乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究進(jìn)展

1、乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究進(jìn)展作為最有前途的抗生素替代品，綠色微生物制劑乳酸菌在水產(chǎn)動(dòng)物中的研究卻剛起步，特別是其對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的影響以及抗菌機(jī)理的基礎(chǔ)研究還很少，將其潛能變成現(xiàn)實(shí)尚有一段距離文 / 湛江恒興南方海洋科技有限公司王昊 李色東 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所李純厚李卓佳乳酸菌 (Lactic acid bacterium ， LAB) 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(yáng)性細(xì)菌的通稱。乳酸桿菌有 44 個(gè)種，連同亞種共51 個(gè)種，是革蘭氏陽(yáng)性、無(wú)芽孢、 細(xì)長(zhǎng)、 有彎曲的桿菌。 有 9 個(gè)屬： 其中 5 個(gè)屬呈球狀，如乳酸球菌 (1actococcus) 、鏈球菌

2、(streptococcus) 等； 4 個(gè)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(qiáng)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(duì)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(duì)乳酸菌的報(bào)道主要集中于乳酸菌在水產(chǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)物體內(nèi)能發(fā)揮許多

3、生理功能。大量研究資料表明， 乳酸菌能調(diào)節(jié)動(dòng)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(jià)；降低血清膽固醇，控制內(nèi)毒素；抑制腸道內(nèi)腐敗菌生長(zhǎng)；提高機(jī)體免疫力等。乳酸菌通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)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(duì)機(jī)體的營(yíng)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(guò)程和應(yīng)激反應(yīng)等產(chǎn)生作用。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(jī)酸、細(xì)菌素、過(guò)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(zhǎng)，對(duì)其近緣相關(guān)的種或菌株也有生

4、長(zhǎng)抑制作用。乳酸菌產(chǎn)生的乳酸現(xiàn)已證明無(wú)論是在體內(nèi)還是在體外都可以對(duì)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(jī)理目前尚無(wú)明確結(jié)論，但其中的一個(gè)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(diǎn)位，可對(duì)許多革蘭氏陽(yáng)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(guò)程中產(chǎn)生的未解離的乳酸是對(duì)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(duì)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

5、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(guó)上市，隨后在 48 個(gè)國(guó)家開(kāi)始利用尼生素， 1988 年尼生素通過(guò)美國(guó)FDA 批準(zhǔn)作為食品添加劑。 乳酸菌產(chǎn)生的過(guò)氧化氫能夠激活牛乳中的過(guò)氧化氫酶硫氰酸系統(tǒng)，抑制和殺滅革蘭氏陰性菌、過(guò)氧化氫酶陽(yáng)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(duì)許多革蘭氏陽(yáng)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

6、認(rèn)為是乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)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(zhǎng)，細(xì)菌素是最主要的，但過(guò)氧化氫、乳酸也有一定的作用。 Stoffels 等發(fā)現(xiàn)肉食桿菌生長(zhǎng)的肉食素對(duì)其他乳酸菌的抑制作用非常明顯。2、對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的適應(yīng)性2.1 乳酸菌在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的定植狀況乳酸菌作為魚(yú)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(dòng)物中，這種定植無(wú)明顯的宿主特異性。 Ringoe應(yīng)用從大西洋鮭分離的廣布肉桿菌，研究在大菱鲆幼魚(yú)腸道內(nèi)的定植時(shí)，證明了這一點(diǎn)。王福強(qiáng)等研究表明，來(lái)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(duì)弧菌產(chǎn)生抑制作用的主要部位

7、在小腸。 Joborn等用肉桿菌來(lái)研究其在虹鱒腸道內(nèi)的定植和對(duì)魚(yú)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(lái)，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(duì)蝦也得到類似的結(jié)果，抑制了水中弧菌數(shù)量的增長(zhǎng)。陳營(yíng)研究表明， 通過(guò)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(yú)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(duì)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(dòng)范圍分別為 20- 35和0-38 、 6.9

8、-8.7 。有研究表明，通過(guò)環(huán)境因子對(duì)菌株生長(zhǎng)影響的研究表明，乳酸桿菌(Lactobacillus.spp) 對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境有很好的適應(yīng)性。 乳酸桿 菌生長(zhǎng)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(zhǎng)，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(shì)菌，可抑制病原菌的繁殖。乳酸菌的其他菌株對(duì)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(duì)乳酸菌的影響利用有益菌來(lái)抑制病原菌，預(yù)防病害發(fā)生現(xiàn)已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也日益廣泛，但利用藥物來(lái)預(yù)防和治療疾病仍

9、是最主要的手段。各種有益菌對(duì)不同抗菌藥物的敏感性不一，同一種細(xì)菌的不同菌株對(duì)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(duì)藥物的敏感性，以達(dá)到最佳的使用效果。李平蘭等就微生態(tài)制劑中 5 種乳酸菌對(duì)抗生素的敏感性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明長(zhǎng)雙歧桿菌 (B.longum) 、外嗜酸乳桿菌 (L.acidophitus) 、植物乳桿菌(L.plantarum) 、干酪乳桿菌(L.case) 和糞腸球菌(E.faecalis) 對(duì)頭孢素類、青霉素類、β- 內(nèi)酰胺酶抑制劑復(fù)合物中的某些抗生素均表現(xiàn)了一定的耐藥性，而 5 種乳酸菌對(duì)四環(huán)素類抗生素和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素都敏感。馬艷等發(fā)現(xiàn)乳

10、酸菌 1 菌株對(duì)鹽酸林可霉素、慶大霉素敏感，而對(duì)丁胺卡那霉素不敏感，并發(fā)現(xiàn)復(fù)合益生菌可以改變抗生素對(duì)原單株菌的最低抑菌濃度，降低原單株菌對(duì)某些抗生素的敏感性。周海平通過(guò)乳酸桿菌(Lactobacillus.spp) 對(duì)氟苯尼考、 土霉素、 二氧化氯、 二溴海因、強(qiáng)力碘的敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這些藥物對(duì)菌有一定的 抑制作用。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(wèn)題對(duì)人類健康造成了巨大威脅。水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，人們?cè)絹?lái)越提倡生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)。 美國(guó)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(guó)農(nóng)業(yè)部在1994年批準(zhǔn)使用的微生物品種

11、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(shí)仍可生長(zhǎng)， 能適應(yīng)胃腸內(nèi)的酸性條件， 飼喂后能在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)迅速定植，因此無(wú)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(gè)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(dòng)物腸道的菌群平衡，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、附著位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)抗感染能力，調(diào)節(jié)機(jī)體腸粘膜的免疫活性，提高動(dòng)物在遭受病害侵襲時(shí)的存活率。近年來(lái)，一些乳酸菌開(kāi)始應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，實(shí)踐證明應(yīng)用乳酸菌防治水生動(dòng)物疾病是可行的。陳營(yíng)等從健康牙鲆腸道中分離得到多

12、種乳酸菌，且體外實(shí)驗(yàn)表明對(duì)弧菌均有抑制作用。周海平為探明乳酸桿菌(Lactobacillus.spp) 對(duì)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(cè)法，探討了乳酸桿菌代謝產(chǎn)物對(duì)沙蠶弧菌 (Vibrio nereis) 、哈維氏弧菌 (Vibrio harveyi) 、溶藻弧菌 (Vibrio alginolyticus) 、副溶血弧菌 (Vibrioparahaemolyticus) 、 漂浮弧菌 (Vibrio natriegen) 的抑制能力，結(jié)果表明：乳酸桿菌對(duì)病原弧菌具有良好的抑制作用。Jiravanichpaisal 等報(bào)道了乳酸桿菌作為有益菌可以用來(lái)防止由發(fā)光細(xì)菌

13、感染造成的斑節(jié)對(duì)蝦的白點(diǎn)病。楊鶯鶯等研究乳酸桿菌 L1 對(duì)致病弧菌的抑制作用，證明乳酸桿菌及代謝物質(zhì)對(duì)鯊魚(yú)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(duì)鰻弧菌的生長(zhǎng)具有非常顯著的抑制作用，該代謝產(chǎn)物對(duì)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(duì)海洋弧菌的抑制作用。竇曉明就乳酸菌胞外產(chǎn)物對(duì)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(duì)副溶血弧菌 (Vibrio parahaemolyticus) 有較強(qiáng)的抑制作用。3.2 促進(jìn)生長(zhǎng)，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(yú)類消化吸收

14、，促進(jìn)生長(zhǎng)。 Byurl 等從鲆魚(yú)分離并篩選出一菌株Lactobacillus sp.DS-12 ， 它表現(xiàn)出強(qiáng)的抗菌活性， 能抑制多種魚(yú)體病原菌(如鰻弧菌、嗜水氣單胞菌等)的生長(zhǎng)，在 2次各為期 1 個(gè)月的飼喂實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)飼喂含有DS-12菌株的試驗(yàn)組，魚(yú)的平均體重的增加均比對(duì)照組的快，揭示了乳酸菌同時(shí)擁有既抑菌又促生長(zhǎng)的雙重機(jī)能。 Gildberg 等用含有大西洋鱈魚(yú)內(nèi)臟提取出來(lái)的乳酸菌的飼料喂鱈魚(yú)苗，3 個(gè)月后將魚(yú)苗放養(yǎng)在帶有強(qiáng)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(chóng)作為大菱鲆仔魚(yú)的鮮活餌料，證明乳酸菌可以提高仔魚(yú)對(duì)病原弧菌的抵抗力。Nikoske

15、lainent 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(bào)道乳酸菌等微生物制劑對(duì)鯉具有促生長(zhǎng)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(zhǎng)，而且可分解魚(yú)類殘餌、糞便及水中有機(jī)質(zhì)，改良水體環(huán)境，抑制水體中有害菌的繁殖生長(zhǎng)，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(duì)于水體中氨態(tài)氮和有機(jī)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

16、和污染水質(zhì)、高發(fā)病率的缺點(diǎn)。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(yú)蝦類健康生長(zhǎng)。周海平就乳酸桿菌對(duì)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(shí)驗(yàn)組中的NO2-N 、 NO3-N 、PO43-P 從實(shí)驗(yàn)第 1 天到第 4 天一直處于下降趨勢(shì)，而NH4+-N 呈上升趨勢(shì)， 對(duì) COD 無(wú)降解能力， 溫度、 菌濃度、底物濃度對(duì)NO2-N 、 NO3-N 、 PO43-P 、 NH4+-N 降解率的影響是極其顯著的。沈南南研究了地衣芽孢桿菌 (Bacilluslicheniformis ， BL) 、

17、光合細(xì)菌 (PSB) 和乳酸桿菌(Lactobacillusspp.) 對(duì)凡納濱對(duì)蝦 (Litopenaeus vannamei) 封閉式高密度養(yǎng)殖水質(zhì)的調(diào)控效果， 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。EM 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(qiáng)養(yǎng)殖品種的免疫力，促進(jìn)養(yǎng)殖品種的健康生長(zhǎng)，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。 白維東在成魚(yú)養(yǎng)殖池中使用 EM 菌，實(shí)驗(yàn)池溶氧量比對(duì)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% ，單位面積凈產(chǎn)量提高 14.4% 。 黃永春報(bào)道EM 制劑能降低建鯉養(yǎng)殖池氨氮。林新華等研究表明，經(jīng)復(fù)合EM 處理后能使養(yǎng)殖水體達(dá)到無(wú)污染排放。4 應(yīng)用前景從目前的研究報(bào)道來(lái)看，乳酸菌對(duì)動(dòng)物免疫有多方面的調(diào)節(jié)作用，能顯著提高機(jī)體的免疫功能，尤其是在對(duì)病原菌的定植拮抗方面，這使對(duì)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)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