曲木，暴丽梅，赵子续，张宝龙，刘昕阳，翟胜利

（天津现代晨辉科技集团有限公司，天津市水族动物功能性饲料企业重点实验室，天津 301800）

在水产养殖业中，水生动物经常会受到各种不同类型的细菌、真菌、病毒以及寄生虫的影响。水产养殖业的迅速发展、高密度养殖以及不合理的管理措施进一步加剧了水产养殖动物患病的风险。据统计，每年中国、印度、挪威、印度尼西亚等水产大国均因水产养殖业疾病造成巨大损失，其中主要致病源是细菌和病毒。抗生素的使用虽然有效控制了疫病的爆发，但长久使用会引发病菌耐药性提高和药物残留等弊端[1]，成为水产养殖业发展的制约因素。

微生态制剂是将从天然环境中提取分离出来的微生物经过培养扩增后形成的含有大量有益菌的制剂[2]，在水产养殖业中的应用主要有饲料添加剂和水质改良剂等。微生态制剂通过改善微生态系统平衡和养殖环境、提高养殖水生动物的应激抗病能力、调控机体代谢和提供营养物质等多种形式，在水产养殖业中发挥着重要的作用。微生态制剂具有绿色、环保、安全的特点，有望取代抗生素，促进水产养殖业的可持续发展。

1 微生态制剂的作用机理

1.1 补充优势菌群

乳酸杆菌和双歧杆菌等厌氧菌是肠道内的优势菌群，对维持肠道微环境有重要作用。如果这些优势菌群减少则会引起机体功能紊乱，而微生态制剂可补充部分有益菌，恢复微环境[3]。

1.2 生物夺氧

在以厌氧菌作为优势菌群的动物肠道内，当机体微环境被破坏时，会在肠道内形成有氧环境。加入需氧型微生态制剂后，可使肠道内的氧浓度降低，通过生物夺氧作用使机体内恢复正常的厌氧微环境，从而使原来的优势菌群正常发挥作用，恢复微生态平衡[4]。

1.3 参与免疫功能

微生态制剂内含有维生素、蛋白质、微量元素等营养物质，可作为饲料添加剂为水生动物提供营养。微生态制剂还能够作为免疫激活剂激发宿主机体免疫功能，提升干扰素、巨噬细胞活性，进而提高机体免疫力。此外，一些微生物在发酵或代谢过程中，可以产生具有生理活性的物质及酶类，促进动物健康生长[5]。

1.4 维持肠道微环境平衡

正常生理条件下，有益微生物在肠道内占主导地位，维持肠道内微环境的平衡。当受到水体环境恶化、饲料投喂不当、药物不合理使用等外界不良因素刺激时，有益菌群会受到破坏，造成肠道微生态失衡，进而引起机体抵抗力下降，诱发疾病。微生态制剂的加入可调节、恢复微环境，补充恢复有益菌的数量，维持有益菌群的优势地位，促进微生物、环境和宿主之间物质、信息和能量的流动[6]。

1.5 改善养殖生态环境

水质的恶化严重影响着水产养殖动物的存活率和产量，在养殖过程中，水生动物的代谢产物、有机质的分解产物以及水体中的有毒有害物质，对养殖动物都存在着毒害作用。有益菌可以降解和转化有机物，如分解残留饵料、动植物残体，减少或消除氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质，进而达到改善水质的目的[7]。

2 微生态制剂种类及作用

2.1 益生菌

益生菌又称益生素或活菌制剂，包含光合细菌、芽孢杆菌、乳杆菌、双歧杆菌、硝化细菌和酵母菌等。益生菌的作用机理为：益生菌在肠道黏膜上粘附、定植、繁殖，通过竞争性抑制，与致病菌竞争粘附位点和营养物质，进而达到抑制致病菌的效果。益生菌可产生酸性物质，这些物质可以抑制致病菌的生长，使其不能成为消化道内的优势菌落[8]。

2.1.1 光合细菌

光合细菌是自然界中一类以光为能源、以有机物和硫化物等为营养元素的光合作用微生物[9]。光合细菌所含营养丰富，蛋白质含量达60%以上，同时还含有辅酶Q、维生素B、叶酸等营养物质，不仅能够促进水生动物的生长，还能够提高水生动物的免疫能力。

姜松等[10]在糙海参幼苗培育水体中添加光合细菌，不仅显著提高了苗体质量、幼苗成活率和消化酶活性，还对育苗水体水质具有改善作用。吴向华等[11]研究光合细菌在暗纹东方鲀养殖上的应用时发现，当光合细菌质量浓度超过50 μg/L时，能够使育苗水体的化学需氧量（COD）、生物耗氧量、氨氮和亚硝酸盐浓度下降并保持在正常范围内，可有效地改善养殖水环境。张梁等[12]在草鱼的饲料中添加光合细菌，发现光合细菌的添加水平为2.5%时，不仅能够显著促进草鱼的生长发育，还能提高草鱼的免疫力。

2.1.2 芽孢杆菌

芽孢杆菌是腐生的革兰氏阳性菌，菌体杆状，多数运动，产芽孢，在土壤、尘粒、空气中广泛存在。芽孢杆菌对营养要求简单，代谢速度快，易于分离、培养和保存，对工业化生产技术条件要求不苛刻[13]。

沈斌乾等[14]在饲料中添加枯草芽孢杆菌，研究其对青鱼生长、消化酶活性和鱼体组成的影响，结果表明青鱼饲料中添加枯草芽孢杆菌能显著提高青鱼的增重比和肠蛋白酶活性，显著降低了饵料系数。程远等[15]的试验结果表明，饲料中添加芽孢杆菌水平为0.12%时，罗非鱼幼鱼的免疫力和抗氧化能力都显著提升。曾地刚等[16]通过对比泼洒枯草芽孢杆菌与未泼洒枯草芽孢杆菌的虾池发现，泼洒枯草芽孢杆菌可以显著降低虾池的COD、亚硝酸盐和硫化氢浓度，提高总碱度，这表明枯草芽孢杆菌具有净化水质的作用。

2.1.3 乳酸杆菌

乳酸杆菌是一类重要的抗菌化合物，可以产生乳酸、H2O2。乳酸杆菌作用于肠道，可以调节微生物分布平衡，增强机体的免疫力和抵抗力，促进肠道的生长和发育。此类菌在临床上已被证实能够发挥保健作用，预防和治疗人和动物的某些肠道疾病[17]。

周海平等[18]通过模拟养殖水体试验，探讨乳酸杆菌LH代谢产物对不同病原菌的抑制能力，研究表明乳酸杆菌LH对病原弧菌的抑制性作用良好。郑晓婷等[19]的试验研究表明，拌料投喂0.5%的植物乳酸杆菌可以使凡纳滨对虾的消化酶活性、肠上皮细胞高度及特定生长率均得到显著提升。刘文舒[20]在乳酸杆菌抗感染风险机制研究中发现，饲料粘附乳酸杆菌可以改变罗非鱼肠道的粘附菌群结构，高剂量水平对嗜水气单胞菌NJ-1的毒性具有显著的保护作用。

2.1.4 双歧杆菌

双歧杆菌属于革兰氏阳性厌氧菌，形态多变、呈弯曲杆状，是人类和动物肠道中的关键微生物，也是众所周知的肠道益生菌，具有调节肠道菌群、降低胆固醇、预防肠道病变、延缓衰老等作用[21]。

桂远明等[22]在有关于鲤暴发性肝炎治疗效果的初步研究报告中表明，双歧杆菌制剂不仅在治疗鲤暴发性肝炎以及调整肠道菌群方面具有良好效果，同时在促进生长方面也有积极意义。宋晓玲等[23]的试验表明，双歧杆菌细胞壁肽聚糖可以作为免疫增强剂使用，提高日本对虾和牙鲆的非特异性免疫水平。

2.1.5 硝化细菌

硝化细菌广泛存在于自然界，是一类在生物脱氮过程中起到重要作用的微生物，可以通过硝化作用把氨氮转化为亚硝酸盐，再进一步把亚硝酸盐转化为硝酸盐[24]。

李长玲等[25]的试验发现，在水体中加入浓度为100 cfu/L的硝化细菌时，罗非鱼鱼苗养殖水环境中的氨氮浓度较对照组降低了25.05%，亚硝酸氮含量降低45.16%，COD值降低12.33%。此外，水体中添加硝化细菌还可以增强罗非鱼苗的抗病力。刘冉等[26]在硝化细菌制剂净化海参养殖系统水质的试验中发现，硝化细菌可以显著改善养殖系统的水质。

2.1.6 酵母菌

酵母菌是一类形态结构简单的真菌，其菌体富含蛋白质、维生素和生长因子等多种营养物质，还可以生产单细胞蛋白，在生物饵料方面应用广泛。酵母菌在净化水质、抑制水华、促进机体生长和提高机体免疫力等方面均有良好的作用[27]。

叶秋雯等[28]在不同添加物对水华藻的抑制作用的研究中发现，有效微生物群（EM群）可以通过胞外分泌物破坏藻类细胞的叶绿素结构，实现对藻类的抑制，防止水华的发生。利用酵母菌营养物质丰富且易消化的优点，用饲料酵母替代部分鱼粉，可以解决饲料蛋白源短缺问题[29]。诸多试验证明，酵母菌在水产养殖业中可以促进生长[30]、提高饲料利用率[31]、增强水产动物的免疫力和抗病力[32]、提高水产品观赏及使用价值[33]。

2.2 益生元

益生元是益生菌代谢所产生的一类不可消化的物质，会引起肠道菌群微生物的变化，如低聚糖、活性多糖、合生素和抗菌肽等。

2.2.1 低聚糖

低聚糖，又称寡糖，分为普通低聚糖和功能性低聚糖。普通低聚糖包括蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖等，易被机体消化吸收。功能性低聚糖，为非消化性低聚糖，具有一定甜度、粘度和水溶性等特征，不能被机体消化吸收，但进入大肠后能被有益菌特别是双歧杆菌利用，增殖有益细菌，抑制有害细菌[34]。

卢明淼等[35]的试验研究表明，在基础饲料中添加浓度为2 g/kg的果寡糖时，草鱼的非特异性免疫能力得到显著提高，具体表现为血液中白细胞吞噬活性、血清溶菌酶活性和补体C3、C4含量均显著高于对照组。蔡雪峰等[36]在虹鳟饲料中添加壳寡糖后发现虹鳟肠道内的优势菌群发生了明显的变化，可利用壳寡糖作为唯一碳源的菌群有所增加，但多样性有所降低；此外，试验结果还表明，壳寡糖能够提高虹鳟幼鱼抗嗜水气单胞菌感染的能力。

2.2.2 活性多糖

活性多糖分布广泛，主要包括微生物多糖、海藻多糖、高等植物多糖和高等动物多糖。微生物多糖又分为真菌多糖和细菌多糖。目前应用水产研究的活性多糖主要为微生物多糖和海藻多糖[37]。多糖类物质可以有效增加机体的免疫因子数量和活力。

香菇多糖和黄芪多糖对离体培养鲤免疫细胞有明显活性作用，对鲤非特异性免疫和特异性免疫均具有促进作用[38]。庞素风[39]通过试验发现，在银鲫饲料中添加浓度为0.5～1.0 g/kg的云芝多糖，可以增强银鲫的非特异性免疫（白细胞吞噬活性、血清溶菌酶活性、血清SOD活性、补体C3和C4含量），说明云芝多糖在一定程度上可以改善银鲫的生理机能，提高机体的代谢强度。

2.3 抗菌肽

抗菌肽是由基因编码在核糖体内合成的多肽，其特点主要体现在强阳离子性、热稳定性好、无药物屏蔽且不影响真核细胞。抗菌肽通常作用于细菌，在真核生物的天然免疫方面发挥着重要作用[40]。王广军等[41]实验表明，在饲料中添加抗菌蛋白后，南美白对虾的生长速度、增重率、成活率以及抗病力均有显著提升。黄沧海等[42]在对罗非鱼的研究中发现，抗菌肽“中脓肽宝”在促进水产动物生长和抗菌能力方面与抗生素“黄霉素”具有相同的效果。

2.4 合生素

合生素是益生素与益生元结合的生物制剂，是一种能够选择性促进益生素作用的益生元复合物。合生素可以同时发挥益生素与益生元的作用，通过促进外源性活菌在动物肠道内的增殖，选择性刺激一种或几种有益菌生长和繁殖，从而达到促进宿主健康的目的。其作用方式主要体现在促进低聚糖消化、有益菌繁殖、发挥益生素和益生元的双重作用[43]。

肖世玖等[44]在团头鲂饲料中添加3种合生素，结果发现，由低聚木糖和芽孢杆菌配制的合生素显著提高了团头鲂的生长性能和抗氧化能力。王玲等[45]在探讨合生素对罗非鱼生长性能的影响时发现，饲料中添加0.05%～0.10%水平的合生素可以提高罗非鱼的增重率，降低饲料成本。

3 微生态制剂应用中存在的问题及发展方向

3.1 存在问题

目前，我国的水产用微生态制剂的研究多数局限于应用效果方面，缺乏系统性和深层次的研究，因此在应用中出现以下3点问题。

（1）种类少。微生态制剂可以有效避免抗生素使用中出现的弊端，但基于现阶段发展来看，微生态制剂菌种种类较少，尤其是在倡导绿色养殖理念的现阶段，更需要开发适宜水产养殖业的新菌种。

（2）稳定性差。微生态制剂作为一种活菌制剂，在使用、存储、运输等过程中，其活性易受到外界因素如水温、pH、溶解氧等的影响，而有关于如何克服外界环境影响，保持菌群活性方面尚缺乏深入的研究。

（3）安全性。微生态制剂在水产上的应用时间较短，在菌种的选择上，所选菌株是否安全、有无毒副作用、是否会发生突变、对动物和环境是否会产生危害，尚缺乏可靠的理论体系。

3.2 发展方向

微生态制剂为水产养殖业的绿色健康可持续发展提供了有力保障。基于微生态制剂的现存问题以及现阶段的研究热点和难点，微生态制剂今后的发展趋势主要有以下4点。

（1）开发专一性、高效性的微生态制剂，增强作用效果。

（2）通过多学科结合，如利用分子生物学与基因工程，对现有菌株进一步优化，在现有菌株特性的基础上，研制稳定性强、易于保存的新菌株。

（3）研制和利用工程菌，通过基因工程技术培育出性能更高的菌株，使其更适宜在水产养殖中应用，成为水产养殖动物机体内某种病原的免疫保护蛋白，从而解决水产养殖动物的病毒性疾病问题。

（4）现有的微生态制剂种类尚不能满足应用需要，要深入研究菌种之间的作用关系，通过利用优势菌群原理，研制出有利于水生动物生长的优良制剂。

4 结语

微生态制剂无毒副作用、无污染、可改善水质、可提高水生动物免疫能力并促进水生动物生长，在倡导绿色、科学养殖理念的今天，发挥着越来越重要的作用。在应用微生态制剂时要清晰了解使用条件和水产动物自身肠道菌群与环境之间的实际情况，并合理添加使用。在不断探究、开发新生微生态制剂过程中，不仅要深入研究其作用机理，还要重点研究其功能和稳定性，为水产养殖业的可持续健康发展提供强有力的保障。