为什么在水产养殖中应该使用复合益生菌?
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admin
2019-08-17 07:52

  肠道环境极其复杂,需要各个方面的支持。期待单一益生菌在肠道里大量增殖并起作用是非常不现实的。在任何一个群体中,一些人拥有他人不具备的技术才能。每个人都有自己的长处、短处、技术和才能来成功地完成一项任务。对于有益菌或益生菌来说也是如此。不同的细菌具有不同的特性,这决定了它们的作用方式并影响它们的最终功效。这似乎是一个常识,但为什么大多数商业益生菌配方中都使用单一菌属,芽孢杆菌?有如下几个原因:首先,芽孢杆菌为常见种,且易培养、成本不高;其次,它们可以形成细菌孢子,可延长保质期,并具有很好的(但不是无限的)热稳定性第三,该菌属中除少数几个种类已知是致病或有毒的外(炭疽杆菌和蜡样芽孢杆菌),其余大多种类有安全使用的记录。鉴于该菌已被列入很多安全添加剂名录中(例如GRAS——在美国一般认为安全,QPS——在欧盟认为是安全的),开发此类产品更容易获得相关管理部门的批准。当然,芽孢杆菌的优点相对于养殖对象来说更有利于产品开发者。尽管目前已有研究支持在水产养殖过程中使用以杆菌为基础配方的益生菌,但单一菌属仍有较大局限。肠道是一个极其复杂的生态系统,因此往往需要特定的微生物群提供动力,并在一定的浓度下,协助完成肠道的特定功能。益生菌的添加应根据人们关注的相应指标,如生长性能、免疫力、抗病性、存活率。益生菌能否“真正的”定殖还饱受争议。许多研究显示,如果停止供给新的益生菌,它们仍可在肠道内存活一段时间,会表现出短暂的定殖。通过现有的研究结果可知,水生生物的这一定殖时长可能在3天至3周以上,这主要取决于益生菌种类、宿主种类、环境因素、剂量和益生菌补充时间。肠道微生物群可分为两大类群,一类为临时的(外来的),另一类则与上皮细胞相关(自身的)。定殖效果最好的益生菌为自体微生物。它们通过附着在肠道上皮细胞上,与病原体争夺附着部位,防止其附着和移位,从而避免病原菌导致的一系列免疫反应、亚急性期能量损失或者急性感染。此外,通过复杂的分子受体系统,自体益生菌可与机体免疫系统相互作用,提高机体的免疫能力和抗病性。不同的益生菌通常具有不同的附着特性,而这会影响它们在肠道内的定殖能力和作用特点。为评估益生菌在不同细胞上的附着能力,奥地利百奥明生物研究中心的科学家提取了虹鳟(Oncorhynchus mykiss)的2种新鲜粘膜表层上皮细胞系作为研究对象;分别为鳃细胞系(RTgill-W1,ATCC,Virginia,US)和肠道细胞系(图1)。百奥明公司选择几种证实对水生生物培养极佳的益生菌(乳酸菌属、片球菌属、肠球菌属和芽孢杆菌属),生产了百成宝和百苗宝。

  通常,乳酸菌(LAB;如,乳酸菌(Lactobacillus sp.)、片球菌(Pediococcus sp.)和肠球菌(Enterococcus sp.)可在肠道内定殖。定殖能力是决定益生菌是否有效的关键因素之一,AquaStar?产品选择的菌株都能够附着在鳃和肠道上皮细胞上,特别是在肠道细胞系上的粘附能力更强(图2)。

  AquaStar?产品的乳酸菌在上皮细胞上具有超强的附着能力,平均每个鳃上皮细胞和肠道上皮细胞上分别附着100和300个益生菌细胞。AquaStar?中的肠球菌属附着能力稍逊,单个肠细胞(肠上皮细胞)上可以附着30多个菌细胞。尽管肠球菌的附着能力低于乳酸菌和片球菌,但也具有粘附能力。有趣的是,芽孢杆菌完全不具有附着任何上皮细胞的能力(每个上皮细胞少于一个芽孢杆菌细胞),这说明它们作用的部位主要为肠道腔内。据推测,由于它们具有蛋白水解性质(下文继续讨论),如果芽孢杆菌附着在上皮细胞上,则可能实际上起到的为负面作用,并可能对动物有害。这些数据表明,为了更好地在肠道中定殖,饲料中添加的益生菌应该选择有益的乳酸菌而不是芽孢杆菌。芽孢杆菌产酶众所周知,芽孢杆菌可以产酶。这些酶在肠道中可以帮助提高饲料的消化率,提高饲料的转化和生物的生长性能。而在自然环境中,它们可以帮助分解水中和沉积物中的有机物。利用体外培育技术,百奥明公司的科学家已证明,筛选出的许多芽孢杆菌都具有产生蛋白水解酶、淀粉酶和纤维素酶的能力。从酶产力变化中可以明显看出,并不是所有芽孢杆菌都具有产酶能力(图3),因此在开发产品时对益生菌种类的选择必须十分谨慎。最令人关注的是某一物种会发生变异,例如,当研究枯草芽孢杆菌生产蛋白酶时,枯草芽胞杆菌B.subtilis 1的抑菌圈大小为枯草芽胞杆菌B.subtilis 5的一半,表明其蛋白酶的产量大大降低。同样,不同的芽孢杆菌产生的淀粉酶也有差异。某些芽孢杆菌完全不能产生淀粉酶(如地衣样芽孢杆菌1B.licheniformis 1),而其他芽孢杆菌(如枯草杆菌5B.subtilis 5)可以产生更多的淀粉酶。虽然碳水化合物在水生动物体内中未得到充分利用,但淀粉有助于在饲料挤压膨化工艺中颗粒物的粘合,同时影响饲料颗粒的密度。例如,沉性饲料通常含有6-8%的淀粉,而浮性饲料则含有20%以上的淀粉。

  结论肠道菌群极为复杂,不同种类的细菌有不同的功能,给宿主带来不同的好处。因此,靠单一种类的益生菌,甚至是某一属,提供解决养殖过程问题的“绝招”都并不现实。产品开发商和饲料加工厂可以利用复合益生菌属和增效配方的概念来解决这一复杂问题,比如AquaStar?。芽孢杆菌可以产生大量具有活性的酶,有助于提高养殖品种消化率和饲料转化,而AquaStar?包含的乳酸菌可以在肠道中定植,减少病原体负载量,提高生物机体免疫力和增强其抗病性。显而易见,尽管单一种类的益生菌产品尚有一席之地的,但也许是时候淘汰它们了,取而代之的是更有前景的复合益生菌产品。