水产养殖益生菌的研究进展_刘忠颖

1997 年 , 欧共体首先禁止了阿伏霉素的使用 , 1999 年又禁止了维及尼霉素 、太乐菌素 、杆菌肽素 等作为生长促进剂在动物饲料中的添加 。2005 年 , 欧共体直接禁止养殖动物非治疗性的所有抗生素 应用[ 8] 。病害的肆虐 和抗生素的全面禁用迫使人 们急切寻找可以代替抗生素的病原菌抑制物 , 而用 于水 产养 殖益生 菌研 究的 日 益增 多 就 是这 种“ 环 境 友好”水产养殖模式的要求下产生的[ 9] 。
理论上 , 与革兰氏阴性菌相比 , 革兰氏阳性的 芽孢杆菌属(B acil lus)能更有效地将有机物转化为 CO 2 。 因此 , 在养殖池中维持高密度的这一类细菌 , 可以抑制养殖循环中溶解和颗粒有机碳的增多 , 通 过提高产生 CO 2 的量来促进浮游植物的 增长[ 19] 。 熊伟等[ 20] 在对虾池中添加枯草芽孢杆菌(B .subti li s)后 , 水体中的亚硝酸盐 、CO D 、H 2S 比对照池明 显降低 。 Po rubcan[ 21] 在养虾池增氧机附近引入好 氧的芽孢杆菌 , 降低了化学耗氧量并增加了对虾的 产量 。
m us)幼体的养殖设施中分离得到一株玫瑰杆菌属 (Roseobacter)的细菌 Roseobacter st rain 27-4 , 发现 其培 养 上清 液对 幼体 病原 菌 鳗弧 菌(Vibrio angui ll arum )和 灿烂弧 菌(V .sp lendi dus)有杀 灭作 用 。利用液相色谱和高分辨率质谱证明抗菌物质 为 T hio tro pocin 或与其相关的 T ropo dit hietic acid 。 在接续试验中 , Roseobacter strai n 27-4 被富集于轮 虫(Brachionus)体内并投喂 给经过鳗弧菌 感染的 大菱鲆幼体 , 结果降低了幼体的死亡率[ 27] 。 另外 , 一些乳酸菌菌株被检测到可以分泌细菌素(Bact eriocin)等物质 , 这些物质可以调节养殖动物肠道内 的微生物群落[ 28] 。 在水产养殖益生菌研究中 , 类似 上述试验能分离和证明抑菌物质存在的例子并不
3 水产养殖益生菌的作用方式及机理
3 .1 体外作用 益生菌由于具有不同的代谢类型 , 具备了氧
化 、氨化 、硝 化 、反 硝化 、解磷 、硫 化 、固 氮等作 用 。 这些作用可以将养殖动物的排泄物 、残 存饲料 、动 植物残骸等有机物迅速分解为硝酸盐 、磷酸盐等 , 为单细胞藻类生长繁殖提供营养 。 单细胞藻类的 光合作用又为有机物的氧化分解 、微生物及养殖生 物的呼吸提供溶解氧构成一个良性生态循环 , 使养 殖池里的菌藻趋于平衡 , 维持和营造良好的水质条 件[ 16] 。光合细菌(PSB)以光为能源 , 利用有机物 、 硫化氢 、氨等作为供氢体而进行光合作用 。 光合细
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性 , 而益生菌的存在却刺激了对虾本身消化酶的分
水产养殖过程中会产生大量的残剩饲料 、排泄 物 、死亡残体等有机物 , 这些有机物在异养菌的作 用下产生大量氨等含氮有害物质 。 氨在一些细菌 的作用下转化成亚硝酸盐 , 亚硝酸盐又可与胺类物 质结合 , 形成具有强烈致癌作用的亚硝胺 。 亚硝酸 盐的长期蓄积中毒 , 会使鱼 、虾等的抗病力降低 , 易 招致各种病原菌的侵袭 , 通常被 视为是鱼 、虾的致 病根源[ 22] 。 而水体中硝化细菌的缺乏是高亚硝酸 盐存在的重要原因 。 硝化细菌(Nit ri fying bacteria)系一类能将氨氮转化成为硝态氮的自养性细菌 , 由于这类细菌一般具有自养性 、生长慢 、好氧等特 点 , 许多研究是 基于固定 化土著菌 的基础 上进行 的 。Shan 等[ 2 3] 对精养虾池中的硝化细菌进行富集 培养 , 并将其固定化水池中 , 发现即使用低密度固 定化培养物也可达到很高的总氮去除率 。 王彦波 等[ 24] 研究 了 益 生 菌 对 凡 纳 滨 对 虾 (L itopenaeus vannamei )养 殖 池 底 质 中 总 磷 (T P)、总 无 机 磷 (T IP)、总有机 磷(T OP)、总有机碳(T OC)和总无 机碳(T N)的影响 , 试验所用益生菌中含有芽孢杆 菌 、硝化细菌和乳酸杆菌 。 试验组中 T P 和 T IP 在 处理后 60 d 显著低于对照组 , T OP 则与对照组差 异不不显著 , 而试验组中 T N 和 T OC 在处理后 20 d 就显著低于对照组 。 3 .2 体内作用
活性的增加 。部分从鱼类消化道中分离到的细菌 , 在体外试验中已被证实具有消化壳聚糖 、淀粉 、蛋 白质 、纤维素和脂类的能力 , 但其对消化道中消化 酶活力 的贡 献有多 大尚 无定论[ 36] 。 王 彦波[ 35] 认 为 , 益生菌 分泌的 酶还不能 影响宿主 消化酶 的活
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水 产 科 学
2 益生菌定义的沿革
“益生 菌” (probioti c)一 词最 早 由 Pa rker 于 1974 年提出[ 10] , 他认 为益生菌是有益于肠内菌群 平衡的生物和物质 。 而 Fuller 重新修订了这一定 义 , 认为益生菌是活的饲料添加 物 , 它通过改善宿 主肠内的微生物平衡而对宿主产生有益的影响[ 11] 。 但 T anno ck[ 12] 发现在许多情况下并不能证明益生 菌可改善肠道菌群平衡 , 他又把益生菌定义为有助
(1 .辽宁省海洋水产科学研究院 , 辽宁省应用海洋生物技术开放试验室 , 辽宁 大连 116023 ; 2 .辽宁省海洋与渔业厅信息中心 , 辽宁 沈阳 110001))
摘关键 要词 :水产养殖 ;益生菌 ;研究进展
中图分类号 :S917.1
文献标识码 :C
文章编号 :1003-1111(2010)08-0500-05
于增进动物健康的活微生物饲料添加剂 。 2001 年 , 联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WH O)将 益生菌定义为 :当使用量达到一定数量 时 , 对宿主 健康产生益处的活微生物 。 需要强调的是 , 益生菌 可以通过一种或多种途径对宿主产生有益的作用 。
K o zasa[ 13] 于 1986 年首次将益生菌应用于水产 养殖 , 他用一株从土壤中分离的芽孢杆菌(Baci l lus toyoi)处理日本鳗鲡(Anguil la j aponica), 降低了 由爱德华氏菌(Edwardsiell a tarda)引起的死亡 。 此后 , 益生菌在水产养殖上应用的 研究迅速发展 , 同时益生菌的概念也相应得到了发 展 。 水产动物 与其周围的水环境有着密切的关系 , 水环境的好坏 直接影响了水产动物的生长和存活 。 多数潜在病 原菌能够在水中迅速繁殖而不依赖宿主动物[ 14] , 但 这些潜在病原菌可以通过渗透调节和摄食进入养 殖动物体内 , 进而改变了宿主体内微生物群落的组 成 。所以 Mo Байду номын сангаасi arty 提议将“水添加剂”的概念扩展 到水产养殖益生菌的定义中[ 15] 。 笔者认为 , 水产养 殖益生菌应该增加两方面内容 :一是改 善水质 , 二 是抑制水中病原菌的生长 。
DO I :10.16378/j .cnki .1003 -1111.2010.08.013
第 29 卷第 8 期 2010 年 8 月
水 产科 学
F ISH ERIES SCIEN CE
V ol .29 N o .8 A ug .2010
水产养殖益生菌的研究进展
刘忠颖1 , 刘 洋2 ,鲍相渤1 , 苏 浩1 , 刘卫东1
的 , 多数的研究应该考虑关键时期应用免疫刺激的 安全性 。
养殖对象生长速度和 饲料转化效率的提高是 使用益生菌的常见效果之一 。 Ziaei-N ejad 等[ 34] 用 商品化的芽孢杆菌饲养不同发育时期的印度明对
虾(Fenneropenaeus i ndi cus), 得到了较高的生长率 和饲料转化率 , 同时 , 对虾消化道内的淀粉酶 、总蛋 白酶和脂肪酶均有明显的提高 。 而使用光合细菌 和芽孢杆菌也同样提高了凡纳滨对虾的生长率 、淀 粉酶活性 、脂肪酶活性和纤维素酶活性[ 35] 。 这种生 长速率和饲料转化效率的提高应该归因于消化酶
多见 , 多数研究者通过试验证明益生菌有抑菌或提 高免疫力的功效 。 Castex[ 29] 等用乳酸片球菌(Ped iococcus aci di lact ici)应对 土池 养殖 细角 滨 对虾 (L .sty lirostris)的夏季并发症(一种由弧菌引起的 败血症), 使成活率提高了 7 %～ 15 %, 同时发现虾 体中的弧菌数和细 菌数量明显低 于对照组 。 Kim 等[ 30] 从健康的虹鳟(Oncorhy nchus my ki ss)肠道中 分离了 2 种肉杆菌(Carnobacteri um mal taromat icum B26 , C .di vergens B33), 将其添加到 饲料中后 分别投喂虹鳟 , 检测到投喂 B26 的虹鳟头肾中吞噬 细胞的吞噬活性显著增高 , 而投喂 B33 则使虹鳟的 呼吸爆发和血清溶菌酶活性显著升 高 。 类似的结 果还有 :枯草芽孢杆菌提高了凡纳滨对虾的酚氧化 酶活性 、吞噬 活性和 清除效 率[ 31] ;屎肠 球菌(Ent erococcus f aecium Z J4)提高了罗非 鱼(Oreochrom is ni lot icus)的补体 3 含量 、髓过氧化物酶活性和 吞噬细胞的呼吸爆发活性等[ 32] 。 然而 , Smit h 等[ 33] 却提出了对虾养殖中免疫刺激相关的潜在问题 , 认 为长时间地使用免疫刺激剂实际上对宿主是有害
1 水产养殖益生菌研究兴起的背景
水产养殖与畜牧业一样 , 为人类提供了主要的 食物蛋白 。现代商业化的水产养殖业和畜牧业都 是以集约化管理和高密度养殖来实现最大利润的 , 而这种养殖策略同时也容易导致病害的爆发进而 出现大规模的死亡 。 病害出现时 , 人们往往使用抗 生素处理出现病情的养殖动物 。 而在“ 预防 为主” 的方针指导下 , 大量抗生素又被用于日常防病 。一 些抗生素在使用过程中显示出一定的促生长效应 , 也鼓励了抗生素在日常养殖管理中尤其在苗种生 产中的应用[ 1-2] 。 大量抗生素的使用 , 导致了细菌 的抗药性的产生[ 3-4] , 而多篇有关耐药基因可以在 细菌 之 间 (包 括 人 类 相 关 细 菌 之 间)转 移 的 报 道[ 5-7] , 使越来越多的人意识到 , 水产和畜牧业中细 菌抗药性的产生直接威胁了人类健康和生命安全 。