解维俊 姜海滨
摘 要:近年来,水产养殖业的集约化、规模化发展导致抗生素的滥用,大部分细菌都产生了不同程度的抗性,更有甚者成为超级细菌,致使大多数抗生素失去作用,并且抗生素还有致癌、致畸、致突变等缺点,若长时间向水产养殖动物投喂,会间接危害人类健康。作为抗生素的替代品,微生态制剂具有净化水质、促进水产动物生长等功能,且使用后无毒副作用、无污染、无耐药性和投入成本低,给水产养殖业增加了不可估量的生态效益和经济效益,符合当前可持续发展的绿色环保理念。该文主要从微生态制剂的发展历史、基本特征、使用方式、作用原理、注意事项、存在不足、发展趋势和展望等方面进行了阐述,并着重介绍了光合细菌作为水质改良剂和饲料添加剂在水产养殖中的应用。
关键词:微生态制剂;益生菌;光合细菌;水产养殖;应用
中图分类号 S963文献标识码 A文章编号 1007-7731(2021)22-0103-06
Application and Research Progress of Microecological Preparations in Aquaculture
XIE Weijun et al.
(Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
Abstract: In recent years, the intensive and large-scale development of the aquaculture industry has led to the abuse of antibiotics. Most bacteria have developed resistance to varying degrees, and even more have become super bacteria, rendering most antibiotics ineffective and causing cancer, Teratogenic, mutagenic and other shortcomings, if fed to aquaculture animals for a long time will indirectly endanger human health. As an alternative to antibiotics, microecological preparations have the ability to purify water quality and promote the growth of aquatic animals, and have no toxic side effects, no pollution, no drug resistance and low input cost after use, which adds immeasurable ecological benefits to the aquaculture industry And economic benefits are in line with the current green environmental protection concept of sustainable development. This article mainly narrates the development history, basic characteristics, use mode, principle of action, precautions, current deficiencies, development trends and prospects of microecological preparations in detail, introduces the use of photosynthetic bacteria as water quality improvers and feed additives.
Key words: Microecological preparations;Probiotics;Photosynthetic bacteria;Aquaculture;Application
1 我國水产养殖发展现状和污染情况
我国水产养殖业自1980年起就处于世界前列的地位,至2018年,历经40年,水产养殖产量翻了42倍[1]。1970—2017年间,随着养殖技术的提升和普及,养殖鱼类产品产量年均增长率(7.92%)远大于捕捞鱼类产品产量年均增长率(0.66%)[2]。根据《2019年中国渔业统计年鉴》报道,我国2018年水产养殖产量为4991.06万t,捕捞产量仅为1466.60万t,养殖产量和捕捞产量的比例高达77.3∶22.7[3]。渔业养殖的迅猛发展在给我国带来了巨大经济效应的同时,也给生态环境造成了巨大的压力。据《第二次污染源普查公报》报道,我国2017年水产养殖业水污染物排放量为:化学需氧量66.60万t,氨氮2.23万t,总氮9.91万t,总磷1.61万t,这对于我国的粪污处理能力是一个很大的压力[4]。由于近20年来中国池塘采用集约化养殖,投入了大量的饵、肥料以及大量的抗生素等鱼药,导致每年3亿m3水产养殖废水的排放,加剧了江河湖库的富营养化和污染程度,导致我国七大水系50%河段不符合渔业水质标准[5],海洋水污染现状也不容乐观。如果不加强对水产养殖水域环境污染的防治,将会影响我国渔业的可持续发展。除此之外,随着抗生素的限制使用,寻找相应的替代品也是急需解决的问题。而微生态制剂作为一款新型生物制剂,具有净化水质、改善鱼类肠道细菌群、可以作为饲料添加剂等优点,近几年来已被广泛应用于水产养殖中。
2 微生态制剂在水产养殖中的研究
2.1 发展历史 微生态制剂初期的研究是从“有益细菌”即“益生菌”开始的[6]。1965年,Liliy首次提出益生菌这一概念,特指某种微生物分泌的能促进其他微生物生长的物质[7]。随后在1974年,Parker进行了修订并将益生菌定义为:有助于肠道菌群平衡的微生物和物质[8]。1988年,Fuller将其再做修改并加以补充,他认为益生菌应当是活的微生物饲料添加剂,可以通过改善生物的肠道微生物平衡而对其产生有益影响,该定义相对科学且流传最广[9]。科技水平的快速发展带动了人们对益生菌的深入研究,发现益生菌与生物之间的相互作用不仅仅存在与肠道,例如益生菌可作用于水体从而改善水生生物的生活环境。于是在2000年,Laurent对益生菌的定义做了进一步的修改补充,将益生菌定义为:能改善宿主相关或周围微生物群落、能提高饲料营养、能增强宿主对疾病抵抗力或提高周围生活环境质量的微生物[10]。益生菌于1986年首次被应用于水生动物,Kozasa将分离得到的东洋芽孢杆菌(Bacillus toyoi)作用于感染了爱德华氏菌(Edwardsiella)的日本鳗鲡(Anguilla japonica),发现死亡率有效降低[11]。自此,益生菌在水产养殖业中得到了快速发展。目前,相关研究人员普遍将益生菌定义为:适当浓度的添加可以改善与水产动物相关或周围的微生物群落,从而提高水产动物对饲料的利用效率和对病害的抵抗力,或者通过调理水质使其适合水产动物的健康生長发育的一类活性微生物的总称[12]。实际应用的微生态制剂一般包括益生菌的活菌体、死菌体、菌体成分、代谢产物以及活性生长促进物质[6]。
2.2 分类 目前,微生态制剂有多种分类方式,按照其组成成分划分,一般可分为三大类型,即益生菌(Probitics)、益生元(Prebiotics)和合生素(Synbiotics)。益生菌又称益生素或活菌制剂;益生元是可以通过调节宿主肠道微生态环境使其达到平衡状态,从而促进宿主健康生长的一类物质,如低聚糖类,此外还包括一些具有益生元作用的中草药;合生素是指同时含有益生菌和益生元的制剂[13];按照微生态制剂的菌种成分划分,可分为:光合细菌类微生态制剂、乳酸菌类微生态制剂、酵母菌类微生态制剂、蛭弧菌类微生态制剂、优干菌类微生态制剂、芽孢杆菌类微生态制剂和双歧杆菌类微生态制剂等[14];按照作用对象划分,可分为水质微生态调控制剂和饲料微生态添加制剂[15];微生态制剂按照菌种组成结构可分为单一型和复合型。单一型指只含有一种益生菌的制剂,复合型指含有不同益生菌按照不同比例配制的制剂,市场目前主要出售的为复合型制剂;按照剂型分为液体型、粉剂、颗粒型和膏体型[16]。目前,微生态制剂市场上常见的剂型主要是以菌液的形式存在,一般认为其菌体含量应当≥3×108CFU/mL,也存在粉末状和固体状的制剂[17]。
2.3 常用的微生态制剂 目前,国际水产养殖业中最常用的微生态制剂的有效微生物种类包括芽孢杆菌类(如地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌等),乳酸菌类(乳酸乳杆菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳肠球菌等),酵母类(产朊假丝酵母、酿酒酵母)和光合细菌(沼泽红假单胞菌)[18]。我国农业部目前允许使用的有益菌种有干酪乳杆菌、嗜乳酸杆菌、乳链球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、啤酒芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌等12种[19]。所以当前我国使用较多的益生菌为:乳酸菌、光合细菌、芽孢杆菌、小球藻和几种酵母菌,大量研究表明菌与菌之间具有协同作用,例如光合细菌可以在一定程度上促进芽孢杆菌的生长,菌与藻之间也具有一定的益生作用,能对养殖的水生动物和水体产生有益的影响[20]。我国对微生态制剂的开发利用时间相对于世界其他国家来说相对较晚,但由于国际上对微生态制剂已经有了较成熟的研究和利用,因此我国微生态制剂的发展速度非常快,年使用量达到1000t左右[21]。
2.4 微生态制剂的特征和理想菌株的特点 微生态制剂应具有以下3个基本特征:(1)在体内感染试验中,投入微生态制剂后养殖动物对病原体的提抗力得到增强,并且也提高了养殖动物的生长率;(2)微生态制剂中的益生菌能在养殖动物的肠道和养殖水体存活生长,不仅可以改善宿主肠道的微生态环境,而且可以减少养殖动物的排泄物以及食物残渣对水体的污染;(3)在体外实验中能抑制病原菌的生长和降解有机质[22]。所以能被应用于微生态制剂的理想菌种应具备以下特点;(1)菌种选择的首要原则是安全性和非病原性,菌种能与养殖动物即宿主共生,而且不与病原微生物杂交;(2)微生态制剂中的菌株应是养殖动物某个部位的“土著菌”或者来源于生活环境,研究人员发现从健康的水产养殖动物肠道分离得到的菌株可以作为优秀的微生态制剂使用,此外,水体和底泥也是重要来源。采用双层、交叉或平行条纹技术观察益生菌是否能对病原菌产生抑菌斑[14];(3)菌种必须具备特定的生态效应和稳定的生物学特性,不会发生负性突变,影响微生态制剂发挥作用甚至可能沦为有害菌:(4)能与其他益生菌联合使用,不产生拮抗作用,最好可以互利共生,达到1+1>2的效果;(5)菌种在水体或者动物体内可以快速增殖,并且可以忍受极端的pH值,在生物肠道内生存成为“土著菌”;(6)菌种可以进行工业化大规模生产,作为饲料添加剂时,在室温下能保持稳定和较好的存活状态[23]。综上所述,根据微生态制剂的基本特征以及理想菌种的特点,我们可以总结出筛选益生菌的过程:第1步,选择合适的益生菌来源;第2步,分离得到预备微生态制剂菌株,并进行纯化;第3步,设计相关实验检验该菌株对病原菌是否具有抑制或者拮抗作用;第4步,进行安全性试验,检验该菌株于水产养殖动物是否有害;第5步,将该菌株应用于实践生产中,确定其实际作用效果并加以评估;第6步,确定其经济利用价值,最终投入工业化生产[23]。
2.5 微生态制剂的使用方式和作用机理 微生态制剂出厂投入使用时,一般分为3种使用方式:(1)直接泼洒于养殖水体,但要注意的是部分益生菌在投放前需要活化,例如芽孢杆菌;(2)混合于饲料或者通过饵料生物被养殖动物摄食;(3)浸浴或者人工注射[14]。不同的使用方式对应的作用方式不同,由于现在集约化高密度的养殖模式,产生了大量的饲料残饵和养殖生物的排泄物,养殖水体容易呈富营养化,泼洒于水体可以调节水质和降解底泥中的有机质等污染源,有利于水体物质的循环;添加于饲料是为了提高饲料营养,改善养殖动物肠道菌落环境,抑制体内肠道致病菌的生长,从而促进养殖动物生长,也可以提高生物体的免疫力,增强对病原菌的抵抗力;浸浴或注射是由于此类微生态制剂具有特殊功能,在实际应用当中应当根据需要选择合适的使用方式[24]。当前,微生态制剂的作用机理有如下几种:(1).维持水产养殖生物肠道微生态平衡,当宿主处于疾病状态,肠道内的微生态环境处于不平衡状态,此时宿主抵抗力下降,病情可能会进一步加重,益生菌的加入可使肠道恢复微生态平衡,使养殖生物恢复健康;(2)三流运转,微生态制剂或益生菌的代谢产物能调节宿主的非特异性免疫,确保微生态系统中的能量流、物质流和基因流的正常运转;(3)营养物质合成,一部分益生菌可以在宿主体内产生各种消化酶,帮助宿主摄食利用营养成分,从而提升饲料转化率。一部分益生菌可以在宿主体内合成并释放不同的营养物质,如氨基酸、多种维生素(维生素B、叶酸等)等;(4)生物夺氧和御菌屏障,有益菌与病原微生物抢占黏膜上皮细胞的生态位点或者合成释放药理活性物质阻遏病原微生物增殖,微生态制剂一般在动物幼体时投喂效果最好,动物肠道内的“土著菌”一般为厌氧菌,此时益生菌若能定殖于动物肠道,由于在其增殖过程中消耗氧气是必要的,其他兼性厌氧菌和好氧菌就无法肆意生长,养殖生物肠道微生态平衡就可以得以保持;(5)改良养殖环境,包括调理改善水质,降解消除底泥有机质等;(6)通过与微藻的协同作用遏制病原菌的增殖,提升水产生物对饲料的利用率;(7)蛭弧菌是一种特殊的微生态制剂,可以减少环境中弧菌种群数量,降低其危害,作用方式是通过寄生、裂解弧菌,从而破坏其结构使其失活[14,25]。
2.6 微生态制剂使用的注意事项 尽管微生态制剂具有使用范围广,作用效果明显,发挥时间持久等优点,但并不是用的越多越好,由于市场主要以复合型微生态制剂为主,每一种产品中菌种的配伍和浓度是不同的,所以使用方法也各具千秋。在实际应用中,我们要根据作用对象的种类和环境选择适宜的菌种和比例[26]。投放时要注意如下几点:(1)使用微生态制剂时要依据不同的情况选择不同的投放方式,做到适当、适时、科学合理。投放光合细菌、硝化细菌时最好与沸石粉混合使用,同时开启增氧设备增加水体溶氧量,使益生菌快速繁殖生长;部分制剂在投放前要进行活化培养,芽孢杆菌在投放前需在蜂蜜水或红糖水培养4~5h再泼洒,活化处理后的益生菌在水体中增殖速度快,利用效率高;(2)微生态制剂在养殖过程中都可以使用,但本着尽早使用原则,最好在鱼苗期使用,鱼苗期动物肠道内菌群数量较少,只存在少许的“土著菌”,此时投喂益生菌,可以竞争到更多的營养物质,迅速在宿主肠道定殖并成为优势菌群,减少或抑制病原菌的定居,达到预防病害的效果。投喂在水体的微生态制剂要遵循定期使用的原则,因为加入到水体中的益生菌经过一段时间会自然消亡,要让其在水体中保持优势菌群,就要定期、连续使用,这样才能保持净化养殖环境的最佳状态;(3)微生态制剂禁止与抗生素、消毒杀菌药或具有抗菌作用的中草药同时使用,因为此类药物会抑制细胞壁及蛋白质的合成,具有破坏细胞膜的功能,可能会杀死或抑制益生菌从而影响微生态制剂发挥作用,二者必须间隔7d以上方可使用;(4)益生菌本身对水温和水质都有要求,所以微生态制剂不适合在低温使用,最好在15℃以上特别是25~30℃投放最佳,pH值亦然,过酸性或过碱性都会也会影响微生态制剂发挥效果。投放时的天气也很重要,不要在阴天或者下雨等养殖水体易发生缺氧的时候使用,因为若微生态制剂中含有好氧菌或兼性厌氧菌,投入水体会消耗溶解氧,从而可能会引起水体缺氧;(5)当微生态制剂作为饲料添加剂时,加工过程的高温、高压、蒸汽等操作可能会影响微生态制剂的使用效果,一定要仔细查阅产品说明书。此外,随着时间的流逝,微生态制剂中的活菌数也随着减少,也就意味着其作用也越来越小,所以在保质期限内尽快使用[26,27]。
2.7 微生态制剂应用存在的不足 我国对微生态制剂的研究比西方国家起步晚,目前对单一型微生态制剂研究比较透彻,但养殖水体是一个复杂的生态系统,该类制剂作用比较单一,无法完全取代抗生素。我国对于复合型微生态制剂的研究还处于起步状态,复合型微生态制剂在净化水体、脱氮方面还存在很多不足[28],如:(1)我国对水产微生态制剂应用研究较多,基础研究较少,对于制剂中各种菌种的作用机理尚不明确,菌种之间的相互作用关系也不甚了解,不确定是协同还是拮抗作用;(2)复合型微生态制剂中各菌种的混合比例也会影响菌株之间的相互作用,进而影响微生态制剂的使用效果;(3)从自然界分离得到的益生菌通常只具备较低的活性且耐受性较差,达不到当前工业化生产的标准。当应用微波、离子注入、原生质体融合、原生质体诱变和基因工程技术等前沿的诱变技术时,发现益生菌的活性有了明显的提升并且降低了生产成本,达到工业化生产的标准。同时,寻找一种简单易行的改良路线和快速有效的筛选模式是菌种改良选育的关键[29];(4)目前用于水质净化的微生态制剂对溶解氧的要求较高,在有氧条件下净化水体的效果要远大于无氧条件,甚至在无氧条件下微生态菌群不能促进对COD的去除[30]。对此,笔者认为厌氧不产氧光合细菌今后可能在净化水质方向有很大的发展前景;(5)目前市场出售的微生态制剂性状不稳定,使用效果不理想,且普遍保质期短,一经开启必须短时间内用完。水产工作人员在使用微生态制剂时,也存在不按产品说明书规范操作的现象;(6)在开发益生菌时,安全性是首要且应当永远考虑的问题,因为某些细菌是天然条件致病菌,而有些微生物可以摄取外源DNA,进而转化为致病菌[28,31]。但不幸的是由于微生态制剂的生产在我国属于新兴产业,目前其市场处于混乱局面,没有相对统一的产品质量标准,没有相关的监管部门,从而导致了许多不具有生产条件的企业进行微生态制剂的生产,这样生产出的制剂的纯度、活性、安全性以及有效活菌数都可能达不到实际投放的要求。相关学者进行随机抽检发现市场某些产品中的益生菌实际上并没有净化水质的功能,甚至有的微生态制剂中含有致病菌[32]。韦成相于2016年对3种市售水产复合型微生态制剂A、B、C进行了菌群数量检测,发现B、C制剂中菌群实际数量与标注数量相差较大,A、C制剂中有霉菌检测出[33]。
3 光合细菌在水产养殖中的应用
微生态制剂在被应用于净化水质时可能存在一些不足,如果投入过多好氧菌,会增加水体的耗氧,且这类菌无法在底泥中生存,净化能力大大削弱。而光合细菌因其独特的兼性厌氧生活方式,能够在下层缺氧或低氧的环境中有效发挥作用,降解养殖水体或底质中的毒害物质[34],相比于硝化细菌、芽孢杆菌等有氧呼吸微生物在调节养殖水体更有效,是一种较好的选择,引发了研究者新的思考。
3.1 光合细菌的发展历史 1836年,Ehrenberg首次发现光合细菌,并表示2种能使沼泽或湖泊水体变红的光合微生物的生长与光、硫化氢的存在有关[35]。1883年,Engelmann发现红菌聚集生长的环境中光线波长与其细胞内色素吸收波长一致,因此认定该菌进行光合作用。1931年,美国微生物学家Van Nile提出了光合作用的共同反应式,用生物化学统一性的观点解释了光合成现象,为现代光合细菌的研究奠定了基础[36]。20世纪60年代,日本学者小林正泰发现光合细菌能够有效净化有机废水,开创了用光合细菌法处理污水的先河,并开始研发光合细菌的培养技术,随后基本完善了光合细菌规模培养的生产工艺,使光合细菌大规模运用成为现实[47]。1987年,于上海举办的“第一届中日光合细菌国际学术会议”促进了我国对光合细菌的研发进程,从此,光合细菌在废水处理和饲料添加剂中的应用成为科学家研究的热门。
3.2 光合细菌的定义和特性 光合细菌(Photosynthetic bacteria,PSB)是一类在地球上出现最早的可以利用光能进行光合作用的原核微生物,能够以光作为能源、在厌氧光照或好气黑暗条件下利用自然界的有机物、硫化物、氨作为供氢体兼碳源进行光合作用,大部分的光合作用都发生在厌氧条件下,且不放氧。根据在光合作用中是否产生氧气,可以将光合细菌分为不产氧光合细菌(Anoxygenic photosynthetic bacteria,APB)和产氧光合细菌(Oxygenic photoynthetic bacteria)两大类。在水产的实际生产中研究较多的是APB类群的紫色非硫细菌科,包括红假单胞菌属、红螺菌属、红球菌属等[38-40]。
3.3 光合细菌作为水质改良剂的应用 光合细菌在进行光合作用时,具有固碳、固氮和脱氮、氧化硫化物以及氢代谢等功能,在水产上可以降解养殖水体的有机物、氨氮、含硫化合物等,起到调节和稳定水质的作用。林东年等(2007)在罗非鱼养殖池塘中投放光合细菌后,发现两试驗组中光合细菌种群由开始的2.3%、9.8%上升至73.9%、93.4%,成为优势种群,从而抑制水体中异养菌的生长,还降低了水体中COD、氨氮,提高亚硝态氮,使得养殖水体的溶氧、pH值、透明度、氮结构符合养殖水体标准[41]。王绪峨等每天向扇贝苗养殖池塘泼洒光合细菌2~6mg/L并减少1/3的换水量,检测到氨态氮降低0.004~0.012mg/L,pH降低0.05~0.07,同时发现单纯使用光合细菌作为幼体的开口饵料,不如将光合细菌用作饵料添加剂效果更为显著,因为扇贝幼体和仔鱼需要大量的必须脂肪酸,但光合细菌中的亚油酸和亚麻酸含量很低[42]。王兰等从养虾池底泥分离得到4株光合细菌,将其混合培养后处理养虾池水,结果表明,光合细菌可以有效分解底泥中污染物,去除水体中的COD、氨氮(第4天COD去除率为72.59%,氨氮去除率达89.2%),水质得到了明显的改善[43]。此外,通过在养殖水体投放光合细菌,可以增加绿藻和硅藻等有益藻类的数量,降低蓝藻等杂藻的含量,改善养殖水体生态环境,保障水产生物健康生长。孙继芳等在养殖实验30d时,投放0.5%和1%光合细菌的水箱水体呈浅褐色,满足水产养殖提出的“肥活嫩爽”要求,且水样测定中的硅藻含量大于26%,为水产生物营造良好的养殖环境[44]。Hargreaves研究发现,养殖水体中光合细菌和藻类配合使用,可以有效降低水体中氨氮的含量,并增加水体溶氧,养殖水体污染得到了有效控制[45]。
3.4 光合细菌作为饲料添加剂的应用 光合细菌体内富含蛋白质、维生素、辅酶Q10、细菌叶绿素、类胡萝卜素等生理活性物质,作为饲料添加剂或饵料可以有效促进水产动物生长、提高饲料利用率。唐龙等在养殖实验中发现饲料中添加2.0%光合细菌能够促进卵形鲳鲹的生长,提高了其特定生长率,并降低鱼体脂肪肝的发病率[46]。方卫东等从养殖基地底泥中筛选得到的光合细菌添加到中华鳖的养殖池塘中,发现当施菌量为9×104 CFU/mL时,70d后甲鱼的增重率和存活率都明显提高,分别为31%、14%[47]。光合细菌在水产生物育苗阶段发挥着重要的作用,可以显著提高鱼苗的成活率和品质,一般情况下成活率可提高20%~60%,被称为鱼苗的“守护神”[48]。Olafsen等在养殖水体泼洒光合细菌后,发现虾苗的成活率由27%~30%提高到了50%~77%,且无病苗、苗强壮、出苗整齐等[49]。刘中等给鲢、鳙鱼苗投喂光合细菌,实验结束时鱼苗存活率为61.3%,而对照组仅为54%,鱼苗平均体长为17.10cm,而对照组仅为13.74cm[50]。此外,光合细菌定殖在水产生物消化道内,可以调节改善水产动物消化道内微生态环境,从而提高水产动物的抵抗力和消化能力[51]。王梦亮等在鲤鱼饲料添加光合细菌并投喂,发现试验组肠道内光合细菌数量显著增加,最高检出数可达4.78±0.75(logn/克肠道内容物),有害菌大肠杆菌、拟杆菌的数量显著低于对照组,有益菌乳酸杆菌数量显著高于对照组,同时也发现光合细菌可以提高肠道中淀粉酶和蛋白酶的活性[52]。
综上所述,光合细菌无论作为水质改良剂还是饲料添加剂,都发挥了强大的作用且具有极大的发展潜力。一般新鲜菌液的添加效果要明显优于真空冷冻干燥菌体和热喷干燥菌体的添加形式,但作为饲料添加剂时,可能面临高温、高压,从而降低其活性,因而寻找新的添加方式也是十分有必要的。
4 微生态制剂的发展趋势和展望
微生态制剂在水产养殖中具有提高饲料营养、调节养殖水质等多种功能,在水产养殖业有着巨大的应用前景,但目前从选种到生产都存在不足。未来的发展趋势主要体现在以下几个方面:(1)加强对微生态制剂的基础研究,弄清益生菌的定植机制以及环境因素对其的影响,提高益生菌的有效性。如水生动物与其肠道内的益生菌存在长期的适应过程,并可作为“土著菌”持续增殖,一旦明白其定殖机制,今后肠道益生菌的开发将成为微生态制剂菌种的主要来源;(2)加强对益生菌的功能性和地域性菌种的研究,进而提高微生态制剂的针对性。如益生菌加入养殖水体可以有效抑制单细胞藻生长并削弱其毒性,可被用于蓝藻水华的治理。目前,我国水污染问题日趋严重,应尽快筛选出用于水质改善的特效微生物菌种;(3)改善益生菌在饲料中的添加技术,提高其在生产成品中的活性。益生菌的发酵作用可以促使不易被吸收的藻蛋白被吸收,饲料藻蛋白具有替代鱼粉蛋白的潜力,这对节约养殖成本和减少环境污染都有一定的帮助;(4)加强对复合型微生态制剂的研究,提高益生菌的功能多样性。不仅如此,还应当将微生态制剂与其他生物修复方法相结合,如进行底泥处理时,可将厌氧不产氧光合细菌和大型底栖生物结合使用;(5)微生态制剂在前沿科学中具有很大的发展潜力,应用基因工程技术将有益菌作为载体,将多种有治疗效果或有益的基因导入宿主体内,成为具备特定功效的工程菌制剂。笔者认为这不仅仅可运用于水生动物,经进一步的筛选开发,确认其安全有效性,在不久将来也可应用于人体;(6)微生态制剂因其质量极微,投放于水体后,可能会由于水流作用被带到非作用点导致制剂浪费,所以研究微生物固定技术也是当务之急。当前存在如下几个丞待解决的难题:①开发允许各种微生物共同生长繁殖的固定化载体;②当前微生物固定化方法主要有吸附法、交联法和包埋法3种,其中以包埋法最为常用,但是存在机械强度低,对微生物细胞的损害较大等问题[53],探索更好的包埋方式也是解决问题的一个方向;③高效固定化微生物体系的研究;④固定化微生物反应器的开发研究等;(7)安全问题是首要且最重要的问题,安全体系的建立才能保证微生态制剂稳定发展。从益生菌的分离、筛选到最终应用后的调查,无论过程多么繁琐,都应建立安全评估体系[14,54-55]。总之,微生态制剂具有广阔的应用前景,在水产养殖业中的发展必将突发猛进,最终能够缓解抗生素导致的生态压力也是水产工作者和研究人员翘首以盼的未来。
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(责编:张宏民)