高扬研究员兴庆区畜牧水产中心
2017年7月4日
微生态制剂是从天然环境中筛选出来的有益微生物菌种，经过培养后制成的活菌菌剂。广义上的微生态菌剂应包括细菌、真菌、藻类及其代谢产物在内，可改善动物肠道环境和水体环境的微生态平衡，增强动物的免疫防御能力，抑制病原菌生长的生物制剂。
一、 微生态制剂
目前国际上已将微生态制剂分成3个类型，即益生菌、益生元和合生素。益生菌又称益生素，或活菌制剂；益生元是一类能够选择性地促进宿主肠道微生态平衡，促进机体健康的物质，如低聚糖类；合生素是指益生菌和益生元同时并存的制剂。
1、水产养殖中主要益生菌及其对水产养殖的影响
我国农业部于1994年、1999年、2003年3次公布了可以直接在动物饲料中添加的微生物种类，2003年农业部第318号公告《饲料添加剂品种目录》中，允许使用的微生物有15种：地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、产朊假丝酵母、酿酒酵母和沼泽红假单胞菌。
1.1 光合细菌
光合细菌均含有菌叶绿素和类胡萝卜素，可在厌氧环境下进行光合作用，不产生氧，可以固定分子氮。 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，这些物质提高了水生生物的免疫能力，促进了水生生物的生长，并改善了水质. 1998年，经农业部批准，光合细菌可作为新型微生物饲料添加剂使用。
试验表明通过全池泼洒或饲料添加的方式利用光合菌，能增产10%左右，同时，添加光合细菌的水池水质得到改善，溶解氧升高，氨氮浓度下降，水色黄绿，增加了生产力。
将鲤鱼塘中分离到的光合细菌和芽孢杆菌的混合物投加到虾池，28 天后发现3个不同浓度投加组明显增产，但3组增产量没有明显区别；各种消化酶的活性，比如蛋白酶活性、淀粉酶活性、纤维素酶活性都比对照有较大提高，增产可能与各种消化酶酶活的提高有关。
1.2 芽孢杆菌
芽孢杆菌革兰氏阳性菌，菌体杆状，多数运动，产芽孢，其中有几个种能产肽类抗生素，这些特点决定了其可以作为益生菌被人类所利用， 我国农业部公告可直接用于饲喂动物的15种益生菌中包含地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。
Wang等人发现在投加了益生菌的养虾试验池中，某些益生菌，如芽孢杆菌、氨化细菌、光合细菌等数量有明显增加，致病弧菌数量比对照减少了近80%；同时，池塘中氮和磷的浓度降低，溶氧量增加，河虾明显增产。
丁贤等发现芽孢杆菌作为饲料添加剂可以提高凡纳对虾的消化酶活性和成活率，但是消化酶活性随活菌量的增加上升到一定程度时，便维持在一定水平，即菌量的添加对消化酶活性的提高是有一定限度的。
李卓佳发现芽孢杆菌可以通过改善微生物群落结构来改善水质，从而提高虾的产量。Aly等发现，枯草芽孢杆菌还可以抑制荧光假单胞菌的生长，而此类菌会导致鱼类患细菌性鱼病，造成内脏败血性坏死而死亡。
1.3 乳杆菌
乳杆菌是不产芽孢的革兰氏阳性杆状细菌，很少有致病菌，代谢产物主要是乳酸，其次是一些挥发性脂肪酸，可以降低肠道pH值从而抑制其它致病菌的生长繁殖，是消化道中的常驻菌群. 此类菌已被证实在临床上能够预防和治疗人和动物的某些肠道疾病。
Suzer等发现当使用含有4种乳杆菌的商业益生菌剂和饲料混合在一起投加时，对幼鱼影响较大，无论是各种消化酶的酶活性还是鱼的存活率、比生长速率都有显著的升高。但是，直接将益生菌剂投加到水中则没有效果。
链球菌病是农业部公告第1125号发布《一、二、三类动物疫病病种名录》中的三类疫病，该病将导致鱼类眼睛突出、内脏点状出血甚至死亡。Aly等在养殖尼罗河罗非鱼时发现，嗜酸乳杆菌可以抑制链球菌的生长；同时，他们还发现，将枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌混合喂养罗非鱼后，该鱼体内的血清杀菌活性和体重大大提高。
刚出生的小鱼肠道菌群较少，投喂益生菌可改变肠道内优势菌群，形成良好的肠内环境。Ring等的研究表明，在幼鱼时是否投喂乳酸菌，将会对乳酸菌的定殖有重要影响。
1.4 双歧杆菌
双歧杆菌属于放线菌目，不产生孢子，不运动，厌氧，呈革兰氏阳性。双歧杆菌能有效发酵碳水化合物，主要产物为乳酸和乙酸。双歧杆菌是肠道内常住益生菌群之一，其中两歧双歧杆菌在我国农业部公告的动物饲料添加剂品种目录之中. 桂远明等的研究表明双歧杆菌制剂可以抑制病原菌生长，并减少内毒素进入鱼体内，对鲤鱼爆发型肝炎的治疗具有良好效果。
1.5 硝化细菌
硝化细菌是利用氨氮或亚硝酸盐作为氮源，从氨氧化过程中获得能量，CO2作为碳源的化能自养菌，无芽孢，革兰氏阴性，专性好氧。硝化细菌可以氧化氨氮和亚硝酸盐为硝酸盐，形成可以被吸收的营养物质。
李长玲等研究发现，当投加硝化细菌浓度为100 cfu/L时，罗非鱼鱼苗养殖水环境中氨氮浓度降低25.05%，亚硝酸氮降低45.16%，COD降低12.33%，养殖水质得到改善，鱼苗体长增加了22.18%，体重增长了46.15%，幼鱼碱性磷酸酶、活力、过氧化物酶活力以及超氧化物歧化酶活力都有明显提高。 碱性磷酸酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶是水产动物代谢过程中参与调控的重要酶类，酶活力的高低可以表征上述鱼类免疫功能和抗病能力的强弱。
硝化菌是自养菌，生长缓慢，养殖时的频繁换水极易将其洗脱出系统，损害了它的潜在功能，Shan等发现经固定化的硝化细菌对去除对虾养殖废水中的氨氮效果较好。
1.6 酵母菌
酵母菌一般泛指一类能发酵糖类的各种单细胞真菌，它的细胞直径比细菌大得多， 酵母菌含有丰富的蛋白质和维生素，是水产饲料的优良添加剂。有的酵母菌还有净化水质的作用，谢航和邱宏瑞从海水中分离到一株具有高效降解养殖水体氨氮功能的假丝酵母菌，试验结果表明，当养殖水体氨氮浓度≤20 mg/L，pH值6-7，温度25-30 ℃，盐浓度0-1%，溶氧2 mg/L以上时，氨氮降解率近80% 。
2 水产养殖中主要益生元及其对水产养殖的影响
益生元被定义为一类由一些益生菌代谢所产生的不可消化的物质，它会引起肠道菌群微生物的变化。
2.1 低聚糖
低聚糖是由2-10个单糖通过糖苷键连接形成的直链或支链的一类寡糖。 其中，功能性低聚糖不能被宿主直接吸收，但可特异性地增殖优势种群微生物，如双歧杆菌、乳酸菌等，同时也可抑制有害菌，提高机体免疫能力. 这类寡糖包括果寡糖、甘露寡糖、木寡糖和壳寡糖。
王艳等的研究表明，果寡糖在基础饲料中的添加浓度为1 g/kg时，可以显著提高银鲫的非特异性免疫能力，表现为血清溶菌酶活力、白细胞吞噬活性、血清SOD酶活性和补体C3的含量显著高于对照组，且果寡糖只有在合适的用量范围内，才能产生正效果。
蔡雪峰等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增加了，但多样性有所降低。菌群组成不但与养殖环境有关，还与寡糖的浓度有关，且抗感染实验结果表明，壳寡糖能够提高虹鳟幼鱼抗嗜水气单胞菌感染的能力。
除此以外，甘露寡糖、木寡糖也可显著提高鱼虾生长性能，改善肠道功能，提高营养物质消化率和机体非特异性免疫功能。 但是，黄燕华等对凡纳滨对虾的研究却表明，添加低聚木糖对对虾增质量率和特定生长率均无显著影响，虽然能够一定程度地增加对虾消化道中的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性，但效果不明显。
2.2 多 糖
微生物非抗生素活性物质主要有脂多糖、肽聚糖、葡聚糖、真菌多糖等，这类复合糖化物可诱导水产动物提高自身免疫力，抵抗外侵。
康洁将提取纯化的大肠杆菌细胞壁脂多糖注射于草鱼体内，结果表明脂多糖能够引起受试鱼血液中白细胞的数量显著增加，提高了机体免疫能力。 简纪常等利用弧菌脂多糖免疫石斑鱼后发现，脂多糖可刺激鱼体产生免疫应答，还可提高石斑鱼血清效价、POD及SOD活性，从而提高其免疫保护能力。 Solem认为脂多糖可促进大西洋鲑巨噬细胞的分裂，从而提高机体抗感染能力。
王秀华发现肽聚糖增强了虾体的抗病能力，投喂组虾池的发病率为0 - 40%，而未投喂肽聚糖的虾池发病率高达80%-100%。宋晓玲等将双歧杆菌肽聚糖注射于日本对虾和牙鲆体内，发现肽聚糖可显著提高血清酚氧化酶及溶菌酶活性，可用于提高水产动物的非特异性免疫。
陈云波等在饲料中添加β-葡聚糖投喂30 d后，发现南美白对虾的存活率有明显提高，体长没有显著影响。
另外，许多研究均表明壳聚糖可以显著提高水产动物体内的溶菌酶活性和存活率，提高水生动物的非特异免疫能力。 此外，虫草多糖作为一种胞外糖蛋白，对水产动物也有明显的免疫增强作用和调节作用。
3 抗菌肽
抗菌肽是具有抗菌活性的多肽，具有广谱杀菌作用，在水产养殖上具有较大的应用潜力。
王广军等发现，在饲料中添加抗菌蛋白后，南美对虾的生长速度、增重率、成活率和抗病力都优于对照组。 黄沧海等在对罗非鱼的研究中发现，抗菌肽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。而黄自然的研究发现，投喂抗菌肽养殖对虾时收获率比投喂金霉素时效果更佳。因此，抗菌肽很有可能取代抗生素成为新型饲料添加剂。
杨绒指出通过对用于水产动物的各种抗菌肽的筛选、结构和功能的研究，再经基因工程进行表达，可望实现抗菌肽的批量生产和应用。
4 水产养殖中主要合生素及其对水产养殖的影响
合生素又称合生元，是指益生菌与益生元联合使用的生物制剂，其特点是可以同时发挥益生菌和益生元的作用。
肖世玖等利用3种合生素投喂团头鲂，结果表明，由低聚木糖和芽孢杆菌配制的合生素能提高团头鲂的生产性能约44.94%，改善血清抗氧化能力，还能改善肠道形态和其中微生物生态， 温俊等发现，添加合生素可显著降低草鱼肠道弧菌总数，提高枯草芽孢杆菌总数，并提高草鱼的生长性能。 王玲等研究表明，添加0.1%的含有枯草芽孢杆菌的合生素可显著提高罗非鱼的增重率，并降低饲料成本。 刘波等研究发现0.01%低聚木糖和0.01%地衣芽孢杆菌配伍饲喂异育银鲫效果较好。
二、 微生态制剂在水产养殖中存在的问题
微生态制剂在我国已经被广泛应用，但是还有很多问题有待解决。第一，微生态制剂的使用时机很重要。目前，在生产中微生态制剂常常被定位为救急产品。而当水质或水产动物的健康状况恶化时，使用微生态制剂往往适得其反。虽然微生态制剂作为抗生素药物的代替品有很大的进展，但在治疗突发病方面仍存在着明显的不足。因此，我们在日常的使用中要坚持预防为主、防治结合的理念，正确使用微生态制剂。另外，在投喂微生态制剂方面要注意到有益菌的活化和繁殖中，需要消耗氧气，使用后可能造成水体缺氧，在阴天使用时尤为需要重视，要加大充氧等安全措施。第二，生产中的微生态制剂活菌浓度常常不能保持稳定, 易受外界环境因素的影响。如水体的温度、pH、溶解氧等的影响。而微生态制剂在在使用时要保持一定的菌数，产品中必须含有相当数量的活菌数才能形成优势菌群取得相应效果。因此，通过技术手段保证活菌数量，并加强其浓度的检测尤为重要。除此之外，现阶段市场上的微生态制剂大都是以单一产品为主，产品针对性较差，并且大多数的微生态制剂作用含糊，不同的水域环境条件对菌的影响是不同的，处理效果也不相同。另外，不同的动物种群内肠道的菌群还存在这一定的差异性。第三，微生态制剂是通过严格的发酵过程生产的，对于生产工艺有着很高的要求，具有一定的生产难度，所以目前市场上微生态制剂的产量和品质不能得到完全保证。另外，由于我国微生态制剂起步较晚，发酵行业较为分散，导致生产成本较高，再加上产品保存运输等环节难度较大，各种费用居高不下。这也限制了微生态制剂的使用。第四，从检测手段和安全性方面。目前绝大多数微生态制剂都没有统一的标准和生产规范，都是根据各自的技术选育而来，因此，检测机构对一些微生态制剂产品的安全性还不能做出合理的判断。在使用中效果较好的产品，活菌数量保持多少还不能完全确定，不同的动物对于活菌数量要求不同，过多或者过少都会影响动物的正常生长和发育。而当前监管机构的检测手段和技术还不完善，市场上的微生态制剂品种质量良莠不齐。