水產飼料微生物添加劑的應用與前景

liu20021478

水產飼料微生物添加劑因具有安全、環保、無副作用和抗病、促生長等特點，而受到廣大學者的重視，并已從微生態學理論、作用機理、菌種的篩選及應用等多方面進行了大量的研究，取得了可喜的成果。作為抗生素類添加劑的替代品，水產飼料微生物添加劑在國內外都已得到廣泛的應用，取得了非常理想的效果，是最有前途的水產飼料添加劑之一。
　　水產飼料微生物添加劑屬于微生態制劑或益生素的范疇。其研制開發以水產動物微生態學(包括微生態平衡理論，微生態失調理論，微生態營養理論和微生態防治理論)為理論依據，選用魚蝦類水產動物正常有益微生物菌種經培養、發酵、干燥、加工等特殊工藝而制成含有活菌并用于水產動物的生物制劑或活菌制劑。它是單一或復合的菌株，它能添加在水產養殖體系中或是直接用于水產動物。通過減少或者去除病原菌，提高宿主原有菌群特性，維持腸道微生物平衡，或通過提供維生素、蛋白質、酶、有機酸等物質，調節宿主免疫機能，降解飼料，達到防病、促生長、提高宿主存活率的目的。
　　一、水產飼料微生物添加劑的主要菌種及其特性
　　理想的水產飼料微生物添加劑的菌種一般應具備如下條件：
　　1、具有良好的安全性。所用菌種不會使人和動物致病，不與病原微生物在自然條件下產生雜交種。
　　2、易于培養，繁殖速度快。
　　3、有良好的定植能力，在低pH值和膽汁中可以存活，并能植入腸粘膜。
　　4、在發酵過程中能產生酸和過氧化氫等物質。
　　5、能合成對大腸桿菌、弧菌、氣單胞菌等水產動物腸道致病菌的抑制物而不影響自己的活性，有利于促進宿主的生長發育及提高抗病能力。
　　6、應是宿主應用部位的常在菌，最好來自水產動物自身腸道中。
　　7、在整個制備和保存過程中能保持生命活力，經加工后存活率高，混入飼料后穩定性好。
　　8、有利于降低水產動物排泄物及殘餌對水體環境的污染。
　　目前用于水產飼料微生物添加劑的菌種主要是芽孢桿菌類、乳酸菌類、酵母菌類三大類。
　　芽孢桿菌類(Racillus)用于飼料添加劑的芽孢桿菌是一種需氧的非致病菌。它在腸道或貯藏過程中都以內生孢子的形式存在，不消耗飼料養分，可保持飼料的質量。進入腸道后，在腸道上部迅速復活，復活率接近100%。它能使空腸內的pH值下降，氨濃度降低，并消耗大量的氧，維持腸道厭氧環境，抑制病菌的生長，維持腸道正常生態平衡，并有平衡和穩定乳酸菌的作用。它能產生活性很高的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶以及多種氨基酸。芽孢桿菌抗逆性強，具有耐高溫、耐酸堿、耐擠壓等特點，可耐受顆粒飼料加工的影響。根據李卓佳等(2002年)對篩選的5株有益芽孢桿菌對溫度、對蝦飼料制粒工藝流程和pH值的耐受性試驗表明，在對蝦飼料中添加5株芽孢桿菌，經過整個生產工藝流程，制粒后飼料中芽孢桿菌存活95%，烘干后飼料中芽孢桿菌存活93%，損失率僅為5%和7%。將5株芽孢桿菌經低pH值2.2-4.6處理1小時，接種在pH值7.2的培養基上可以良好生長。另據有關資料報道，地衣芽孢桿菌內生芽孢可耐受121℃高溫4-5分鐘而保持活性。
　　由于上述特點，芽孢桿菌是所有菌種中最理想的微生物添加劑。近年來，法、德、美等國家進入我國的益生菌種主要是芽孢桿菌。
　　乳酸菌類(Lacticacidbacteria)是一種可以分解糖類產生乳酸的無芽孢革蘭氏陽性菌，可以厭氧、兼性厭氧生長。乳酸菌在飼料添加劑中具有重要的地位，在美國FAD(1989)公布的40多種飼用微生物中有近30種是乳酸菌。它耐酸，在pH為3.0-4.5時仍可生長，適應于胃腸的酸性環境。乳酸菌是魚腸道的正常菌群，在魚體腸道系統定植，在體內通過生物拮抗，拮抗革蘭氏陰性致病菌，維持腸道中正常的生態平衡。可降低腸道pH值，阻止和抑制有害物質，增強抗感染能力。活菌體內和代謝產物中含有較高的超氧化物歧化酶(SOD)，能增強動物的體液免疫和細胞免疫，增強機體的免疫調節活性，促進生長。但該類菌在生長過程中，不形成芽孢，抗逆性差，易失活，難保藏，所以在飼料工業中的應用受到一定的限制。目前有些市售產品采用微膠囊包被技術，提高了其對環境的抗逆性，但生產成本也相應提高。
　　酵母菌類(Yeasts)酵母菌是喜生長在偏酸性環境的需氧菌，在腸道內大量繁殖。在水產業中可以使用從魚體、水體分離到的酵母，主要有假絲酵母屬(Candida)等。飼料中也可以使用釀造酵母(Brewer‘syeast)和面包酵母(Baker’syeast)。酵母菌富含動物所必需的多種營養成分，是維生素和蛋白質的來源，可提供豐富的蛋白質、核酸、維生素和多種酶，可增強飼料的適口性，加強消化吸收，提高動物對磷的利用，改善腸道微生態環境，促進機體免疫功能，增強抗病力，并可降低黃曲霉的毒性。酵母細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強吞噬細胞活性?！　　　《⑺a飼料微生物添加劑的作用機理
　　微生物添加劑最大的特點在于它是作用于消化道的活菌制劑。其作用是主要由微生物本身和其代謝產物所起到的，主要表現為：提高生長速度，改善飼料利用率，防治疾病，減少死亡率，降低排泄物及殘餌對水質環境污染。
　　1、補充有益菌群，改善消化道菌群平衡，預防和治療菌群失調癥。魚蝦水產動物消化道內存在大量的微生物菌群，正常情況下，這些菌群保持著良好的平衡，維持著正常的生長和生產。這些菌群一旦失去了平衡，則引起消化道機能紊亂，抑制生長發育，嚴重的則可致病。魚蝦攝入微生物飼料后，消化道內有益菌群得到有效補充，使有益菌在數量和作用強度上占絕對優勢，并占據腸壁上的靶細胞，形成生物保護屏障。這些有益菌群的繁殖和代謝，大大地抑制致病菌群的生長繁殖，從而保持菌群的正平衡，有效地防止菌群失調癥的發生。
　　2、刺激免疫系統，提高吞噬細胞活性和抗體水平，增強機體免疫力。對蝦屬低等的無脊椎動物，其免疫系統的地位非常低下，一般認為，對蝦不具有免疫球蛋白，缺乏抗體介導的免疫反應，不具有抗體和T淋巴等組成的特異防御機能，其免疫力主要來自非特異性的防御機能，如甲殼的屏障作用，鰓和血竇的過濾作用，血細胞及其吞噬功能，酚氧化酶原激活系統及血淋巴中一些因子的殺菌抗菌作用。而微生物飼料添加劑中的益生菌都是良好的免疫激活劑和非特異性免疫增強劑，能有效地提高巨噬細胞的活性。通過調節宿主體內微生態結構，刺激魚體的T-細胞系統，有利用于非特異性抗體的形成，增強機體的免疫力。并可改善水產動物血液成分及其流動性，提高其抗逆能力，使水生動物表現出最佳的生長和發育狀態，提高魚蝦水產動物的抗應激能力。吳根等從對蝦消化道中篩選出三株微生態菌株，將它們分別制成微生態制劑，并作為飼料添加劑，能顯著提高出池蝦的成活率，并有一定的促長作用。
　　3、產生抗菌物質(如細菌素和過氧化氫等)，降低pH值，生物拮抗致病性微生物，抑制病原菌在腸道內生長繁殖，并殺死各種病原微生物。乳酸桿菌和芽孢桿菌等有益微生物對致病菌的有抑制性的生物拮抗作用是由于產生細菌素和有機酸等。細菌素是一種具有生物活性蛋白成分和殺菌活性的化合物，其作用類似抗生素。過氧化氫對體內潛在的病原菌有強烈的殺滅作用。例如乳酸菌產生乳酸、乳酸素、過氧化氫等，對病原生物具有抑制作用。嗜酸乳桿菌產生的細菌素能抑制大腸桿菌DNA的合成。芽孢桿菌在代謝過程中產生有機酸提供能量和營養時，也會降低局部pH值，抑制有害菌的生長、繁殖。范薇(1997)分離到兩株產乳酸的凝結芽孢桿菌，在體外能顯著拮抗致病性大腸桿菌和沙門氏菌。芽孢桿菌代謝產生的多肽類物質(如枯草芽孢桿菌分泌的枯草菌素)對某些有害菌也有抑制和殺滅作用。胡東興等(1996)報道，給鯉魚喂地衣芽孢桿菌后對氣單胞菌有顯著的生物拮抗作用。
　　4、產生多種酶類，提高消化酶活性，提高飼料利用率，促進生長。飼用微生物在腸道內可以產生多種活性很高的酶，幫助動物對營養物的消化吸收，改善宿主新陳代謝，提高飼料利用率?？莶菅挎邨U菌和地衣芽孢桿菌具有較強的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶外，同時還具有降解植物飼料中某些復雜碳水化合物的酶，如果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶等，可裂解植物細胞壁而提高飼料的消化吸收率。酵母也可產生纖維素酶、半纖維素酶和植酸酶等酶類。酵母培養物中含較高植酸酶活性。補飼酵母培養物可提高水產動物對纖維素的利用，促進磷的消化吸收，減少磷對環境的污染，預防和減少蝦類軟殼病的發生。王子彥等(1994)在研究魚微生物飼料對鯉魚消化酶活性的影響時，發現鯉魚飼喂魚用微生物添加劑后，淀粉酶和蛋白酶的活性都顯著提高。胡東興等(1996)利用地衣芽孢桿菌飼喂生長鯉魚40天后，鯉魚腸道中蛋白酶、淀粉酶的活力分別高于對照組50.5%和69.9%。
　　5、生物奪氧及競爭性排斥。好氧芽孢桿菌等進入水產動物胃腸道在生長繁殖過程中消耗腸內大量的游離氧，降低氧還原電勢，可扶持和促進正常菌群厭氧菌生長繁殖，恢復腸道微生態系統平衡，提高機體抗病能力，減少疾病發生的機率，達到防治疾病的目的。
6、提供維生素、有機酸、蛋白質等營養物質和未知生長因子。微生物體內含有豐富的營養物質，人們很早就開始探索用微生物作為養殖對象的營養來源，而現代微生物學和發酵工藝也使這種微生物來源的餌料的大批生產成為可能。芽孢桿菌在動物腸道內生長繁殖，能產生多種營養物質如維生素、氨基酸、有機酸等，參與機體新陳代謝，為機體提供營養物質。Ozols等(1996)對腸道中分離的106株菌分析后認為，芽孢桿菌是體內維生素B1和B6的主要生產者。飼料酵母富含動物所必需的多種維生素和微量元素，已成為魚、蝦、貝類等人工配合餌料的重要添加劑。仲維仁等在對蝦餌料中用酵母替代部分魚粉，養殖結果表明：該餌料使對蝦的成活率和產量均有所提高，餌料系數有所下降。
　　7、改善體內外生態環境，減少氨、胺等有害物質產生。有益菌產生的細菌素、有機酸等物質可抑制腸道內大腸桿菌等腐敗細菌的生長，分解病原菌產生的內毒素，減少其對魚、蝦、蟹肝細胞的損害；同時降低脲酶的活性，進而減少蛋白質向氨、胺等有害物質的轉化，使腸內氨的濃度降低，并減少向外界排泄，改善水體環境污染。
　　三、水產飼料微生物添加劑的應用研究
　　活菌制劑在國外已被廣泛應用，1989年美國食品與藥物管理局(FDA)和美國飼料控制官員協會公布了可以直接飼喂且一般認為是安全的微生物菌種名單，共有41種，年使用量在8000噸以上。歐洲僅法國在1991年市場銷售的益生菌品種就有50多個。日本1989年的估計使用量已在1000噸以上。
　　我國農業部1999年公布了12種可以直接使用的飼料級微生物添加劑菌種。包括干酪乳桿菌；植物乳桿菌；糞鏈球菌；屎鏈球菌；乳酸片球菌；枯草芽孢桿菌；納豆芽孢桿菌；嗜酸乳桿菌；乳鏈球菌；啤酒酵母菌；產朊假絲酵母；沼澤紅假單胞菌。我國的微生物飼料添加劑起步較晚，但發展迅速。據何明清、倪學勤統計，2000年我國生產動物微生態制劑的企業、單位約400家，生產的生物獸藥及飼用微生物添加劑約1.2萬-1.5萬噸，生產的生物飼料約2萬噸。
　　日本應用益生菌在養鱉中取得顯著效果。1997年日本木告先生率先將厭氧性乳酸菌菌群用于鱉飼料中，結果未添加益生菌的池水每周就要換水1次，而添加益生菌的養鱉池水每月換水1次，不僅保持良好的水質，而且臭氣消失了，不僅于此，添加益生菌后，稚鱉的成活率從75%提高到底95%以上。國內杭州市水產研究所用乳酸桿菌和芽孢桿菌等益生菌復合研制的微生物活性制劑，作為鱉的飼料添加劑，使用后，換水率由原來的每月3次減少到1-1.5次，水質條件改善，鱉的消化吸收率提高，飼料轉化率可提高8%以上，生長速度加快，發病率下降，經濟效益相應提高。
　　Byun等(1997)從鲆魚分離并篩選出一菌株，Lactobacillussp.DS-12。它表現出強的抗菌活性，能抑制魚病原菌的生長。在飼喂含有DS-12菌株的試驗組，魚平均體重的增加均要比對照組的快。本研究揭示了益生菌可能同時擁有既促生長又能抑菌的雙重機能。
　　1994年四川農業大學動物科學院的王子彥、何明清等在“魚微生物飼料添加劑在不同營養水平下對魚的促生長研究”中利用從魚體內分離到的芽孢桿菌作為菌種，制成魚用微生物飼料添加劑，對鯉魚和草魚進行應用試驗。結果15-17克鯉魚魚苗餌料內加入0.1%魚微生物添加劑組，其尾均增重率和成活率分別較對照組多8.41%和12.1%。而加入0.3%魚微生物添加劑組，其增重率和成活率分別較對照組多3.03%和11.2%。尾重49-53克鯉魚，加入0.1%魚微生物添加劑組，其尾均增重率較對照組多8.82%，比加入0.3%魚微生物添加劑組多12.83%。尾重51-61克的鯉魚與尾重98-116克的草魚混養，餌料內加入0.1%魚微生物添加劑組鯉魚尾均增重率和成活率較對照組分別多12.76%和6.5%，草魚尾均增重率和成活率較對照組分別多27.66%和42.7%。對高、中、低三個餌料營養水平比較試驗，以消化能3365.64大卡/公斤和粗蛋白31%的中營養水平組的尾均增重率最好，較高營養水平組多30.81%，比低營養水平組多0.12%。表明芽孢桿菌作為魚微生物添加劑具有安全性，并能促進生長、提高餌料利用率和養殖成活率。而且在中或低等營養水平的飼料中添加魚微生物飼料添加劑的作用表現得更加明顯，效果優于高營養水平。這一結果為我們在進行飼料配方時，利用微生物飼料添加劑來降低配方成本和提高飼養效果提供了有力的參考和依據，對原料的選擇將變得更有靈活性。
　　益生菌在甲殼動物養殖中也得到應用，Moriarty(1998)選擇了兩個養蝦池進行試驗，其水源相同，在一個池中投入商品芽孢桿菌混合物，另一個留作對照，結果表明在投放芽孢桿菌的蝦池中弧菌總量和發光弧菌計數均下降，蝦的成活率和產量均提高。Moriarty還引用了菲律賓的資料，指出菲律賓在有生益芽孢桿菌混合物的池塘中養殖的對蝦成活率達73%，每公頃產量9500公斤，而在無益生菌的池塘中對蝦成活率僅為16%，產量為3000公斤/公頃。另據報道，可將益生菌先富集在鹵蟲屬中，然后提供給蝦，提高了蝦抗弧菌感染的能力。Rengpipat等(2000)研究了BacillusS11菌株對黑虎蝦的保護作用。通過試驗他們發現，飼喂含有BacillusS11菌株的黑虎蝦生長得好，抗病力強，即使受到107毫升致病菌V.harveyi的人工感染，其成活率(54.3%)也比對照組(35.5%)高，由此證明了該益生菌的促生長和抗病保護作用。
　　姚鍵(1994)報道將蠟樣芽孢桿菌用于對蝦生產上，用量為1毫克/公斤，出苗量比對照組提高10%-15%[9]。芽孢桿菌屬能預防對蝦疾病并促進生長。林志新等(1994)用魚用微生物飼料添加劑飼喂蝦，畝產提高31.2%，飼料利用率提高22.2%，成活率提高21.2%。薛恒平等(1997)用芽孢桿菌、光合細菌、蛭弧菌等制成復合菌劑，按1毫克/公斤用量投入蝦池中，在蝦苗放養1個月后放入，每星期投入1次，共3次。結果試驗組對蝦病毒病發生較對照組延遲10天，產量增加40%；用于文蛤，試驗組3個池塘均未發病，而對照組3個池塘發病率為30%-50%。
　　廈門水產學院在小面積對蝦養殖試驗中發現，益生菌有明顯的促生長作用，最高組的增重率竟提高了66%。福建水產養殖戶反映，益生素可以使蟹苗成活率提高近一倍；中華石斑魚的成活率由原來的30%提高到70%。
　　根據潘康成等(2000年)對31篇綜述或研究資料進行統計學處理，得出飼用微生物添加劑在水產上應用效果的平均數據為，提高魚蝦增重率12.5%，提高飼料轉化率11.86%，降低魚蝦死亡率14.63%。　　四、水產飼料微生物添加劑前景展望
　　抗生素作為飼料添加劑使用已有50年的歷史，為動物的生長和健康作出了巨大貢獻，是目前飼料中用量最大、最廣的添加劑之一。自1975年日本最早報道病原菌抗藥性現象以來，人們發現，由于大量和濫用抗生素已給動物本身、動物產品和環境帶來一系列的問題。主要表現在，動物病原菌產生抗藥性，導致抗生素用量的增加，引起內源性感染和二重感染。特別是長期使用會造成消化道內本身微生態失調和環境的污染。同時抗生素在產品中的殘留還直接影響人類的免疫和健康。水產品食用安全問題越來越受到人們的普遍關注。新世紀初，水產品食用安全問題首先由在奧地利的超市檢出(RISTIC)公司生產的部分蝦仁產品中含有氯霉素殘留而引發，并迅速波及我國各出口國際市場。2001年1月25日歐盟作出禁止進口我國動物源性食品的決定，隨后在日本、美國等國際市場也遭到不同程度的禁運和限制。我國水產品國際市場遭到前所未有的沖擊和挑戰。
　　如何對待因使用抗生素產生的負面效應，WHO(世界衛生組織)認為最有效的戰略是對人和食用動物合理使用和盡可能少使用抗菌素。歐盟1999年7月立法規定只有4種抗生素可作飼料添加劑使用。我國政府也公布了抗生素使用的劑量、停藥期和禁止使用的抗生素種類。減少或停止使用抗生素后，如何提高動物的生產性能和抗病能力，是人們普遍關注的問題。
　　飼料微生物添加劑是無害、無污染的環保產品，它已在畜牧業中得到廣泛的應用。早在1981年魏曦教授就提出：“抗生素之后的時代，將是微生態制劑的時代?！蔽⑸锾砑觿┰谒a養殖中的應用前景是誘人的，它通過補充益生菌、分泌抑制性物質、補充營養物質、競爭宿主的附著點或通過競爭排斥的原理，提出高機體免疫力，抑制有害細菌的生長繁殖，達到控制魚、蝦疾病的目的。此外，還有促進水產動物食欲、提高飼料利用率、促進生長的作用。既可改善養殖水體環境污染，保證水質良性循環，同時又可相對減少抗生類藥的使用，降低這類藥物在水產動物體內的殘留，從而減少對人類健康的危害。由于微生物作為飼料添加劑飼喂水產動物，不會出現耐藥性，更談不上有殘留或污染等副作用。從食品的安全性、人類的健康和環境保護的角度來講，微生物作為水產飼料添加劑符合可持續發展的要求，是飼料業發展的必然方向。
　　現在，基因技術已經滲入益生菌產品的生產中，使單個菌株的作用向多元化方向發展，培育出高耐受力、高活性、具有多重作用的基因工程菌。比如將芽孢桿菌中的芽孢移植到無芽孢的乳酸菌菌屬上，使之變成耐高溫的菌種；通過基因工程手段獲得一些非腸道正常菌群的工程益生菌，使其能在腸道中“永久”定居，使其能更好地發揮益生作用；運用基因工程技術研究功能微生態制劑，通過對一些優良菌種的遺傳改造，導入有用基因如必需氨基酸合成酶基因、疫苗抗原決定簇基因和生長激素基因等，讓工程菌在腸道內就能產生某種必需氨基酸或某種病原菌的免疫保護蛋白刺激機體產生抗體或生長激素等，從而減少氨基酸、抗生素或促長劑的使用。
　　隨著分子生物學技術的迅速發展和先進生產工藝與微囊技術的應用，可以利用基因工程技術培育我們所需特性的新菌株，同時可大幅度地提高微生物制劑的穩定性，必將為水產飼料微生物添加劑的應用提供廣闊的前景。隨著水產微生態理論的發展，水產飼料微生物添加劑將作為抗生素、化學促生素的替代物而成為飼料工業中最有前途的添加劑之一?！?/td>

luohuaping228

相信科學，東西是好的，聽說有一定效果，成本不低呀

catho888

成本不低呀，最好自己培養