微生态制剂及其在水产养殖中的应用
摘要：本文综述了微生态制剂的详细分类，常用益生菌菌种的特性及其作用，分析了微生态制剂的作用机理及其在水产养殖中的应用，及微生态制剂的科学使用。
关键词：微生态制剂、生物夺氧、生物絮凝团
近年来我国水产养殖业发展迅速，集约化高密度养殖成为发展趋势。然而这种集约化高密度养殖导致养殖生态环境遭到破坏，鱼病和水质问题复杂化。大量抗生素的长期使用导致生态环境恶化，细菌耐药性加剧。抗生素在水产品中残留，通过食物链进入人体，对人类健康造成危害。微生态制剂作为一种新兴的技术，因其绿色环保、无毒副作用、无残留污染等优点对保障水产品安全，保持水产养殖业健康和可持续发展具有重要意义，是促进水产养殖业健康、绿色发展的有效途径。
1.微生态制剂及分类
1.1微生态制剂概述
微生态制剂(Microbial ecological agent) 是从自然界或动物体内分离得到的有益菌，经培养、发酵、加工等工艺制成的包含菌体及其代谢产物的活菌制剂。微生态制剂常用的益生菌菌种很多，到目前为止，在已经批准的微生态制剂产品中，常见的益生菌有9类：乳酸杆菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、粪肠球菌、粪链球菌、蜡样芽孢杆菌、酪酸梭菌和嗜热链球菌[1]。微生态制剂无毒副作用，可以改善水体生态环境，提高养殖对象免疫力等作用，因此具有广阔的应用前景。
1.2微生态制剂分类
根据其主要成分，微生态制剂可分为3类: 益生菌、益生元和合生素三种。益生菌又称益生素，是指使用后通过益生菌分解代谢直接发挥作用，达到提高宿主健康水平和维持良好养殖环境的目的。常见的益生菌有芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌等。益生元是指能够选择性地促进一种或几种益生菌生长繁殖的物质，通过有益菌的繁殖增多，抑制有害细菌生长，从而达到调整肠道或水体菌群，促进机体健康的目的。常见的有双歧因子、寡糖类物质等。合生素是指益生菌和益生元同时并存的制剂。使用的的益生菌在益生元的作用下，快速繁殖增多，使之更有利于发挥分解、抗病、保健的有益作用。
微生态制剂按照菌种组成又可分为单一型和复合型微生态制剂两种。单一型微生态制剂在水产养殖中广泛应用的主要有芽孢杆菌类、酵母菌类、光合细菌类、硝化反硝化细菌类、乳酸菌类等。复合微生态制剂有EM菌等。微生态制剂按照剂型又可分为液体型、粉剂和颗粒型三种剂型。不同剂型各有优缺点，水产养殖中应根据不同需要选择相应剂型。
2.微生态制剂常用菌种及特性
2.1光合细菌
光合细菌是一类有光合作用能力的异养微生物，主要利用小分子有机物合成自身生长繁殖所需要的各种养份。光合细菌能直接利用水中有机物、氨氮，还可以利用硫化氢，并可通过反硝化作用去除水中的亚硝酸盐等污染物。付保荣等研究表明，光合细菌能明显降解鲤鱼养殖水体中有机物和氨氮的含量、增加溶氧量、稳定水体pH，对水体中致病菌和有害藻类也有明显的抑制作用[2]。刘芳等用紫色非硫光合细菌净化鱼塘养殖水体也得到了类似的结果，结果表明其可以有效地降低水体中亚硝态氮的含量，降解率为41.18％[3]。光合细菌可通过降低水中的COD，间接增加水中溶氧，从而净化水质。光合细菌本身维生素含量高，蛋白质丰富，营养价值高，菌体适合作鱼虾的开口饵料。
2.2芽孢杆菌
芽孢杆菌属于需氧菌中的一类，在水产养殖中应用最为广泛。有些可在鱼虾的肠道内和体表定植并繁殖，形成有益菌群，竞争性的抑制肠道、体表病原菌繁殖，提高鱼虾免疫力。刘克琳等研究发现，地衣芽孢杆菌能促进鲤鱼胸腺、脾脏的生长发育及抗体的产生[4]；芽孢杆菌进入肠道可促进饲料的消化吸收，降低饵料系数。有研究表明芽孢杆菌可产生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和半纤维素酶等，对多种营养物质的消化都有促进作用[5]；芽孢杆菌通过其自身的分解代谢及产酶作用进入水体能迅速分解水体中的残饵、粪便等有机质，从而净化水体。芽孢杆菌还可以分解水体中的氨氮和亚硝态氮。陈静等的研究结果表明添加枯草芽孢杆菌后，试验组池水中氨氮和亚硝态氮的含量显著低于对照组[6]。杭小英等在罗氏沼虾养殖池塘中投放枯草芽孢杆菌，结果显示，枯草芽孢杆菌能显著降低水体的化学需氧量以及氨氮和亚硝态氮的含量，其中氨氮的最大降解率为59.61％，亚硝态氮的最大降解率为86.7％[7]。
2.3乳酸菌
乳酸菌种类繁多，厌氧或兼性厌氧生长。乳酸菌能够分解碳水化合物，主要代谢产物为乳酸，可增加肠道酸度，从而抑制肠道不耐酸的厌氧病原菌繁殖，能有效抑制大肠杆菌、沙门氏菌的生长；有研究表明乳酸菌通过分泌细菌毒素、过氧化氢、有机酸（包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等）等物质，使肠道环境pH下降，抑制有害病原微生物生长，使有益微生物在细菌种间相互竞争中占优势[8]。另外，乳酸菌能产生氨基氧化酶和分解硫化物的酶类，可将吲哚化合物完全氧化成无毒害、无臭、无污染的物质，还可合成短链脂肪酸和B族维生素，能中和毒性产物，抑制氨和胺的合成，增强免疫力。乳酸菌应用于水体，可分解水体小分子物质，改善养殖环境。周海平就乳酸菌对养殖水体和饲料的降解作用进行了深入研究，结果表明，各实验组中的亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、磷酸盐从实验第l天到第4天一直处于下降趋势[9]。
2.4酵母菌
酵母菌属于真菌类，在有氧和缺氧的条件下都能有效分解糖类，大量繁殖的酵母菌可作为鱼虾的饲料蛋白利用；酵母菌在体内大量繁殖可有效地改善胃肠内环境和菌群的结构，促进其它有益菌群的繁殖和活力，加强整个胃肠对饵料营养物质的分解、合成、吸收和利用。从而加强了摄食率，提高饵料的利用率和生产性能。此外，酵母菌可有效地抑制病原微生物的繁殖。
2.5 硝化细菌和反硝化细菌
硝化细菌是自养型生物，能在有氧的水中生长繁殖，参与氮的各种形式转化，把水中有毒的氨和亚硝酸根离子氧化成无毒的硝酸根离子，减小其对水产动物的毒害，达到水质净化、改良池塘底质、维护良好的水产养殖环境的效果。反硝化细菌是兼性厌氧性微生物，可以将水体硝酸盐转化为无毒的氮气排入大气。全为民等研究反硝化细菌对不同浓度硝态氮的去除率，结果表明在硝态氮初始浓度为1mg／L时，1天内硝态氮去除率达到70％；而硝态氮为100 mg／L时，在7 天内能去除水体中90％的硝态氮[10]。
2.6 EM菌
EM菌是有效微生物群的简称，它是由乳酸菌类、酵母菌类、芽孢菌类等多种有益微生物复合培养而成，它们在生长过程中产生的代谢产物成为各自或相互的生长基质。通过这样一种共生增殖关系，组成了复杂而稳定的微生态系统，具有较强的净化和改善环境的功能。黄永春等研究复合微生态制剂对养虾水体的影响，结果表明水体中溶解氧提高11.0％，化学需氧量降低8.0％，氨氮含量降低20.7％，亚硝态氮含量降低10.0％[11]。
1.微生态制剂的作用机理
在理论上微生态制剂作用机理的学说目前主要有三种：优势种群学说；微生物夺氧学说；菌群屏障学说。根据这些学说，现将微生态制剂的作用机理简要概述如下：
3.1优势种群作用
水体和动物肠道内生存有一定数量的处于动态平衡的微生物种群。其中优势种群对整个微生物群起决定作用，一旦失去优势种群引起微生态平衡失调，原优势种群会发生更替。陈勇等用添加了复合微生态制剂的饲料饲喂鲤鱼，试验组鲤鱼肠道内外来菌群(芽孢杆菌、乳酸杆菌)得到了定植；肠道有益菌群(欧文氏菌、节细菌、变形苗、不动细菌等)得到了增殖，有害菌群(志贺氏菌、气单胞菌、弧菌、沙门氏菌等)的数量得到了抑制[12]。
3.2生物夺氧作用
正常情况下，肠道优势种群为厌氧菌，约占99％，而需氧菌和兼性厌氧菌只占1％。使用一些需氧微生态制剂特别是芽孢杆菌等进入动物肠道在生长繁殖过程中可消耗过量的氧气，造成厌氧环境，有利于厌氧菌的生长，抑制需氧菌和兼性厌氧菌的繁殖，恢复微生态平衡，从而达到防治疾病的目的。
3.3生物拮抗作用
微生态制剂中的有益微生物在体内和水体中对病原微生物有拮抗作用，这些有益微生物可与病原微生物争夺营养物质和生态位点，抑制病原微生物的生长繁殖。有益菌还通过分泌抑菌物质抑制病原菌增长。例如乳酸菌分泌细菌毒素、过氧化氢、有机酸等物质，可使肠道和水体环境pH下降，抑制有害病原微生物生长。Olssont用体外实验证明从大菱鲆肠道分离的细菌因其在肠道黏液中比鳗弧菌具有更强的粘附和生长能力从而抑制病原鳗弧菌的生长[13]。Gul-lian从虾的肝胰脏中分离到３株细菌，它们可抑制虾体内的哈维氏弧菌，而对宿主无致病作用[14]。
3.4促进养殖动物的生长，增强免疫作用
益生菌能产生活性较强的淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等，能极大地提高饲料利用率，促进消化吸收和动物生长发育。有研究表明用微生态制剂抑制养殖水体的有害微生物，显著提高了虾蟹幼体成活率促进生长。一些微生物在发酵或代谢过程中产生多种有益物质如氨基酸、维生素、促生长素之类的生理活性物质，促进生长发育。另外，有益菌菌体含有大量的营养物质，可为动物补充营养。
4.微生态制剂在水产养殖中的应用及科学使用方法
4.1微生态制剂在水产养殖中的应用
4.1.1饵料添加剂方面的应用
微生态制剂作为饲料添加剂随食物进入养殖动物肠道后，可以促进消化酶的分泌，提高饲料转化率，从而起到促进生长的作用。微生态制剂能刺激动物产生干扰素，提高免疫球蛋白浓度和巨噬细胞的活性，通过非特异性免疫调节因子等激发机体免疫力的增强。从而达到防治疾病、提高成活率的目的。有些有益菌可以产生超氧化物歧化酶，缓解过敏反应，消除氧自由基。有些则可以产生相应的酶类，降低血液及粪便中的氨、硫化氢等有毒气体的含量。
4.1.2水质改良剂方面的应用
水生动物生存的环境就是一个大的生态系统。在长期饲养情况下，养殖水体往往会有大量的残饵、粪便等有机污染物的残留，还会存在大量动植物尸体。这些杂质在水中长期腐败会产生很多有害气体，如氨气、硫化氢等，对养殖的动物的生存和生长产生许多危害。微生态制剂中的光合细菌、硝化细菌、芽孢杆菌等能有效分解有机物。它们发挥氧化、氨化、亚硝化、硝化、硫化、固氮等作用，将这些杂质分解为二氮化碳、硝酸盐、硫酸盐等无毒物质。从而减少粪便、残饵等残留，消除水体发黑、发白等现象，防止水体恶化。此外，有机物分解后为有益藻类生长繁殖提供了营养。藻类的光合作用又补充了水体的溶氧，净化了水质，保持水体良好的藻相平衡和菌相平衡。
4.2微生态制剂的科学使用方法
微生态制剂作为一种活菌制剂，影响其效果的因素很多。使用时必须注意科学使用，才能使其发挥最佳效果。微生态制剂的使用应注重预防为主、防重于治、防治结合的原则。微生态制剂的施用时间也非常关键。部分有益菌的繁殖需要氧气，因此施用时间最好在晴天上午或施用后注意增氧，则能发挥出较理想的效果；微生态制剂的有效活菌数是衡量其质量的关键指标，为使有益菌尽快与有害菌竞争形成优势并能持续，微生态制剂所含活菌总数必须要达到一定的指标。首次使用和换水后使用用量要充足，并坚持长期连续使用，效果才能达到最佳；抗生素等杀菌药物对微生物具有拮抗作用，在使用微生态制剂时，注意不使用抗生素或消毒剂，如使用应间隔至少在3天以上。
5、展望
微生态制剂用于水产养殖改良水质和内服调节养殖动物体质，其效果已得到验证和大家的认可。随着水产养殖的规模化、集约化发展和养殖用药的泛滥，鱼病和水质问题越来越复杂化，微生物制剂在水产养殖中的应用越来越多。微生态制剂用于水质改良，需充分考虑水体菌藻平衡调控，即培藻类成分和微生物相结合；生物絮凝团技术成为未来研究的热点，其含有益生菌和其代谢产物，具有很好的絮凝作用很沉降效果；调水微生态制剂未来以复合菌为主，加入益菌因子成为必要，各菌种间互惠互利功能更齐全；水剂的微生态制剂因益生菌易死亡、运输成本高而受到限制，粉剂和膏体微生态制剂将越来越多。调水微生态制剂的研究需加强功能性菌种的分离纯化和菌种特性的改良，基因工程技术的应用将促进调水微生态制剂的快速发展。
6、武汉华扬动物保健集团微生态制剂产品
武汉华扬动物保健集团水产系列产品以内服保健，预防疾病发生；外用生物制剂调节水质，预防水体和底部的恶化减少疾病发生。多年来技术中心潜心研发很多优秀微生态制剂产品：（1）“益水藻元”为新一代调水膏体微生态制剂，产品首次以生物菌团技术为理论依据，融合生物分解、物理吸附和藻类微量营养元素。更好的提升菌种稳定性和分解力，有效调节水体藻相和菌相，保持水体生态平衡。其调节油膜水、浑水、老绿水等问题水质和降解亚硝酸盐效果受到一致好评。（2）“乐碧净”为复合生物底改颗粒产品。该产品添加长效增氧成分有效缓解底部“氧债”，分解能力强的复合益生菌可以随颗粒直达池底，有效分解底部有机质和有毒害物质。颗粒具有很强絮凝效果，对于浑浊水、底部冒泡等底部恶化水质有很好的调节效果，并能控制水体氨氮、亚硝酸盐含量。与化学类产品相比，其效果更持久，通过益生菌分解可解决底部根本问题。（3）“活嫩爽”选用不好氧的粪链球菌等益生菌，可晴雨两用。其分解作用强，分解作用更彻底。“活嫩爽”是可以内服和外用的新一代微生态制剂，拌料内服可促进鱼类消化、减少肠道疾病发生。（4）混合型微生物菌种套装（EM菌种套装），采用最新组方实现自培EM菌，将EM菌生产场地搬到鱼塘。最大限度降低养殖户成本，开辟未来调水微生态制剂的新篇章。其调水效果不亚于市场同类成品，高性价比的特点使得其成为大水面最实用的调水产品，一经上市受到大水面养殖户的广泛关注。
