常见益生菌在鱼虾类养殖中的应用研究进展
米少辉 许嘉芮 李军涛 张泽龙 冼健安 王冬梅
摘 要：主要介绍了几种常见于鱼虾类养殖中应用的益生菌的种类及其产物，并且简单介绍一下益生菌的营养价值以及其在鱼虾类养殖中的优势。参考益生菌在鱼虾类养殖中相关研究的相关文献，再一次验证了益生菌在鱼虾类养殖中的重要作用，并对益生菌在水产中的发展应用提出了展望。
关键词：益生菌;鱼类养殖;虾类养殖;应用
随着时代的发展和进步，绿色健康养殖已经成为发展趋势。水产养殖行业对于渔药的监管也越来越严格。抗生素类药物已经对虾类养殖业造成了很大的副作用，过度使用抗生素药物一方面细菌耐药性会增加， 使一些耐药性强的细菌过量繁殖造成微生物的生态失调，进而产生二重感染[1];另一方面，抗生素会在虾类体内残留， 人们长期食用这类虾会在体内积累，影响健康。因此，需要采用生态学方法调节水质，提高虾类免疫力，避免渔药的滥用，开展对虾产业无公害健康绿色生态高质量养殖，为实现这一目标，益生菌是最好的选择之一[2]。
1 益生菌
1.1 益生菌的概念
益生菌被称为益生素、生菌剂，又名微生态制剂、活菌剂等;其实质是运用现代微生态学基本技术原理，经过一系列筛选，筛选出所需要的目标微生物或筛选出能够对微生物生长有促进作用的有益微生物制成的生物制品[3]。微生态制剂能够抑制有害藻类的生长，补充有益藻类， 提高动物代谢能力、饲料的消化吸收能力和增加水产养殖动物免疫功能，提高应激抗病能力， 具有调节水质，改善养殖生态环境， 保持水体平衡，提供营养物质的功能。
1.2 常见的几种益生菌
1.2.1 光合细菌 光合细菌在鱼虾类养殖中较为常见，其实质是革兰氏阴性细菌，在湖泊、河道、海洋，以及泥土中均广泛分布。一方面，光合细菌本身就含有丰富的营养物质，尤其是蛋白质，经检测其含有的蛋白质含量在60%以上，类胡萝卜素、维生素、菌绿素等也占有一定比例，所以在鱼虾类育苗期间可以作为生物饵料供其食用;另一方面，在饲料添加剂方面也有应用。除此之外，水体中的一些有害物质（如有机物、硫化物、氨等物质）可以作为光合细菌的供氢体兼碳源，光和细菌可利用有害物质促进光合作用，在水质净化方面有重要作用[4]。
1.2.2 芽孢杆菌 芽孢杆菌可以形成孢子，对有害的外部因素具有很高的抵抗力，并且分布广泛，在泥土、水、空气和动物肠道中广泛发现。它是一种可以产生抗性孢子的革兰氏阳性细菌，是一种严格的需氧或可渗透的厌氧荚膜细菌。一方面，它可用作饲料添加剂，可以在水生动物的肠道中复制和分泌某些蛋白酶、脂肪酶等，并产生一些水生生物生长所需的氨基酸，很大程度上降低了饵料系数，节约了饲料成本;在水生生物体内繁殖的有益菌还能抑制有害细菌，减少疾病的发生，提升免疫力。另一方面，芽孢杆菌自身具有稳定性，不会产生有害物质，能够分解过量的饲料，以及分解底质中过多的营养物质，防止底泥营养过剩导致水体富营养化，有效净化水质[5]。
1.2.3 乳酸菌 乳酸杆菌是无孢子的革兰氏阳性细菌，可发酵碳水化合物（主要是糖），可用于生产大量的乳酸。乳杆菌属 （如嗜酸乳杆菌） 、链球菌属 （如粪链球菌） 、双歧杆菌属 （如长双歧杆菌） 等都是其重要的种类[6]。乳酸菌可以产生多种酶，如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶等。它可以将难以在体内消化的高分子物质（蛋白质等）分解为容易被人体吸收的游离氨基酸和多肽，并合成维生素、叶酸和烟酸等营养物质。另外，可以将乳酸菌添加到饲料中，它可以分解饲料消化过程中产生的抗营养因子，从而提高饲料利用率并可能降低饲料系数，节约成本[7]。另一方面，乳酸菌菌群在养殖生物肠道中繁殖，既能改善肠道环境，调节平衡;又能抑制有害病菌，增加免疫力。
1.2.4 酵母菌 酵母是一类单细胞真核微生物的总称，它具有相对复杂的细胞结构，是一种相对先进的微生物。在温度为18～28 ℃， pH值为 4～6的环境下，最适宜酵母菌生长。一般为兼性厌氧， 在氧气稀缺的情况下， 发酵酵母通过转化获得能量（糖→二氧化碳和乙醇）。酵母种类非常多，水产养殖中最常见的酵母是酿酒酵母、海洋酵母和饲料酵母[8]。酵母富含各种营养物质，不仅富含蛋白质，还富含维生素和矿物质。除此之外还含有许多辅酶类物质，如辅酶A、辅酶I和辅酶Q等。能够调节肠道菌群，起到平衡肠道菌群的作用[9]。王纯等[10]在研究解淀粉芽孢杆菌和细纹红球菌对虹鳟鱼生长潜力以及胃黏膜和肠黏膜菌群结构的影响时得出了类似的结论，同时还得到了促进生长的作用。另外，酵母菌还能够促进有机污染物的分解，对于净化水质有一定的作用。
1.2.5 硝化细菌 硝化细菌是一类需氧性、自养型、原核生物细菌，包括亚硝酸盐和硝酸盐细菌。 生活在有氧水或沙子中对氮循环、水的净化过程起着重要作用。 在水产养殖应用中，硝化细菌通常与其他细菌一起用于复杂的微生物制剂中[11]。在陈旭的研究中表明，硝化细菌对于水体中的pH值能起到稳定的作用，能够降低水体中的氨氮和亚盐。在养殖过程中，一方面由于养殖生物的高密度养殖，其排泄物以及其他小型动物尸体长时间的积累，容易造成底质的损坏。 另一方面，在养殖后期由于投饵量的增加，残饵以及粪便也会增加，造成水质败坏。水质败坏极易引发一些疾病的发生。硝化细菌还可以通过加速水体与底泥沉积物中物质的交换来起到减少有机物积累，从而起到改善水体环境、净化水质的作用[12]。
2 益生菌在鱼类、虾类养殖中的应用研究进展
众所周知，绿色健康化生态养殖已成为大势所趋，抗生素类药物的使用会引起环境污染，使水产动物疾病的病菌增加抗藥性，这样来说，生物产品有其独有的优势，不仅不会使生物产生抗药性，它还具有净化水质的作用。 这些益生菌中的一些也具有丰富的营养价值，在生物饵料方面也占有一席之地，有助于饲料转化效率和体重增加，有很大的应用空间。在陈妍等[13]的表述中，提出了益生菌发酵中药的重要作用，对于减少甚至替代目前新兴抗生素方面具有重大意义。在提高饲料营养成分，对于疾病防控以及提升鱼类免疫能力方面更是具有重要作用，具有非常好的发展前景。
2.1 益生菌在鱼类养殖中的应用研究进展
刘阳[14]有关地衣芽孢杆菌KL6对鲤鱼生产能力和消化酶活性影响的相关报告发现，筛选的地衣芽孢杆菌具有高温耐受性和强稳定性。将1%的KL6添加到饲料中喂养鲤鱼，实验数据发现增加了鲤鱼消化酶的活性，提高了其生长性能，促进生长。
Lee等[15]以枯草芽孢杆菌WB60和植物乳杆菌KCTC3928作为添加剂对日本鳗的生长性能、免疫参数、肠道形态和抗病性研究中发现，食用枯草芽孢杆菌以107 cfu/g和108 cfu/g日粮喂养的鱼的平均增重（WG），饲料效率（FE）和蛋白质效率比（PER）显著高于其他实验鱼饲料饮食（P<005）。检测到枯草芽孢杆菌以107 cfu/g和108 cfu/g饲料喂养的鱼的非特异性酶活包括溶菌酶、超氧化物歧化酶（SOD）、髓过氧化物酶（MPO）显著高于以植物乳杆菌KCTC3928饲料喂养的鱼（P<0.05）。相比之下，以107和108 cfu/g的日粮饲喂枯草芽孢杆菌的鱼肠中的3-磷酸甘油醛磷酸脱氢酶（GAPDH）、热休克蛋白70，90（HSP70，90）和免疫球蛋白（IgM）的水平被记录为明显高于饲喂其他实验饮食的鱼类（P<0.05）。肠道形态和组织学参数表明，与其他治疗组相比，饲喂108 cfu/g日粮的鱼的肠道更健康。同样，证明枯草芽孢杆菌WB60作为饲料添加剂，无论从提高饲料转化率还是从改善免疫力，都具有非常好的效果。
于瑞河[16]研究益生菌蜡样芽孢杆菌对彭泽鲫生长、免疫等相关指标的影响，对比了活的和灭活的蜡样芽孢杆菌对彭泽鲫的相关影响，结果显示，无论是活的蜡样芽孢杆菌还是灭活的菌，拌料投喂均能通过调节肠道中胰蛋白酶等有益酶和减少脂肪酶等不利于营养吸收的酶来改善肠道的消化能力，进而增加对营养物质的吸收能力。除此之外，两者均能对于肝脏的功能提升有一定作用。值得注意的是活蜡样芽孢杆菌对于肝脏中胆汁酸（TBA）的合成能力有显著提升作用，所以胆汁酸在血清中的含量也有所增加。同时，投喂109 cfu/kg活蜡样芽孢杆菌组肝脏中的脂蛋白脂酶（LPL）活性、肝脂酶（HL）的活性以及乙酰辅酶A羧化酶（ACC）的活性与对照组相比都得到了显著提升（P<0.05），提升了彭泽鲫肝脏脂肪代谢能力。两者均能对肠道组织中的基因LZM mRNA水平有所提升，相比之下活菌还能够诱导抗氧化基因大量表达，通过调控Nrf2信号通路来抑制促炎细胞因子相关基因的表达。得到结论，益生菌-蜡样芽孢杆菌的适量添加，无论在彭泽鲫生长性能方面还是肠道健康方面均有明显的作用。
王帅等[17]用灭活的复合益生菌喂养牙鲆，与对照组相比，给予灭活益生菌粉末敷料的组对牙鲆的生长潜力和某些非特异性免疫具有显著影响。且该研究中0.5%添加量产生的效果最好。再一次证明了益生菌的重要作用。
在研究地衣芽孢杆菌Dahb1对莫桑比克罗非鱼的生长性能、免疫参数和血清、黏液中的抗氧化酶活性以及对嗜水气单胞菌的抗性中[18]得出结论，在日粮中添加益生菌地衣芽孢杆菌Dahb1 105 cfu/g和107 cfu/g的日粮，持续4周。可以明显提高生长性能和抗氧化能力，增加免疫系数。在日粮中添加益生菌地衣芽孢杆菌Dahb1 107 cfu/g可以改善罗非鱼养殖中的健康状况和对嗜水杆菌的抵抗力。在Linh等[19]对琥珀鱼的研究中发现，饲喂乳酸乳球菌K-C2促进了生长，降低了饲料消耗，提高了养殖琥珀鱼的营养价值。
在罗非鱼的养殖过程中，链球菌病通常会给养殖户带来巨大的损失，是个令人头痛的问题。夏耕[20]的研究表明乳酸乳球菌JCM5805可以经过TLR7/TLR9-Myd88的途径来调节IFNα免疫基因的表达，得到增加尼罗罗非鱼机体免疫力，增加抗病能力的效果。 筛选出的菌株是一株无乳链球菌拮抗益生菌，其中日粮中含有1×106 cfu/g JCM5805对于促进尼罗罗非鱼幼鱼的生长，提高非特异性免疫力，提高肠道消化酶活性水平，并提高对无乳链球菌的抵抗力效果最好。在基因层面分析了肠道代谢组，显示JCM5805与多种代谢通路酶的合成有关，其产生的活性物质形成的活性化合物表现出强的抑菌作用。对于尼罗罗非鱼在链球菌疾病的防治上提供了一定的参考依据。
董媛媛等[21]对罗非鱼的相关研究表明，光合细菌能够强化用葡萄糖作为有机碳源形成的稳定且高效的生物絮团。形成的生物絮团可适当的替代饵料，减少饵料成本。
在完全发酵的酿酒酵母对罗非鱼的生长性能和免疫反应的影响这项研究中，将尼罗罗非鱼（50.7 g±0.8 g）随机分成三组。对照组以基础饮食喂养，而其他两组则以基础饮食喂养辅以02%和0.4%的發酵酵母、酿酒酵母延长了2个月，在喂养试验结束时，测量了氧化剂和抗氧化剂参数（丙二醛、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶）及一些先天免疫学参数和免疫相关基因的表达，进行肝、脾、肾和肠的组织学检查，结果显示，两种水平的酿酒酵母增强了吞噬活性、溶菌酶活性以及TNF-α和IL-1β的基因表达。因此，酿酒酵母可以提高尼罗罗非鱼的生长性能和免疫力，增强尼罗罗非鱼的抗病能力[22]。另一方面，在对鳕鱼的研究中，对于幼鱼给药用药方面，商业益生菌直接添加到含有鳕鱼幼鱼的水中，能够上调生长相关蛋白和下调应激相关蛋白[23]。结果表明，鳕鱼仔鱼肠道中70%的微生物是由养殖用水接种这种益生菌所产生的。总的来说，通过饲养水给药是益生菌在鳕鱼养殖中最有益的给药方式。从大黄鱼中分离出的地衣芽孢杆菌不仅显著降低了氨化水平，而且还降低了废水中未充分利用的饲料中的淀粉和蛋白质，再一次验证了益生菌的强大作用[24]。
干酪乳杆菌BL23和鼠李糖乳杆菌20300可在以106 cfu/mL连续沐浴21 d或35 d后显著增加斑马鱼重量（P<0.05）。进一步的研究发现，活菌BL23（106 cfu/mL）连续浸浴斑马鱼幼体治疗14 d或28 d可导致体重显著增加。发现有活力的BL23参与了斑马鱼PPAR信号通路的调节、氨基酸代谢、脂肪酸代谢、固醇激素合成等，并促进了斑马鱼的生长发育。在进行维氏气单胞菌攻毒实验时，发现BL23能够抵抗气单胞菌的入侵，并且调节肠道菌群结构，从而增加免疫性能，提高成活率[25]。
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（收稿日期：2021-01-21）
