丁酸梭菌在水產養殖中的應用

蘇志星 王 元 王松剛

(1.中國水產科學研究院東海水產研究所，上海 200090；2.泰州市春達動物藥業飼料有限公司，江蘇 泰州 225763)

春達專欄

泰州市春達動物藥業飼料有限公司協辦

咨詢熱線：0523-83611890

水產養殖業中抗生素的濫用可能導致抗藥性細菌的出現以及抗藥殘留物等許多負面作用，對水產養殖業的可持續發展以及人類的健康產生不利影響。作為替代抗生素的產品，益生菌已被廣泛用于水產養殖業，并被證明具有較好的防治效果，可以促進魚類的生長，增強免疫力，提高抗病性。

一、丁酸梭菌菌體形態

丁酸梭菌屬于梭菌屬，是一種厭氧的革蘭氏陽性芽孢桿菌，由人類糞便和土壤中分離而來，大小為(0.5～1.7)微米×(2.4～7.6)微米，周邊有鞭毛，可以運動。菌體為直桿或微彎的短鏈狀，既有單生又有對生，后期產生孢子。孢子兩端一般為圓形或卵圓形，中間部分隆起，整體呈梭形，無孢外壁和附屬絲。菌落為灰白色，邊緣不規則，稍稍突起，表面有光澤，不透明，直徑為1～3毫米，略有臭味。

二、丁酸梭菌生理功能

1.維持魚類腸道微生態平衡，抑制致病菌的生長 腸道作為魚類重要的消化器官，內部細菌種類繁多且數量龐大。正常情況下腸道微生態菌群維持平衡狀態，但內外環境改變可能會導致微生物菌群平衡破壞，致病菌大量繁殖使機體出現病態。丁酸梭菌具有抑制致病菌在腸道內繁殖以及促進有益菌群生長的雙重作用。丁酸梭菌與魚腸道內雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌共生并促進它們的繁殖，糾正腸道內菌群的紊亂，這在鮰魚的研究中已經證實。丁酸梭菌可以在腸道內大量繁殖并黏附在腸上皮細胞上，占據了致病菌的定植位點，抑制致病菌的增殖，同時減少各種有害代謝物的產生。有研究表明，丁酸梭菌可以有效抑制鰻弧菌、愛德華氏菌以及嗜水氣單胞菌等魚腸道致病菌的繁殖。而丁酸梭菌對有害致病菌的拮抗作用可能與其產生丁酸、乙酸素等短脂肪鏈有關，丁酸、乙酸等使得腸道pH下降，低pH對病原菌有抑制作用。

2.提高魚體抗病力 魚類的免疫系統是防御外源致病微生物攻擊的重要防線，主要包括非特異性免疫和特異性免疫。丁酸梭菌可以激活魚類的免疫系統，提高機體免疫力和抗病能力。在魷魚的餌料中添加丁酸梭菌能夠提高血清中溶菌酶和免疫球蛋白M的活性，且酶活性隨著菌量的增加而增加。在虎龍斑幼魚的研究中發現，丁酸梭菌可以增加溶菌酶、白蛋白和球蛋白活性，且不同的添加量對幼魚的生長具有不同的影響。另外，在鮰魚的餌料中補充一定量的丁酸梭菌可以顯著提高魚體血液和皮膚黏液中的溶菌酶活性，同時免疫球蛋白M、酸性磷酸酶和酚氧化酶的表達也明顯增加。補體系統是體液免疫的重要組成部分，在魚類中補體C3和C4在消滅細菌病原體時起著重要作用，有報道稱，在羅非魚飼料中添加丁酸梭菌可以增加補體C3和C4的活性，提高魚體抗病力。

3.提高魚體抗氧化能力 正常情況下魚機體內的活性氧自由基(ROS)和抗氧化酶處于動態平衡，當受到內外環境脅迫時會導致生物的應激反應，活性氧自由基增多，加劇機體的氧化損傷。丁酸梭菌分泌的丁酸鹽和氫(H2)可以增強抗氧化酶活性，消除過多的自由基，降低應激反應導致的不利影響。有研究表明，用添加丁酸梭菌的餌料投喂龍虎斑幼魚后可以顯著提高機體總抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活性，而丙二醛(MDA)活性明顯降低，在虹鱒的研究中也得到相似的結果。用含丁酸梭菌的餌料投喂羅非魚后，其血清總抗氧化能力和腸道白介素受體相關激酶4基因表達顯著增加，血清丙二醛含量和二胺氧化酶(DAO)活性顯著降低。另外，在餌料中補充丁酸梭菌后，南美白對蝦的總抗氧化能力、溶菌酶(LSZ)活性以及Toll和免疫缺陷(Imd)基因的相對表達水平均增加。以上研究結果表明，丁酸梭菌能夠改善魚和蝦的抗氧化能力，增強抗病性。

4.提高魚體消化酶活性 丁酸梭菌在代謝過程中會產生多種短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸能夠降低腸道pH并提高消化酶活性。

5.維持水產動物腸道結構的完整 作為重要的消化和免疫器官，魚類腸道長期暴露于餌料、微生物、病原體和其他有毒物質之中，這些生物和環境壓力可能會破壞腸道結構，導致致病菌的大量繁殖，并刺激炎癥和免疫系統反應。因此，保持腸道結構和功能的完整對生物的健康生長具有重要意義。有研究表明，用含丁酸梭菌餌料投喂后的鮰魚腸絨毛較對照組顯著增高，但絨毛密度變化不明顯。在日本對蝦的餌料中補充丁酸梭菌可以增加腸道上皮細胞高度，微絨毛整齊，密集且無壞死的跡象。歐洲鰻鱺的腸道切片圖也顯示，丁酸梭菌處理后的魚體腸道相對于對照組皺襞排列更緊密，皺襞長度均一且數量較多，腸上皮細胞排列也更加緊密。以上研究結果表明，丁酸梭菌能夠維護水生生物腸道結構的完整性。

丁酸梭菌作為益生菌，具有良好的生理和生化特性，可作為抗生素的替代品，可有效提高生物的生長和存活，市場潛力大，有巨大的開發和應用前景。