丁酸梭菌在水产养殖中的应用

苏志星 王 元 王松刚

(1.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090；2.泰州市春达动物药业饲料有限公司，江苏 泰州 225763)

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水产养殖业中抗生素的滥用可能导致抗药性细菌的出现以及抗药残留物等许多负面作用，对水产养殖业的可持续发展以及人类的健康产生不利影响。作为替代抗生素的产品，益生菌已被广泛用于水产养殖业，并被证明具有较好的防治效果，可以促进鱼类的生长，增强免疫力，提高抗病性。

一、丁酸梭菌菌体形态

丁酸梭菌属于梭菌属，是一种厌氧的革兰氏阳性芽孢杆菌，由人类粪便和土壤中分离而来，大小为(0.5～1.7)微米×(2.4～7.6)微米，周边有鞭毛，可以运动。菌体为直杆或微弯的短链状，既有单生又有对生，后期产生孢子。孢子两端一般为圆形或卵圆形，中间部分隆起，整体呈梭形，无孢外壁和附属丝。菌落为灰白色，边缘不规则，稍稍突起，表面有光泽，不透明，直径为1～3毫米，略有臭味。

二、丁酸梭菌生理功能

1.维持鱼类肠道微生态平衡，抑制致病菌的生长 肠道作为鱼类重要的消化器官，内部细菌种类繁多且数量庞大。正常情况下肠道微生态菌群维持平衡状态，但内外环境改变可能会导致微生物菌群平衡破坏，致病菌大量繁殖使机体出现病态。丁酸梭菌具有抑制致病菌在肠道内繁殖以及促进有益菌群生长的双重作用。丁酸梭菌与鱼肠道内双歧杆菌、乳酸菌等有益菌共生并促进它们的繁殖，纠正肠道内菌群的紊乱，这在鮰鱼的研究中已经证实。丁酸梭菌可以在肠道内大量繁殖并黏附在肠上皮细胞上，占据了致病菌的定植位点，抑制致病菌的增殖，同时减少各种有害代谢物的产生。有研究表明，丁酸梭菌可以有效抑制鳗弧菌、爱德华氏菌以及嗜水气单胞菌等鱼肠道致病菌的繁殖。而丁酸梭菌对有害致病菌的拮抗作用可能与其产生丁酸、乙酸素等短脂肪链有关，丁酸、乙酸等使得肠道pH下降，低pH对病原菌有抑制作用。

2.提高鱼体抗病力 鱼类的免疫系统是防御外源致病微生物攻击的重要防线，主要包括非特异性免疫和特异性免疫。丁酸梭菌可以激活鱼类的免疫系统，提高机体免疫力和抗病能力。在鱿鱼的饵料中添加丁酸梭菌能够提高血清中溶菌酶和免疫球蛋白M的活性，且酶活性随着菌量的增加而增加。在虎龙斑幼鱼的研究中发现，丁酸梭菌可以增加溶菌酶、白蛋白和球蛋白活性，且不同的添加量对幼鱼的生长具有不同的影响。另外，在鮰鱼的饵料中补充一定量的丁酸梭菌可以显著提高鱼体血液和皮肤黏液中的溶菌酶活性，同时免疫球蛋白M、酸性磷酸酶和酚氧化酶的表达也明显增加。补体系统是体液免疫的重要组成部分，在鱼类中补体C3和C4在消灭细菌病原体时起着重要作用，有报道称，在罗非鱼饲料中添加丁酸梭菌可以增加补体C3和C4的活性，提高鱼体抗病力。

3.提高鱼体抗氧化能力 正常情况下鱼机体内的活性氧自由基(ROS)和抗氧化酶处于动态平衡，当受到内外环境胁迫时会导致生物的应激反应，活性氧自由基增多，加剧机体的氧化损伤。丁酸梭菌分泌的丁酸盐和氢(H2)可以增强抗氧化酶活性，消除过多的自由基，降低应激反应导致的不利影响。有研究表明，用添加丁酸梭菌的饵料投喂龙虎斑幼鱼后可以显著提高机体总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性，而丙二醛(MDA)活性明显降低，在虹鳟的研究中也得到相似的结果。用含丁酸梭菌的饵料投喂罗非鱼后，其血清总抗氧化能力和肠道白介素受体相关激酶4基因表达显著增加，血清丙二醛含量和二胺氧化酶(DAO)活性显著降低。另外，在饵料中补充丁酸梭菌后，南美白对虾的总抗氧化能力、溶菌酶(LSZ)活性以及Toll和免疫缺陷(Imd)基因的相对表达水平均增加。以上研究结果表明，丁酸梭菌能够改善鱼和虾的抗氧化能力，增强抗病性。

4.提高鱼体消化酶活性 丁酸梭菌在代谢过程中会产生多种短链脂肪酸，短链脂肪酸能够降低肠道pH并提高消化酶活性。

5.维持水产动物肠道结构的完整 作为重要的消化和免疫器官，鱼类肠道长期暴露于饵料、微生物、病原体和其他有毒物质之中，这些生物和环境压力可能会破坏肠道结构，导致致病菌的大量繁殖，并刺激炎症和免疫系统反应。因此，保持肠道结构和功能的完整对生物的健康生长具有重要意义。有研究表明，用含丁酸梭菌饵料投喂后的鮰鱼肠绒毛较对照组显著增高，但绒毛密度变化不明显。在日本对虾的饵料中补充丁酸梭菌可以增加肠道上皮细胞高度，微绒毛整齐，密集且无坏死的迹象。欧洲鳗鲡的肠道切片图也显示，丁酸梭菌处理后的鱼体肠道相对于对照组皱襞排列更紧密，皱襞长度均一且数量较多，肠上皮细胞排列也更加紧密。以上研究结果表明，丁酸梭菌能够维护水生生物肠道结构的完整性。

丁酸梭菌作为益生菌，具有良好的生理和生化特性，可作为抗生素的替代品，可有效提高生物的生长和存活，市场潜力大，有巨大的开发和应用前景。