益生菌发酵中草药及其对水产动物影响的研究进展

李若铭，田佳鑫，王桂芹

(吉林农业大学生命科学学院，动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，现代农业技术教育部国际合作联合实验室，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，吉林 长春 130118)

随着社会经济的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，人们对水产品需求量日益增大，进而加速了水产养殖集约化的发展。水产动物疾病是困扰水产养殖业发展的主要原因，养殖生产中常采用抗生素进行防治，对公共卫生安全造成了严重的威胁。抗生素的滥用给养殖生产带来了极大的危害，多重耐药细菌的产生严重威胁人类健康，也导致水产品安全质量下降，造成严重的经济损失。我国农业农村部第194号公告的颁布，宣布了我国“全面禁抗”的时代已经到来，因此，寻求新型抗生素替代物对水产养殖业的健康发展具有重要意义。我国中草药资源丰富，在动物饲料研究中发现，中草药具有营养和药用价值，是一种安全的饲料添加剂。但由于中草药的加工工艺，导致饲料适口性较差，为了寻求效果更佳、残留更少的替代抗生素的产品，通过益生菌发酵中草药，使中草药有效成分充分释放，同时也能够改善饲料的适口性，且绿色环保、无污染，更加符合生态养殖的发展需要。因此，益生菌发酵中草药的应用与开发已成为研究热点之一。

一、发酵中草药

中草药中含有的活性物质具有促进生长作用，但是植物的细胞壁阻碍了有效成分的释放，所以具有药效慢、用量大等缺点，因此，益生菌发酵中草药逐渐成为研究热点(翟亚杰等，2018)。益生菌不仅能够产生多种营养物质，而且能够催化营养物质进行氧化、甲基化和酯化等生物反应(杨迪，2014)。利用益生菌进行发酵，不仅能够对植物的细胞壁进行消化，释放大量活性物质，降解有毒成分，产生新的活性物质；同时可以将大分子物质转化为利于消化吸收的小分子物质，进而有效地缩短有效成分达到有效浓度的时间(Hwayong P等，2017)。在我国，利用发酵技术炮制中草药的历史悠久，传统的发酵技术是利用空气中的微生物进行自然发酵，所以发酵的品质难以保证。而现代的发酵技术利用了现代生物学技术对发酵过程进行监控，因此发酵中草药的质量有了保障，并且在产品研发、生产以及制定标准化等方面具有重要的意义。

二、益生菌发酵中草药的优势

1.益生菌与中草药协同作用

益生菌是一种活性微生物，能够提高鱼类生长和饲料利用率，增强免疫应答以及抗逆性。中草药是一种兼具保健与防治疾病作用的传统天然植物，二者相互作用，中草药能够保持肠道内的弱酸环境，抑制有害微生物繁殖，并为益生菌的生长繁殖提供营养物质(Mahmoud A O D 等，2016；Marina K P I 等，2015；Aditya K W 等，2008；艾素等，2019)。同时，益生菌通过增加肠道菌群的种类和数量，进而维持动物机体微生态平衡(陈国花，2013；吕战旗等，2019；孟彬等，2018)。发酵后，益生菌促使中草药激活机体的非特异性抗菌因子，进而全面灭杀病原菌，具有无抗药性、安全高效等优势(兰时乐等，2010；李国忠等，2011)。二者共同使用，能够协同发挥作用，发酵中草药能够最大限度地释放出有效成分，增强其原有的性能，促进活性成分更好地被吸收利用(王静涵等，2020)。

2.提高中草药利用率，增强药效

发酵后能够最大限度地释放中草药的活性物质，并且将大分子物质降解为易消化吸收的小分子活性物质，进而提高有效成分的含量，从而增强药效(张谦等，2018)。发酵的过程会产生使细胞壁裂解的胞外酶，从而使活性物质多次穿过细胞壁时更容易析出，因此更利于机体吸收利用，从而增强药物疗效，减少用量(金尔光等，2015；尹小良，2011；张高娜等，2012)。吴泊等(2018)研究表明，发酵后的红花可提高纤溶活性，进而增强了溶解血栓的效果。Yun X等(2016)研究了发酵前后丹参化学成分的变化，结果表明，发酵可有效地提高丹参的抗氧化活性和总酚含量，增加了丹酚酸B等酚酸类化合物的含量，形成了丹酚酸B富集。陈新瑶等(2019)研究表明，在断奶仔猪的饲料中添加8‰的中药发酵添加剂能够明显提高其生长性能，降低腹泻率，进一步证实了发酵后的中草药能够增强药效，进而使防治疾病的效果更加显著。

3.产生新的活性物质

益生菌不仅可以分泌多种具有生物转化能力的胞外酶，而且产生的多种次生代谢产物也对转化为新的化合物发挥着重要作用(陈柯源等，2019；董建伟等，2018)。张栋健等(2017)研究表明，益生菌发酵后产生2 个单糖苷新成分。Dong J W等(2017)研究发现，益生菌发酵后可以将阿朴菲生物碱转化为对应的4R-羟基阿朴菲生物碱，使二聚单萜苯丙酸转化为活性更佳的二聚单萜。张敏等(2015)对淡豆豉药材进行发酵后，产生了一种具有溶栓作用的纤溶酶。谷巍等(2019)采用高效液相色谱检测发酵前后活性成分的变化，研究发现，发酵液在16 分钟时主要特征吸收峰消失，产生了一种新的特征吸收峰，这一结果证实了发酵后形成了新的物质。

4.降低药物毒副作用

部分中草药在发挥疗效的同时会产生毒副作用，对动物机体带来危害，也在饲料应用中受到了限制(李博等，2019)。中草药发酵后，能够降解或转化其中的毒性成分，进而降低或消除其毒性作用(乜春等，2019)。Hwayong P 等(2017)研究结果表明，发酵后的中草药中未检测出急性毒性或基因毒性。朱舟等(2017)研究表明，通过发酵处理，可以获得毒性较小、抗惊厥力较高的产物，达到减毒增效的目的。莫睿文等(2020)研究了饲料中添加发酵中药渣对文昌鸡肝脏毒性的影响，结果表明，饲料中添加发酵中药渣可减少文昌鸡肝细胞损伤，能够促进肝脏的合成代谢和贮备功能，其中以1.0%添加量最适。因此，发酵后的中草药在增强药效的同时，也可以降低或消除其毒性作用。

5.调节肠道菌群

中草药经过发酵进入动物体内后，不仅可以保持原有菌群的优势、补充肠道内菌群，而且可以通过生物夺氧、竞争抑制、产生的酶类与酸类物质以及中草药的抑菌作用抑制病原菌繁殖生长，进而调节肠道内微生物菌群的平衡。于佳民等(2016)研究了发酵中草药对肉鸡肠道菌群和肝脏的保护作用，结果表明，在饲料中添加1‰的发酵液可降低内毒素水平、血清转氨酶活性和总胆红素。这一结果证实了发酵中草药具有调节肠道菌群、维护肠道健康的作用，并且对肝脏也具有一定的保护作用。门文卉等(2016)在黄羽乌骨仔鸡的饲料中添加4%的发酵中草药制剂，结果表明，发酵中草药可显著降低盲肠的pH，并且益生菌的数量增加20.2%。

6.不易产生耐药性

中草药复合微生态制剂能调节机体的整体作用并激活机体的非特异性免疫抗菌因子，进而全方位地杀灭动物体内的病原菌，而这种抗菌机制不直接作用于菌体，因此不易产生抗药性。

7.节约药源，保护环境

利用发酵技术后，中草药的药效得以增强，因此药量减少，从而保护中草药资源。此外，提取有效成分后中草药就被丢弃了，这对宝贵的中草药资源造成了巨大的浪费，而且对环境造成了污染，而利用发酵技术，可以将中药废渣转化为具有较高营养价值的蛋白质、多糖等物质，就可以很好地解决这一难题。竺利红等(2015)以黄芪药渣为底物进行发酵，结果表明，利用发酵技术能够产生丰富的酶系，并且黄芪甲苷的释放量增加了4 倍，此结果证实了发酵中草药能够增强药效、节约药源，具有良好的开发潜力。

三、发酵中草药对水产养殖的影响

1.发酵中草药对水产动物的营养价值

发酵中草药能够提高饲料的利用率。一方面，益生菌具有高效降解能力，通过发酵还能够促进酶的活力，使整个体系的水解能力进一步提升，从而提高底物的降解程度和饲料原料的利用率；另一方面，经过发酵后，抗营养因子能够被有效地降解、饲料颗粒性能得以增强以及适口性得到了优化，进而提升了饲料的利用效率(余智杰，2020；黄凯，2021；金燕等，2020)。同时，发酵会产生具有增进食欲、增强饲料诱食效果的不同类型的有机酸、生物碱、黄酮类等丰富的营养物质(张皓迪等，2019)。赵倩等(2017)在鲤鱼(Cyprinus carpio)的饲料中添加了发酵中草药，研究表明，添加枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)组的发酵中药比对照组饲料系数降低了14.59%，增重率提高了14.29%；比添加中草药组饲料系数降低了13.73%，增重率提高了21.45%。齐国山等(2018)用添加中草药的发酵物对白对虾进行连续投喂，研究中草药发酵物对其生长性能的影响，结果表明，中草药发酵物能够显著提高增重率、成活率以及特定生长率。中草药与益生菌的协同作用在发酵过程中具有重要意义，益生菌能够增强中草药的吸收，而中草药能够加快益生菌的增殖速度(陈国花，2013)。

2.发酵中草药对水产动物的药用价值

发酵中草药在疾病防治中发挥了重要作用。益生菌和中草药在免疫调节和抑菌方面均表现出良好的效果，研究表明，大多数中草药具有双向免疫调节作用，而益生菌能与肠道菌群相互协调，进而调节机体的免疫功能(刘洋等，2017)。具有发酵作用的益生菌不仅通过作用于细胞壁或细胞膜系统、细胞内的酶系统或功能蛋白以及遗传物质或粒结构而分泌抑菌物质，而且通过争夺营养或着附点来抑制病原的生长，因此，发酵处理后的中草药能够有效地增强药效，进而提高机体的免疫力。李永娟等(2018)研究表明，在饲料中添加发酵中草药能够提高草鱼(Ctenopharyngodon idella)抗嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)能力。谢炎福等(2015)研究表明，发酵中药能够显著提高鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)的免疫能力，而且在防治鲫鱼出血病的研究中发现，与中药组相比，发酵中草药预防组成活率提高22.5%，治疗组提高30%，发酵中草药对鲫鱼出血病有明显的防治作用。李国红等(2006)利用枯草芽孢杆菌(B.subtilis)对连翘进行发酵，研究表明，发酵后的连翘对榛色青霉菌和结核分枝杆菌具有明显的抑制作用。大量研究表明，益生菌促进中草药产生更多的抑菌活性物质，中草药中的营养物质又有利于益生菌的生长，因此发酵中草药的抑菌活性得到了增强，这对动物的疾病防治具有重要意义，但具体的代谢路径和信号通路并未被阐述，揭示药物代谢途径对于疾病的精准治疗具有重要意义。

3.发酵中草药对养殖水体的净化作用

发酵中草药通过减少有毒有害气体排放量和水体内残留的饵料，进而净化水质。养殖过程中，在饲料中添加发酵中草药可以分解水体中的残渣、排泄物等，同时还可以抑制水体中病原微生物的生长，有利于健康养殖。汤菊芬等(2015)在饲料中添加中草药益生菌制剂，投喂凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)，研究证实中草药益生菌制剂能够有效地降解水体中的氨态氮、亚硝酸盐，同时具有维持水体pH 相对稳定的功效。王利等(2016)研究表明，在水体中添加发酵中草药，能够有效地降解水体中的有害物质、控制水体中的总磷含量在正常范围内，同时可以降低赤潮等灾害的发生概率。发酵中草药的使用有效地降解水体中的有机物，形成无机盐，进而被浮游植物吸收，从而优化养殖水体，最终达到净化水质的目的(荣威等，2020)。

四、展望

在“全面禁抗”的背景下，寻求高效且安全的饲料添加剂具有重要的意义。发酵中草药利用益生菌发酵提高功效，改善水体环境，促进水产动物生长发育。同时，发酵中草药提高益生菌和中草药的益生作用，改善水产动物的免疫能力。因此，发酵中草药是一种安全的抗生素替代品，对绿色健康水产养殖的发展具有重要意义。但目前，发酵中草药种类繁多，中草药的来源也各不相同，同时益生菌种类也决定发酵产物的差异，导致发酵中草药功能大不相同。针对不同种类水产动物和不同养殖环境，筛选不同功效的中草药和益生菌需要进一步的研究。发酵中草药的益生机制也有待深入探究，这对提高水产品质量和保护生态环境具有重要意义。