1在养殖动物体内的功能和作用机理
饲料或是养殖水体中的益生菌被养殖生物所摄食，进入肠道后，在生长代谢过程中产生促生长因子，产生各种酶类并提高消化道内消化酶的活性等，芽孢杆菌能产生具有高酶活性的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶；同时还能产生能降解饲料中复杂化合物的酶：果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶和葡萄糖异构酶等，且其代谢产物中有多种氨基酸和维生素类物质，有助于养殖动物对食物的消化和吸收[14]。多数水产无脊椎动物以体表坚硬的钙质或几丁质外壳作为抵御病原体入侵的物理屏障，但一些病原体仍然可以通过创伤和摄食等途径突破这道物理屏障；与脊椎动物不同，虾蟹、贝类等水产无脊椎动物是开放式循环系统，体液中也没有T细胞和免疫球蛋白，因而不具备复杂的特异性免疫系统，主要依靠血细胞和体液因子组成非特异性免疫系统来提高其对病原体的抵抗能力[15]。肠道黏膜面积巨大，约2倍于皮肤表面，不仅是消化吸收的重要场所，同时每时每刻黏膜都要接触大量病原体，担负着重要的免疫功能。肠道黏膜免疫系统包括肠道相关淋巴组织和有关细胞、分子成分，如淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞、和溶菌酶、抗菌肽等，可抵御细菌、病毒和毒素从消化道入侵。黏膜免疫主要是通过维持肠道的微生态平衡发挥免疫抑制作用[16]。益生菌在肠道黏膜免疫作用中发挥重大的功效。当外界条件恶化导致消化道疾病时，有益微生物菌群与肠黏膜构成肠道生物屏障受损，并可能导致其他的疾病发生。益生菌进入肠道后能刺激肠道黏膜免疫系统，通过取得竞争优势形成优势菌群，抑制病原菌生长，恢复改善肠道的微生态平衡，达到治疗疾病和增强免疫力的效果。Gibson等发现，中间气单胞菌对大多数贝类和鱼类的病原菌有抑制作用[17]。相关研究表明，益生菌取得竞争优势的机理主要有3点：①竞争附着点：通过对体内固定位点的竞争，使益生菌自身在体内占到优势，降低病害菌的数量和密度，这可能是益生菌进入体内后发挥的第一个作用[18]。②竞争营养物质：益生菌进入肠道后与病原菌争夺有限的糖类、有机酸等营养物质进行大量繁殖，减少有病原菌对营养物质的吸收，从而抑制其生长繁殖。③分泌抑菌物质：益生菌在生长繁殖过程中能够分泌多种抑菌物质，抑制病原菌的过度生长及外来病原菌的入侵，维持肠道的微生态平衡。益生菌除了可以通过抑制病原菌生长来减少疾病的发生，还可以通过提高养殖生物的免疫力，增强其对病毒、细菌、真菌和寄生虫等病原微生物的抵抗能力。益生菌能增强单核吞噬细胞、多形核白细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞的活力，刺激干扰素、活性氧、溶酶体酶和单核因子等因子的产生和分泌，从而增强机体非特异性防御机能，进而增强机体免疫力和抗病力[8]。
2益生菌在水产无脊椎动物养殖中的研究进展
益生菌在水产养殖中的应用研究起步较晚，Kozasa[19]于1986年首次将益生菌应用于水产养殖，此后，益生菌在水产养殖上应用的研究迅速发展，益生菌对虾蟹、贝类、海参等无脊椎动物的应用研究也有了较大的进展。益生菌既可以作为饲料添加剂饲喂养殖动物，不会出现耐药性菌株，更没有残留或污染等副作用。从食品安全、人类健康和环境保护的角度来讲，益生菌作为饲料添加剂符合可持续发展的要求，也是饲料业发展的必然方向。此外，还可以作为水质改良剂，能有效改善养殖水质，抑制有害微生物繁殖，减少养殖动物发生病害的机率。目前应用的益生菌主要有乳酸菌(Lactobacillus)、芽孢杆菌(Bacillus)、酵母菌(Saccharomyces)、光合细菌、硝化细菌和反硝化细菌等。
2.1在虾蟹类养殖中的应用
国内外对益生菌在虾养殖上的研究比较多，表1列出了目前研究的简要现状.姚东瑞等用3种微生态制剂河蟹池塘养殖水体进行原位净化研究，单独和组合处理的池塘养殖排放水水质均优于未经微生态制剂处理的对照组，与对照相比达到极显著水平(P<0.01)，化学需氧量降低51.97%～54.26%、氨态氮含量下降41.77%～44.94%、总磷含量下降40.00%～43.33%、悬浮物含量减少78.81%～80.01%，具有良好的原位净化效果[10]。
2.2在贝类养殖中的应用
沈文英等在三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)养殖水体中添加地衣芽孢杆菌可提高三角帆蚌消化酶活性、免疫指标和抗氧化指标活性，促进蚌体生长；最适添加水平和间隔时间分别为1.0×106CFU/mL和15d[31]。张信娣等将红螺菌科的红假单胞菌应用于三角帆蚌养殖水体，研究表明，光合细菌可稳定养殖水体，去除氨氮、亚硝基氮、总氮，降低COD，改变水体氮磷比；光合细菌能有效控制异养细菌、弧菌、气单胞菌数量，对真菌的增殖也有一定抑制作用[9]。刘丽等的研究表明，在皱纹盘鲍育苗生产中，添加红假单胞菌和枯草芽孢杆菌混合菌液能提高皱纹盘鲍的成活率、壳长、壳长日增长量，并能提高酚氧化酶，溶菌酶，超氧化物歧化酶等免疫指标[32]。王芳等从海水中分离出一株红假单胞菌属菌株RPD-1，将其应用于菲律宾蛤仔育苗中，结果显示，该菌株不仅能提高菲律宾蛤仔幼虫的存活率和变态率，还能显著降低养殖水体中的氨氮[33]。
2.3在棘皮动物养殖中的应用
益生菌在棘皮动物中应用的报道常见于海参养殖。阳钢的研究表明：在养殖水体中泼洒一株蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)制剂对水体和刺参肠道内菌群结构和丰度均具有显著影响；在106CFU/m3、108CFU/m3泼洒浓度下有效提高刺参的生长速度、降低刺参生长的个体差异[34]。田功太等在海参养殖水体中添加益生菌，研究表明，益生菌能显著增加水体氧化还原电位、溶解氧、透明度。其中添加益生菌原液4×109CFU/m3的试验箱效果最好，氧化还原电位和溶氧分别平均增加3.39%和26.20%，试验池塘的氧化还原电位、溶氧和透明度分别平均增加8.38%、18.58%和54.67%[11]。
2.4在其他水产无脊椎动物养殖中的应用
除以上常见的水产无脊椎动物外，益生菌在卤虫、轮虫等水产动物中也有报道。Murillo等利用蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌对褶皱臂尾轮虫(Brachionusplicatilis)进行试验，结果表明，两种菌的体外分泌物都对溶藻弧菌(Vibrioalginolyticus)和嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)两种病原菌有抑制作用；在轮虫养殖水体中加入枯草芽孢杆菌，能显著提高轮虫数量，并能减少弧菌数量[35]。Ahmadnia等研究了不同水平的枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌对卤虫(Artemiaurmiana)的影响，结果表明，益生菌显著增加了卤虫的长度和肠道中芽孢杆菌的数量，能提高蛋白酶和淀粉酶的活性；最有效促进卤虫生长、肠道菌群和消化酶活性的用量是104、106CFU/g[36]。
3益生菌应用于水产无脊椎动物养殖所面临的的问题与前景
3.1存在的问题
由于益生菌在水产生产中应用较晚，相关研究起步也较晚，在应用研究中不可避免的存在有一些问题。目前关于益生菌的作用机理的研究还不够明确，益生菌在水体和宿主体内的生长繁殖及对肠道菌群的影响的情况仍存有很多困惑，有待于进一步深入细致研究；很多应用于益生菌制剂的菌种在稳定性方面存在缺陷，生产加工和运输过程及长时间存放对菌体活性的影响很大；益生菌菌种不足，目前已确认可作为生产用的益生菌只有乳酸杆菌、芽孢杆菌、双歧杆菌等少数菌种；基因工程技术的应用及益生菌的抗药性引发的安全性隐患，这些都是发展益生菌必须进一步考虑的问题。
3.2发展前景及意义
益生菌既可以作为饲料添加剂，又可以作为水质改良剂，可改善水质，能提高水产养殖动物的生产率和免疫力，减少病害发生，而且没有残留和毒副作用，具有良好的社会效益和经济效益，是现代化绿色生态养殖生产中广泛使用的生物制品。随着绿色养殖浪潮的来袭，益生菌替代抗生素增强水产动物免疫力防治疾病的步伐将会越来越快。随着分子生物学等相关学科的发展与应用，利用新的技术方法，从细胞分子结构基因水平和微生态等多个方向，加强相关基础研究，深入探讨益生菌的相关问题，解决当前益生菌所面临的困难，改进完善生产工艺，建立健全益生菌筛选体系，开发新的有效实用的益生菌，开拓益生菌在水产养殖中研究与应用的新领域，为水产养殖业创造房产经济论文更大的经济价值，并为可持续养殖提供可能性。
作者：刘广 赵阳 李元莉 任同军 孙永欣 单位：大连海洋大学水产与生命学院 辽宁省农业科学院大连生物技术研究所
