发酵中草药在水产养殖中的应用研究进展

2020-03-31余智杰付辉云饶毅黄江峰王生陶志英李艳芳封高茂

江西水产科技 2020年6期

余智杰付辉云饶毅黄江峰王生陶志英李艳芳封高茂

摘要：现代中草药发酵是以优选的益生菌作为菌种，在适宜的环境条件下，在体外模拟中草药在肠道中的消化分解过程，对中草药的有效成分进行生物学转化。本文对发酵用微生物、发酵过程优化的研究进展及发酵中草药在水产养殖中的应用进行了阐述，为发酵中草药在水产养殖中的推广应用提供参考。

关键词：发酵中草药;水产养殖;病害防控

中图分类号：S948 文献标识码：A

中草药在中国的应用历史悠久，在水产养殖上应用广泛，具有天然、安全和副作用小等优点，化学成分复杂，其主要活性成分包含多糖、类黄酮、生物碱、有机酸等。研究表明，中草药所含的活性成分具有增进食欲[1]、促生长、提高机体免疫力[2]、提升肌肉品质[3]等作用。

但是，由于中草药成分复杂，有效成分含量通常较低。而且鱼肠道较短，排泄快，有些鱼类没有胃，造成药剂有效成分在鱼肠道中吸收时间短，吸收少，治疗效果欠佳。发酵中草药是以优选的益生菌作为菌种，在适宜的环境条件下，在体外模拟中草药在肠道中的消化分解过程，对中草药的有效成分进行生物学转化。发酵中草药较传统中草药具有增强药效、减少用量及降低副作用等优势，应用前景广阔。

1 中草药发酵用微生物研究进展

微生物发酵是传统生物转化法之一，在中草药中早就有应用，很多药物都是微生物发酵的产物，如六神曲、三七等。但传统发酵中草药过程中存在很多问题，如发酵菌种不纯导致发酵过程和产物不稳定难以控制等。现代的中草药发酵研究起始于20世纪80年代，之后对于发酵用菌种的筛选和中药材与发酵菌种的对应关系进行了深入的研究。目前用于中草药发酵的微生物主要有乳酸菌、芽胞杆菌、酵母菌、黄曲霉菌、黑曲霉菌以及各种药用真菌等。张文等[4]选择13株性能良好的乳酸菌对5味抗菌、抗病毒中草药（板蓝根、甘草、陈皮、苦丁、苦藠）进行发酵，检测发酵产物对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抗菌活性，结果显示，乳酸菌在5味中草药中均能生长，每种中草药均有最适发酵菌株，且不同的乳酸菌菌株发酵5味中草药表现出不同的抑菌能力。不同种类菌的酶系统不同，因此还可以采用复合菌进行发酵。刘洋等[5]以复合益生菌（干酪乳杆菌、粪肠球菌、产朊假丝酵母）固态发酵复方中草药（王不留行和益母草），分别测定总黄酮、总生物碱、粗多糖和总皂苷的含量，研究发现中草药经微生物发酵后，可溶性总黄酮、总生物碱、粗多糖和总皂苷含量分别比未发酵组提高55.14%、127.28%、55.42% 和49.21%。此外，将中草药提取液加入到药用真菌的培养液中进行发酵，也能促使药效物质的转化。吴优[6]向优选的黑木耳菌株的液体培养基中添加刺五加、甘草及五味子提取液进行发酵，发现黑木耳能够转化刺五加及甘草中的活性成分，提高五味子中的活性成分。

2 中草药发酵过程优化的研究进展

微生物发酵是提高中草药有效成分的最重要的方法之一，发酵过种中最关键的是对发酵条件的优化控制。传统中草药发酵过程主要凭主观经验控制，如发酵温度、湿度等，不能保证其发酵质量的稳定性。而现代中草药发酵是利用微生物的代谢作用分解植物中的大分子物质，在发酵的全过程中利用现代生物技术对发酵工艺条件（纯种发酵菌种、温度、湿度、氧气和pH等）进行监控，提高对中草药有效成分的提取率[7]。武洪志等[8]研究了枯草芽孢杆菌发酵金樱子的最佳工艺，以金樱子多糖含量为检测指标，以5个单因素为优化条件，通过单因素和响应面相结合的试验方法得出最佳条件为：含水量为53.79%、接种量为5.74%、发酵时间为2d，此条件下测得金樱子多糖平均值为15.47%。相较于未发酵金樱子中10.49% 的金樱子多糖提高了47.47%。复方中药由于其组方中各药物的协同作用，实际应用效果优于单味中药，因此，对复方中草药进行发酵工艺的优化具有更好的应用前景。史洪涛等[9]对乳酸菌固体发酵扶正解毒散（黄芪、板蓝根、淫羊霍）的工艺进行了优化，发现最优发酵条件为发酵温度为32℃，含水量为40%，乳酸菌接种量为10%，在此条件下乳酸菌活菌数提高了10.59倍。

3 发酵中草药在水产养殖中的应用

3.1 促生长作用

一些中草药作为饲料添加剂可以增强动物对饲料的消化、吸收，提高饲料利用率，促进动物生长发育，提高动物的生长性能[10]。高桂平[11]在吉富罗非鱼幼鱼日粮中添加了4种传统医药典籍记载的中药方剂，发现其中3种能显著提高罗非鱼的特定生长率，降低其饲料系数。益生菌添加到水产动物饲料中，通过肠道黏附定植、免疫系统增强和肠道菌群优化发挥其生理功能，在改善饲料利用率、促进机体生长方面有显著的应用效果[12]。何伟聪等[13]发现在饲料中添加枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌或两者的混合物都能显著促进军曹鱼幼鱼的生长。益生菌在发酵中草药的过程中，益生菌與中草药能相铺相成，中草药能促进益生菌的增殖，益生菌则能增强中草药的吸收率，发酵中草药能表现出比中草药和益生菌单独使用更好的功效[14]。赵倩等[15]研究了饲料中添加益生菌发酵中草药对鲤鱼生长性能的影响，发现产朊假丝酵母发酵中草药组比对照组增重率提高了22.55%，饲料系数下降了22.48%，比添加中草药组增重率提高了21.55%，饲料系数下降了21.56%。谢炎福等[16]在研究益生菌发酵复方中药对黄河鲤生长性能的影响时也发现，益生菌发酵复方中药添加组体重增重率显著高于阴性对照组和阳性中药对照组。

3.2 免疫调节作用

中草药中含有的多糖类、有机酸类、生物碱类和挥发油类物质可增强动物机体的免疫功能，研究发现，大多数中草药具有免疫双向调节功能，即使过高或过低的免疫反应恢复正常[17]。益生菌也能通过与肠道菌群相互协调，并通过与肠道相关淋巴组织（GALT）相互作用，调节免疫细胞分化及其相关细胞因子分泌，从而调节机体的免疫功能[18]。中草药经益生菌发酵后，能提高其中有效成分总黄酮、皂苷、生物碱、粗多糖和总多糖的质量分数，从而对机体的非特异性免疫有更明显的提高[5]。谢炎福[19]研究表明，复方发酵中草药能显著提高常见淡水鱼鲤鱼、鲫鱼和草鱼的非特异性免疫能力，而且在饲料中分别添加2%的未发酵中草药和发酵中草药预防和治疗鲫鱼出血病发现，相比较等添加量的未发酵中草药，发酵中草药预防组成活率提高了22.5%，治疗组提高了30%，复方发酵中草药和未发酵中草药对嗜水气单胞菌引起的鲫鱼出血病均有明显的预防和治疗作用，但复方发酵中药使用的效果优于未发酵中药。

3.3 抑菌作用

中草药中含有抑菌成份，其结构类型涉及萜类、生物碱类、黄酮类、有机酸、醌类、多糖类和鞣质等化合物，其抑菌作用机理主要是通过作用于細胞壁或细胞膜系统，作用于细菌细胞内的酶系统或功能蛋白及作用于遗传物质或遗传微粒结构而起作用[20]。杨淑文[21]以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌，研究了32味中草药提取物的抑菌作用，发现其中26种提取物对金黄色葡萄球菌具有抑制作用，23种提取物对大肠杆菌具有抑制作用，且抑菌效果在一定浓度范围内随药液浓度的增大而增强。中草药经过益生菌分解、转化后，部分中草药的发酵产物抑菌活性增加，而部分中草药的发酵产物抑菌活性不变或者会降低。李国红等[22]用枯草芽孢杆菌对50种中草药进行发酵，结果发现10种中草药发酵前后抑菌活性不变，6种中草药发酵后抑菌活性增强，5种中草药发酵后抑菌活性降低。分析增强的原因是菌体对中草药进行转化产生了更多的抑菌活性物质，中草药中的营养物质又更有利于菌体的生长，因此益生菌和中草药的协同作用使抑菌活性得到了增强;活性不变的原因是益生菌在部分中草药中不能生长，因此活性物质未能转化;而活性降低的原因可能是菌体将中约中的部分抑菌活性成分转化为非抑菌活性成分的缘故。

3.4 改善水质作用

部分中草药制剂泼洒到池塘中或制成饲料添加剂投喂养殖鱼类能改善池塘水质[23-24]。益生菌也能通过降解池塘中的有机质来净化水质[25]。汤保贵等[26]在罗非鱼饲料中添加芽孢杆菌和乳酸菌发酵的中草药，经过30 d的饲养，发现该制剂有很强的降低亚硝酸氮能力，但对氨氮不具备明显的降低功效。但汤菊芬等[27]将研制的中草药复合益生菌制剂添加到饲料中投喂凡纳滨对虾一段时间后发现，养殖水体pH值、氨氮和亚硝酸盐含量较对照组都能维持相对稳定，后期氨氮和亚硝酸盐含量显著低于对照组，且中草药复合益生菌制剂对水质的改良效果要优于单独使用益生菌制剂。这说明不同的益生菌发酵中草药对水质的改良效果存在着显著的差异。

4 展望

中国水产动保产业从40年前的改革开放开始，从模仿到创新，最终发展成产值近100亿的产业，这其中包括化学药品、抗生素、生物制品、中草药制剂等。中草药制剂由于其防治水产动物疾病疗效慢，效果不理想，因此只能做为免疫增强剂等预防药物，市场份额也只占水产动保产业的很小一部分。但随着国家对环保监管力度的加大，以及人们对水产品品质的要求越来越高，中草药由于其无残留、副作用小，必是未来发展的方向，发酵中草药制剂由于其独特的优势必会得到重视并大力发展。

参考文献

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[2]陈孝煊，吴志新，殷居易，etal. 大黄，穿心莲，板蓝根和金银花对异育银鲫免疫机能的影响[J]. 中国水产科学，2003，10（1）：36-36.

[3]胡斌，宋理平，冒树泉，etal. 4种中草药制剂对大口黑鲈体成分和肌肉品质的影响[J]. 长江大学学报（自然版）理工卷，2020，017（001）：7-84.

[4]张文，韩广泉，王凯，等. 乳酸菌对中草药的发酵及抑菌活性检测[J]. 饲料博览，2014，01（1）：4-4.

[5]刘洋，金顺义，常娟，等. 复合益生菌发酵中草药前后活性成分变化[J]. 安徽农业科学，2017，45（34）：123-125.

[6]吴优. 3种中草药与黑木耳菌株共发酵的相互影响[D]. 2014.

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[11]高桂平. 日粮中添加4种传统中药方剂对吉富罗非鱼幼鱼的相关非特异性免疫和生长指标的影响[D]. 2018.