水產“無抗飼料”中微生態制劑應用可行性分析

管雪婷 韓 英 關鴻昆 馬 凱 任宣宇 鄧清源 鄒世瑞 陳偉興

（東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱150030）

隨著水產養殖業的迅猛發展，我國已成為全球最大的水產養殖及水產品消費國家。據中國國家統計局統計，2019 年我國淡水養殖、海水養殖面積分別達到了511.67 萬公頃和201.37 萬公頃，我國養殖水產品產量達到5 050 萬噸，水產飼料產量則為2 202.9 萬噸。然而，水產養殖的快速發展勢必會對自然生態環境造成不同程度的影響，而水產飼料則為水產養殖過程中造成環境污染的重要因素。在水產飼料中添加抗生素曾在防病、促生長及提高生產性能等方面發揮了非常重要的作用，但由于長期大量不合理的使用導致了藥殘、耐藥性等問題的出現，嚴重影響了動物產品質量，帶來了食品安全問題。為此，國內外先后提出了飼料端“禁抗”的相關法令，我國農業農村部亦發布了“2020 年飼料中全面禁止添加抗生素”的指令性文件，標示著我國進入了飼料端“禁抗”的時代。由于水產飼料的綠色化和安全化，直接關系到水產養殖水體環境污染，水產品的安全，因此，環保型功能性水產配合飼料添加劑的研發正逐步成為人們研究的熱點。微生態制劑作為新型水產飼料添加劑，既可降低抗生素的濫用所導致的負面影響，也具有天然安全等特點。本文擬從微生態制劑的種類、作用機制、功能等基礎研究現狀進行闡述，分析微生態制劑在水產飼料中應用的可行性，以期為環保型的功能性水產配合飼料添加劑進一步研發和應用提供一定的理論參考。

1 微生態制劑概述

微生態制劑既可指能夠對微生態平衡進行調整的、活的微生物制劑；亦可指將自然界中的有益細菌通過人工特殊選育，對微生態進行調控以及對動物有營養保健作用的活菌制劑。從廣義上來講，微生態制劑包括有益微生物、能產生生物效應的生理活性物質和未知生長因子等活性成分。如按照用途分類方法，亦可將微生態制劑分為餌料添加劑、水質凈化劑和病害控制劑等。按照國家規定，微生態制劑投入生產實踐應用，就必須滿足以下兩方面要求，第一，微生態制劑中所涉及的所有微生物，其生物學和遺傳學特征必須是安全的、穩定的；第二，在投入應用前，必須經過試驗驗證，保證其無毒、無害而且無耐藥性等副作用。截至目前，經我國農業農村部批準、可使用的水產微生態制劑種類相對較多，既包括水產動物的體內微生態改良劑，例如乳酸菌、酵母菌（飼料酵母等）等種類，其可作為飼料微生態添加劑，用以提高魚蝦免疫力[1]；又包括水產養殖水體環境調節的體外微生態改良劑，包括EM 菌、硝化細菌、光合細菌、芽孢桿菌等種類。隨著該領域研究的不斷深入，越來越多的新型微生態制劑不斷突顯出來。尤其要注意的是，每一類水產微生態制所包含的微生物均有各自特性，使用時一定要針對不同目的要求，合理采用不同方法，才能最大限度地發揮其應有的功效[2]。

2 “無抗飼料”中添加劑類微生態制劑的功能性研究

自畜牧業（包括漁業）養殖中應用抗生素以來，曾給高密度規?；B殖帶來了明顯的經濟效益，然而，由于其使用不當，超限額、超品種的濫用抗生素現象普遍存在，造成養殖產品中抗生素的高殘留，不但增加了動物疾病防治的難度，甚至帶來了食品安全問題，間接地危害了人類的身體健康。近年來，世界各國均意識到抗生素濫用所產生的一系列問題，在發達國家已開始實施不再使用抗生素的養殖方法，即無抗養殖方法，代表了健康養殖新的發展方向。瑞典早在1986 年，首次宣布全面禁止抗生素用作飼料添加劑。隨后，丹麥也陸續禁止使用多種抗生素作為生長促進劑，至2008年，丹麥在養豬生產中抗生素的使用量減少了近50%。2006年，歐盟成員國也要求全面停止使用所有抗生素生長促進劑。2014年，美國也同樣頒布了禁用飼用抗生素的法令。2019年，我國農業農村部也提出了自2020年起全面禁止在飼料中添加抗生素類藥物的明確條例。自此，揭開了我國“無抗養殖”時代的大帷幕。所謂無抗養殖，是以保護動物健康、保護人類健康、生產安全營養無抗生素殘留的畜產品為目的，最終以無抗畜牧業的生產為結果的一種綠色健康養殖模式。所謂無抗飼料，是指不含抗生素、經國家或國際標準規定的方法檢測，沒有任何抗生素藥物殘留、符合國家法律法規、安全、優質、環保的飼料，既要保證飼料中無抗生素，也要保證飼料原料組分不受抗生素污染，因此，需在飼料加工及保存時，確保不添加任何抗生素，從可持續發展的視角來看，“無抗飼料”已是全世界畜牧業（包括漁業）發展的必然趨勢。

關于“無抗飼料”添加劑類微生態制劑的作用機制，可分為益生菌和益生元兩種類型。研究表明，益生菌作用機理為：第一，可通過產生蛋白多肽類抗菌物質，產生有機酸、酶類等多種抗有害菌物質，頡頏動物腸道內的病原細菌；還可增加動物腸內容物乳酸、乙酸等有機酸含量，使pH 值下調，抑制病原微生物，從而維持腸道正常的微生態平衡。第二，益生菌能產生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶等多種酶類，可降解植物飼料中非淀粉多糖，提高蛋白質和能量利用率，從而促進動物生長。第三，益生菌在動物腸道內能產生維生素、氨基酸、促生長因子等多種營養物質，提高Ca、P、VD的利用和吸收，參與機體的新陳代謝，促進動物生長。第四，益生菌能通過改善動物腸道結構，增強消化吸收功能，改善動物生理狀態，減少疾病的發生。第五，益生菌對動物機體免疫細胞產生有利影響（提高免疫細胞免疫識別力、誘導其產生細胞因子，促進淋巴細胞再循環），增強機體的免疫功能并提高抗病能力。第六，益生菌可促進反芻動物胃腸道微生物生長繁殖，加速瘤胃纖維素分解，提高纖維素的消化率，加強對瘤胃中氮的利用和蛋白質合成，提高磷的消化利用率。益生元的作用機理為：第一，寡糖益生元可通過結合病原菌，阻止病原菌在腸道內定植。第二，益生元是動物腸道有益菌群的增殖因子，可促進有益菌的生長繁殖，同時益生元分解產生的酸性物質，可降低腸道內pH 值，抑制有害菌，提高機體抗病力。第三，甘露低聚糖等益生元可作為免疫刺激因子，激活機體免疫系統，提高機體抗病力，促進動物生長。

據報道，作為水產“無抗飼料”添加劑類的微生態制劑屬于環保型飼料添加劑，僅少量甚至微量添加就能夠增強機體抗病力、提高飼料中營養物質的生物學利用率、亦可降低飼料中有毒有害的物質含量、從而提高水產養殖動物的生長性能，能刺激動物的腸道黏膜免疫系統，而且，在發揮優勢的同時，對人、動物、環境并不具毒副作用[3]。

研究顯示，促進生長的微生態制劑能夠為水產動物提供生長代謝所需的營養物質，能促進水產飼料中營養物質的消化吸收，其原因在于微生態制劑中所包含的菌體中不僅含有蛋白質、維生素等營養物質，還含有蛋白酶等各種酶類。研究結果表明，微生態制劑能夠頡頏病原微生物，可以提高腸道酶消化活性，改善腸道結構[4-7]，增強魚、蝦甚至海參、鮑魚的免疫功能和抗病能力[8-12]。研究發現，益生素可以在一定程度上降低大西洋鱈魚、大西洋比目魚的死亡率，能抑制鰻弧菌并促進大菱鲆幼魚的生長。研究顯示，益生芽孢桿菌能降解黃曲霉毒素[13-16]，將魚源芽孢桿菌適量加到飼料中，可以增強鯉魚和草魚魚苗的免疫力，提高機體抗病力。芽孢桿菌不僅能夠促進羅氏沼蝦生長，而且能降低餌料系數。研究發現，酵母菌、光合細菌和小球藻等能夠有效地抑制病原微生物，并能提高魚體的免疫功能。研究表明，乳酸菌可以在腸道內迅速生長，并能通過分泌細菌素、過氧化氫、有機酸等物質，使魚體腸道內的pH 值降低，進而抑制病原微生物生長和繁殖。另有研究顯示，釀酒酵母細胞壁內層的β-1，3-葡聚糖和酵母核苷酸等可以顯著提高鯉促炎癥細胞活素基因的表達活性，能夠調節真鯛免疫相關基因的表達，增強魚體免疫能力，對嗜水氣單胞菌、殺鮭氣單胞菌的抵抗作用明顯增強，能顯著降低魚體（斑馬魚和虹鱒）在嗜水氣單胞菌和遲鈍愛德華菌感染后的死亡率。由此可見，釀酒酵母細胞壁成分可以提高飼料利用效率、能促進水產動物生長發育、并可阻止腸道內的病原菌吸附和定植、維護腸道健康、能增強動物機體免疫力等，且應用效果顯著，可作為飼料添加劑在水產養殖中開發和應用，亦可廣泛應用于不同種類的水產動物，是一種十分綠色、安全、高效的抗生素替代物，應用前景非常廣闊。

此外，有研究顯示，酵母核苷酸能夠對魚類和蝦類生長和免疫產生明顯的促進作用。例如，在飼料中添加少量的酵母多糖能減少歐洲鱸幼魚腸道內溶藻弧菌和鰻弧菌的繁殖和感染；提高異育銀鯽對嗜水氣單胞菌、虹鱒和尼羅羅非魚對鰻弧菌的抵抗力，減少病原菌在腸道中的吸附和定植，顯著提高其存活率；激活虹鱒、真鯛、石首魚等魚體的非特異性免疫功能，維持水產動物健康，促進生長；提高達氏鰉、牙鲆、歐洲鱸和虹鱒對飼料吸收轉化效率的作用。另有研究發現，飼料中添加核苷酸，能促進斑節對蝦的生長；能顯著上調日本對蝦溶菌酶和抗菌肽基因（淋巴器官）的表達；能顯著提高虹鱒增重率和特定生長率并降低飼料系數；能顯著增強鯉魚、異育銀鯽血清中溶菌酶和堿性磷酸酶活性；隨著對酵母研究的不斷深入，酵母的營養和功能成分已逐漸清晰，酵母類產品添加到水產飼料的應用也得到市場廣泛的認可。綜上所述，酵母類產品，例如釀酒酵母細胞壁免疫多糖和釀酒酵母核苷酸類，是一種天然、優質單細胞蛋白質源，可以改善水產飼料品質、增強水產動物機體免疫力、促進水產動物生長發育，因此，需要對釀酒酵母進行更深程度的開發利用，但如何進行最為合理的開發利用，必將受到飼料業、尤其是飼用酵母行業的重點關注[17]。

3 “無抗飼料”背景下微生態制劑應用于水產飼料可行性

早在2015 年，河南省水產科學研究院對微生態制劑應用于水產飼料的關鍵技術進行了相關研究，證明新型微生態制劑具有很好的安全性及實用性[18]。

隨著國家對抗生素使用管理和殘留監控力度不斷加強，減少和禁止抗生素使用是畜禽飼料工業的必然趨勢。為維護中國動物源性食品安全和公共衛生安全，我國農業農村部于2019年7月9日發布了2020年飼料中全面禁止添加抗生素及促生長類藥物的指令性文件，正式開啟了飼料端“禁抗”，養殖端減、降抗的特殊時期。在此背景下，2019 年9 月12 日，我國農業農村部漁業漁政管理局提出倡導拒絕購買和使用無獸藥產品使用文號藥品，農業農村部、公安部等三部委實施水產品獸藥殘留專項整治行動。因此，無抗飼料成為畜牧業綠色健康發展的必然選擇[19-20]。因此，研制有效抗生素替代品是全球畜牧業健康發展的必然趨勢，目前抗生素替代品有：酶制劑、益生菌、抗菌肽、有機酸、寡糖、多糖、中短鏈脂肪酸、中草藥制劑、植物及其提取物（植物精油——牛至油）等，均發揮著各自獨特優勢[21-23]，目的都與抗生素促生長劑一致，抗菌、抗氧化、抗炎癥、提高動物機體免疫力，提高養殖的經濟效益[24-28]。在替代抗生素研制過程中，益生菌優勢更加突顯出來，一方面，可提高飼料轉化率、促進動物生長、增強抗病力；另一方面又具有無毒副作用、無殘留等諸多優點，益生菌類有望成為最符合標準的綠色添加劑。目前美國和日本微生態飼料的普及率達50%，而歐盟各國動物飼料中添加益生菌的普及率可達95%。雖然益生菌種類的篩選、高溫穩定性、評價方法、替代比例還有待于進一步研究，但前景良好。在專業的實驗室技術支持和為客戶定制的系統評估的保證下，益生菌的正確選擇及應用方案合理制定將指日可待[29]。

研究表明，微生態制劑的適量添加能提高養殖魚類腸道、肝胰臟消化酶活性。例如，芽孢桿菌能影響異育銀鯽消化酶活性[30]，使鯉魚腸道蛋白酶和脂肪酶活性顯著提高[31]，使建鯉腸道和肝胰臟消化酶活性均有提高[32]，能使牙鲆幼魚消化道蛋白酶的活性顯著提高,對牙鲆幼魚的生長具有一定促進作用[33]。研究顯示，微生態制劑作為飼料添加劑可以提高動物的抗病能力和免疫力，提高飼料的轉化率，保護生態環境[34-36]。而微生態制劑與中草藥、酶制劑、寡糖等聯合使用的復合微生態制劑，可以一定程度提高飼料轉化率、增強動物機體免疫力和抗病能力、促進動物生長發育等[37-38]，其聯合使用具有協同作用，復合效果明顯優于單一微生態制劑[39-41]。在水產養殖過程中，使用微生態制劑進行調水，可顯著提高南美白對蝦成活率[42]；以芽孢桿菌為主的微生態制劑可以促進羅非魚與鯉魚生長，有效促進鯉魚免疫器官發育[43]，并能降低水產養殖環境中氨氮和亞硝酸鹽含量。使用35%高蛋白生物發酵飼料后，草魚生長迅速，魚體狀況好，耐氧力特別強，抗病力增加[44]。目前，水產養殖中已報道的微生態制劑比較多，包括乳酸菌、芽孢桿菌屬、弧菌屬、假單胞菌屬等，涉及的范圍也比較廣，包括魚、蝦、蟹、貝和生物餌料的各個科研和生產實踐領域，而且實際應用效果也已初見成效[45-47]。隨著關鍵技術的改進，在水產養殖中的應用前景將更加廣闊。

4 研究展望

隨著國內外水產養殖業的快速發展，水產養殖業已從傳統的養殖模式逐漸向產業化轉型，水產飼料業更會備受關注。由于水產動物生存環境的特殊性，因此對水產動物飼料提出了更高要求，水產飼料既要保證較高的飼料轉化效率，以確保水產動物的正常生長發育速度；還要盡可能改善水產動物肉質、外觀、健康狀態等水產品品質；同時更要盡量不破壞、不污染環境。飼料添加劑作為飼料的重要組成部分，一直以來是我國飼料工業發展備受關注的領域。飼用抗生素曾對畜牧養殖業發揮了重要作用，但因其濫用所引發的細菌耐藥以及嚴重藥殘是不可避免的事實。為保證健康發展綠色畜牧業，無抗飼料已成為畜牧業發展的必然，合理地開發無抗飼料，研發新型飼用抗生素替代技術勢在必行。因此，新型環保節能型綠色水產飼料添加劑的研制更加成為水產飼料領域研究的重中之重。水產微生態制劑屬于新型水產飼料添加劑，既可提高水產動物的抗病力，又符合國家飼料要求，還可提高水產品的安全性，控制環境污染，對其進行規范細致合理地開發和利用，即可滿足水產飼料業快速健康發展的需求，也可為水產養殖業的可持續發展提供重要保障。