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    粪肠球菌的作用与功效以及在水产养殖中的应用!


    中国微生物菌种查询网:水产养殖对产量的过高追求往往导致养殖密度过高,超出了水体的承载能力,从而导致养殖环境恶化、水产动物免疫力降低,疾病防治难度增加,而抗生素、杀虫剂等药物的不合理使用又会出现病原生物抗药性增强和药物残留超标等问题。以上问题将阻碍水产养殖业的可持续发展甚至威胁到人类的健康。随着人们生活水平的提高和食品安全意识的增强,对水产品品质提出了更高的要求,这将促使水产养殖业向着健康、生态养殖方向发展。

    微生态制剂因具有安全高效无残留的特点,符合水产养殖业的发展趋势,受到人们的普遍关注并逐渐在水产养殖中得到推广和应用,在确保我国水产养殖业的健康持续发展,减少化学试剂及药物的使用量,降低养殖水产品中的药物残留,提高养殖水产品的质量安全水平等方面发挥重要的作用。目前,光合细菌、芽孢杆菌、乳酸菌等微生物产品已经在水产养殖中得到较广泛的应用。

    粪肠球菌属乳酸菌的肠球菌科,肠球菌属,是人和动物肠道内主要菌群之一,可把部分糖类的无氮浸出物转化为乳酸供机体使用,分泌的L型乳酸可完全被机体吸收利用。《饲料添加剂品种目录(2013)》将粪肠球菌规定为可以添加到饲料中的菌种,与厌氧、培养保存条件苛刻的双歧杆菌相比,更适合于生产和应用。粪肠球菌作为微生态制剂在水产养殖业中具有广阔的应用前景。

    一、粪肠球菌的生物学特性

    粪肠球菌为革兰氏阳性兼性厌氧菌,菌体为圆形或椭圆形,直径约0.5~1.0μm,在液体培养基中呈长链状延伸生长,固体培养基中呈较短的双链或单短链状排列,菌体周围无鞭毛和芽孢,无运动性。其营养要求低,在普通琼脂培养基上可生长,在含有血清的培养基上生长良好,菌落大且光滑,扁平隆起,不透明,灰白色,边缘完整,直径1~2mm,表现为α或β性溶血。能在10℃或45℃条件下生长,并能耐65℃温度30分钟,可在pH 9.6和含6.5%NaCl肉汤培养基中生长。它可利用精氨酸为能源,发酵葡萄糖产酸不产气,不发酵阿拉伯糖。在简单的培养基上生长不需要叶酸。过氧化氢酶试验、硝酸盐还原试验、接触酶试验均为阴性。

    二、粪肠球菌在水产养殖中的主要功效

    1、维持消化道微生态平衡

    粪肠球菌能耐受较低的pH,对胃液、肠液、胆盐耐受性较高,能够顺利通过胃到达肠道定植,为发挥益生菌作用提供先决条件。粪肠球菌进入肠道定植后可大量增殖,抑制有害微生物的生长,调节肠道微生态平衡,减少肠道疾病的发生。粪肠球菌在生长繁殖过程中产生的乳酸、乙酸和异丁酸等有机酸可调节肠道pH值,从而抑制有害微生物的生长。此外,粪肠球菌可产生抑菌代谢产物,如细菌素。细菌素可与敏感细胞表面受体特异性结合,形成离子通道引起离子渗漏,影响ATP的合成和特定物质的运输,最终抑制蛋白质和DNA等大分子物质的合成致使细胞死亡,从而起到抑菌杀菌作用。研究表明,粪肠球菌对嗜水气单胞菌,铜绿假单胞菌,腐败希瓦氏菌,大肠杆菌,金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等病原菌有良好的抑制作用。

    2、营养作用,促进生长

    粪肠球菌在肠道定植后分泌的L型乳酸可增强肠道的消化吸收能力;粪肠球菌可提高水产动物消化道内蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等消化酶的活性,这些酶可促进饲料中的蛋白质、脂肪及复杂的碳水化合物的分解,最终生成的单体及能量供给机体生长及发育,从而提高饲料的消化吸收率,促进水产动物的生长;粪肠球菌在生长繁殖过程中还会产生维生素、氨基酸、促生长因子等多种营养物质,促进铁、钙、锌等矿物元素的吸收,补充机体营养元素;此外,粪肠球菌可使饲料中的纤维变软,提高饲料的转化率。沙玉杰等将粪肠球菌添加到凡纳滨对虾饲料中饲养4周,结果表明,饲喂粪肠球菌可显著提高凡纳滨对虾肠道和肝胰腺中淀粉酶和脂肪酶活力(P<0.05)。

    3、调节免疫,提高抗病力

    粪肠球菌能够提高水产动物的免疫力,增强其抗病原菌感染能力。粪肠球菌在水产动物肠道内定植可在肠道上皮细胞上形成生物膜,保护肠上皮细胞免受有害物质侵袭,具有免疫屏障功效。粪肠球菌可刺激免疫细胞释放免疫因子,从而提高水产动物的抗氧化能力。黄燕华等在奥尼罗非鱼饲料中添加粪肠球菌,结果表明,血清碱性磷酸酶活性、血清抗超氧阴离子自由基能力及抗嗜水气单胞菌感染能力均显著提高,粪肠球菌对提高奥尼罗非鱼的免疫力具有显著效果。Allameh等研究表明饲喂粪肠球菌可显著提高银刺鲃在嗜水气单胞菌感染时的抗体水平,增强体液免疫应答水平,从而提高存活率。Urie等在虹鳟饲料中添加粪肠球菌显著提高了其红细胞比容,吞噬指数和吞噬活性及粘液产量。Satoh研究表明饲料中添加灭活的粪肠球菌可增强虹鳟的免疫力,显著降低其在杀鲑气单胞菌感染时的死亡率。

    4、改善养殖水体环境

    养殖水环境污染已成为当今水产养殖业面临的突出问题之一。高密度投放苗种和大量投喂人工配合饲料是当前集约化水产养殖模式的两个显著特点。据报道,投放的饲料有10%~20%没有被养殖动物所摄食,而是分散到水体环境中;被摄食的饲料氮只有约20%~25%用于生长,其余的75%~80%以粪便和代谢物形式排入水体。加之大量施肥,使残留饵料、水生生物排泄物及尸体、各种有机无机肥料等富营养因子无法及时清理,导致水体生态平衡失调,氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质超标,有害微生物大量生长,浮游植物的生长受到抑制,溶氧降低。在环境胁迫下,水产动物的生长受到抑制甚至引发疾病,给养殖生产造成了较大的损失。粪肠球菌等有益微生物可将养殖池塘水域底部长时间积累的大量残余饵料等分解为小分子,最终分解为二氧化碳、硝酸盐等,有效地降低了水中的COD、BOD,使水体中的氨氮与亚硝酸盐、硫化物的浓度降低,浮游植物在光合作用时可吸收利用产生的无机物,在净化水质的同时增加池塘溶氧,最终修复养殖水环境并维持生态系统的平衡。

    三、粪肠球菌在水产养殖中的应用

    1、作为饲料添加剂使用

    粪肠球菌作为饲料添加剂使用可调节水产动物肠道菌群平衡,提高饲料利用率,增强免疫力,提高养殖效益。黄旺等将粪肠球菌添加到吉富罗非鱼饲料中,结果表明,罗非鱼的末均重(FBW)、增重率(WGR)、特定生长率(SGR)和尾均摄食量(FI)均显著提高,全鱼粗蛋白含量和粗脂肪含量显著高于对照组,干物质、蛋白质和脂肪沉积率均显著高于对照组。周晓波等比较嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和粪肠球菌的对奥尼罗非鱼的饲喂效果,结果表明,粪肠球菌在罗非鱼中的应用效果最好,在饲料中添加粪肠球菌能够促进罗非鱼生长,提高饲料利用率,降低血清胆固醇和甘油三酯含量以及谷丙转氨酶活性,同时增加肠道乳酸菌数量,改善肠道微环境。刘翠玲将粪肠球菌添加到鲤鱼饲料中可显著降低饵料系数(P<0.05);提高饲料粗脂肪的表观消化率(P<0.05);后肠蛋白酶和脂肪酶活性显著提高(P<0.05);血清碱性磷酸酶(AKP)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)等非特异性免疫相关酶活性显著提高(P<0.05),表明粪肠球菌作为饲料添加剂使用可提高鲤鱼免疫力并促进其生长。沙玉杰将一株分离自矛尾虾虎鱼肠道的粪肠球菌NRW-2添加到凡纳滨对虾商品饲料中,凡纳滨对虾中肠免疫基因的表达显著增强,肠道弧菌数量明显减少,表明NRW-2可显著提高凡纳滨对虾的病原菌抵抗力,可作为饲料添加剂使用。在实际应用中需考虑水产动物种类、生长阶段及水环境条件等因素确定粪肠球菌在饲料中的添加量。

    益生菌制剂作为饲料添加剂使用时除具有促生长和增强免疫力的作用外,还具有一定的改善水环境的作用。汤菊芬等将含有粪肠球菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的复合益生菌制剂添加到凡纳滨对虾配合饲料中饲养30d,结果表明,饲喂复合益生菌制剂除了可提高凡纳滨对虾的生长指标和抗病力外,还可维持水体pH值稳定,并降低水体氨氮(NH3-N)和亚硝酸盐氮(NO2--N)的含量,养殖水体环境得到有效改善。分析原因可能是益生菌随残饵释放入水体或益生菌未定植对虾肠道而随粪便排入水体,在适宜环境下生长增殖,从而发挥水质调节作用。

    2、作为水质改良剂使用

    养殖水环境质量是养殖成败的关键因素之一,定期使用水质改良剂可显著改善养殖水体环境,从而促进养殖动物的健康生长。

    粪肠球菌可作为水质改良剂使用,刘玉林等将粪肠球菌作为水质改良剂应用到草鱼养殖中(每10d投放一次,全程使用),与定期消毒的养殖池塘相比,定期投放粪肠球菌可显著降低水中NH3-N和NO2--N浓度,提高养殖环境的酸碱度和溶氧,有效改善水质并促进草鱼的生长。王寅等研究了粪肠球菌对水体NH3-N和NO2--N的影响,结果表明,粪肠球菌可有效去除模拟污水中的NH3-N和NO2—N,5d内的去除率分别为54.28%和100%。张秋明等向黄沙鳖养殖池塘中定期施用生石灰和含粪肠球菌的微生态制剂,可使养殖池塘的水质保持稳定并提高养殖效益。

    四、存在的问题和展望

    粪肠球菌作为一种益生菌在水产养殖生产中已经得到较为广泛的应用,但是粪肠球菌产品在生产和使用过程中仍存在一些问题:1)菌体不耐高温,无法耐受配合饲料生产中的高温条件;2)保存和使用过程中活菌数下降较快,易受杂菌污染。

    因此,筛选菌体保护剂以提高制剂的耐高温性能,从而适应配合饲料生产工艺要求仍需要进一步研究;粪肠球菌的干燥工艺和保存条件需进一步优化,以确保菌体在干燥和保存过程中的存活率。随着对粪肠球菌的深入研究,粪肠球菌将在水产养殖领域发挥更加重要的作用,并可促进水产养殖业的健康发展。

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