水产“无抗饲料”中微生态制剂应用可行性分析

管雪婷 韩 英 关鸿昆 马 凯 任宣宇 邓清源 邹世瑞 陈伟兴

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨150030）

随着水产养殖业的迅猛发展，我国已成为全球最大的水产养殖及水产品消费国家。据中国国家统计局统计，2019 年我国淡水养殖、海水养殖面积分别达到了511.67 万公顷和201.37 万公顷，我国养殖水产品产量达到5 050 万吨，水产饲料产量则为2 202.9 万吨。然而，水产养殖的快速发展势必会对自然生态环境造成不同程度的影响，而水产饲料则为水产养殖过程中造成环境污染的重要因素。在水产饲料中添加抗生素曾在防病、促生长及提高生产性能等方面发挥了非常重要的作用，但由于长期大量不合理的使用导致了药残、耐药性等问题的出现，严重影响了动物产品质量，带来了食品安全问题。为此，国内外先后提出了饲料端“禁抗”的相关法令，我国农业农村部亦发布了“2020 年饲料中全面禁止添加抗生素”的指令性文件，标示着我国进入了饲料端“禁抗”的时代。由于水产饲料的绿色化和安全化，直接关系到水产养殖水体环境污染，水产品的安全，因此，环保型功能性水产配合饲料添加剂的研发正逐步成为人们研究的热点。微生态制剂作为新型水产饲料添加剂，既可降低抗生素的滥用所导致的负面影响，也具有天然安全等特点。本文拟从微生态制剂的种类、作用机制、功能等基础研究现状进行阐述，分析微生态制剂在水产饲料中应用的可行性，以期为环保型的功能性水产配合饲料添加剂进一步研发和应用提供一定的理论参考。

1 微生态制剂概述

微生态制剂既可指能够对微生态平衡进行调整的、活的微生物制剂；亦可指将自然界中的有益细菌通过人工特殊选育，对微生态进行调控以及对动物有营养保健作用的活菌制剂。从广义上来讲，微生态制剂包括有益微生物、能产生生物效应的生理活性物质和未知生长因子等活性成分。如按照用途分类方法，亦可将微生态制剂分为饵料添加剂、水质净化剂和病害控制剂等。按照国家规定，微生态制剂投入生产实践应用，就必须满足以下两方面要求，第一，微生态制剂中所涉及的所有微生物，其生物学和遗传学特征必须是安全的、稳定的；第二，在投入应用前，必须经过试验验证，保证其无毒、无害而且无耐药性等副作用。截至目前，经我国农业农村部批准、可使用的水产微生态制剂种类相对较多，既包括水产动物的体内微生态改良剂，例如乳酸菌、酵母菌（饲料酵母等）等种类，其可作为饲料微生态添加剂，用以提高鱼虾免疫力[1]；又包括水产养殖水体环境调节的体外微生态改良剂，包括EM 菌、硝化细菌、光合细菌、芽孢杆菌等种类。随着该领域研究的不断深入，越来越多的新型微生态制剂不断突显出来。尤其要注意的是，每一类水产微生态制所包含的微生物均有各自特性，使用时一定要针对不同目的要求，合理采用不同方法，才能最大限度地发挥其应有的功效[2]。

2 “无抗饲料”中添加剂类微生态制剂的功能性研究

自畜牧业（包括渔业）养殖中应用抗生素以来，曾给高密度规模化养殖带来了明显的经济效益，然而，由于其使用不当，超限额、超品种的滥用抗生素现象普遍存在，造成养殖产品中抗生素的高残留，不但增加了动物疾病防治的难度，甚至带来了食品安全问题，间接地危害了人类的身体健康。近年来，世界各国均意识到抗生素滥用所产生的一系列问题，在发达国家已开始实施不再使用抗生素的养殖方法，即无抗养殖方法，代表了健康养殖新的发展方向。瑞典早在1986 年，首次宣布全面禁止抗生素用作饲料添加剂。随后，丹麦也陆续禁止使用多种抗生素作为生长促进剂，至2008年，丹麦在养猪生产中抗生素的使用量减少了近50%。2006年，欧盟成员国也要求全面停止使用所有抗生素生长促进剂。2014年，美国也同样颁布了禁用饲用抗生素的法令。2019年，我国农业农村部也提出了自2020年起全面禁止在饲料中添加抗生素类药物的明确条例。自此，揭开了我国“无抗养殖”时代的大帷幕。所谓无抗养殖，是以保护动物健康、保护人类健康、生产安全营养无抗生素残留的畜产品为目的，最终以无抗畜牧业的生产为结果的一种绿色健康养殖模式。所谓无抗饲料，是指不含抗生素、经国家或国际标准规定的方法检测，没有任何抗生素药物残留、符合国家法律法规、安全、优质、环保的饲料，既要保证饲料中无抗生素，也要保证饲料原料组分不受抗生素污染，因此，需在饲料加工及保存时，确保不添加任何抗生素，从可持续发展的视角来看，“无抗饲料”已是全世界畜牧业（包括渔业）发展的必然趋势。

关于“无抗饲料”添加剂类微生态制剂的作用机制，可分为益生菌和益生元两种类型。研究表明，益生菌作用机理为：第一，可通过产生蛋白多肽类抗菌物质，产生有机酸、酶类等多种抗有害菌物质，颉颃动物肠道内的病原细菌；还可增加动物肠内容物乳酸、乙酸等有机酸含量，使pH 值下调，抑制病原微生物，从而维持肠道正常的微生态平衡。第二，益生菌能产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶等多种酶类，可降解植物饲料中非淀粉多糖，提高蛋白质和能量利用率，从而促进动物生长。第三，益生菌在动物肠道内能产生维生素、氨基酸、促生长因子等多种营养物质，提高Ca、P、VD的利用和吸收，参与机体的新陈代谢，促进动物生长。第四，益生菌能通过改善动物肠道结构，增强消化吸收功能，改善动物生理状态，减少疾病的发生。第五，益生菌对动物机体免疫细胞产生有利影响（提高免疫细胞免疫识别力、诱导其产生细胞因子，促进淋巴细胞再循环），增强机体的免疫功能并提高抗病能力。第六，益生菌可促进反刍动物胃肠道微生物生长繁殖，加速瘤胃纤维素分解，提高纤维素的消化率，加强对瘤胃中氮的利用和蛋白质合成，提高磷的消化利用率。益生元的作用机理为：第一，寡糖益生元可通过结合病原菌，阻止病原菌在肠道内定植。第二，益生元是动物肠道有益菌群的增殖因子，可促进有益菌的生长繁殖，同时益生元分解产生的酸性物质，可降低肠道内pH 值，抑制有害菌，提高机体抗病力。第三，甘露低聚糖等益生元可作为免疫刺激因子，激活机体免疫系统，提高机体抗病力，促进动物生长。

据报道，作为水产“无抗饲料”添加剂类的微生态制剂属于环保型饲料添加剂，仅少量甚至微量添加就能够增强机体抗病力、提高饲料中营养物质的生物学利用率、亦可降低饲料中有毒有害的物质含量、从而提高水产养殖动物的生长性能，能刺激动物的肠道黏膜免疫系统，而且，在发挥优势的同时，对人、动物、环境并不具毒副作用[3]。

研究显示，促进生长的微生态制剂能够为水产动物提供生长代谢所需的营养物质，能促进水产饲料中营养物质的消化吸收，其原因在于微生态制剂中所包含的菌体中不仅含有蛋白质、维生素等营养物质，还含有蛋白酶等各种酶类。研究结果表明，微生态制剂能够颉颃病原微生物，可以提高肠道酶消化活性，改善肠道结构[4-7]，增强鱼、虾甚至海参、鲍鱼的免疫功能和抗病能力[8-12]。研究发现，益生素可以在一定程度上降低大西洋鳕鱼、大西洋比目鱼的死亡率，能抑制鳗弧菌并促进大菱鲆幼鱼的生长。研究显示，益生芽孢杆菌能降解黄曲霉毒素[13-16]，将鱼源芽孢杆菌适量加到饲料中，可以增强鲤鱼和草鱼鱼苗的免疫力，提高机体抗病力。芽孢杆菌不仅能够促进罗氏沼虾生长，而且能降低饵料系数。研究发现，酵母菌、光合细菌和小球藻等能够有效地抑制病原微生物，并能提高鱼体的免疫功能。研究表明，乳酸菌可以在肠道内迅速生长，并能通过分泌细菌素、过氧化氢、有机酸等物质，使鱼体肠道内的pH 值降低，进而抑制病原微生物生长和繁殖。另有研究显示，酿酒酵母细胞壁内层的β-1，3-葡聚糖和酵母核苷酸等可以显著提高鲤促炎症细胞活素基因的表达活性，能够调节真鲷免疫相关基因的表达，增强鱼体免疫能力，对嗜水气单胞菌、杀鲑气单胞菌的抵抗作用明显增强，能显著降低鱼体（斑马鱼和虹鳟）在嗜水气单胞菌和迟钝爱德华菌感染后的死亡率。由此可见，酿酒酵母细胞壁成分可以提高饲料利用效率、能促进水产动物生长发育、并可阻止肠道内的病原菌吸附和定植、维护肠道健康、能增强动物机体免疫力等，且应用效果显著，可作为饲料添加剂在水产养殖中开发和应用，亦可广泛应用于不同种类的水产动物，是一种十分绿色、安全、高效的抗生素替代物，应用前景非常广阔。

此外，有研究显示，酵母核苷酸能够对鱼类和虾类生长和免疫产生明显的促进作用。例如，在饲料中添加少量的酵母多糖能减少欧洲鲈幼鱼肠道内溶藻弧菌和鳗弧菌的繁殖和感染；提高异育银鲫对嗜水气单胞菌、虹鳟和尼罗罗非鱼对鳗弧菌的抵抗力，减少病原菌在肠道中的吸附和定植，显著提高其存活率；激活虹鳟、真鲷、石首鱼等鱼体的非特异性免疫功能，维持水产动物健康，促进生长；提高达氏鳇、牙鲆、欧洲鲈和虹鳟对饲料吸收转化效率的作用。另有研究发现，饲料中添加核苷酸，能促进斑节对虾的生长；能显著上调日本对虾溶菌酶和抗菌肽基因（淋巴器官）的表达；能显著提高虹鳟增重率和特定生长率并降低饲料系数；能显著增强鲤鱼、异育银鲫血清中溶菌酶和碱性磷酸酶活性；随着对酵母研究的不断深入，酵母的营养和功能成分已逐渐清晰，酵母类产品添加到水产饲料的应用也得到市场广泛的认可。综上所述，酵母类产品，例如酿酒酵母细胞壁免疫多糖和酿酒酵母核苷酸类，是一种天然、优质单细胞蛋白质源，可以改善水产饲料品质、增强水产动物机体免疫力、促进水产动物生长发育，因此，需要对酿酒酵母进行更深程度的开发利用，但如何进行最为合理的开发利用，必将受到饲料业、尤其是饲用酵母行业的重点关注[17]。

3 “无抗饲料”背景下微生态制剂应用于水产饲料可行性

早在2015 年，河南省水产科学研究院对微生态制剂应用于水产饲料的关键技术进行了相关研究，证明新型微生态制剂具有很好的安全性及实用性[18]。

随着国家对抗生素使用管理和残留监控力度不断加强，减少和禁止抗生素使用是畜禽饲料工业的必然趋势。为维护中国动物源性食品安全和公共卫生安全，我国农业农村部于2019年7月9日发布了2020年饲料中全面禁止添加抗生素及促生长类药物的指令性文件，正式开启了饲料端“禁抗”，养殖端减、降抗的特殊时期。在此背景下，2019 年9 月12 日，我国农业农村部渔业渔政管理局提出倡导拒绝购买和使用无兽药产品使用文号药品，农业农村部、公安部等三部委实施水产品兽药残留专项整治行动。因此，无抗饲料成为畜牧业绿色健康发展的必然选择[19-20]。因此，研制有效抗生素替代品是全球畜牧业健康发展的必然趋势，目前抗生素替代品有：酶制剂、益生菌、抗菌肽、有机酸、寡糖、多糖、中短链脂肪酸、中草药制剂、植物及其提取物（植物精油——牛至油）等，均发挥着各自独特优势[21-23]，目的都与抗生素促生长剂一致，抗菌、抗氧化、抗炎症、提高动物机体免疫力，提高养殖的经济效益[24-28]。在替代抗生素研制过程中，益生菌优势更加突显出来，一方面，可提高饲料转化率、促进动物生长、增强抗病力；另一方面又具有无毒副作用、无残留等诸多优点，益生菌类有望成为最符合标准的绿色添加剂。目前美国和日本微生态饲料的普及率达50%，而欧盟各国动物饲料中添加益生菌的普及率可达95%。虽然益生菌种类的筛选、高温稳定性、评价方法、替代比例还有待于进一步研究，但前景良好。在专业的实验室技术支持和为客户定制的系统评估的保证下，益生菌的正确选择及应用方案合理制定将指日可待[29]。

研究表明，微生态制剂的适量添加能提高养殖鱼类肠道、肝胰脏消化酶活性。例如，芽孢杆菌能影响异育银鲫消化酶活性[30]，使鲤鱼肠道蛋白酶和脂肪酶活性显著提高[31]，使建鲤肠道和肝胰脏消化酶活性均有提高[32]，能使牙鲆幼鱼消化道蛋白酶的活性显著提高,对牙鲆幼鱼的生长具有一定促进作用[33]。研究显示，微生态制剂作为饲料添加剂可以提高动物的抗病能力和免疫力，提高饲料的转化率，保护生态环境[34-36]。而微生态制剂与中草药、酶制剂、寡糖等联合使用的复合微生态制剂，可以一定程度提高饲料转化率、增强动物机体免疫力和抗病能力、促进动物生长发育等[37-38]，其联合使用具有协同作用，复合效果明显优于单一微生态制剂[39-41]。在水产养殖过程中，使用微生态制剂进行调水，可显著提高南美白对虾成活率[42]；以芽孢杆菌为主的微生态制剂可以促进罗非鱼与鲤鱼生长，有效促进鲤鱼免疫器官发育[43]，并能降低水产养殖环境中氨氮和亚硝酸盐含量。使用35%高蛋白生物发酵饲料后，草鱼生长迅速，鱼体状况好，耐氧力特别强，抗病力增加[44]。目前，水产养殖中已报道的微生态制剂比较多，包括乳酸菌、芽孢杆菌属、弧菌属、假单胞菌属等，涉及的范围也比较广，包括鱼、虾、蟹、贝和生物饵料的各个科研和生产实践领域，而且实际应用效果也已初见成效[45-47]。随着关键技术的改进，在水产养殖中的应用前景将更加广阔。

4 研究展望

随着国内外水产养殖业的快速发展，水产养殖业已从传统的养殖模式逐渐向产业化转型，水产饲料业更会备受关注。由于水产动物生存环境的特殊性，因此对水产动物饲料提出了更高要求，水产饲料既要保证较高的饲料转化效率，以确保水产动物的正常生长发育速度；还要尽可能改善水产动物肉质、外观、健康状态等水产品品质；同时更要尽量不破坏、不污染环境。饲料添加剂作为饲料的重要组成部分，一直以来是我国饲料工业发展备受关注的领域。饲用抗生素曾对畜牧养殖业发挥了重要作用，但因其滥用所引发的细菌耐药以及严重药残是不可避免的事实。为保证健康发展绿色畜牧业，无抗饲料已成为畜牧业发展的必然，合理地开发无抗饲料，研发新型饲用抗生素替代技术势在必行。因此，新型环保节能型绿色水产饲料添加剂的研制更加成为水产饲料领域研究的重中之重。水产微生态制剂属于新型水产饲料添加剂，既可提高水产动物的抗病力，又符合国家饲料要求，还可提高水产品的安全性，控制环境污染，对其进行规范细致合理地开发和利用，即可满足水产饲料业快速健康发展的需求，也可为水产养殖业的可持续发展提供重要保障。