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)物中的研究卻剛起步，特別是其對(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，將其潛能變成現(xiàn)實(shí)尚有一段距離
□文/湛江恒興南方海洋科技有限公司 王昊 李色東 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所李純厚李卓佳
乳酸菌(Lactic acid bacterium，LAB)是一群能從可發(fā)酵性碳水化合物中產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的通稱。乳酸桿菌有44個(gè)種，連同亞種共51個(gè)種，是革蘭氏陽(yáng)性、無(wú)芽孢、細(xì)長(zhǎng)、有彎曲的桿菌。有9個(gè)屬：其中5個(gè)屬呈球狀，如乳酸球菌(1actococcus)、鏈球菌(streptococcus)等；4個(gè)屬呈桿狀，如乳酸桿菌(1actobacillus)、雙歧桿菌(bifidobactrium)等。
乳酸菌是被人類作為食品微生物利用的一大類菌，尤其在增強(qiáng)牛奶保健功能、提高青貯品質(zhì)、提高畜禽生產(chǎn)性能、降低畜產(chǎn)品貯藏對(duì)肉品風(fēng)味的影響等方面已取得較好效果，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。
1、生理功能及代謝產(chǎn)物
1.1 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(guò)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(guò)程和應(yīng)激反應(yīng)等產(chǎn)生作用?！ ?br> 1.2 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(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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。1933年Whitehead H R等從乳酸菌分離出一類細(xì)菌素，在1947年將其命名為尼生素(Nisin)。1953年，尼生素首先在英國(guó)上市，隨后在48個(gè)國(guó)家開(kāi)始利用尼生素，1988年尼生素通過(guò)美國(guó)FDA批準(zhǔn)作為食品添加劑。乳酸菌產(chǎn)生的過(guò)氧化氫能夠激活牛乳中的過(guò)氧化氫酶—硫氰酸系統(tǒng)，抑制和殺滅革蘭氏陰性菌、過(guò)氧化氫酶陽(yáng)性細(xì)菌如假單孢菌屬、大腸桿菌類和沙門氏菌屬等。
Hemandez等將奶酪中分離到的植物乳桿菌進(jìn)行抑菌研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)許多革蘭氏陽(yáng)性菌有抑制作用，并確定抑菌物質(zhì)是細(xì)菌素類物質(zhì)，并且該物質(zhì)在pH值1-9內(nèi)都具有很好的抑菌活性。Vizoso等發(fā)現(xiàn)從人糞便和發(fā)酵產(chǎn)品上分離到的兩株乳酸菌具有體外抑菌活性，并認(rèn)為是乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸在起作用。Shahani等認(rèn)為乳酸桿菌產(chǎn)生的復(fù)合物可以抑制其它微生物的生長(zhǎng)，細(xì)菌素是最主要的，但過(guò)氧化氫、乳酸也有一定的作用。Stoffels等發(fā)現(xiàn)肉食桿菌生長(zhǎng)的肉食素對(duì)其他乳酸菌的抑制作用非常明顯。
2、對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的適應(yīng)性
2.1 乳酸菌在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的定植狀況
乳酸菌作為魚(yú)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(wú)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(yú)腸道內(nèi)的定植時(shí)，證明了這一點(diǎn)。王福強(qiáng)等研究表明，來(lái)源不同的鼠李糖乳桿菌和干酪乳桿菌均可在牙鲆消化道定植，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。Joborn 等用肉桿菌來(lái)研究其在虹鱒腸道內(nèi)的定植和對(duì)魚(yú)類病原菌的抑制作用，結(jié)果表明肉桿菌可以在虹鱒腸道內(nèi)大量增殖并定植下來(lái)，但定植效果不佳，停喂肉桿菌3d后廣布肉桿菌的數(shù)量明顯下降。Rengpipat等用Bacillus 11養(yǎng)殖斑節(jié)對(duì)蝦也得到類似的結(jié)果，抑制了水中弧菌數(shù)量的增長(zhǎng)。陳營(yíng)研究表明，通過(guò)在飼料中添加由單一鼠李糖乳桿菌P15制備的微生態(tài)制劑，證明鼠李糖乳桿菌P15可以在牙鲆仔稚魚(yú)腸道中定植，并能控制腸道中的弧菌數(shù)量?！ ?nbsp;
2.2 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(guò)環(huán)境因子對(duì)菌株生長(zhǎng)影響的研究表明，乳酸桿菌(Lactobacillus.spp)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。乳酸菌的其他菌株對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的適應(yīng)性的研究鮮有，有待進(jìn)一步研究。
2.3 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(lái)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(lái)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(guò)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。
3、乳酸菌研究進(jìn)展及其應(yīng)用
由于抗生素、激素類藥物在水產(chǎn)上的不合理使用，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留問(wèn)題對(duì)人類健康造成了巨大威脅。水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，人們?cè)絹?lái)越提倡生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)。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(wú)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：
3.1 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(guò)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(lái)，一些乳酸菌開(kāi)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(lái)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。楊鶯鶯等研究乳酸桿菌L1對(duì)致病弧菌的抑制作用，證明乳酸桿菌及代謝物質(zhì)對(duì)鯊魚(yú)弧菌和溶藻弧菌具有協(xié)同抑制作用。楊勇等證明乳酸菌代謝產(chǎn)物對(duì)鰻弧菌的生長(zhǎng)具有非常顯著的抑制作用，該代謝產(chǎn)物對(duì)鰻弧菌的抑制效率在90%以上。姜英輝等研究了乳酸鏈球菌L3-18的培養(yǎng)及其對(duì)海洋弧菌的抑制作用。竇曉明就乳酸菌胞外產(chǎn)物對(duì)副溶血弧菌抑制作用的研究表明，3株乳酸菌（命名為A-1，A-2，A-3）胞外產(chǎn)物對(duì)副溶血弧菌 (Vibrio parahaemolyticus)有較強(qiáng)的抑制作用。
3.2 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(yú)類消化吸收，促進(jìn)生長(zhǎng)。Byurl等從鲆魚(yú)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(yú)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(yú)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(yú)內(nèi)臟提取出來(lái)的乳酸菌的飼料喂鱈魚(yú)苗，3個(gè)月后將魚(yú)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(chóng)作為大菱鲆仔魚(yú)的鮮活餌料，證明乳酸菌可以提高仔魚(yú)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。
3.3 凈化養(yǎng)殖水體
向養(yǎng)殖水體投放有益菌（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(yú)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(yú)蝦類健康生長(zhǎng)。
周海平就乳酸桿菌對(duì)養(yǎng)殖水體，飼料的降解作用進(jìn)行了深入研究，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(wú)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。沈南南研究了地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis，BL)、光合細(xì)菌(PSB)和乳酸桿菌(Lactobacillus spp.)對(duì)凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)封閉式高密度養(yǎng)殖水質(zhì)的調(diào)控效果，結(jié)果表明，芽孢桿菌結(jié)合乳酸桿菌使用，可以明顯降低養(yǎng)殖水體氨氮等有害物質(zhì)的含量。
EM是由多種有益微生物組成的活菌制劑，在水產(chǎn)養(yǎng)殖上既可用作水質(zhì)凈化、改良劑，保持水質(zhì)穩(wěn)定，又可作為餌料拌合劑，增強(qiáng)養(yǎng)殖品種的免疫力，促進(jìn)養(yǎng)殖品種的健康生長(zhǎng)，從而提高產(chǎn)量和效益。乳酸菌作為EM菌的主導(dǎo)菌應(yīng)用于水質(zhì)凈化的效果良好。白維東在成魚(yú)養(yǎng)殖池中使用EM菌，實(shí)驗(yàn)池溶氧量比對(duì)照池提高11.2%，NH4+-N和NO2--N含量分別降低了54%、55%，餌料系數(shù)降低8.2%，單位面積凈產(chǎn)量提高14.4%。黃永春報(bào)道EM制劑能降低建鯉養(yǎng)殖池氨氮。林新華等研究表明，經(jīng)復(fù)合EM處理后能使養(yǎng)殖水體達(dá)到無(wú)污染排放。
4 應(yīng)用前景
從目前的研究報(bào)道來(lái)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(kāi)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?！ ?br> 參考文獻(xiàn)（略）
