趙 勇，段為旦，王友成，蘇 明，陶 倩，張昭寰,2,3，潘迎捷,2,3，劉智俊

(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 (上海)水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；3.上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306；4.上海睿婕水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社，上海 291715；5.上海市青浦區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站，上海 201977；6.上海市水產(chǎn)研究所，上海市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，上海 200433)

水產(chǎn)養(yǎng)殖為不斷增長(zhǎng)的世界人口提供了可靠的膳食保障，水產(chǎn)品中含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白和微量元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]，在全球糧食安全和營(yíng)養(yǎng)安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[2-3]。據(jù)相關(guān)研究報(bào)告顯示，全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量已超過捕撈漁業(yè)的產(chǎn)量，占2020 年水產(chǎn)品消費(fèi)總量的52%[3]。人們對(duì)水產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)向高密度集約化的方向發(fā)展[4]。集約化的養(yǎng)殖模式在于利用有限的養(yǎng)殖面積，提高養(yǎng)殖效率和產(chǎn)量，符合水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向[5]。但是水產(chǎn)集約化養(yǎng)殖依然存在飼料利用率低、水產(chǎn)疾病暴發(fā)、養(yǎng)殖環(huán)境污染等重點(diǎn)、難點(diǎn)問題[6-8]，亟需探究一種綠色安全的水產(chǎn)養(yǎng)殖方案[9]，以保障水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

益生菌是一種可定植于水產(chǎn)動(dòng)物腸道或改善養(yǎng)殖水質(zhì)的有益微生物，能夠提高水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能并維護(hù)養(yǎng)殖環(huán)境，且通常不會(huì)對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生負(fù)面影響[10]。多項(xiàng)研究表明，乳酸菌屬(Lactococcus)、酵母屬(Saccharomyces)、乳桿菌屬(Lactobacillus)、腸球菌屬(Enterococcus)等[11-13]益生菌常用于水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖中，有助于緩解集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖的壓力，被視為促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效方法。首先，益生菌能夠提升水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)生消化酶的能力，增加水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料的利用率，從而提高養(yǎng)殖效率[14]。第二，益生菌可刺激水產(chǎn)動(dòng)物的免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)其免疫力，自身還能產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，增加水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)致病菌的抵抗力[15]。此外，益生菌還可將養(yǎng)殖水環(huán)境中的有機(jī)廢物進(jìn)行分解，減少氨氮和亞硝酸鹽等含量，凈化養(yǎng)殖水質(zhì)，保障水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖環(huán)境的健康可持續(xù)[16]。

基于益生菌的如上優(yōu)勢(shì)，對(duì)其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)地綜述，有助于推動(dòng)此類技術(shù)的全面推廣和應(yīng)用。因此，本文首先介紹了水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用益生菌的定義與來源，闡述了在水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展中應(yīng)用益生菌的意義，并通過列舉益生菌促進(jìn)水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖可持續(xù)的實(shí)際案例，突出益生菌對(duì)可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要性，進(jìn)一步對(duì)其未來在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的常態(tài)化應(yīng)用進(jìn)行了展望，以期促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖中益生菌的定義與來源

1974 年，Paker[17]首次提出了益生菌的概念，即有助于腸道微生物平衡的生物體。1989 年Afrc[18]對(duì)益生菌做出新的解釋，認(rèn)為益生菌是養(yǎng)殖產(chǎn)品或活的微生物飼料補(bǔ)充劑，主要通過改善腸道微生物的平衡而對(duì)宿主產(chǎn)生有益的影響。隨著益生菌相關(guān)研究的不斷深入，糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)在2001 年將益生菌重新定義為 “一種能夠?yàn)樗拗鹘】祹硪嫣幍幕钗⑸铩盵19]。

益生菌可改善水產(chǎn)動(dòng)物胃腸道內(nèi)及水環(huán)境中的微生物菌群平衡，且不會(huì)對(duì)宿主及環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，能夠維持水生動(dòng)物和養(yǎng)殖環(huán)境的健康[3]。根據(jù)來源不同，益生菌主要分為陸源性益生菌和水源性益生菌，陸源性益生菌是指來源于陸地環(huán)境、人或陸生動(dòng)物的益生菌。水源性益生菌則是指來源于水生動(dòng)物、養(yǎng)殖水體或底泥等環(huán)境中的益生菌。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，相較陸源性益生菌而言，水源性益生菌因其獨(dú)特的來源優(yōu)勢(shì)，可更容易地定植于水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)，并更好地發(fā)揮益生功效[11,13]。

2 益生菌對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的意義

構(gòu)建可持續(xù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式能夠更好地保護(hù)和發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)[20]，其核心是有效利用水、土地和飼料等資源，減少對(duì)環(huán)境的污染，為不斷增長(zhǎng)的人口提供安全的水產(chǎn)品[5]。水產(chǎn)病害被認(rèn)為是影響可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)的主要因素[21]，人們通常使用抗生素類藥物對(duì)疾病進(jìn)行預(yù)防和治療，而抗生素類藥物的濫用會(huì)給水產(chǎn)動(dòng)物和水環(huán)境帶來負(fù)面影響[22-24]。相關(guān)研究結(jié)果顯示，疫苗和益生菌能夠有效控制水產(chǎn)養(yǎng)殖中的疾病暴發(fā)[25]，然而部分疫苗只特異性針對(duì)一種病原菌，限制了其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用[26]，而益生菌能夠調(diào)節(jié)水產(chǎn)動(dòng)物的免疫反應(yīng)并產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，可使水產(chǎn)動(dòng)物免受多種病原菌侵襲，應(yīng)用范圍較為廣泛，在參與建立水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)生態(tài)方面具有重要作用。同時(shí)，益生菌還能與腸道細(xì)胞及菌群相互作用，通過改善水產(chǎn)動(dòng)物的飼料利用率、健康狀況和養(yǎng)殖水質(zhì)，從而提高養(yǎng)殖效率，減少疾病發(fā)生和環(huán)境污染，進(jìn)而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及社會(huì)效益[5]。

2.1 提升水產(chǎn)動(dòng)物消化能力，促進(jìn)飼料資源的可持續(xù)利用

可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖的目標(biāo)之一是提高飼料資源的有效利用，以確保為不斷增長(zhǎng)的人口持續(xù)提供營(yíng)養(yǎng)健康的水產(chǎn)品[5]。水產(chǎn)動(dòng)物受水環(huán)境溫度和體溫較低的影響，體內(nèi)的消化酶活性較低，且胃腸道中具有消化作用的微生物種類和數(shù)量有限，導(dǎo)致其對(duì)飼料的吸收能力不足和利用率不高[27]。而益生菌能夠產(chǎn)生脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶等消化酶(表1)，可幫助水產(chǎn)動(dòng)物更好地消化吸收飼料中的營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)益生菌還能提供額外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[38]，部分益生菌如乳酸菌能夠分泌有機(jī)酸，有利于胃腸道維持酸性環(huán)境，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物消化道吸收飼料中的微量元素。益生菌通過在腸道內(nèi)定植，調(diào)節(jié)腸道優(yōu)勢(shì)菌群比例，并增加腸絨毛高度，提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收面積[39]。此外，益生菌還可分解飼料中難以消化的成分，增加飼料的適口性，改善水產(chǎn)動(dòng)物的食欲，提高飼料的利用率，進(jìn)而改善水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和健康狀況[40]。

表1 益生菌提升水產(chǎn)動(dòng)物消化酶的活性Tab.1 Probiotics improved the activities of digestive enzymes in aquatic animals

研究表明，芽孢桿菌屬(Bacillus)和梭菌屬(Clostridium)可為水產(chǎn)動(dòng)物提供脂肪酸、維生素和氨基酸類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶等[41-42]，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料的消化和吸收。Amoah 等[43]在凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)飼料中添加凝結(jié)芽孢桿菌(B.coagulans)ATCC 7050，結(jié)果顯示，益生菌能夠提高對(duì)蝦體內(nèi)脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性，使其消化能力增強(qiáng)，飼料系數(shù)顯著下降。He 等[44]在鞍帶石斑魚(Epinephelus lanceolatus)飼料中添加多種益生菌，研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組鞍帶石斑魚的蛋白酶、胰蛋白酶活性顯著增強(qiáng)，且其攝食量、消化率和比生長(zhǎng)率也顯著提高。Duan 等[45]用含有丁酸梭菌(C.butyricum)的飼料飼養(yǎng)凡納濱對(duì)蝦56 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，益生菌組的凡納濱對(duì)蝦腸道中短鏈脂肪酸含量上升，淀粉酶和蛋白酶均顯著增加，同時(shí)降低了飼料系數(shù)。益生菌除了影響消化酶外，還能增加腸絨毛高度，調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的消化能力，有利于飼料資源的有效利用。Reda 等[46]在飼料中添加解淀粉芽孢桿菌(B.amyloliquefaciens)飼養(yǎng)尼羅羅非魚(O.niloticus)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，解淀粉芽孢桿菌能增加尼羅羅非魚的腸絨毛高度，能顯著增加其體重增長(zhǎng)率(WG)、飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)、比生長(zhǎng)率(SGR)和蛋白質(zhì)功效比。郝爽等[47]用添加了復(fù)合益生菌的飼料飼養(yǎng)凡納濱對(duì)蝦，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，益生菌組的厚壁菌門(Firmicutes)和放線菌門(Actinobacteria)菌群比例高于對(duì)照組，可提高凡納濱對(duì)蝦腸道菌群的豐度和多樣性，促進(jìn)腸道有益微生物的繁殖。

2.2 增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物免疫功能，促進(jìn)水產(chǎn)健康的發(fā)展

水產(chǎn)動(dòng)物的免疫系統(tǒng)是保護(hù)其免受致病菌感染的重要途徑[48]，益生菌通過調(diào)節(jié)水產(chǎn)動(dòng)物的免疫應(yīng)答機(jī)制，增強(qiáng)其免疫力，保障水產(chǎn)動(dòng)物的安全健康。通過益生菌飼料的投喂，益生菌進(jìn)入并定植于水產(chǎn)動(dòng)物消化道內(nèi)，調(diào)節(jié)腸道有益微生物的數(shù)量和種類，并與消化道中的免疫細(xì)胞進(jìn)行相互作用[49]，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，同時(shí)提高免疫細(xì)胞的吞噬活性、呼吸爆發(fā)、溶菌酶活性和免疫球蛋白M(IgM)等參數(shù)[50](表2)。益生菌還能夠產(chǎn)生鐵載體、細(xì)菌素和溶菌酶等殺菌物質(zhì)，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的典型致病菌具有一定的抑制作用[61-62]。

研究表明，通過添加益生菌，可提高水產(chǎn)動(dòng)物的免疫參數(shù)和促進(jìn)其免疫基因的表達(dá)，顯著增強(qiáng)了免疫力。例如，Liu 等[63]通過在莫桑比克羅非魚飼料中添加枯草芽孢桿菌和糞腸球菌(E.faecalis)，發(fā)現(xiàn)莫桑比克羅非魚食用含有益生菌飼料后，其免疫蛋白、溶菌酶等免疫指標(biāo)均明顯提高，免疫力顯著增強(qiáng)。Fernandes 等[64]以復(fù)合益生菌SFSK4 為凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖的水添加劑，研究發(fā)現(xiàn)益生菌SFSK4 能顯著增強(qiáng)凡納濱對(duì)蝦免疫力，使其血液免疫參數(shù)、吞噬功能、呼吸爆發(fā)等免疫相關(guān)反應(yīng)顯著提高，并促進(jìn)免疫蛋白表達(dá)。Balcázar 等[65]用添加了乳酸乳球菌(L.lactissp.lactis)CLFP 100、腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides) CLFP 196 和清酒乳桿菌(L.sakei) CLFP 202的飼料飼養(yǎng)虹鱒(Oncorhynchus mykiss)，發(fā)現(xiàn)在復(fù)合益生菌的作用下，虹鱒體內(nèi)白細(xì)胞的吞噬活性和血清補(bǔ)體活性均顯著提高，超氧陰離子的量也顯著增加，并提升了其對(duì)殺鮭氣單胞菌(Aeromonas salmonicida)的抵抗力。Wu 等[66]將枯草芽孢桿菌DCU、短小芽孢桿菌BP 添加到擬穴青蟹幼蟹飼料，發(fā)現(xiàn)擬穴青蟹幼蟹體內(nèi)免疫相關(guān)基因的表達(dá)水平顯著提高，呼吸爆發(fā)活性增強(qiáng)，且對(duì)副溶血性弧菌的抗性也有所增強(qiáng)，成活率顯著上升。

此外，研究顯示，益生菌進(jìn)入水產(chǎn)動(dòng)物消化道內(nèi)，可通過產(chǎn)生殺菌物質(zhì)并與致病菌競(jìng)爭(zhēng)，從而減少致病菌在消化道內(nèi)的定植，保護(hù)水產(chǎn)動(dòng)物免受致病菌的侵襲[67-68]。Lalloo 等[69]報(bào)道了蠟樣芽孢桿菌(B.cereus)通過與嗜水氣單胞菌(Aeromo-nas hydrophila)競(jìng)爭(zhēng)鐵源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生鐵載體等抗菌物質(zhì)來抑制嗜水氣單胞菌的活性。Balcázar 等[70]用添加了枯草芽孢桿菌 UTM 126 的飼料飼養(yǎng)凡納濱對(duì)蝦，發(fā)現(xiàn)UTM 126 可抑制多種致病弧菌的生長(zhǎng)，并顯著降低對(duì)蝦的最終死亡率，這可能是由于芽孢桿菌改變了其生存環(huán)境中的pH 值，并產(chǎn)生多肽抗生素如多黏菌素等殺菌物質(zhì)。益生菌的針對(duì)性應(yīng)用能明顯提高水產(chǎn)動(dòng)物的免疫性能，能夠精準(zhǔn)結(jié)合水產(chǎn)動(dòng)物自身性能進(jìn)行可持續(xù)化的免疫調(diào)控。

2.3 優(yōu)化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體水質(zhì)，促進(jìn)養(yǎng)殖環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的主體是水產(chǎn)動(dòng)物和養(yǎng)殖水環(huán)境，水產(chǎn)動(dòng)物依賴于水環(huán)境存活，而水質(zhì)的好壞直接影響水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)和健康狀況[71]，益生菌能夠改善養(yǎng)殖水質(zhì)，維持養(yǎng)殖生態(tài)可持續(xù)的良性循環(huán)[5]。飼料殘留和排泄物是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)的2 個(gè)重要因素[72]，未攝入的飼料殘?jiān)?、排泄物等有機(jī)廢物在水中積累，給養(yǎng)殖水環(huán)境帶來不小的壓力。有機(jī)廢物在降解過程中需消耗水中的氧氣，導(dǎo)致水環(huán)境中氧含量不足，氮、磷、硝酸鹽和亞硝酸鹽等含量上升，且極易滋生大量病原微生物，進(jìn)而影響?zhàn)B殖水質(zhì)，不利于水產(chǎn)動(dòng)物的健康。然而，益生菌能夠通過飼料添加或水體添加的方式[73]，在水環(huán)境中可發(fā)揮硝化、固氮和分解等作用，將水產(chǎn)動(dòng)物的排泄物、飼料殘?jiān)扔袡C(jī)物分解，加快硝化和反硝化速率[74]，并調(diào)節(jié)水環(huán)境中的有益微生物群落，抑制養(yǎng)殖水中的致病菌，從而改善養(yǎng)殖水質(zhì)，保障水產(chǎn)動(dòng)物的健康狀況和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[75-76]。益生菌促使養(yǎng)殖水環(huán)境形成良性生態(tài)循環(huán)，有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[50]。

益生菌可通過增加有益微生物數(shù)量和種類，減少養(yǎng)殖水環(huán)境中的致病菌，降低有機(jī)廢物的含量，為水產(chǎn)動(dòng)物提供更健康安全的養(yǎng)殖環(huán)境[65,77]，益生菌針對(duì)不同宿主改善養(yǎng)殖水質(zhì)如表3 所示。研究顯示，當(dāng)貝萊斯芽孢桿菌AP193作為鲇(Silurus asotus)的飼料添加劑應(yīng)用時(shí)，能夠通過降低水中的總磷、總氮和硝酸鹽的水平來控制養(yǎng)殖水體的富營(yíng)養(yǎng)化[86]。Wu 等[87]研究枯草芽孢桿菌FY99-01 對(duì)凡納濱對(duì)蝦不同養(yǎng)殖階段的養(yǎng)殖水環(huán)境的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加FY99-01 可降低水環(huán)境中pH、亞硝酸鹽和活性磷的水平，并增加了有益微藻的豐度，降低了弧菌的豐度。Gao 等[88]從養(yǎng)殖水塘中分離出巨大芽孢桿菌S379，通過亞硝酸鹽抗性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)巨大芽孢桿菌S379 可去除養(yǎng)殖水中的亞硝酸鹽離子，表現(xiàn)出好氧反硝化作用，具有改善水質(zhì)的應(yīng)用潛力。張維娜等[89]用添加了解淀粉芽孢桿菌的飼料飼養(yǎng)中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)，研究發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽孢桿菌可顯著減少養(yǎng)殖水中致病菌的數(shù)量，降低養(yǎng)殖水中氨氮、總氮、化學(xué)需氧量(COD)、總磷的含量。Nimrat 等[90]用摻有混合芽孢桿菌的飼料飼養(yǎng)凡納濱對(duì)蝦，發(fā)現(xiàn)混合芽孢桿菌不但顯著改善了凡納濱對(duì)蝦的生長(zhǎng)性能、降低了養(yǎng)殖水中的弧菌豐度，還降低了氨和亞硝酸鹽的含量，提高了養(yǎng)殖水的pH 值，充分改善了養(yǎng)殖水質(zhì)。李詠梅等[91]從魚腸道內(nèi)分離鑒定出4 株益生菌：融合魏斯氏菌(Weissella confusa)、植物乳桿菌(L.plantarum)、糞腸球菌、乳酸乳球菌，將菌體或菌液添加于海水魚類養(yǎng)殖系統(tǒng)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)益生菌處理組的氨氮水平顯著低于對(duì)照組。鄧斌[92]利用施氏假單胞菌SC221M(Pseudomonas stutzeriSC221M)作為草魚養(yǎng)殖水體添加劑，經(jīng)過9 d 的養(yǎng)殖后，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施氏假單胞菌SC221M 能降低水中的亞硝酸鹽的含量，且能夠有效降低氨氮、總氮、化學(xué)需氧量(COD)、生物需氧量等水質(zhì)指標(biāo)(BOD)。養(yǎng)殖水環(huán)境是水產(chǎn)動(dòng)物賴以生存的場(chǎng)所，益生菌的應(yīng)用充分改善了養(yǎng)殖水環(huán)境，可在未來可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖常態(tài)化發(fā)揮出巨大潛力。

表3 益生菌對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)的影響Tab.3 Effect of probiotics on aquaculture water quality

3 益生菌在水產(chǎn)可持續(xù)養(yǎng)殖中應(yīng)用的案例

現(xiàn)階段，益生菌在水產(chǎn)可持續(xù)養(yǎng)殖中的應(yīng)用已廣泛開展，本文進(jìn)一步列舉此類研究的典型案例，以期為益生菌在水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供良好的范式，促進(jìn)此類優(yōu)秀養(yǎng)殖模式的推廣和應(yīng)用，全面保障我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

EM 菌是由日本琉球大學(xué)比嘉照夫教授研發(fā)的一種微生物菌制劑，主要含有光合細(xì)菌、乳酸菌和酵母等益生菌，廣泛應(yīng)用于包括水產(chǎn)養(yǎng)殖在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域[93]。陳國(guó)軍等[94]將EM 菌應(yīng)用于魚菜共生循環(huán)種養(yǎng)系統(tǒng)中，通過向養(yǎng)殖水中投放和飼料添加EM 菌的方式，觀察羅非魚及養(yǎng)殖水環(huán)境的情況。在夏季疾病高發(fā)期時(shí)，為魚菜共生系統(tǒng)中的羅非魚投喂添加EM 菌液的飼料，發(fā)現(xiàn)羅非魚腸道疾病的發(fā)生明顯減少，推測(cè)是增強(qiáng)了其免疫力。另外，在天氣突變等應(yīng)激條件下，EM菌的添加可顯著降低羅非魚的死亡率。此外在養(yǎng)殖過程中，EM 菌調(diào)配液可顯著降低水環(huán)境中的氨氮和亞硝酸鹽的濃度，減少魚糞、飼料殘?jiān)扔袡C(jī)物降解產(chǎn)生的異味，并提高養(yǎng)殖水體的透明度，已成為改善養(yǎng)殖水質(zhì)的有效手段。EM 菌的應(yīng)用不僅增強(qiáng)了水產(chǎn)動(dòng)物的免疫力，還優(yōu)化了養(yǎng)殖水環(huán)境，維持了養(yǎng)殖水中的生態(tài)平衡和穩(wěn)定，EM 菌在魚菜共生循環(huán)種養(yǎng)系統(tǒng)中成功應(yīng)用，展現(xiàn)出益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)化方向的強(qiáng)大應(yīng)用前景。

除EM 菌之外，我國(guó)目前也有自主研發(fā)的水產(chǎn)養(yǎng)殖益生菌產(chǎn)品。何德洲等[95]從鯽(Carassius auratus)腸道中分離出的益生菌，經(jīng)過選育、馴化和飼料加工等過程，制成益生菌產(chǎn)品“活水1 號(hào)”，將益生菌飼料應(yīng)用于自然養(yǎng)殖池塘環(huán)境中，對(duì)鯽進(jìn)行為期7 個(gè)月的飼養(yǎng)，同時(shí)與當(dāng)前市面上銷售的普通鯽魚飼料進(jìn)行對(duì)比。在捕撈鯽時(shí)，對(duì)其生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和飼料系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，益生菌飼料喂養(yǎng)的鯽平均體重352 g/尾，畝產(chǎn)量2 026 kg，飼料系數(shù)1.41。與其他鯽飼料相比，益生菌飼料喂養(yǎng)的鯽的生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和飼料系數(shù)均為最優(yōu)，具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠降低養(yǎng)殖成本，增加養(yǎng)殖效益。此外，該產(chǎn)品中的益生菌經(jīng)糞便排出后仍具有活性，可通過化學(xué)作用降低水環(huán)境中氨氮和亞硝酸鹽等量，改善養(yǎng)殖水質(zhì)，減輕養(yǎng)殖后期水環(huán)境污染的壓力。投喂益生菌飼料顯著提高了該養(yǎng)殖生態(tài)中鯽的養(yǎng)殖效益，“活水1 號(hào)”在該自然養(yǎng)殖池塘環(huán)境中應(yīng)用的正向反饋，為益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用提供了有力的證據(jù)。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，可顯著提高水產(chǎn)動(dòng)物的飼料利用率，改善其消化和吸收功能，還可通過刺激水產(chǎn)動(dòng)物的免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)其免疫力，對(duì)維持水產(chǎn)動(dòng)物健康的作用效果明顯。除此之外，益生菌還能降低水中污染物的含量，顯著改善養(yǎng)殖水質(zhì)。從以上研究中可知，益生菌雖然在水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展中的基礎(chǔ)研究日益廣泛，然而在水源性益生菌的種類選擇、相關(guān)益生性能的改善及其推廣應(yīng)用等方面仍然存在不足。因此，基于加強(qiáng)益生菌相關(guān)益生特性，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展，本文對(duì)益生菌在可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖中的未來發(fā)展提出了展望。

4.1 充分挖掘水源性益生菌資源

在可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用中，益生菌的來源及其自身性質(zhì)可能帶來的應(yīng)用功效是可持續(xù)化養(yǎng)殖中需要關(guān)注的重點(diǎn)問題，采用更加契合水生動(dòng)物和養(yǎng)殖環(huán)境的益生菌會(huì)事半功倍，減少益生菌功效與具體養(yǎng)殖生態(tài)不匹配的損耗。有研究表明，同一來源的益生菌在不同的宿主體內(nèi)可能具有特異性，如從陸地動(dòng)物體內(nèi)分離出來的益生菌，可能并不適應(yīng)于魚類等水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖[96]。2008 年，中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部公告第1126 號(hào)飼料添加劑品種目錄僅公布了15 種可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的益生菌，2013 年，該目錄新增16 種益生菌，可批準(zhǔn)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的微生物飼料添加劑共計(jì)31 種，包含地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌(Bifidobacterium bifidum)、糞腸球菌、屎腸球菌(E.faecium Anp01)、乳酸乳球菌、嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、干酪乳桿菌(L.casei)、德式乳桿菌乳酸亞種(原名：乳酸乳桿菌)(L.beijerinck)、植物乳桿菌、乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、戊糖片球菌(P.pentosaceus)、產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、沼澤紅假單胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、嬰兒雙歧桿菌(B.lnfantis)、長(zhǎng)雙歧桿菌(B.longum)、短雙歧桿菌(B.breve)、青春雙歧桿菌(B.adolescentis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)、羅伊氏乳桿菌(L.reuteri)、動(dòng)物雙歧桿菌(B.animails)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(A.oryzae)、遲緩芽孢桿菌(B.lentus)、短小芽孢桿菌、纖維二糖乳桿菌(L.cellobiosus)、發(fā)酵乳桿菌(L.fermentum)、德氏乳桿菌保加利亞亞種(原名：保加利亞乳桿菌)(L.delbrueckiisubsp.bulgaricus)、凝結(jié)芽孢桿菌、側(cè)孢短芽孢桿菌(蝦類)(Brevibacillus laterosporus)[97]。然而多數(shù)益生菌是由陸源性益生菌開發(fā)而來，其作用效果并不十分理想，例如陸源性益生菌在對(duì)蝦養(yǎng)殖中效果不佳，可能是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈υ谒h(huán)境生存的能力[98]。水生動(dòng)物的生活環(huán)境和腸道微生物區(qū)系流動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)食物變化高度敏感，且易受養(yǎng)殖條件和生態(tài)環(huán)境因素的影響，而陸源性益生菌應(yīng)對(duì)水生環(huán)境的能力較弱。因此，充分挖掘來自水生環(huán)境或水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的水源性益生菌，能夠?yàn)榭沙掷m(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)提供最優(yōu)匹配選項(xiàng)，利于可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖的常態(tài)化發(fā)展。

4.2 結(jié)合誘變技術(shù)改進(jìn)益生菌性能

目前應(yīng)用的大部分益生菌是從自然環(huán)境中分離篩選出來的，這些益生菌往往屬于野生型菌株，產(chǎn)酶、產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等能力可能難以充分滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖的個(gè)性化需求。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，誘變育種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有性能不足的益生菌進(jìn)行改進(jìn)，培育出能力更強(qiáng)的菌株。誘變育種包括傳統(tǒng)的誘變技術(shù)等如紫外光照射物理誘變、化學(xué)試劑誘變等，以及新型的定向誘變技術(shù)如基因工程改造[99]。王曉云等[100]在養(yǎng)殖凡納濱對(duì)蝦的池塘底泥中分離出枯草芽孢桿菌BC2，以紫外誘變的方法對(duì)其進(jìn)行誘變育種，發(fā)現(xiàn)突變菌株產(chǎn)蛋白酶含量和降解飼料中可溶性蛋白能力顯著高于原始菌株，且能穩(wěn)定遺傳。Riet 等[101]利用基因重組技術(shù)對(duì)枯草芽孢桿菌進(jìn)行改造，結(jié)果顯示，基因重組后的益生菌組中的凡納濱對(duì)蝦面對(duì)病毒侵襲時(shí)存活率更高。上述兩例表明突變株的益生性能高于原始菌株，且突變株能顯著提高水產(chǎn)動(dòng)物的消化能力、抗病能力和存活率等。因此，應(yīng)充分利用誘變技術(shù)對(duì)益生菌性能進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，增強(qiáng)其益生特性，使突變株更貼合水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)策略，進(jìn)一步提高養(yǎng)殖效率和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)優(yōu)選益生菌作用下的養(yǎng)殖生態(tài)可持續(xù)最大化。

4.3 加強(qiáng)推廣益生菌的實(shí)際應(yīng)用

目前，益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中被廣泛應(yīng)用于優(yōu)化養(yǎng)殖水體水質(zhì)，其作為飼料改良劑和免疫刺激劑的應(yīng)用尚處于初步發(fā)展階段，水產(chǎn)益生菌制品相關(guān)技術(shù)體系不夠成熟，缺乏統(tǒng)一規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)法律法規(guī)有待完善。此外，養(yǎng)殖戶對(duì)其益生功效了解甚少和專業(yè)知識(shí)的匱乏，缺少專業(yè)人員指導(dǎo)，進(jìn)一步限制了益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用。為將益生菌大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖中，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展，帶來良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。因此建議 ①夯實(shí)益生菌研究基礎(chǔ)：堅(jiān)實(shí)的益生菌研究基礎(chǔ)是其能推廣應(yīng)用成功的前提，充分解讀各類益生菌的自身益生特性，研發(fā)符合我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖特色、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)益生菌新品類，才能充分發(fā)揮益生菌的功效，成為水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)的制勝法寶；②完善益生菌相關(guān)生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中的益生菌多為飼料類產(chǎn)品，完善相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可保障益生菌產(chǎn)品的安全性、可靠性和適用性；③拓展科普宣傳平臺(tái)：充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過發(fā)布益生菌相關(guān)短視頻或海報(bào)等新型宣傳方式，吸引養(yǎng)殖戶了解益生菌及其益生效果，明確益生菌在可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，吸引養(yǎng)殖戶放心使用益生菌產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)行業(yè)普及，擴(kuò)大接受面以推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；④加強(qiáng)專業(yè)人員培訓(xùn)：培訓(xùn)若干專業(yè)技能過硬且具有高素質(zhì)和高度責(zé)任感的技術(shù)人員，保持和養(yǎng)殖戶的密切聯(lián)系，深入了解養(yǎng)殖戶的需求并對(duì)其進(jìn)行服務(wù)和指導(dǎo)，推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（作者聲明本文無實(shí)際或潛在的利益沖突）