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乳酸菌及制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
由于抗生素、激素和興奮劑類藥物等在水產(chǎn)上的濫用,造成的藥物殘留問題已對(duì)人類的健康造成了巨大的威脅。呵護(hù)動(dòng)物健康,倡導(dǎo)生態(tài)、綠色養(yǎng)殖已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的課題。乳酸菌及其代謝產(chǎn)物 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)物中僅限于產(chǎn)品開發(fā)和使用效果方面,后續(xù)影響問題還沒有開展什么研究工作
乳酸菌 是一群能從可發(fā)酵碳水化合物中產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的通稱。 乳酸菌是被人類作為食品微生物利用的一大類菌,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(發(fā)酵飼料)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。
乳酸菌在水產(chǎn)上的作用機(jī)理 (1)優(yōu)勢(shì)種群原理: 在微生態(tài)系統(tǒng)中,優(yōu)勢(shì)種群對(duì)整個(gè)微生物種群起決定作用。乳酸菌為有益菌群,能夠在水產(chǎn)動(dòng)物的腸道內(nèi)定植并形成優(yōu)勢(shì)種群。 (2)生物拮抗原理: 乳酸菌能夠分泌乳酸、過氧化氫等物質(zhì),這些物質(zhì)對(duì)有害細(xì)菌具有殺滅或拮抗作用,使有害菌在腸道內(nèi)難以生存,從而對(duì)一些腸道疾病具有治療作用。 乳酸菌制劑為廣大水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)者提供了一條高效、安全、無污染的健康養(yǎng)殖之路,其產(chǎn)生和發(fā)展順應(yīng)了當(dāng)前高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和注重生態(tài)環(huán)保的潮流。乳酸菌產(chǎn)品在水產(chǎn)上 的臨床應(yīng)用取得了巨大的成功,包括在魚、蝦、蟹、貝、海參等養(yǎng)殖及其育苗上效果均十分顯著,乳酸菌必將成為新養(yǎng)殖形式下的主導(dǎo)產(chǎn)品。(3)改善免疫能力 乳酸桿菌和雙歧桿菌一方面能明顯激活巨噬細(xì)胞的吞噬作用,另一方面由于它能在腸道定植,相當(dāng)于天然自動(dòng)免疫。它們還能刺激腹膜巨噬細(xì)胞、誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素、促進(jìn)細(xì)胞分裂、產(chǎn)生抗體及促進(jìn)細(xì)胞免疫等,所以能增強(qiáng)機(jī)體的非特異性和特異性免疫反應(yīng),提高機(jī)體的抗病能力。Pergidon等(1988)報(bào)道,口服乳酸菌后,對(duì)巨璇細(xì)胞的ß半乳糖甙酶活性、巨噬細(xì)胞的吞噬活性等具有顯著的激活和促進(jìn)作用。當(dāng)異物侵入機(jī)體時(shí),免疫細(xì)胞被乳酸菌激活,增強(qiáng)了機(jī)體對(duì)異物產(chǎn)生抗體的作用。Chndra(1984)認(rèn)為,乳酸菌之所以具有有激機(jī)體產(chǎn)生抗體的作用,是由于菌體通過淋巴結(jié)、粘膜刺激淋巴細(xì)胞,接受刺激的淋巴細(xì)胞再通過腸系膜淋巴結(jié)(MIN)循環(huán)到血流中,并分布全身,從而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫應(yīng)笞。
一、乳酸菌的生理功能
乳酸菌在動(dòng)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(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、衰老過程和應(yīng)激反應(yīng)等產(chǎn)生作用。
二、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)的種或菌株也有生長(zhǎng)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(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。
三、乳酸菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用
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,研究在大菱鲆幼魚腸道內(nèi)的定植時(shí),證明了這一點(diǎn)。 乳酸桿菌定植和對(duì)弧菌產(chǎn)生抑制作用的主要部位在小腸。
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‰、6.9-8.7。有研究表明,通過環(huán)境因子對(duì)菌株生長(zhǎng)影響的研究表明,乳酸桿菌 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。用乳酸菌與腐植酸鈉配合可降低養(yǎng)殖水體PH,穩(wěn)定水色。與一株芽孢桿菌配合使用可降亞硝酸鹽至安全值。
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,但利用藥物來預(yù)防和治療疾病仍是最主要的手段。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。
四、乳酸菌研究進(jìn)展及其應(yīng)用
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:
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,一些乳酸菌開始應(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(Vibrio parahaemolyticus)、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防止由發(fā)光細(xì)菌感染造成的斑節(jié)對(duì)蝦的白點(diǎn)病。3株從斜帶石斑魚仔魚體內(nèi)分離的乳酸菌其產(chǎn)酸能力及抑菌特性。結(jié)果表明:菌株EA-1和Y1B-3產(chǎn)乳酸的速度和pH值下降速度較快,培養(yǎng)后期乳酸含量顯著高于Y4-2(P<0.05)。3株乳酸菌對(duì)致病性哈維氏弧菌和溶藻弧菌均有不同程度的抑制作用,(上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào)——2008年03期)
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,可幫助魚類消化吸收,促進(jìn)生長(zhǎng)。Byurl等從鲆魚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內(nèi)臟提取出來的乳酸菌的飼料喂鱈魚苗,3個(gè)月后將魚苗放養(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)的輪蟲作為大菱鲆仔魚的鮮活餌料,證明乳酸菌可以提高仔魚對(duì)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(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。近年來山東、遼寧一些海參成品和育苗單位用乳酸菌配合酵母發(fā)酵海參飼料、或池中干燥處理后的青苔在海參育苗成品養(yǎng)殖、增產(chǎn)增重,降低養(yǎng)殖成本方面取得了好的養(yǎng)殖效益。
3 凈化養(yǎng)殖水體
向養(yǎng)殖水體投放乳酸菌及制劑(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)魚蝦類健康生長(zhǎng)。
經(jīng)我們用乳酸菌對(duì)養(yǎng)殖水體、飼料的降解作用的試驗(yàn),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。 可以明顯降低養(yǎng)殖水體氨氮等有害物質(zhì)的含量。
4 應(yīng)用前景
從目前的研究報(bào)道來看,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(dòng)物中開展的較多,而在水產(chǎn)動(dòng)物中的研究卻剛剛起步,特別是乳酸菌對(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。所以要真正把乳酸菌這種潛能變成現(xiàn)實(shí)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(diǎn),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(duì)其作用機(jī)制研究的不斷深入,以及人們對(duì)綠色環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng),乳酸菌的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。 |
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