益生菌在水产养殖中的应用
前言
在发现微生物之前，其已经被无意识的应用于食品保藏，这些凭经验的方法用于提高人类的健康状态。Gibson and Roberfroid 1995将益生菌定义为：通过选择性的刺激肠道中的一种或一定数目的菌株的生长和活性已达到增强宿主健康状态的一种不易消化的食物成分。因此呋喃糖化物作为一种食品添加剂来刺激人类和陆地动物肠道内微生物群中的双歧杆菌和乳酸菌。红海鲤尾肠中的微生物群可以发酵乳糖，当用寡糖喂养鱼之后发现其前端和后部的肠上的粘膜层的厚度会增加。这个基础实验说明一些发酵产物会增强鱼类肠道对疾病侵袭的抵抗能力，这一点也在人类中发现了。寻找一种可被候选益生菌特异性消化的物质是很有用的，这样不但会增强对病原菌的抵抗能力，也可以刺激动物组织的防护能力。 1益生菌群的作用 1．１益生菌群是水体物质循环的推动者 1．２益生菌群在水体污染中的指示作用 1．３益生菌可以净化水体 1．４益生菌群作为饵料的作用 1．５益生菌群能防止病害 1．６益生菌群可以刺激提高免疫力 2益生菌的研究现状 国内对于水产动物病害的研究起步较晚。于占国等在论述异养菌于对虾病的关系的研究时特别指明：弧菌喜欢在富营养环境生长，并已经成为虾池中的优势菌属。它的数量与对虾发病有着密切的关系。薛清刚还指出：在全世界主要对虾养殖区，弧菌病到目前为止仍时对虾危害最大、造成损失最严重的疾病之一，它影响着所有种类对虾的几乎所有发育期，在养殖条件下容易爆发性流行，且流行范围已遍及全球。如不及时采取妥善治疗措施，其危害后果是在短时间内死亡率为100％，即使采取一些控制措施，也仍有很高的死亡率。许兵等（1993）曾对中国对虾病原菌及其致病机理作过探讨。孟庆显在其论著中也记述了弧菌的危害。 供给养殖生物一个包括有益微生物群落在内的健康环境是很重要的。从养殖环境中除去细菌或使用抗微生物药物控制细菌种群将会使生态平衡遭到破坏，因此，使用益生菌将具有很大的潜力。但在水产养殖过程中有效使用益生菌的证据还比较缺乏，而且其准确的作用机理方式也不十分清楚，尤其是菌株体外抑菌物质的产生或是竞争营养与其体内益生菌效果的关系。益生菌在水生动物体内与其他菌群的相互作用仍然需要阐明，益生菌的免疫刺激效果也值得进一步研究。为了益生菌能应用于水产养殖，必须对其大规模生产条件下的生产工艺流程、多种菌的生产、保藏及确保其质量方面进行深入地研究。 3水生环境微生物的分离和鉴别 海洋细菌中普遍都存在着抗菌性。许多海洋抗菌微生物属于假单胞菌或者是弧菌。淡水微生物群中也普遍存在着抗菌活性。某些乳酸菌也对鱼类的病原菌有抵抗能力。在许多体外实验中，致病的弧菌和气单胞菌都会被抑制。而且一些细菌对于滤过性细菌也具有一定的抵抗能力，因此它们可以作为滤过性细菌的生物防治剂。 值得注意的是不但抗菌素具有抑制微生物病原菌的能力，其它一些物质也具有相同的作用，如有机酸，过氧化氢，含铁细胞等。这些物质的抗菌能力很大程度上依赖于实验条件，而这些对于体内和体外是不同的。因此，这些抗菌性菌株的在体外的实验是不足以作为筛选候选益生菌的唯一标准，也不能仅仅凭此来进行菌株的筛选。 在鱼的幼苗和甲壳类动物中，通过解剖分开胃和肠道可以从消化系统分离出不同的微生物群。附着在上皮细胞上的微生物可以从其附着部分的黏液中分离得到。这种分离方法不适用于幼虫状态和活着的养殖饵料，但是可以用0.1％苯甲铵氯化物的盐溶液来冲洗鱼幼苗的外表来分离附着在表面的微生物，这些微生物也来自于通过它们肠道内的排泄物。多数微生物可以用选择性培养基进行分离筛选。然后可以通过一些常规方法对它们进行鉴别。 ４益生菌在水产动物中的应用情况 益生菌的概念是在应与于陆地生物的过程中发展起来的，对于水生生物却还是有许多的不同之处，最 基本的问题是益生菌在水体养殖环境中的应用。人类和陆地生物经历了一个在胞衣中由胚胎发育的过程，然而大多数的鱼和贝类在最初的个体发育阶段都是在外部环境中进行的。因为它们的幼虫在消化系统还没有完全发育好，而且免疫系统还不完善，此时就开始喂食，它们肠道内相关微生物菌群混乱的情况会很大。因此，在幼虫阶段特别需要使用益生菌。 在人类和陆地养殖动物的肠道微生物菌群中，格兰氏阳性专一性活兼性厌氧性微生物占有优势地位。在人类排泄物中，主要的微生物群是类杆菌，格兰氏阳性厌氧球菌，真菌和双歧杆菌，而在猪的排泄物中其主要的微生物菌群是]链球菌和乳酸菌。大部分益生菌都属于这些微生物群中的主要或者次主要种属，如双歧杆菌，乳酸菌和链球菌。在鱼和贝类的消化道里格兰氏阴性兼性厌氧菌占主要，而在某些食草的热带鱼中，共生的厌氧菌占主导。弧菌和假单胞菌在甲壳类生物，海鱼和双壳类生物中很普遍。在淡水鱼中，气单胞菌和肠杆菌占有优势。水体微生物群特性的一系列结果说明可以有效应用于水产养殖的益生菌与来自于陆地的种类有些不同。 在人类和陆地家畜的肠道为生长于其中的微生物创造了一个公平稳定的居住环境，它们由此受益。然而，在水生动物中，大部分的微生物群都是暂时的。这些动物都是变温的，它们相关的微生物群会随着温度的变化而改变。盐度的变化也会影响微生物群，而海鱼不得不经常的喝水以补充身体水分的损失。持续的水的进入增强了周围环境的影响能力，同时，根据观察一些滤食动物如双壳类，虾幼虫及其食物，我们也发现了这一点。对于幼虫来说，由于缺少胃的保护作用，这些影响是很重要的。所以，水生动物肠道内的微生物群会因为来自于水和食物的微生物群而发生很快的改变。在双壳类生物中，其相关的微生物群和那些海水和沉淀物中的非常相似。在Penaeus japonicus对虾的内脏和海水中也发现了相同的细菌，但是微生物群中正常的种群是通过食物引入的。在鱼的幼虫和幼苗阶段，食物的影响是决定性的。而且，在第一次的喂食中，通过活的食物带入的细菌的影响是非常显著的。 第一次用于水产养殖的益生菌本来是设计给陆地动物使用的。一株分离自土壤的细菌孢子可以降低因感染爱德华氏菌日本鳗鲡的死亡率，相同的饲料添加物可以提高鲱鱼的生长率。孢子可以很容易的混在复合食物中，但是还没有有关它们在鱼的消化道中生长繁殖的实验方面的报道。对于孢子在肠道内的生长情况取决于停留的时间和养殖的温度，这一点是值得去研究的。Kozasa使用的菌株在轮虫中进行了试验，可以提高大比目鱼的生长速率，但是在其幼苗阶段和轮虫中都没有发现这种微生物群。稍后，另一组实验使用了含有杆菌IP5832孢子的饲料添加物，通过计数和鉴别与用孢子饲养的轮虫和大比目鱼相关的细菌的特征来检验其效果。实验表明，当把孢子加入到水中一小时之后，其可以生长的菌株的数目急剧下降，大部分的杆菌孢子在不到一个半小时内滤过吸收。这些孢子因此可以在轮虫中复活生长，但是这段时间可能太短以至于益生菌还来不及发挥其作用。许多细菌可以产生抗生素，特别是在孢子形成阶段，通过植物细胞的蛋白质水解也可以生产抗生素。当轮虫用孢子饲养时，其弧菌的数目会降低，这可能是由于杆菌中产生了的抗菌素的缘故。以用孢子处理过的轮虫为饲料发现大比目鱼体中几乎没有可以复活的细菌。尽管这种处理方式增强了大比目鱼幼苗对于病原菌的抵抗力，但是还不能说这就是使用了益生菌的直接作用的结果。 在成品使用中，活的乳酸菌也被加入到比目鱼幼苗的饵料中。通过这种方法，增加了轮虫的产量和提高了大比目鱼和日本比目鱼的生长速度。某些乳酸菌的使用也限制了轮虫中细菌的增殖，但是在这些研究中并没有说明乳酸菌的生长情况]。其他一些链球菌制品可以提高以色列鲤鱼的生长速度和饲料利用率。当在鲤鱼养殖中使用益生菌制品十四天后，埃希氏菌属的大肠杆菌完全从其消化道微生物群中消失了。其开发者宣称这种制品对鲤鱼消化道中的上皮细胞具有很高的附着能力。对于陆生动物使用益生菌的实验显示了其在水产养殖饲料中的使用微生物添加剂的重要性，但是，在水生动物肠道内可以存活的微生物群还不是太确定。现在的研究主要着重于从水生动物中寻找其自身的可以作为益生菌的微生物。 ５结论 ５．１可以在水产养殖中使用益生菌，但是还需要更努力的研究。第一个问题就是益生菌在养殖水体和水生动物肠道中的生长繁殖的情况并不是太清楚，这一点在很多情况下都没有得到解答。随着免疫和分子探针的出现，这将为追踪益生菌细胞提供一种有利的工具。对于益生菌的最好使用方式和最佳的剂量还需要进一步的调查研究，同时也要解决一些技术问题，特别是要保持干药球中益生菌的活力。 ５．２的孢子很容易添加到干燥的饵料中，这也是这些可能的候选益生菌的另一种优势。乳酸菌和酵母都是很好的选择对象，应该对它们进行深入的研究。我们应该进行长期的调查研究以确认这些细菌是无害的，而且不会出现任何可能有害的变异这种风险。 ５．３从实际角度出发，还应对益生菌的作用范围和作用的持续时间与抗菌剂、疫苗、免疫刺激剂的相对照。为使其具有实际意义，必须在能保证质量控制的工业生产条件下生产出应用与大规模的水产养殖中益生菌。在多种接种物的生产和保存及质量保证方法等方面还需进行更多研究。 ５．４关于益生菌对于肠道内微生物群影响的情况了解的还不多，但是随着采用分子生物学分析微生物群落的技术的发展和传播，这方面更入深的研究是充满希望的。