水产饲料微生物添加剂的应用与前景

liu20021478

水产饲料微生物添加剂因具有安全、环保、无副作用和抗病、促生长等特点，而受到广大学者的重视，并已从微生态学理论、作用机理、菌种的筛选及应用等多方面进行了大量的研究，取得了可喜的成果。作为抗生素类添加剂的替代品，水产饲料微生物添加剂在国内外都已得到广泛的应用，取得了非常理想的效果，是最有前途的水产饲料添加剂之一。
　　水产饲料微生物添加剂属于微生态制剂或益生素的范畴。其研制开发以水产动物微生态学(包括微生态平衡理论，微生态失调理论，微生态营养理论和微生态防治理论)为理论依据，选用鱼虾类水产动物正常有益微生物菌种经培养、发酵、干燥、加工等特殊工艺而制成含有活菌并用于水产动物的生物制剂或活菌制剂。它是单一或复合的菌株，它能添加在水产养殖体系中或是直接用于水产动物。通过减少或者去除病原菌，提高宿主原有菌群特性，维持肠道微生物平衡，或通过提供维生素、蛋白质、酶、有机酸等物质，调节宿主免疫机能，降解饲料，达到防病、促生长、提高宿主存活率的目的。
　　一、水产饲料微生物添加剂的主要菌种及其特性
　　理想的水产饲料微生物添加剂的菌种一般应具备如下条件：
　　1、具有良好的安全性。所用菌种不会使人和动物致病，不与病原微生物在自然条件下产生杂交种。
　　2、易于培养，繁殖速度快。
　　3、有良好的定植能力，在低pH值和胆汁中可以存活，并能植入肠粘膜。
　　4、在发酵过程中能产生酸和过氧化氢等物质。
　　5、能合成对大肠杆菌、弧菌、气单胞菌等水产动物肠道致病菌的抑制物而不影响自己的活性，有利于促进宿主的生长发育及提高抗病能力。
　　6、应是宿主应用部位的常在菌，最好来自水产动物自身肠道中。
　　7、在整个制备和保存过程中能保持生命活力，经加工后存活率高，混入饲料后稳定性好。
　　8、有利于降低水产动物排泄物及残饵对水体环境的污染。
　　目前用于水产饲料微生物添加剂的菌种主要是芽孢杆菌类、乳酸菌类、酵母菌类三大类。
　　芽孢杆菌类(Racillus)用于饲料添加剂的芽孢杆菌是一种需氧的非致病菌。它在肠道或贮藏过程中都以内生孢子的形式存在，不消耗饲料养分，可保持饲料的质量。进入肠道后，在肠道上部迅速复活，复活率接近100%。它能使空肠内的pH值下降，氨浓度降低，并消耗大量的氧，维持肠道厌氧环境，抑制病菌的生长，维持肠道正常生态平衡，并有平衡和稳定乳酸菌的作用。它能产生活性很高的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶以及多种氨基酸。芽孢杆菌抗逆性强，具有耐高温、耐酸碱、耐挤压等特点，可耐受颗粒饲料加工的影响。根据李卓佳等(2002年)对筛选的5株有益芽孢杆菌对温度、对虾饲料制粒工艺流程和pH值的耐受性试验表明，在对虾饲料中添加5株芽孢杆菌，经过整个生产工艺流程，制粒后饲料中芽孢杆菌存活95%，烘干后饲料中芽孢杆菌存活93%，损失率仅为5%和7%。将5株芽孢杆菌经低pH值2.2-4.6处理1小时，接种在pH值7.2的培养基上可以良好生长。另据有关资料报道，地衣芽孢杆菌内生芽孢可耐受121℃高温4-5分钟而保持活性。
　　由于上述特点，芽孢杆菌是所有菌种中最理想的微生物添加剂。近年来，法、德、美等国家进入我国的益生菌种主要是芽孢杆菌。
　　乳酸菌类(Lacticacidbacteria)是一种可以分解糖类产生乳酸的无芽孢革兰氏阳性菌，可以厌氧、兼性厌氧生长。乳酸菌在饲料添加剂中具有重要的地位，在美国FAD(1989)公布的40多种饲用微生物中有近30种是乳酸菌。它耐酸，在pH为3.0-4.5时仍可生长，适应于胃肠的酸性环境。乳酸菌是鱼肠道的正常菌群，在鱼体肠道系统定植，在体内通过生物拮抗，拮抗革兰氏阴性致病菌，维持肠道中正常的生态平衡。可降低肠道pH值，阻止和抑制有害物质，增强抗感染能力。活菌体内和代谢产物中含有较高的超氧化物歧化酶(SOD)，能增强动物的体液免疫和细胞免疫，增强机体的免疫调节活性，促进生长。但该类菌在生长过程中，不形成芽孢，抗逆性差，易失活，难保藏，所以在饲料工业中的应用受到一定的限制。目前有些市售产品采用微胶囊包被技术，提高了其对环境的抗逆性，但生产成本也相应提高。
　　酵母菌类(Yeasts)酵母菌是喜生长在偏酸性环境的需氧菌，在肠道内大量繁殖。在水产业中可以使用从鱼体、水体分离到的酵母，主要有假丝酵母属(Candida)等。饲料中也可以使用酿造酵母(Brewer‘syeast)和面包酵母(Baker’syeast)。酵母菌富含动物所必需的多种营养成分，是维生素和蛋白质的来源，可提供丰富的蛋白质、核酸、维生素和多种酶，可增强饲料的适口性，加强消化吸收，提高动物对磷的利用，改善肠道微生态环境，促进机体免疫功能，增强抗病力，并可降低黄曲霉的毒性。酵母细胞壁的主要成份是甘露聚糖、葡萄糖，研究表明甘露聚糖可增强吞噬细胞活性。　　　　二、水产饲料微生物添加剂的作用机理
　　微生物添加剂最大的特点在于它是作用于消化道的活菌制剂。其作用是主要由微生物本身和其代谢产物所起到的，主要表现为：提高生长速度，改善饲料利用率，防治疾病，减少死亡率，降低排泄物及残饵对水质环境污染。
　　1、补充有益菌群，改善消化道菌群平衡，预防和治疗菌群失调症。鱼虾水产动物消化道内存在大量的微生物菌群，正常情况下，这些菌群保持着良好的平衡，维持着正常的生长和生产。这些菌群一旦失去了平衡，则引起消化道机能紊乱，抑制生长发育，严重的则可致病。鱼虾摄入微生物饲料后，消化道内有益菌群得到有效补充，使有益菌在数量和作用强度上占绝对优势，并占据肠壁上的靶细胞，形成生物保护屏障。这些有益菌群的繁殖和代谢，大大地抑制致病菌群的生长繁殖，从而保持菌群的正平衡，有效地防止菌群失调症的发生。
　　2、刺激免疫系统，提高吞噬细胞活性和抗体水平，增强机体免疫力。对虾属低等的无脊椎动物，其免疫系统的地位非常低下，一般认为，对虾不具有免疫球蛋白，缺乏抗体介导的免疫反应，不具有抗体和T淋巴等组成的特异防御机能，其免疫力主要来自非特异性的防御机能，如甲壳的屏障作用，鳃和血窦的过滤作用，血细胞及其吞噬功能，酚氧化酶原激活系统及血淋巴中一些因子的杀菌抗菌作用。而微生物饲料添加剂中的益生菌都是良好的免疫激活剂和非特异性免疫增强剂，能有效地提高巨噬细胞的活性。通过调节宿主体内微生态结构，刺激鱼体的T-细胞系统，有利用于非特异性抗体的形成，增强机体的免疫力。并可改善水产动物血液成分及其流动性，提高其抗逆能力，使水生动物表现出最佳的生长和发育状态，提高鱼虾水产动物的抗应激能力。吴根等从对虾消化道中筛选出三株微生态菌株，将它们分别制成微生态制剂，并作为饲料添加剂，能显著提高出池虾的成活率，并有一定的促长作用。
　　3、产生抗菌物质(如细菌素和过氧化氢等)，降低pH值，生物拮抗致病性微生物，抑制病原菌在肠道内生长繁殖，并杀死各种病原微生物。乳酸杆菌和芽孢杆菌等有益微生物对致病菌的有抑制性的生物拮抗作用是由于产生细菌素和有机酸等。细菌素是一种具有生物活性蛋白成分和杀菌活性的化合物，其作用类似抗生素。过氧化氢对体内潜在的病原菌有强烈的杀灭作用。例如乳酸菌产生乳酸、乳酸素、过氧化氢等，对病原生物具有抑制作用。嗜酸乳杆菌产生的细菌素能抑制大肠杆菌DNA的合成。芽孢杆菌在代谢过程中产生有机酸提供能量和营养时，也会降低局部pH值，抑制有害菌的生长、繁殖。范薇(1997)分离到两株产乳酸的凝结芽孢杆菌，在体外能显著拮抗致病性大肠杆菌和沙门氏菌。芽孢杆菌代谢产生的多肽类物质(如枯草芽孢杆菌分泌的枯草菌素)对某些有害菌也有抑制和杀灭作用。胡东兴等(1996)报道，给鲤鱼喂地衣芽孢杆菌后对气单胞菌有显著的生物拮抗作用。
　　4、产生多种酶类，提高消化酶活性，提高饲料利用率，促进生长。饲用微生物在肠道内可以产生多种活性很高的酶，帮助动物对营养物的消化吸收，改善宿主新陈代谢，提高饲料利用率。枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶外，同时还具有降解植物饲料中某些复杂碳水化合物的酶，如果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，可裂解植物细胞壁而提高饲料的消化吸收率。酵母也可产生纤维素酶、半纤维素酶和植酸酶等酶类。酵母培养物中含较高植酸酶活性。补饲酵母培养物可提高水产动物对纤维素的利用，促进磷的消化吸收，减少磷对环境的污染，预防和减少虾类软壳病的发生。王子彦等(1994)在研究鱼微生物饲料对鲤鱼消化酶活性的影响时，发现鲤鱼饲喂鱼用微生物添加剂后，淀粉酶和蛋白酶的活性都显著提高。胡东兴等(1996)利用地衣芽孢杆菌饲喂生长鲤鱼40天后，鲤鱼肠道中蛋白酶、淀粉酶的活力分别高于对照组50.5%和69.9%。
　　5、生物夺氧及竞争性排斥。好氧芽孢杆菌等进入水产动物胃肠道在生长繁殖过程中消耗肠内大量的游离氧，降低氧还原电势，可扶持和促进正常菌群厌氧菌生长繁殖，恢复肠道微生态系统平衡，提高机体抗病能力，减少疾病发生的机率，达到防治疾病的目的。
6、提供维生素、有机酸、蛋白质等营养物质和未知生长因子。微生物体内含有丰富的营养物质，人们很早就开始探索用微生物作为养殖对象的营养来源，而现代微生物学和发酵工艺也使这种微生物来源的饵料的大批生产成为可能。芽孢杆菌在动物肠道内生长繁殖，能产生多种营养物质如维生素、氨基酸、有机酸等，参与机体新陈代谢，为机体提供营养物质。Ozols等(1996)对肠道中分离的106株菌分析后认为，芽孢杆菌是体内维生素B1和B6的主要生产者。饲料酵母富含动物所必需的多种维生素和微量元素，已成为鱼、虾、贝类等人工配合饵料的重要添加剂。仲维仁等在对虾饵料中用酵母替代部分鱼粉，养殖结果表明：该饵料使对虾的成活率和产量均有所提高，饵料系数有所下降。
　　7、改善体内外生态环境，减少氨、胺等有害物质产生。有益菌产生的细菌素、有机酸等物质可抑制肠道内大肠杆菌等腐败细菌的生长，分解病原菌产生的内毒素，减少其对鱼、虾、蟹肝细胞的损害；同时降低脲酶的活性，进而减少蛋白质向氨、胺等有害物质的转化，使肠内氨的浓度降低，并减少向外界排泄，改善水体环境污染。
　　三、水产饲料微生物添加剂的应用研究
　　活菌制剂在国外已被广泛应用，1989年美国食品与药物管理局(FDA)和美国饲料控制官员协会公布了可以直接饲喂且一般认为是安全的微生物菌种名单，共有41种，年使用量在8000吨以上。欧洲仅法国在1991年市场销售的益生菌品种就有50多个。日本1989年的估计使用量已在1000吨以上。
　　我国农业部1999年公布了12种可以直接使用的饲料级微生物添加剂菌种。包括干酪乳杆菌；植物乳杆菌；粪链球菌；屎链球菌；乳酸片球菌；枯草芽孢杆菌；纳豆芽孢杆菌；嗜酸乳杆菌；乳链球菌；啤酒酵母菌；产朊假丝酵母；沼泽红假单胞菌。我国的微生物饲料添加剂起步较晚，但发展迅速。据何明清、倪学勤统计，2000年我国生产动物微生态制剂的企业、单位约400家，生产的生物兽药及饲用微生物添加剂约1.2万-1.5万吨，生产的生物饲料约2万吨。
　　日本应用益生菌在养鳖中取得显著效果。1997年日本木告先生率先将厌氧性乳酸菌菌群用于鳖饲料中，结果未添加益生菌的池水每周就要换水1次，而添加益生菌的养鳖池水每月换水1次，不仅保持良好的水质，而且臭气消失了，不仅于此，添加益生菌后，稚鳖的成活率从75%提高到底95%以上。国内杭州市水产研究所用乳酸杆菌和芽孢杆菌等益生菌复合研制的微生物活性制剂，作为鳖的饲料添加剂，使用后，换水率由原来的每月3次减少到1-1.5次，水质条件改善，鳖的消化吸收率提高，饲料转化率可提高8%以上，生长速度加快，发病率下降，经济效益相应提高。
　　Byun等(1997)从鲆鱼分离并筛选出一菌株，Lactobacillussp.DS-12。它表现出强的抗菌活性，能抑制鱼病原菌的生长。在饲喂含有DS-12菌株的试验组，鱼平均体重的增加均要比对照组的快。本研究揭示了益生菌可能同时拥有既促生长又能抑菌的双重机能。
　　1994年四川农业大学动物科学院的王子彦、何明清等在“鱼微生物饲料添加剂在不同营养水平下对鱼的促生长研究”中利用从鱼体内分离到的芽孢杆菌作为菌种，制成鱼用微生物饲料添加剂，对鲤鱼和草鱼进行应用试验。结果15-17克鲤鱼鱼苗饵料内加入0.1%鱼微生物添加剂组，其尾均增重率和成活率分别较对照组多8.41%和12.1%。而加入0.3%鱼微生物添加剂组，其增重率和成活率分别较对照组多3.03%和11.2%。尾重49-53克鲤鱼，加入0.1%鱼微生物添加剂组，其尾均增重率较对照组多8.82%，比加入0.3%鱼微生物添加剂组多12.83%。尾重51-61克的鲤鱼与尾重98-116克的草鱼混养，饵料内加入0.1%鱼微生物添加剂组鲤鱼尾均增重率和成活率较对照组分别多12.76%和6.5%，草鱼尾均增重率和成活率较对照组分别多27.66%和42.7%。对高、中、低三个饵料营养水平比较试验，以消化能3365.64大卡/公斤和粗蛋白31%的中营养水平组的尾均增重率最好，较高营养水平组多30.81%，比低营养水平组多0.12%。表明芽孢杆菌作为鱼微生物添加剂具有安全性，并能促进生长、提高饵料利用率和养殖成活率。而且在中或低等营养水平的饲料中添加鱼微生物饲料添加剂的作用表现得更加明显，效果优于高营养水平。这一结果为我们在进行饲料配方时，利用微生物饲料添加剂来降低配方成本和提高饲养效果提供了有力的参考和依据，对原料的选择将变得更有灵活性。
　　益生菌在甲壳动物养殖中也得到应用，Moriarty(1998)选择了两个养虾池进行试验，其水源相同，在一个池中投入商品芽孢杆菌混合物，另一个留作对照，结果表明在投放芽孢杆菌的虾池中弧菌总量和发光弧菌计数均下降，虾的成活率和产量均提高。Moriarty还引用了菲律宾的资料，指出菲律宾在有生益芽孢杆菌混合物的池塘中养殖的对虾成活率达73%，每公顷产量9500公斤，而在无益生菌的池塘中对虾成活率仅为16%，产量为3000公斤/公顷。另据报道，可将益生菌先富集在卤虫属中，然后提供给虾，提高了虾抗弧菌感染的能力。Rengpipat等(2000)研究了BacillusS11菌株对黑虎虾的保护作用。通过试验他们发现，饲喂含有BacillusS11菌株的黑虎虾生长得好，抗病力强，即使受到107毫升致病菌V.harveyi的人工感染，其成活率(54.3%)也比对照组(35.5%)高，由此证明了该益生菌的促生长和抗病保护作用。
　　姚键(1994)报道将蜡样芽孢杆菌用于对虾生产上，用量为1毫克/公斤，出苗量比对照组提高10%-15%[9]。芽孢杆菌属能预防对虾疾病并促进生长。林志新等(1994)用鱼用微生物饲料添加剂饲喂虾，亩产提高31.2%，饲料利用率提高22.2%，成活率提高21.2%。薛恒平等(1997)用芽孢杆菌、光合细菌、蛭弧菌等制成复合菌剂，按1毫克/公斤用量投入虾池中，在虾苗放养1个月后放入，每星期投入1次，共3次。结果试验组对虾病毒病发生较对照组延迟10天，产量增加40%；用于文蛤，试验组3个池塘均未发病，而对照组3个池塘发病率为30%-50%。
　　厦门水产学院在小面积对虾养殖试验中发现，益生菌有明显的促生长作用，最高组的增重率竟提高了66%。福建水产养殖户反映，益生素可以使蟹苗成活率提高近一倍；中华石斑鱼的成活率由原来的30%提高到70%。
　　根据潘康成等(2000年)对31篇综述或研究资料进行统计学处理，得出饲用微生物添加剂在水产上应用效果的平均数据为，提高鱼虾增重率12.5%，提高饲料转化率11.86%，降低鱼虾死亡率14.63%。　　四、水产饲料微生物添加剂前景展望
　　抗生素作为饲料添加剂使用已有50年的历史，为动物的生长和健康作出了巨大贡献，是目前饲料中用量最大、最广的添加剂之一。自1975年日本最早报道病原菌抗药性现象以来，人们发现，由于大量和滥用抗生素已给动物本身、动物产品和环境带来一系列的问题。主要表现在，动物病原菌产生抗药性，导致抗生素用量的增加，引起内源性感染和二重感染。特别是长期使用会造成消化道内本身微生态失调和环境的污染。同时抗生素在产品中的残留还直接影响人类的免疫和健康。水产品食用安全问题越来越受到人们的普遍关注。新世纪初，水产品食用安全问题首先由在奥地利的超市检出(RISTIC)公司生产的部分虾仁产品中含有氯霉素残留而引发，并迅速波及我国各出口国际市场。2001年1月25日欧盟作出禁止进口我国动物源性食品的决定，随后在日本、美国等国际市场也遭到不同程度的禁运和限制。我国水产品国际市场遭到前所未有的冲击和挑战。
　　如何对待因使用抗生素产生的负面效应，WHO(世界卫生组织)认为最有效的战略是对人和食用动物合理使用和尽可能少使用抗菌素。欧盟1999年7月立法规定只有4种抗生素可作饲料添加剂使用。我国政府也公布了抗生素使用的剂量、停药期和禁止使用的抗生素种类。减少或停止使用抗生素后，如何提高动物的生产性能和抗病能力，是人们普遍关注的问题。
　　饲料微生物添加剂是无害、无污染的环保产品，它已在畜牧业中得到广泛的应用。早在1981年魏曦教授就提出：“抗生素之后的时代，将是微生态制剂的时代。”微生物添加剂在水产养殖中的应用前景是诱人的，它通过补充益生菌、分泌抑制性物质、补充营养物质、竞争宿主的附着点或通过竞争排斥的原理，提出高机体免疫力，抑制有害细菌的生长繁殖，达到控制鱼、虾疾病的目的。此外，还有促进水产动物食欲、提高饲料利用率、促进生长的作用。既可改善养殖水体环境污染，保证水质良性循环，同时又可相对减少抗生类药的使用，降低这类药物在水产动物体内的残留，从而减少对人类健康的危害。由于微生物作为饲料添加剂饲喂水产动物，不会出现耐药性，更谈不上有残留或污染等副作用。从食品的安全性、人类的健康和环境保护的角度来讲，微生物作为水产饲料添加剂符合可持续发展的要求，是饲料业发展的必然方向。
　　现在，基因技术已经渗入益生菌产品的生产中，使单个菌株的作用向多元化方向发展，培育出高耐受力、高活性、具有多重作用的基因工程菌。比如将芽孢杆菌中的芽孢移植到无芽孢的乳酸菌菌属上，使之变成耐高温的菌种；通过基因工程手段获得一些非肠道正常菌群的工程益生菌，使其能在肠道中“永久”定居，使其能更好地发挥益生作用；运用基因工程技术研究功能微生态制剂，通过对一些优良菌种的遗传改造，导入有用基因如必需氨基酸合成酶基因、疫苗抗原决定簇基因和生长激素基因等，让工程菌在肠道内就能产生某种必需氨基酸或某种病原菌的免疫保护蛋白刺激机体产生抗体或生长激素等，从而减少氨基酸、抗生素或促长剂的使用。
　　随着分子生物学技术的迅速发展和先进生产工艺与微囊技术的应用，可以利用基因工程技术培育我们所需特性的新菌株，同时可大幅度地提高微生物制剂的稳定性，必将为水产饲料微生物添加剂的应用提供广阔的前景。随着水产微生态理论的发展，水产饲料微生物添加剂将作为抗生素、化学促生素的替代物而成为饲料工业中最有前途的添加剂之一。　

luohuaping228

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catho888

成本不低呀，最好自己培养