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益生菌在中國水產養殖業中的應用

來源: 發布時間:2019-1-3 8:58:39 次瀏覽

益生菌在中國水產養殖業中的應用

今天與大家分享一篇來自Fish and shellfish immunology的文章:回顧過去十年中益生菌在中國水產養殖業中的應用,文章引用信息如下:


合國糧農組織和世界衛生組織將益生菌定義為活微生物,當適量施用時,對宿主的健康有益” ,然而,用于水產的益生菌不同于用于陸地動物和人類的益生菌,Verschuere等人建議將水生動物益生菌定義為一種活的微生物佐劑,通過修飾宿主或環境微生物群落對宿主產生有益作用。 通過確保改善飼料的利用或提高其營養價值,通過增強宿主對疾病的反應,或通過改善其周圍環境的質量。值得注意的是,一些科學家將水生益生菌定義為微生物的整體或成分。 雖然益生菌的功能成分很重要,但是把它們定義為益生菌效應子更合適,因為它們不能被認為是益生菌。近十年來,國內外對益生菌在水產養殖中的應用和益處進行了綜述,還討論了與益生菌有關的值得進一步研究的問題。

1. 益生菌在我國水產養殖業的應用

在水產養殖上應用的益生菌或潛在的益生菌主要包括:放線菌,擬桿菌門,

厚壁菌門,變形菌門和酵母等。

1.1 放線菌門

節細菌屬,革蘭氏陰性菌,專性需氧,已從多種有鰭魚類的胃腸道中分離得到,早期研究表明,從對蝦中分離到的節細菌屬XE-7副溶血弧菌、鰻弧菌和奈氏弧菌有拮抗作用。

1.2 擬桿菌門

從牙鮃腸道中分離的牙鲆腸黃枝菌TH78顯示出較強的群體感應猝滅能力,能夠利用腸道營養物質,產生消化酶和維生素。黃桿菌屬,革蘭氏陰性菌,桿狀,在多種魚類中被發現,少數具有致病性,研究人員從鯉魚中分離了沙上黃桿菌BA-3,研究表明,飼料中添加BA-3或其胞外產物能夠促進魚體的先天性免疫。

1.3 厚壁菌門

1.3.1 芽孢桿菌屬

芽孢桿菌是水產養殖中應用最廣泛的益生菌之一,研究表明,芽孢桿菌菌株是90年代引入水產養殖的益生菌,對多種細菌和真菌病原體具有體外拮抗或抑制活性,產生消化酶,激活生長因子,并調節水生動物的免疫。大量研究表明,在飼料中添加芽孢桿菌可改善魚類的生長性能、消化酶活性、抗氧化功能、免疫應答和抗病性。所用的芽孢桿菌種類包括枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、白翎芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、克勞氏芽孢桿菌、凝固芽孢桿菌和貝萊斯芽孢桿菌。某些芽孢桿菌菌株也可直接添加到養殖水體中,例如在水體中添加凝固芽孢桿菌SC8168,能顯著提高對蝦幼體的存活率和某些消化酶活性。此外,芽孢桿菌菌株也被常用作無脊椎水生動物的益生菌。

1.3.2 丁酸梭菌

革蘭氏陽性、專性厭氧,能產生短鏈脂肪酸,尤其是丁酸,用于腸上皮的再生和修復,調節腸道微生態環境,丁酸桿菌還可以適應較低的酸堿度和較高的溫度,對許多抗生素都有抗性。飼料中添加丁酸梭菌能夠改善銀鯧的生長性能、免疫反應和消化酶活性。

1.3.3 腸球菌

有研究人員從健康石斑魚幼魚的腸道中分離到一株糞腸球菌MM4,該菌株在體外對麥氏弧菌、哈氏弧菌和金黃色葡萄球菌具有拮抗作用,飼料中添加MM4可提高石斑魚的飼料利用率和免疫應答。還有學者分離鑒定出糞腸球菌LS1-2和糞腸球菌Z1-2,以上兩株分腸球菌對對蝦病原菌有明顯的抗菌活性,是蝦益生菌的良好候選菌株。

1.3.4 乳酸菌

1.3.4.1 乳酸桿菌

研究表明,在飼料中添加乳酸桿菌可促進對蝦的生長性能,提高其消化酶活性,增加非特異性免疫。飼料中添加106-107CFU/g德氏乳桿菌可有效提高黃河鯉的免疫力和對嗜水氣單胞菌的抵抗力。

1.3.4.2 乳球菌

在對羅非魚的研究中發現,乳酸乳球菌RQ516可促進魚類生長,并保護魚類免受嗜水氣單胞菌感染。研究表明,乳球菌MM1對金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌、哈氏弧菌、梅氏弧菌等魚類病原菌具有體外拮抗作用,還能提高石斑魚幼魚的飼料利用率和免疫應答(補體3水平和溶菌酶活性

1.3.4.3 乳明串珠菌

從黑鯛腸道中分離的乳明串珠菌對膽汁、低PH、胰蛋白酶和胃蛋白酶耐受,體外實驗表明,該菌株能夠與病原菌共聚集,例如副溶血弧菌、單核細胞李斯特菌、大腸桿菌O157、沙門氏菌、志賀氏菌和金黃色葡萄球菌等。

1.3.5 融合乳桿菌

從海洋生物中分離的融合乳桿菌LS13對多種魚類病原菌有抑制作用,例如鰻弧菌、副溶血弧菌等,但對海參的生長性能、溶菌酶活性等沒有影響。

1.4 變形菌門

氣單胞菌屬通常被認為是水環境中的條件致病菌,但有幾種氣單胞菌屬也是

魚類腸道微生物群中的共生成員,也可作為潛在的益生菌,例如維氏氣單胞菌能夠增強鯉魚的免疫反應。蛭弧菌屬是一群寄生的變形桿菌,1994年農業部批準其作為益生菌使用,能夠減少養殖水體的總菌群或弧菌數量,改善水質,減少細菌感染,促生長等。外硫紅螺菌屬是光合紫硫細菌的一個屬,可以作為調節劑和營養源,適量添加對蝦苗有益。鹽單胞菌屬在高鹽環境中含量豐富,具有很高的生態價值,添加在飼料中可增強對蝦對WSSV的抵抗力。副球菌屬能夠降低海水中COD、氨和亞硝酸鹽的含量。假單胞菌屬在環境中廣泛存在,施氏假單胞菌SC221-M能夠改善鯉魚池塘中的水質和微生物群落結構。此外,還有假交替單胞菌屬、嗜冷桿菌屬、紅假單胞菌屬、希瓦氏菌屬等。

1.5 非細菌類的益生菌

      主要有酵母屬海洋酵母屬。其中釀酒酵母在水產養殖中應用廣泛,能夠提高魚體的抗菌能力。研究表明,適量添加仙人掌有孢漢生酵母能夠促進海參生長,提高其抗燦爛弧菌的能力。

1.6 混合型的益生菌

益生菌制劑可以由單個菌株組成,也可以包含多達8個菌株組成。例如,青

島某商品化的益生菌包括枯草芽孢桿菌7.0×109 CFU/g、地衣芽孢桿菌3.0×109 CFU/g、乳酸菌5.0×10 8 CFU/g和節桿菌屬1.0×10 8 CFU/g,能夠顯著提高軍曹魚的生長速率和對哈氏弧菌的抵抗力。

1.7 益生元

2009年,Rodriguez-Estrada首次發表了關于合生元在魚類養殖的研究,隨后,很多學者開展了益生元在水產中的應用研究。例如,飼料中添加枯草芽孢桿菌(10 7 CFU/g)和0.25%的低聚果糖能夠提高海參的生長速率和吞噬活性。

2. 益生菌的作用方式

2.1 產生消化酶

消化道中較高的酶活性可增強機體的消化能力和生長性能。人們普遍認為,

消化酶的活性是衡量食物利用率、消化能力和機體生長性能的一個比較有用的指標。有研究表明,投喂了益生菌的銀鯧的較高生長率和腸道消化酶活性之間可能存在相關性。

2.2 產生抗菌物質

水產養殖益生菌篩選的重要選擇標準是對水生病原菌的拮抗作用,多項研究

表明,益生菌對病原菌的拮抗作用是天然抗菌化合物的產生。例如,乳酸菌MM1MM4兩種菌株均能分泌過氧化氫和類細菌素物質,對病原菌有較強的抑制作用。

2.3 免疫刺激

大量研究表明,益生菌能夠刺激機體的免疫系統,但其作用機制還不太清楚。新的研究證明,干酪乳桿菌BL23對斑馬魚具有免疫保護作用,進一步的實驗表明,BL23可能是通過TLR1/TLR2通路增強斑馬魚的免疫應答而發揮作用。

2.4 干擾群體感應系統

群體感應是一個依賴細胞密度的過程,它使細菌能夠根據產生、分泌和感知

自誘導分子,然后調節毒力相關基因的表達。有些細菌能夠產生群體猝滅酶從而發揮作用。有研究表明,芽孢桿菌屬QSI-1能夠降解嗜水氣單胞菌的N-乙酰高絲氨酸內酯,干擾其群體感應系統,從而減少病原菌的數量,調節腸道微生物群落。

2.5 競爭黏附位點

    有研究評價了多株乳酸菌的胃腸道粘附性能,發現在體外具有相似的抗菌活性的菌株,高度粘附的植物乳桿菌JCM 1149對斑馬魚的嗜水氣單胞菌感染具有更強的抵抗力。進一步實驗表明,植物乳桿菌JCM 1149能夠與嗜水氣單胞菌競爭腸黏附位點,減輕嗜水氣單胞菌引起的腸黏膜損傷。

3. 規范和安全管理事宜

根據中國農業部(2013)批準的飼料添加劑目錄,允許使用的細菌屬包括乳

酸桿菌屬、芽孢桿菌屬、腸球菌屬、球菌屬等,允許用作飼料添加劑的酵母主要包括釀酒酵母。值得注意的是,我國對用于改善池塘水和沉積物的益生菌并沒有具體的規定,缺少對于改善池塘水和沉積物的商業益生菌的管理,值得注意。

雖然益生菌希望被用作抗生素的潛在替代品,但在水產類益生菌的篩選和研究中發現,益生菌產生的抑菌化合物應引起重視。有研究表明,芽孢桿菌對水生病原體的拮抗作用是由于產生了抗菌素地非西丁和表面活性肽,意味著在水產養殖中使用某些芽孢桿菌作為益生菌可能會引發與適用抗生素相同的問題。另外,從益生菌向病原菌轉移抗生素耐藥性的風險也不容忽視,據報道,有些益生菌,像乳酸桿菌能夠在體外和嚙齒動物模型中轉移抗生素耐藥基因。

眾所周知,鼠李糖乳桿菌是一種人用益生菌,卻能誘導斑馬魚粘膜損傷。從奶酪中分離出的植物乳桿菌也能誘導白鯨腸道中上皮細胞和無組織的微絨毛受損。以上研究都表明,對人類和陸生動物安全的益生菌可能對水生動物不安全。

4. 益生菌篩選的基本標準

[1] 安全 :該菌株對水生動物和人類都必須是安全的,無編碼抗生素耐藥基因。

[2] 適應性: 該菌株應能在水生動物的腸道中存活,最好能夠在腸道中定植并保持持久性,對于水添加劑,菌株應在水生環境中存活。

[3] 功能:這種菌株對水生動物有利。包括促生長、消化、免疫、抗病等。對于水添加劑,菌株應能改善水質或沉積物。

[4] 方便:菌株應便于儲存和管理。

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