乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究

中科2013

乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究

    乳酸菌是一群能從可發(fā)酵性碳水化合物中產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽性細(xì)菌的通稱。乳酸桿菌有44個種，連同亞種共51個種，是革蘭氏陽性、無芽孢、細(xì)長、有彎曲的桿菌。有9個屬：其中5個屬呈球狀，如乳酸球菌(1actococcus)、鏈球菌(streptococcus)等；4個屬呈桿狀，如乳酸桿菌(1actobacillus)、雙歧桿菌(bifidobactrium)等。

乳酸菌是被人類作為食品微生物利用的一大類菌，尤其在增強牛奶保健功能、提高青貯品質(zhì)、提高畜禽生產(chǎn)性能、降低畜產(chǎn)品貯藏對肉品風(fēng)味的影響等方面已取得較好效果，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、輕工業(yè)和畜牧業(yè)等領(lǐng)域。目前在水產(chǎn)上對乳酸菌的報道主要集中于乳酸菌在水產(chǎn)動物腸胃和其他內(nèi)臟器官中的棲息情況。乳酸菌在水產(chǎn)上的應(yīng)用較多，主要是拌入飼料一起投喂給養(yǎng)殖動物，或做為EM菌的主導(dǎo)菌在水體潑灑。   　 　　

1、生理功能及代謝產(chǎn)物

1.1 乳酸菌的生理功能

乳酸菌在動物體內(nèi)能發(fā)揮許多生理功能。大量研究資料表明，乳酸菌能調(diào)節(jié)動物胃腸道正常菌群、維持微生態(tài)平衡，從而改善胃腸道功能；提高食物消化率和生物效價；降低血清膽固醇，控制內(nèi)毒素；抑制腸道內(nèi)腐敗菌生長；提高機體免疫力等。乳酸菌通過發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸、特殊酶系、細(xì)菌表面成分等物質(zhì)具有一定生理功能，可刺激組織發(fā)育，對機體的營養(yǎng)狀態(tài)、生理功能、細(xì)胞感染、藥物效應(yīng)、毒性反應(yīng)、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生、衰老過程和應(yīng)激反應(yīng)等產(chǎn)生作用?！　　?/font>

1.2 乳酸菌的代謝產(chǎn)物　

乳酸菌最終代謝產(chǎn)物除乳酸、乙酸外，還能代謝產(chǎn)生其他形式的有機酸、細(xì)菌素、過氧化氫、乙醇和羅伊氏素等多種抑菌物質(zhì)。這些代謝產(chǎn)物不僅能抑制致病菌的生長，對其近緣相關(guān)的種或菌株也有生長抑制作用。乳酸菌產(chǎn)生的乳酸現(xiàn)已證明無論是在體內(nèi)還是在體外都可以對大腸桿菌等革蘭氏陰性菌產(chǎn)生抑制作用。盡管乳酸抑制革蘭氏陰性菌的作用機理目前尚無明確結(jié)論，但其中的一個原因是乳酸菌發(fā)酵的代謝終產(chǎn)物之一是乳酸，乳酸的積累導(dǎo)致周圍環(huán)境pH值下降，降低氧化還原點位，可對許多革蘭氏陽性或陰性細(xì)菌產(chǎn)生廣泛的抑制作用。有研究證明，雙歧桿菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的未解離的乳酸是對潛在腸道致病菌和腐敗菌拮抗作用的主要成分。乳酸菌產(chǎn)生的細(xì)菌素是一大類具有抑菌活性的多肽或蛋白類物質(zhì)，除對近緣相關(guān)的菌株具有抑制效果外，某些細(xì)菌素如Nisin具有廣譜性的抑菌能力。1933年Whitehead H R等從乳酸菌分離出一類細(xì)菌素，在1947年將其命名為尼生素(Nisin)。1953年，尼生素首先在英國上市，隨后在48個國家開始利用尼生素，1988年尼生素通過美國FDA批準(zhǔn)作為食品添加劑。乳酸菌產(chǎn)生的過氧化氫能夠激活牛乳中的過氧化氫酶—硫氰酸系統(tǒng)，抑制和殺滅革蘭氏陰性菌、過氧化氫酶陽性細(xì)菌如假單孢菌屬、大腸桿菌類和沙門氏菌屬等。

Hemandez等將奶酪中分離到的植物乳桿菌進(jìn)行抑菌研究，發(fā)現(xiàn)對許多革蘭氏陽性菌有抑制作用，并確定抑菌物質(zhì)是細(xì)菌素類物質(zhì)，并且該物質(zhì)在pH值1-9內(nèi)都具有很好的抑菌活性。Vizoso等發(fā)現(xiàn)從人糞便和發(fā)酵產(chǎn)品上分離到的兩株乳酸菌具有體外抑菌活性，并認(rèn)為是乳酸菌產(chǎn)生的有機酸在起作用。Shahani等認(rèn)為乳酸桿菌產(chǎn)生的復(fù)合物可以抑制其它微生物的生長，細(xì)菌素是最主要的，但過氧化氫、乳酸也有一定的作用。Stoffels等發(fā)現(xiàn)肉食桿菌生長的肉食素對其他乳酸菌的抑制作用非常明顯。

2、對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的適應(yīng)性

2.1 乳酸菌在水產(chǎn)動物體內(nèi)的定植狀況

乳酸菌作為魚類益生菌，在腸道內(nèi)具有較好的定植能力，而且在水產(chǎn)動物中，這種定植無明顯的宿主特異性。Ringoe應(yīng)用從大西洋鮭分離的廣布乳桿菌，研究在大菱鲆幼魚腸道內(nèi)的定植時，證明了這一點。王福強等研究表明，來源不同的鼠李糖乳桿菌和干酪乳桿菌均可在牙鲆消化道定植，乳酸桿菌定植和對弧菌產(chǎn)生抑制作用的主要部位在小腸。Joborn 等用肉桿菌來研究其在虹鱒腸道內(nèi)的定植和對魚類病原菌的抑制作用，結(jié)果表明肉桿菌可以在虹鱒腸道內(nèi)大量增殖并定植下來，但定植效果不佳，停喂肉桿菌3d后廣布肉桿菌的數(shù)量明顯下降。Rengpipat等用Bacillus 11養(yǎng)殖斑節(jié)對蝦也得到類似的結(jié)果，抑制了水中弧菌數(shù)量的增長。陳營研究表明，通過在飼料中添加由單一鼠李糖乳桿菌P15制備的微生態(tài)制劑，證明鼠李糖乳桿菌P15可以在牙鲆仔稚魚腸道中定植，并能控制腸道中的弧菌數(shù)量?！?　   

2.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境對乳酸菌的影響

一般水產(chǎn)養(yǎng)殖在養(yǎng)成期間環(huán)境的溫度、鹽度和pH值的變動范圍分別為20-35℃和0-38、6.9-8.7。有研究表明，通過環(huán)境因子對菌株生長影響的研究表明，乳酸桿菌(Lactobacillus.spp)對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境有很好的適應(yīng)性。乳酸桿菌生長的最適溫度為30-40℃，在溶解氧高或低的條件下都能很好生長，也可在分子氧存在下進(jìn)行厭氧生活。在池塘養(yǎng)殖水體中，中下層水的溶解氧一般較低，病原菌容易滋生，如在其中投入乳酸桿菌使其成為優(yōu)勢菌，可抑制病原菌的繁殖。乳酸菌的其他菌株對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的適應(yīng)性的研究鮮有，有待進(jìn)一步研究。        

2.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖常用抗菌藥物和消毒劑對乳酸菌的影響

利用有益菌來抑制病原菌，預(yù)防病害發(fā)生現(xiàn)已成為一個新的研究熱點，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也日益廣泛，但利用藥物來預(yù)防和治療疾病仍是最主要的手段。各種有益菌對不同抗菌藥物的敏感性不一，同一種細(xì)菌的不同菌株對不同抗菌藥物的敏感性也常存有差異，因此在應(yīng)用上要考慮菌對藥物的敏感性，以達(dá)到最佳的使用效果。

   

3、乳酸菌研究進(jìn)展及其應(yīng)用

由于抗生素、激素類藥物在水產(chǎn)上的不合理使用，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留問題對人類健康造成了巨大威脅。水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，人們越來越提倡生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)。美國在FDA(1989)規(guī)定的40多種飼用微生物中有近30種是乳酸菌。我國農(nóng)業(yè)部在1994年批準(zhǔn)使用的微生物品種有蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、乳鏈球菌等，其中大部分為乳酸菌。乳酸菌耐酸，在pH為3.0-4.5時仍可生長，能適應(yīng)胃腸內(nèi)的酸性條件，飼喂后能在水產(chǎn)動物體內(nèi)迅速定植，因此無疑是一種理想的微生物制劑。乳酸菌在水產(chǎn)中的應(yīng)用大致可分為以下幾個方面：

3.1 抑制病原菌，抗病害

乳酸菌能有效調(diào)整水產(chǎn)動物腸道的菌群平衡，通過營養(yǎng)競爭、附著位點競爭或分泌抗生素、細(xì)菌素等毒素殺死或抑制病原微生物，增強抗感染能力，調(diào)節(jié)機體腸粘膜的免疫活性，提高動物在遭受病害侵襲時的存活率。近年來，一些乳酸菌開始應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，實踐證明應(yīng)用乳酸菌防治水生動物疾病是可行的。

陳營等從健康牙鲆腸道中分離得到多種乳酸菌，且體外實驗表明對弧菌均有抑制作用。周海平為探明乳酸桿菌(Lactobacillus.spp)對水產(chǎn)養(yǎng)殖病害的生物防治功能，采用試管稀釋法和平板抑菌圈檢測法，探討了乳酸桿菌代謝產(chǎn)物對沙蠶弧菌(Vibrio nereis)、哈維氏弧菌(Vibrio harveyi)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)、漂浮弧菌(Vibrio natriegen)的抑制能力，結(jié)果表明：乳酸桿菌對病原弧菌具有良好的抑制作用。

Jiravanichpaisal等報道了乳酸桿菌作為有益菌可以用來防止由發(fā)光細(xì)菌感染造成的斑節(jié)對蝦的白點病。楊鶯鶯等研究乳酸桿菌L1對致病弧菌的抑制作用，證明乳酸桿菌及代謝物質(zhì)對鯊魚弧菌和溶藻弧菌具有協(xié)同抑制作用。楊勇等證明乳酸菌代謝產(chǎn)物對鰻弧菌的生長具有非常顯著的抑制作用，該代謝產(chǎn)物對鰻弧菌的抑制效率在90%以上。姜英輝等研究了乳酸鏈球菌L3-18的培養(yǎng)及其對海洋弧菌的抑制作用。竇曉明就乳酸菌胞外產(chǎn)物對副溶血弧菌抑制作用的研究表明，3株乳酸菌（命名為A-1，A-2，A-3）胞外產(chǎn)物對副溶血弧菌 (Vibrio parahaemolyticus)有較強的抑制作用。

3.2 促進(jìn)生長，提高免疫力  

乳酸菌能分泌乳酸，產(chǎn)生多種消化酶，可幫助魚類消化吸收，促進(jìn)生長。Byurl等從鲆魚分離并篩選出一菌株Lactobacillus sp.DS-12，它表現(xiàn)出強的抗菌活性，能抑制多種魚體病原菌（如鰻弧菌、嗜水氣單胞菌等）的生長，在2次各為期1個月的飼喂實驗中，他們發(fā)現(xiàn)飼喂含有DS-12菌株的試驗組，魚的平均體重的增加均比對照組的快，揭示了乳酸菌同時擁有既抑菌又促生長的雙重機能。Gildberg等用含有大西洋鱈魚內(nèi)臟提取出來的乳酸菌的飼料喂鱈魚苗，3個月后將魚苗放養(yǎng)在帶有強致病弧菌的環(huán)境中，能夠提高抗病率。Gatesoupe利用乳酸菌飼養(yǎng)的輪蟲作為大菱鲆仔魚的鮮活餌料，證明乳酸菌可以提高仔魚對病原弧菌的抵抗力。Nikoskelainent等研究表明，給虹鱒投喂含有乳酸桿菌的餌料，可以提高它們的免疫力。桂遠(yuǎn)明等報道乳酸菌等微生物制劑對鯉具有促生長和提高抗病力作用。   

3.3 凈化養(yǎng)殖水體

向養(yǎng)殖水體投放有益菌（光合細(xì)菌、乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等）及有益酶（蛋白分解酶、纖維素酶、植酸酶等）的復(fù)合制劑，不僅促進(jìn)餌料生物大量繁殖、生長，而且可分解魚類殘餌、糞便及水中有機質(zhì)，改良水體環(huán)境，抑制水體中有害菌的繁殖生長，調(diào)節(jié)藻相平衡，控制有害菌藻。使用以乳酸菌為主的微生態(tài)制劑，可以有效降低水中的亞硝酸鹽含量；而芽孢桿菌對于水體中氨態(tài)氮和有機物的分解作用比較明顯，可降低水體中氨態(tài)氮、亞硝酸鹽的含量，避免了傳統(tǒng)肥料高耗氧、破壞和污染水質(zhì)、高發(fā)病率的缺點。所以乳酸菌可與芽孢桿菌、光合細(xì)菌、反硝化菌等有益菌混合使用，作為養(yǎng)殖水體的水質(zhì)調(diào)控劑，改善水中生態(tài)環(huán)境，凈化水質(zhì)，促進(jìn)魚蝦類健康生長。   

經(jīng)現(xiàn)場與室內(nèi)實驗乳酸桿菌對養(yǎng)殖水體，飼料的降解作用進(jìn)行了深入研究，結(jié)果表明，各實驗組中的NO2--N、NO3--N、PO43-P從實驗第1天到第4天一直處于下降趨勢，而NH4+-N呈上升趨勢，對COD無降解能力，溫度、菌濃度、底物濃度對NO2--N、NO3--N、PO43-P、NH4+-N降解率的影響是極其顯著的。 結(jié)果表明，芽孢桿菌結(jié)合乳酸桿菌使用，可以明顯降低養(yǎng)殖水體氨氮等有害物質(zhì)的含量。

目前市場上暢銷的EM菌是由多種有益微生物組成的活菌制劑，在水產(chǎn)養(yǎng)殖上 既可用作水質(zhì)凈化、改良劑，保持水質(zhì)穩(wěn)定，又可作為餌料拌合劑，增強養(yǎng)殖品種的免疫力，促進(jìn)養(yǎng)殖品種的健康生長，從而提高產(chǎn)量和效益。乳酸菌作為EM菌的主導(dǎo)菌應(yīng)用于水質(zhì)凈化的效果良好。經(jīng)實驗在養(yǎng)殖池中使用EM菌，實驗池溶氧量比對照池提高11.2%，NH4+-N和NO2--N含量分別降低了54%、55%，餌料系數(shù)降低8.2%。江蘇贛榆羅陽用戶用解毒益水露（水產(chǎn)EM）與水溶性腐植酸降低蝦池PH效果明顯，且不反彈。      

4 應(yīng)用前景

從目前的研究報道來看，乳酸菌對動物免疫有多方面的調(diào)節(jié)作用，能顯著提高機體的免疫功能，尤其是在對病原菌的定植拮抗方面，這使對乳酸菌等益生菌研究成為當(dāng)今生物技術(shù)的熱門課題之一。

作為最有前途的抗生素替代品，乳酸菌正以其獨特的優(yōu)勢影響著醫(yī)藥、食品、畜牧等多種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用前景是誘人的，完全有可能取代目前所用的抗生素、化學(xué)促生素，成為21世紀(jì)人們所接受的綠色微生物制劑。但是關(guān)于乳酸菌的研究在陸生動物中開展的較多，而在水產(chǎn)動物中的研究卻剛剛起步，特別是乳酸菌對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的影響以及抗菌機理的基礎(chǔ)研究還很少。所以要真正把乳酸菌這種潛能變成現(xiàn)實尚有一段距離，仍需要大量的研究投人。由于單一使用某一微生物都存在一些缺點，現(xiàn)在許多學(xué)者和生產(chǎn)廠家在試圖利用不同菌株的不同特性，將多種微生物培育后復(fù)合為復(fù)合微生態(tài)制劑，以期發(fā)揮它們的綜合作用。隨著對其作用機制研究的不斷深入，以及人們對綠色環(huán)保意識的不斷增強，乳酸菌的應(yīng)用前景會更加廣闊?！?/font>　

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