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水产养殖滥用抗生素,替代品急需产业化
——专访美籍华人微生物专家何增国

2018-01-16海洋与渔业方琼玟文图

海洋与渔业 2017年12期
关键词:抗菌肽益生菌水产

■ 《海洋与渔业》记者 方琼玟/文图

“我从事微生物研究已经31年了,起初师从中国著名微生物学家李季伦院士,从事微生物次生代谢产物的研发及产业化开拓,现在投身饲用抗生素替代品开发及产业化。”美籍华人微生物专家何增国教授指出,过去,水产养殖业抗生素使用缺乏有效管理,不仅造成了环境中抗药性病菌滋生,而且给水产品安全、人类健康带来较大的隐患;未来水产养殖业的发展将以可持续生态养殖模式为主导,饲用抗生素替代品安全、可靠、无污染,是大势所趋。

《海洋与渔业》记者最近有幸拜访何增国教授,何教授向记者分享了许多国际上前沿的微生物技术、水产微生态制剂研发成果、中国水产生态养殖解决方案等。

担忧演变“超级细菌”后果将很严重

自1928年发现青霉素以来,抗生素拯救了数以千万计的生命,为人类现代文明做出了巨大贡献。饲料添加抗生素在上世纪50年代逐步兴起,推动了动物养殖业的飞速发展,但是随着动物养殖业的集约化规模化发展,几十年来饲用抗生素的种类及用量不断增加或提高,超量使用已成为养殖业的普遍现象。持续多年的抗生素滥用终于导致了耐药性细菌大面积暴发,多重抗药性细菌频频出现。何增国指出,“超级细菌”已发展出对包括多黏菌素在内等多种抗生素的抗药性,一旦泛滥,人类的生存都是问题,因为多黏菌素是人类对付革兰氏阴性细菌的最后一道防线。

2012年,何增国回到中国,亲眼目睹中国水产养殖业抗生素使用管理的困境:一些养殖户对抗药性细菌认识不足,病急乱投医,滥用抗生素,造成水体中及水生动物体内抗生素残留。如果继续滥用下去,他担心养殖环境中的抗药性致病菌成为优势菌群,最后演变为“超级细菌”,令水产业陷入“无药可用”的境地。

微生态plus最有希望对抗超级细菌的产品

2004~2007年,何增国在俄亥俄州立大学任研发专员期间,发现了一种功能性益生菌代谢产物抗菌肽Paenibacillin,成为该大学的六大发明之一。何增国介绍道,这是迄今为止细菌中唯一一个N端乙酰化抗菌肽,属于羊毛硫抗菌肽,非常稳定,耐热>120℃,是一种非常有希望替代抗生素,如抗革兰氏阳性菌的生物活性物质。“这个含有羊毛硫氨酸的抗菌肽,活性与抗生素相当,当时我们用了核磁共振谱等很多方法,才把它的结构解析出来,已经申请了美国专利和欧洲专利。”何增国指出,抗菌肽是否能够替代抗生素,取决于它的活性能否达到抗生素活性同类的水平,假如活性低于抗生素,那么这个抗菌肽就不能起到替代作用,当然不可能进行产业化生产。

2011年,何增国创办了美国百奥安泰公司,开始了饲用抗生素替代的产业开拓。为了把在美国学到的产业化理念落地中国,他于2012年回国效力,在饲用微生物工程国家重点实验室任职。2016年,青岛百奥安泰公司在山东院士智谷落地,研发团队在何增国带领下聚焦微生态plus(即第二代微生态制剂,产品含益生菌功能性代谢产物)产品的产业化,目前已开发出10多种产品。

“目前,国内上的生物饲料大多是微生态制剂,是细胞水平的,属于一代产品,但是我们团队已经进行到细胞+功能性代谢产物。”何增国告诉《海洋与渔业》记者,公司的微生态plus已实现规模化生产及销售,其中一些产品在抵抗弧菌、防治南美白对虾肠炎方面效果显著,在广东、福建多地广泛应用。

创新产业模式让养殖户由消费者变成生产者

“我们正在推广‘万罐计划’,这是一种让水产养殖户由消费者变成生产者的崭新的产业模式。”何增国告诉记者,公司近年研发了一套益生菌自动发酵罐,可以安置在养殖塘头自动发酵生成新鲜的益生菌,如乳酸菌、EM菌和光合菌,新鲜的益生菌按时按量投放,在极少甚至完全不使用抗生素的情况下养殖效果就非常理想。

发酐罐

何增国形象地向记者描述:生产益生菌,就像泡茶叶一样,会培育出菌及代谢产物,菌的代谢产物就像茶水,是液状的,不好卖也不好运输,还容易变质,所以多数厂家在生产过程中通过管理系统收集菌体,而把代谢产物当成废水排走,然后把菌烘干再去卖,这个过程投入很大,菌的存活度也难以保证,最重要的是宝贵的代谢产物也是非常有用的物质,这种做法就把它浪费了。所以只卖菌,属于一代产品,是细胞水平的。假如将代谢产物和菌结合起来,那就是含有功能代谢产物的二代水平,但是这个运输方面十分麻烦,因此我们利用菌株采集、分离、人工选育和繁殖扩增等科技手段,给养殖户提供菌种及核心料,让他们自主在养殖场用发酵罐生产,生产出来的就是二代产品。

“这样一来,运输成本全部省掉,生产模式、商业模式都变了,养殖户由消费者变成生产者。”何增国说,更重要的是,这个“罐子”可以根据不同菌种及核心料,生产出各种优质益生菌。另外,每个养殖区域的情况不尽相同,公司会运用科技手段,分析不同养殖环境的微生物区系,然后定制式优选最佳工程菌种,最快15天菌种和益生菌发酵罐就能送到养殖户所在地,生产出养殖户定制的微生物制剂产品。

目前,百奥安泰已经研发出六、七种“万罐计划”自扩培发酵产品,已经覆盖到中国10个省市。

转变观念开发抗生素替代品意义重大

在整个大地球生态圈里,有动物、植物,也有微生物,微生物的作用是转害为用、转废为宝,是绝对不能缺少的生态圈核心要素。何增国介绍道,美国最近推出了国家级战略计划“国家微生物组计划”,是专门针对地球大生态及人体微生态微生物所做的系统研究。最新研究发现,人类的健康是由胃肠道的微生物菌群即微生态决定的,人类体内99%的微生物是有益的,而近些年抗生素的泛滥,不仅使大生态圈微生物菌群失衡,也破坏了人体的微生态平衡,使有益于人体健康的益生菌缺失,导致人类很多疾病的产生。

何增国说,二十一世纪是生物世纪,更是微生物世纪。中国的养殖规模世界第一,饲用抗生素使用也是世界第一,由此衍生的危机与挑战可想而知。因此,开发饲用抗生素替代品意义很大。”

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