及蛋白水解难度调控，淀粉酶酶活受肠道质量及饵料淀粉含量调控，纤维素酶和褐藻酸酶酶活受肠道质量影响较小，主要受刺参肠道内微生物和两种物质含量的调控。

海参消化道不具物理消化能力和消化腺，对于营养物质只能进行化学消化，较其他海洋生物简单。肠道是海参营养物质消化吸收的主要场所，其消化道具有消化酶分泌、提供消化场所和吸收营养物质的功能[14]。微生态制剂添加到饵料中，增加了海参肠道内益生菌的数目，从而提高了海参肠道内各种消化酶的活性，增强了海参肠道吸收营养物的效率，本研究中EM菌剂混合饵料后随着食物链进入刺参体内激活刺参肠道内各消化酶活性，在帮助刺参消化起到非常重要的作用，对刺参的养殖产生良好的影响。宫魁等[15]从刺参肠道菌群变化的角度解释了微生态制剂提高酶活，抑制弧菌和大肠杆菌数，调节肠道内代谢产物的作用。微生态制剂除了影响常见的4种消化酶，还会影响其他消化酶活性，提高免疫能力。Yang等[16]使用酵母菌提高海参肠道内胰蛋白酶和脂肪酶的活性，也能提高刺参的生长率。Wang[17]等利用海洋红酵母D30投喂刺参证实了微生态制剂不仅能提高海参生长率。并且可以提高肠道内溶菌酶、酵素以及各种磷酸酶活性。本研究中微生态制剂与饵料混合8 h酶活性达到最佳，机理还不清楚，也很少有文献报道，尚需进一步的试验加以研究。

3.3 微生态制剂对水质的影响

刺参匍匐生活在水体的底部，对养殖水体生态环境变化比较敏感，微生态制剂能够改善水质，保障刺参在相对稳定的水环境中健康生长[18]。研究表明，微生态制剂可通过氧化、氨化、硝化、反硝化、硫化、解磷和固氮等作用，将动物排泄物和残饵等分解为二氧化碳(CO2)、硝酸盐(NO3-)、磷酸盐(PO34-)和硫酸盐(S2-)等，有效降解水体中过多的有机物，起到优化环境、改良水质的作用[19-20]。试验过程中，投喂微生态制剂的试验组，亚硝态氮和氨氮含量均低于空白组，有效改善了养殖水体环境。姜松等[21]在养殖池内泼洒微生态制剂后糙海参的增长率明显提高，水质明显得到改善，与本研究得到相似的结果。而姜燕等[22]在益生菌发酵饵料投喂刺参的试验中，得出益生菌处理后的饵料对氨氮无显著影响。推测得到不同结果的原因，可能与使用的微生态制剂、对饵料的处理方法不同相关。