微生态制剂在南美白对虾养殖中的应用研究进展
摘要：微生态制剂是一种新型的饲用添加剂，具有绿色、生态、无毒、无残留、不产生抗性、作用范围广等特点，具有调节肠道菌群平衡、抑制有害菌群生长、增强机体免疫力、净化水质、提高饲料利用率、促进水产动物生长发育等作用，在水产养殖中得到了广泛应用。近年来，微生态制剂在南美白对虾养殖中的应用研究取得了较大进展，尤其在南美白对虾的生长性能、免疫功能、抗病力等方面发挥了积极的作用。文章就微生态制剂的分类、作用机制及其在南美白对虾养殖中的应用效果进行了综述，为微生态制剂的研究及其在南美白对虾养殖中的合理应用提供参考，进一步促进南美白对虾养殖业的高效、健康发展。
关键词：微生态制剂；作用机制；南美白对虾
南美白对虾(Litopenaeus vannamei)营养丰富，味道鲜美，具有生长快、适应性强、养殖周期短等优点，是我国主要的对虾养殖品种之一，但随着对虾养殖业大规模、集约化的发展，导致南美白对虾机体免疫力下降，疾病频发。传统养殖依赖抗生素预防或治疗对虾疾病，这不仅会破坏对虾肠道内正常菌群，引起体内微生态内环境失衡，还会造成细菌耐药性或药物残留，引起机体免疫功能下降，给养殖户造成损失。此外，大量使用抗生素还会引起水环境污染，甚至造成水产品质量安全问题，危害消费者的健康。微生态制剂作为一种绿色、生态、高效的新型生物制剂，具有调节水产动物肠道微生态平衡、净化养殖水环境、降低饵料系数、提高水产动物机体免疫功能等功能，是抗生素的重要替代品之一，在水产养殖中极具应用潜力。本文主要对微生态制剂的分类、作用机制及其在南美白对虾养殖中的应用研究进行了论述，以期为微生态制剂在对虾养殖中的研究和应用提供一定的参考依据。
1 微生态制剂的分类
1.1 按照物质组成分类
按照物质组成，微生态制剂包括益生菌、益生元和合生元。益生菌又称益生素、生菌剂，常见的益生菌有光合细菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌和硝化细菌等。益生元不易被动物消化吸收，能够选择性地促进肠道内有益微生物的生长繁殖，改善宿主胃肠道微生物菌群，保持肠道微生态群系平衡，实现免疫调节。常用的益生元包括寡糖、多糖和酸化剂，寡糖主要有低聚木糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚半乳糖等，多糖主要有菊粉、壳聚糖、微生物多糖和中草药类多糖，酸化剂主要有乳酸、柠檬酸等。合生元又名合生素，由速效性的益生菌和慢效性的益生元科学配制而成，能够选择性地促进外源性益生菌在水生动物消化道内定植生长，针对性地促进内源性消化道中有益微生物菌群的生长，从而调节消化道微生态群系平衡和机体代谢水平，增强机体免疫力，促进水产动物健康生长。
1.2 按照微生物种类分类
按照微生物种类，微生态制剂主要包括芽孢杆菌制剂、乳酸杆菌制剂、酵母类制剂、光合细菌类制剂、复合微生态制剂等。
1.2.1 芽孢杆菌制剂
芽孢杆菌具有耐热、耐挤压、耐干燥、稳定性强等特点，可分泌形成蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶类，以及氨基酸和维生素等多种营养代谢产物，在营养缺失或遇不良环境时可形成内生孢子，能够降低饲料系数，促进水产动物生长发育，增强水产动物机体免疫力，改善水质环境。目前水产养殖中应用较多的有枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)、多发酵芽孢杆菌(B. polyfermenticus)、蜡样芽孢杆菌(B.cereus)等。
1.2.2 乳酸杆菌制剂
乳酸菌类制剂是乳酸菌在适宜的条件下进行培养、发酵，生成的代谢产物和培养液经过干燥处理加工而成。乳酸菌类制剂具有调节肠道微生物菌群平衡、抑制有害菌群生长、促进机体生长等多种功能。在水产养殖中应用较多乳酸菌类制剂有嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)和屎肠球菌(Enterococcusfaecium)等。
1.2.3 酵母类制剂
酵母菌是B族维生素、游离核苷酸、氨基酸和蛋白质的主要来源，在养殖中主要作为饲料添加剂和开口料使用，具有净化水质、促进机体生长、提高饲料利用率、增强动物机体免疫力等功能。水产养殖中应用最多的酵母主要包括酿酒酵母、海洋酵母以及饲料酵母。
1.2.4 光合细菌类制剂
光合细菌以光为主要能源，通过固氮、固碳、脱氮、氧化硫化物等作用降低养殖水环境中的有机物、氨氮及硫化物等，富含蛋白质、辅酶Q、维生素B、叶酸等营养物质。光合细菌不仅能够促进水产动物生长发育，提高水产动物免疫力，还可有效降解水体中氨氮类有害物质，起到净化水质和预防疾病的作用。
1.2.5 复合微生态制剂
复合微生态制剂是由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等多种益生菌按照一定比例混合培养而成的活菌制剂。在水产养殖中，复合微生态制剂不仅可调节肠道菌群平衡，有效抑制病原微生物的生长繁殖，增强水产动物免疫功能，提高机体抗病力，还可降低养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐等有毒物质浓度，起到净化水质作用。
2 微生态制剂的作用机制
2.1 调节肠道微生物菌群平衡
健康的水生动物肠道内以厌氧菌群为主，少量好氧和兼性厌氧细菌，且菌群处于动态平衡状态。当机体受到环境突变、饲喂不当、药物使用不合理或病原菌入侵等不良因素刺激时，肠道内微生物菌群会失去失衡，从而导致水生动物的生长缓慢、抵抗力降低甚至引发疾病。饲料中添加微生态制剂能够增加水产动物体肠道内有益菌群数量，使肠道微生态恢复平衡，抑制有害菌生长繁殖，减少疾病的发生。有研究显示，在草鱼基础饲料中分别添加浓度为1.0×107CFU/mL的枯草芽孢杆菌、乳酸菌以及枯草芽孢杆菌和乳酸菌的混合菌可快速提高草鱼肠道中异养菌总数，饲喂30d后，异养菌稳定在1011CFU/kg，而对照组的弧菌呈现上升趋势，乳酸菌上升较慢，最高达5.0×106CFU/kg。也有研究显示，采用添加多糖复合微生态制剂的饲料投喂草鱼，饲喂第14～21d草鱼肠道菌群在门水平上优势菌门变形菌门丰度由58.62%提高至81.22%。
2.2 补充机体内活性物质
微生态制剂能够给水产动物机体补充维生素、氨基酸等营养成分，在代谢过程中还能产生蛋白酶、淀粉酶以及脂肪酶等多种生理活性物质，有效促进营养成分的消化吸收，提高饲料利用率，保障水产动物健康生长。王国霞等研究显示，在南美白对虾饲料中添加液体乳酸菌制剂可有效提高对虾肝胰脏和肠道中蛋白酶和淀粉酶活性，当添加量为0.5%时，对虾肝胰脏和肠道中蛋白酶和淀粉酶活性最高。林艾影等在军曹鱼基础饲料中分别添加1.0、3.0、5.0×108 CFU/g的乳酸杆菌和粪肠球菌，结果显示，不同浓度的乳酸杆菌、粪肠球菌对军曹鱼幼鱼肠道淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶活性均有显著影响，以添加3.0×108CFU/g乳酸杆菌效果最佳。
2.3 增强机体免疫力
微生态制剂可作为免疫激活剂和免疫佐剂，刺激水产动物免疫系统，促进免疫细胞增殖，提高机体特异性和非特异性免疫酶活性，增强机体免疫力和抗病能力。邓希海等研究显示，在鲈鱼基础饲料中添加枯草芽孢杆菌、酵母菌和植物多糖的复合微生物制剂可提高溶菌酶活性和补体3含量，且添加2%时效果优于1%组，2%组的溶菌酶活性和补体3含量分别较1%组提高了4.43%和6.37%。于道德等在凡纳滨对虾饲料中分别添加0、105、107、109CFU/g枯草芽孢杆菌HSP05，结果显示，107CFU/g组和109CFU/g组肝胰腺超氧化物歧化酶活性显著提高，3个枯草芽孢杆菌组血清酚氧化酶、溶菌酶、肝胰腺过氧化氢酶活性均显著提高。
2.4 改善养殖水环境
微生态制剂可以通过氧化、氨化、硝化以及反硝化等作用将水产动物的排泄物、残存饵料、动物残体等大分子有机物质降解为小分子化合物，最终转变为硝酸盐、磷酸盐等物质供藻类植物生长，而藻类植物光合作用产生的氧又可供水产动物呼吸和分解有机物，进而实现水生态良性循环，达到净化水质的目的。研究显示，芽孢杆菌、硝化细菌能够快速降低水体中亚硝酸盐的含量，光合细菌能够快速提高水体溶氧能力，降低水体氨氮含量，乳酸菌能够有效降低水体pH值，EM菌对亚硝态氮、氨氮、溶氧和pH值均有较好的调控效果，能够长时间稳定鲤鱼养殖水质环境。研究显示，定期全池泼洒浓度为107CFU/mL的干酪乳杆菌(LK)、107CFU/mL的侧孢芽孢杆菌(NJ) 和106CFU/mL的地衣芽孢杆菌(JXCB-2)，对虾养殖水体中的化学耗氧量(COD)、氨氮、亚硝酸盐氮、总氮和总磷平均降解率分别为8.0%、24.4%、31.1%、30.1%和9.8%，可有效净化水质。
3 微生态制剂在南美白对虾养殖中的应用
3.1 提高南美白对虾生长性能
部分微生态制剂可在对虾体内产生各种消化酶，帮助对虾消化营养成分，提高饲料转化率，还有部分微生态制剂可在对虾体内合成并释放氨基酸、多种维生素等营养物质，提高对虾消化酶活性，改善肠道健康水平，促进营养成分吸收，提高对虾生长发育。牛宁在对虾饲料中分别添加0、0.25%、0.50%、1.00%的酵母培养物，饲喂6周后发现，0.50%组体重、增重率分别显著提高了19.10%、28.31%，饵料系数显著降低了8.57%，效果最佳。曾思源等研究发现，在饲料中添加1.25%的乳酸菌，有效提高了南美白对虾的生长速度。宋晓明在饵料中分别添加0、0.5%、1.0%、和1.5%的乳酸菌，结果显示，1.0%组对虾的增重率、特定生长率分别显著提高了3.62%和5.31%，饵料系数降低了8.45%，表明乳酸菌可有效提高对虾的生长性能。魏续镇也得到了相似的结论。WON等研究发现，在饲料中添加107CFU/g的枯草芽孢杆菌和108CFU/g乳酸杆菌显著提高了南美白对虾的增重、生长率及饲料利用率。翁祖风在基础饵料中分别添加106CFU/g的枯草芽孢杆菌、106CFU/g的嗜酸乳杆菌、2×106CFU/g的枯草芽孢杆菌与嗜酸乳杆菌混合液，发现3个试验组南美白对虾的增重率、特定生长率均显著提高，饲料系数均显著降低，且两种菌混合使用效果更佳。有研究显示，干酪乳杆菌和长双歧杆菌可提高对虾增重率、特定生长率和饲料转化率。CHEN等发现，在基础日粮中添加水溶性壳聚糖和混合益生菌能够显著提高对虾的生长性能和饲料利用率。上述研究表明，微生态制剂可降低饵料系数，提高饲料利用率，有效提高南美白对虾特定生长率、增重率等生长性能。
3.2 增强南美白对虾免疫功能
微生态制剂可刺激对虾机体的免疫系统，促进免疫细胞的增殖，提高对虾机体特异性和非特异性免疫酶活性。LEE等研究显示，枯草芽孢杆菌、乳酸菌可显著提高对虾溶菌酶活性(LSZ)，改善对虾免疫反应。刘龙镇等将芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、酪酸菌组成的复合菌通过拌服、后喷涂、颗粒制剂、固体发酵等多种形式添加至凡纳滨对虾饲料中，发现不同添加形式均可不同程度地提高凡纳滨对虾血清超氧化物歧化酶(SOD)、溶菌酶(LSZ)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、总一氧化氮合酶(TNOS)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活性，其中复合菌固体发酵培养物组的效果最佳。LUO等在饲料中分别添加植物乳杆菌W2、乳酸菌Nj、粪肠球菌LYB等3种益生菌，发现对虾血清中酚氧化酶(PO)、过氧化物酶(POD)、ACP、AKP、iNOS、SOD、LSZ含量均有不同程度的增加。DU等在日粮中添加植物乳杆菌EP-M17提高了对虾SOD、过氧化氢酶(CAT)、胰蛋白酶(TRY)、AKP、ACP和淀粉酶(AMS)的活性水平，尤其是副溶血性弧菌E1感染后，酶的活性显著高于对照组。TSENG等也得到相似的结论。LE 等研究发现，戊聚糖假单胞菌可提高对虾AMS、TRY活性水平，增加对虾先天免疫反应和血淋巴中相关生化参数水平。HONG等将106、107、108 CFU/g的戊糖片球菌添加至含有0.5%低聚果糖的对虾基础日粮中，发现添加107CFU/g、108 CFU/g的戊糖片球菌均可显著提高对虾的血细胞总数以及PO和LSZ的活性。上述研究表明，对虾日粮中添加微生态制剂能提高对虾血液中LSZ、PO、SOD、ACP、AKP等非特异性免疫水平，提高机体免疫能力，增强抗病毒能力。
3.3 提高南美白对虾抗病力
微生态制剂能够促进对虾机体中形成有益菌群，大量有益菌的出现可抑制致病菌的繁殖，降低病害发生率。练小军等将假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp)和微小杆菌(Exiguobacterium sp)添加至基础饲料中，投喂感染白斑综合征病毒(WSSV)、致急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌(VPAHIND)和虾肝肠胞虫(EHP)的凡纳滨对虾，结果显示，添加假交替单胞菌的对虾存活率提高了21.3%，交替投喂2株菌的对虾存活率提高了18.4%。郝爽等采用添加枯草芽孢杆菌和乳酸乳球菌混合而成的复合益生菌饲喂副溶血弧菌攻毒的凡纳滨对虾，发现对虾成活率提高了16.7%。杨运楷等研究发现，水体中添加浓度为107CFU/mL由地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)BL-9、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BS-12、金丽假交替单胞菌(Pseudoalteromonasflavipulchra)CDM8以1：1：1组成的复合益生菌，对虾存活率提高了48%，有效降低了副溶血弧菌对南美白对虾攻击。TSENG等研究显示，采用添加植物乳杆菌菌株MRS8、MRS18和MRS20混合菌的饲料饲喂感染溶藻弧菌的南美白对虾，存活率均有所提高。KAI等研究显示，在基础饲料中添加植物乳杆菌、乳酸菌、粪肠球菌均对南美白对虾副溶血弧菌的抗病性有显著提高。POOLJUN等研究显示，采用嗜酸乳杆菌和酿酒酵母配制而成的虾料饲喂感染了副溶血弧菌的对虾，成活率提高了30%，有效降低了肝胰腺坏死病对南美白对虾的攻击。凝结芽孢杆菌、戊糖片球菌和低聚果糖的联合应用均可提高南美白对虾对副溶血弧菌的抗病性。上述研究表明，微生态制剂的应用有效提高了南美白对虾对病原菌的感染能力，提高了对虾成活率，促进对虾健康生长。
3.4 改善水质环境
微生态制剂可将养殖水环境中的残存饲料、水生动物残体以及排泄物等通过硝化、氨化、氧化等作用降解，有效降低水体中氨氮、亚硝酸盐及硫化物等有害物质，起到净化水质的效果。管立平等研究显示，赖氨酸芽孢杆菌可有效降低凡纳滨对虾养殖水体中的铵态氮、亚硝酸态氮、硝酸盐氮浓度，且对pH值的调控效果最佳。蔺丽丽等发现，在对虾养殖池塘中泼洒红螺菌和单胞菌的混合液不仅分解了池塘底泥中的污染物，降低水体的氨氮，稳定pH值，还有效提高了水体溶解氧，降低了微囊藻的生物量，增加硅藻门和绿藻门的生物量。冯伟业等研究显示，EM复合菌、硝化细菌制剂可有效降低水体中氨氮、亚硝酸盐和硫化氢的含量，稳定水质。洪宇建等应用由光合细菌、硝化细菌和芽孢杆菌组成的复合微生物制剂使对虾池中的氨氮和亚硝酸盐浓度降幅达100%，COD降幅63%。李咏梅等研究发现，同时添加枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)H1、短小芽孢杆菌(B.pumilus)BP-171、盐单胞菌(Halomonda sp)DN3等3种益生菌和聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)可显著降低对虾养殖水体总氨氮、亚硝态氮、硝态氮、总无机氮、总氮和活性磷浓度，且对亚硝酸氮去除效果最佳；单独添加枯草芽孢杆菌H1对总氨氮、硝酸氮去除效果最佳。上述研究表明，微生态制剂能够有效改善养殖水体的水质环境，降低水体中有毒有害物质的含量。
4 展望
微生态制剂具有调节南美白对虾肠道微环境、增强机体免疫力和抗病力、提高饲料利用率、促进生长发育，净化水质等功能。但微生态制剂的应用仍存在问题。例如：微生态制剂的最佳应用方式、最佳使用剂量和最佳投喂频率仍需进一步研究和优化，使用不当可能会导致营养过剩和微生态紊乱；不同地理环境和养殖系统的差异可能会影响微生态制剂的应用效果。未来可充分应用分子生物学、基因组学、遗传学、蛋白质组学等现代生物技术对微生态制剂进行深入研究，为南美白对虾的绿色、高效、健康养殖提供保障。
参考文献：略。
作者：蔡树东，赵龙飞等发表于《饲料研究》2024年第9期
