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微生態制劑在水產養殖中的應用研究進展(一)

時間:2014-9-24 16:34:33  作者:  來源:  瀏覽:人次
——摘自《水產飼料科技》

  隨著人們健康環保意識的加強,消費需求角度的轉變,減少在水產養殖業中使用抗生素的呼聲越來越高[1]。根據世界衛生組織的號召及歐美相繼對飼用抗生素采取禁用或限用的措施,我們應當減少過量和不適當使用抗生素,真正做到“防重于治”[2]。微生態制劑有抗病、促生長和凈化水質的作用,并且可以解決食品的安全性、人類的健康和環境保護的問題,符合可持續發展的需要,是協調人與自然的關系、促進水產養殖業發展的安全有效途徑[3]。近幾年來,微生態制劑已經成為人們研究的焦點。文章對微生態制劑的發展、應用概況、發展中存在的問題及今后的發展趨勢進行了簡要闡述。

  1 微生態制劑
  1.1 微生態制劑的發展史

  微生態制劑是在微生態理論指導下,保持微生態平衡,調整微生態失調,提高宿主( 動物、植物和人) 健康水平或增進健康狀態的益生菌( 微生物) 及其代謝產物和生長促進物質的制品。實際應用的微生態制品應包括活菌體、死菌體、菌體成分、代謝產物及活性生長促進物質[4]。
  1.2 微生態制劑的分類

  可供制作微生態制劑的菌種大約有40 種,但通常主要應用的是乳酸菌、糞鏈球菌、芽孢桿菌、酵母菌、放線菌、光合細菌等。如今,美國準許直接飼喂的微生物已有43種,年使用量8000t 以上;法國市場上銷售的飼用微生物品種也不低于50 種;日本年使用量在1,000t 以上;我國飼用微生物的開發利用雖起步晚,但起點高,發展較快,目前我國年使用量也在1,000t 左右[17]。1999 年,我國農業部公布了可以直接飼喂動物的飼料級微生物添加劑菌種有干酪乳桿菌(Lactobacillus easei)、植物乳桿菌(L.Planetarium)、嗜酸性乳桿菌(L.Acdophilus )、糞鏈球菌(Straptoccus faecium)、乳鏈球菌(S.Lactis)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis )、納豆芽孢桿菌(B.natto )、乳酸片球菌(Pediococcu sacidilacticii)、啤酒酵母(Sacchace vista)、產朊假絲酵母(Candidautilis)、沼澤紅假單胞菌曲霉(Aspergllus) 等12種。

  1.3 適用微生態制劑的特點

  微生態制劑大都具有以下3 個基本特征[18] :體外試驗中能拮抗病原菌或( 和) 快速降解有機質;能在養殖動物腸道、養殖水體中存活,有利于降低排泄物及殘餌對水質環境的污染;感染試驗中能提高養殖動物對病原體的抵抗力,促進動物生長[9]。

  理想微生態制劑的菌株,應該還具有如下幾個特點:①能與宿主共生,不與病原微生物雜交,必須對宿主無害,無病原性、無毒副作用[19] ;②某個部位的“土著菌”,最好來自健康的水產動物腸道中;③發酵過程中能產生乳酸、過氧化氫等腸道致病菌抑制物;④在培養過程中和體內容易增殖,有很強的競爭優勢;⑤易與其它菌株聯合使用;⑥對低p H值的膽汁及強酸具有強耐受性,并能定殖在腸道內;⑦能進行工業化規模生產,加工處理后尚有高生存率,混合在飼料中在室溫下穩定性和存活狀態好[20]。

  1.4 微生態制劑的作用機理

  為了更好地了解微生態制劑,我們需要了解其作用機理。水產養殖中有關益生菌作用方式的論據往往是就具體情況而言的。下面介紹水產養殖應用中益生菌幾種可能的作用方式。

  1.4.1 維持正常菌系的微生態平衡

  正常時,動物體內菌群總處于一定的動態平衡之下。當機體受到病原侵入、環境變化、飼料突變以及長期使用抗生素等各種不良因素影響,并且超過了動物的適應能力,這種平衡就會被破壞,原有的優勢種群發生更替,造成水產動物機體抵抗力下降。此時,補給適當的微生態制劑,有益菌群在腸道內大量增殖,通過產生抗生物質、降低腸道pH 值及與有害菌競爭養分和附著部位,讓動物恢復健康狀態[21]。

  1.4.2 競爭抑制及生物奪氧

  當益生菌進入腸道內后,造成病原菌和有害菌不利的生長環境,或與有害菌競爭定居部位,或在生長過程中產生抑菌物質,例如乳酸菌產生乳酸、乳酸菌素、過氧化氫等,對病原微生物具有抑制作用[22]。抑制病原菌附著在腸細胞壁上,與病原菌發生競爭性拮抗作用,將其消滅。水產動物腸道內正常菌群以厭氧菌為主,當益生菌以孢子狀態進入消化道后迅速增殖,消耗腸內氧氣,造成充滿二氧化碳的厭氧環境,有助于厭氧微生物的生長和恢復正常的菌群平衡,達到防病治病和促進生長的目的。

  1.4.3 屏障作用

  正常微生物群構成機體防御屏障( 包括化學屏障和生物屏障兩部分),微生物的代謝產物如乙酸、丙酸、乳酸、抗生素和其他活性物質如酶等共同組成化學屏障微生物群有序的定殖于黏膜、皮膚等表面或細胞之間形成生物膜,即為生物屏障,這些屏障可以阻止病原微生物的定植。通過微生態制劑補給適當的有益微生物,可以使有益菌在數量和作用強度上占有絕對優勢,并占據腸壁上的靶細胞,形成生物保護屏障,抑制致病菌群的生長繁殖,從而保持菌群的正平衡,使微生態環境及時得到修補。

  1.4.4 促進生長作用

  許多的微生態制劑本身就含有大量的營養物質,同時隨著它們在動物消化道內的繁衍、代謝,可產生多種動物生長所需的消化酶、有機酸、蛋白質、未知生長因子等營養物質并合成多種維生素( 葉酸、維生素B1、維生素B2 等),依靠這些能結合成許多生物活性物質,其中大多數物質被吸收,參與能量和維生素代謝,協助動物消化餌料,提高餌料轉化率[9]。如芽孢桿菌在動物腸道內生長繁殖,可產生維生素、氨基酸、有機酸等參與機體新陳代謝,為機體提供營養物質。飼料酵母富含動物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飼料的重要添加劑。有的微生態制劑還可產生消化酶類,提高消化酶活性,協助動物消化餌料,促進動物對營養物質的消化吸收,提高餌料轉化率,從而促進生長。
  1.4.5 增強機體免疫力

  微生態制劑可成為良好的免疫激活劑和非特異性免疫調節因子,能促進淋巴細胞( 如T、B 淋巴細胞) 的發育,有效提高干擾素和巨噬細胞的活性,通過產生非特異性免疫調節因子等激發機體免疫功能,增強機體免疫力和抗病力,此外還可抑制腐敗微生物的過度生長和毒性物質產生,降解腸道內的有毒物質( 如氨、酚、內毒素等),促進腸蠕動,維持黏膜結構完整,及時殺滅侵入體內的致病菌,防止疾病的發生,從而保證了微生態系統中基因流、能量流和物質流的正常運轉。

  1.4.6 生物降解作用

  水產動物腸道內大腸桿菌等有害微生物活動增強時,會導致蛋白質轉化為氨、胺和其它有害物質,由于微生態制劑能明顯降低腸道中大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌的數量,從而減少氨及其它腐敗物質的過多生長,使糞便臭氣減少。另外,有益微生物經水產動物排泄到體外水環境中,能利用水環境中過多的有機物合成菌體物質,從而降低環境中氨氮、亞硝酸氮、硫化氫等有害物質含量,凈化養殖水環境。在水產養殖中應用微生態制劑改善水質,進行生物降解的研究多有報道,所涉及的微生物種類以芽孢桿菌為主,還有光合細菌、硝化細菌等復合微生物[23,24]。光合細菌具有獨特的光合作用,能直接消耗利用水中有機物、氨態氮,還可利用硫化氫,并可通過反硝化作用除去水中的亞硝態氮,從而改善水質。益生菌進入養殖池后,可以參加水體最基礎的物質循環,把有機物降解為硝酸鹽、磷酸鹽和二氧化碳等,為單細胞藻類生長繁殖提供營養;而單胞藻的光合作用又為有機物的氧化分解、微生物及養殖動物的呼吸提供溶解氧,構成一個良性生態循環。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,減少蝦、蟹、魚肝細胞損害,同時降低脲酶的活性,進而使腸內氨的濃度降低,并減少向外界的排泄量,改善水體環境污染。

  1.4.7 食物鏈理論

  微生態制劑中的各種有益微生物形成一條復雜有序的食物鏈,它們之間和睦共處、相互依賴,組成一個高效、存活能力強的微生態系統。

  1.5 微生態制劑的使用方法
  1.6 微生態制劑使用的注意事項
  2 微生態制劑在水產養殖中的應用
  2.1 魚類養殖中的應用
  2.2 對蝦養殖中的應用
  2.3 蟹類養殖中的應用
  2.4 餌料生物養殖中的應用
  3 微生態制劑存在的問題
  4 微生態制劑發展的趨勢

  (待續。。。)

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