鰻鱺腸道菌株篩選及菌株特性研究

林松泉，莊若飛，喬欣君

（廈門惠盈動物科技有限公司，福建 廈門 361023）

近十年來，我國鰻鱺養殖發展迅速。鰻鱺一般養殖密度大，一旦受病害，往往給養殖者造成巨大的經濟損失。鰻鱺常見疾病源主要有細菌、真菌、寄生蟲及其病毒等，其中以細菌性疾病危害最為嚴重。據報道[1-5]，鰻鱺細菌性疾病的病源以氣單胞菌、假單胞菌、鰻弧菌、愛德華氏菌與柱狀屈橈桿菌為主，如引起鰻鱺爛腮病的氣單胞菌、柱狀屈橈桿菌，引起鰻鱺敗血癥的氣單胞菌、假單胞菌，引起鰻鱺紅點病與肝腎病的愛德華氏菌等。

針對鰻鱺細菌性疾病的預防或治療，多數采用化學制劑類、抗生素類藥物[3-6]，該類藥物不僅對環境造成一定的污染，還可能破壞魚類腸道正常菌群平衡，導致藥物殘留和造成病原微生物產生耐藥性等。根據農業農村部第194號公告，2020年起飼料添加劑禁止添加抗生素，養殖戶應減少或限制抗生素使用，從而減少抗生素在環境、安全健康、耐藥性等方面產生的負面影響，養殖行業必將朝著減抗替抗的趨勢發展。

益生菌是一種有利于宿主健康的微生物，其優點是具有與抗生素一樣的抗菌活性，無抗生素所帶來的副作用，同時具有促進魚類食欲、提高飼料利用率、加快魚類生長、提高魚類機體免疫力以及改良養殖環境等特點，是抗生素的重要替代品[7]。益生菌主要包括乳酸菌與芽孢桿菌，乳酸菌能夠調節水質和魚類腸道菌群平衡，產生抗菌物質，抑制有害菌的生長，且能定植腸道[8-11]。芽孢桿菌既能產生多種酶類，幫助動物對營養物質進行消化吸收，還能有效分解有機質，去除氨氮、硫化氫，達到水質改良的目的[12-15]。然而，益生菌制劑在鰻鱺養殖中的運用鮮有報道，說明將益生菌運用于鰻鱺養殖還有很大的研究空間。

現從鰻鱺腸道分離出具有抑制鰻鱺病原菌、且能調節水質環境的多株益生菌，對菌株的安全性進行研究，從而獲得鰻鱺腸道內源性益生菌，為后續研發復合益生菌制劑并運用在鰻鱺養殖過程中奠定基礎，為鰻鱺安全、環保養殖新增一條可持續發展道路。

1 研究方法

1.1 材料與試劑

（1）鰻鱺。體質量約150 g的健康鰻鱺購自福建某鰻鱺養殖場。

（2）培養基配方。氨氮及亞硝酸鹽降解能力測定培養基[16]：葡萄糖10.0 g、硫酸銨［（NH4）2S04］0.25 g、亞硝酸鉀（KNO2）0.15 g、氯化鈉（NaCl）1.0 g、硫酸鎂（MgSO4）·7水（H2O）1.0 g、磷酸鉀（K2HPO4）1.0 g、水1L、pH值7.2~7.4。1×105Pa滅菌15 min。

1.2 試驗方法

（1）鰻鱺腸道內源性益生菌分離及鑒定。將鰻鱺腸道縱向剪開，用磷酸鹽緩沖液（pH值7.0）沖洗去除腸道中糞便污水等內容物，后剪碎，加入少量無菌生理鹽水震蕩混勻，再以10倍梯度稀釋至10-4，分別吸取0.1 mL涂布平板培養基，采用MRS厭氧培養，80℃水浴加熱10 min，后涂布營養瓊脂、涂布添加氯霉素的YPD培養基的方法分離乳酸菌、芽孢桿菌與酵母菌。30℃培養3 d，挑取單菌落，劃線純化，直至得到純的單菌落。采用16S rRNA細菌通用引物[17]進行擴增，正向引物為27F：5’-GAGAGTTTGA TCCTGGCTCAG-3’，反向引物為1492R：5'-TACGGCTAC CTTGTTACGAC-3’，測序由北京睿博興科生物技術有限公司完成。所得序列經過NCBI（美國生物技術信息中心）數據庫的BLAST進行在線同源性比對。

（2）菌株對鰻鱺致病菌抑菌試驗。將菌株接種于相應液體培養基，培養24 h，備用。用接種環分別挑取7株病原菌菌泥，加入無菌生理鹽水中，混勻，使菌終濃度為107CFU/mL，得到指示菌菌懸液，置4℃冰箱備用。取1 mL指示菌懸液，加入50℃采用海水配置的營養瓊脂100 mL，待冷卻凝固后將牛津杯置于平板中，往牛津杯中加入0.20 mL益生菌培養液，置于30℃下培養48 h，觀察有無抑菌圈產生，并用游標卡尺測量抑菌圈直徑。

（3）菌株對氨氮及亞硝酸鹽的降解能力測定試驗。將菌株接種于相應液體培養基，28℃、120 r/min恒溫搖床震蕩培養24 h，4℃、4 000 r/min離心10 min，棄上清液，細菌沉淀用生理鹽水清洗3次，收集菌泥，并用無菌生理鹽水稀釋成終濃度為108CFU/mL的菌懸液，備用。

按1%（V/V）接種量，將菌懸液接入氨氮與亞硝酸鹽降解能力測定培養基，28℃，120 r/min恒溫搖床震蕩培養，每隔8 h取樣檢測氨氮與亞硝酸鹽含量、OD600nm處吸光度。將菌懸液替換成無菌生理鹽水做為空白對照組。采用《水質亞硝酸鹽氮的測定分光光度法》（GB 7493—1987）測定培養液中亞硝酸鹽含量，《水質銨的測定納氏試劑比色法》（GB 7479—1987）測定培養液中氨氮含量。

（4）菌株藥物敏感性試驗。將菌株接種于相應液體培養基，30℃、120 r/min恒溫搖床震蕩培養24 h，4℃、4 000 r/min離心10 min，棄上清液，細菌沉淀用生理鹽水清洗3次，收集菌泥，并用無菌生理鹽水稀釋成終濃度108CFU/mL的菌懸液，備用。吸取1 mL活菌數約108CFU的菌液，各加入相應的瓊脂培養基（50℃）中，混合均勻后傾注倒入滅菌培養皿中，冷卻凝固后貼上藥敏紙片，靜置15 min后，將平皿置于30℃恒溫培養箱中培養24 h，觀察并測量抑菌圈直徑。

（5）菌株安全性試驗。溶血試驗：將活化后的菌株接種于相應的液體培養基，28℃、120 r/min恒溫培養24 h。采用無菌生理鹽水10倍遞增稀釋至10-5，吸取0.1 mL稀釋菌液至5%兔血營養（或MRS）瓊脂培養基，涂布均勻。28℃恒溫培養48 h后觀察有無溶血圈。魚種毒性試驗：將各自培養24 h的發酵菌液10 L，經過4 000 r/min離心10 min后，收集菌體。將菌加到鰻鱺養殖缸（100 cm×55 cm×50 cm）中，使得水體含菌終濃度約108CFU/mL，每缸養殖健康鰻鱺10尾，試驗時間15 d。試驗期間，缸內不充氧、不換水，正常喂食，每天觀察魚的活動及健康情況，試驗結束后，剖檢器官。

（6）數據分析與處理。試驗均為3個平行，采用Microsoft Excel和SPSS軟件對數據進行分析與處理。

2 結果與分析

2.1 鰻鱺腸道內源性益生菌分離及鑒定

采用鰻鱺腸道分離菌株，將腸道處理液10倍梯度稀釋至10-4，吸取0.1 mL涂布定向分離益生菌，去除絕大部分低活菌與在腸道非優勢的菌株，從而獲得鰻鱺腸道優勢且能定植的內源性菌株。通過篩選分離得到7株菌株，分別為芽孢桿菌B1、B2、B3與乳酸菌L1、L2、L3與L4。經16S rRNA測序所獲得的基因序列，通過NCBI網址采用BLAST軟件進行菌株同源性比對，L1菌株與屎腸球菌Enterococcus faeciumSP32的核苷酸系列同源性為100%，L2菌株與植物乳桿菌Lactobacillus plantarum1860的核苷酸系列同源性為99.93%，L3菌株與蠟狀芽孢桿菌Bacillus cereusGT-5的核苷酸系列同源性為100%，L4菌株與鼠李糖乳桿菌Lactobacillus rhamnosus3033的核苷酸系列同源性為100%，B1菌株與地衣芽孢桿菌Bacillus licheniformisPZ-54的核苷酸系列同源性為100%，B2菌株與枯草芽孢桿菌Bacillus subtilisHN－2的核苷酸系列同源性為100%，B3菌株與蠟狀芽孢桿菌Bacillus cereusGT-5的核苷酸系列同源性為100%。

在菌株安全方面有報道[18-20]，顯示蠟狀芽孢桿菌能產生多種毒素，導致腹瀉或嘔吐型食物中毒，是食物常見的污染菌。而屎腸球菌在近年的研究中證實為嚴重的條件致病菌，在適宜條件下，會引發疾病，而耐藥性的屎腸球菌更是具有潛在的危害性[21]。因此在2012年國際益生菌協會（IPA）和世界衛生組織（WHO）均建議益生菌中不宜使用屎腸球菌。故選取在安全上較無爭議的植物乳桿菌L2、鼠李糖乳桿菌L4、地衣芽孢桿菌B1與枯草芽孢桿菌B2作為研究對象，做進一步的菌株特性研究。

2.2 菌株對鰻鱺致病菌抑菌試驗

將分別培養24 h的L2、L4、B1與B2菌株發酵液對7種水產常見病原菌進行抑制試驗。結果表明，4株菌株對7種病原菌均表現出一定程度的抑制效果，其中L2、L4對大腸桿菌與沙門氏菌表現出高敏感，對3株弧菌與2株單胞菌表現出極敏感。而B1、B2對大腸桿菌與沙門氏菌表現出低敏感，對3株弧菌與2株單胞菌表現出高敏感，且乳酸菌L2、L4的抑菌效果優于芽孢桿菌B1、B2，具體試驗結果與抑菌效果見表1。

表1 4株益生菌對病原菌的抑菌效果①

有研究表明[22-23]，乳酸菌主要是代謝產生有機酸及其他具有抑菌活性的物質進行抑菌。而枯草芽孢桿菌[24-25]與地衣芽孢桿菌也能產生抗菌肽從而達到抑菌效果。雖然乳酸菌與芽孢桿菌都能產生抗菌物質，但不同的菌株所產生的抗菌肽在數量和種類上也是各不相同，這也是不同菌株抑菌效果不同的主要原因之一。而該試驗中乳酸菌L2、L4菌株的抑菌效果優于芽孢桿菌B1、B2，推測有可能就是因為乳酸菌產生的抗菌肽數量多于芽孢桿菌，而乳酸菌還能產生有機酸，進一步抑制了有害菌的生長。

2.3 菌株對氨氮及亞硝酸鹽的降解能力測定試驗

通過L2、L4、B1與B2菌株對氨氮、亞硝酸鹽的降解能力測試試驗，從而了解這4株菌株在養殖水改良方面的運用。在以硫酸銨作為唯一氮源的降解試驗中，以50.15 mg/L作為起始質量濃度，經過菌株32 h發酵，扣除空白對照組的影響，其中L2降低至9.42 mg/L，降解率達81.22%；L4降低至7.25 mg/L，降解率達85.54%；B1降低至2.97 mg/L，降解率達94.08%；B2降低至4.66 mg/L，降解率達90.71%。其中L2、L4對氨氮的降解與B1、B2比對，差異顯著（P＜0.05）。在以亞硝酸鉀作為唯一氮源的降解試驗中，以92.42 mg/L為起始質量濃度，經過菌株32 h發酵，L2降低至33.48 mg/L，降解率達63.77%；L4降低至28.82 mg/L，降解率達68.82%；B1降低至1.09 mg/L，降解率達98.82%；B2降低至1.27 mg/L，降解率達98.63%。其中L2、L4對亞硝酸鹽的降解與B1、B2比對，差異顯著（P＜0.05），B1與B2之間差異不顯著（P＞0.05）。乳酸菌L2、L4對氨氮的降解速率高于對亞硝酸鹽的降解速率，達顯著差異水平（P＜0.05）。在氨氮與亞硝酸鹽的降解發酵過程中，菌株OD值逐漸增加，且菌株OD600nm的變化與菌株對氨氮或亞硝酸鹽的降解呈正相關，說明這4株菌株的生長代謝伴隨著氨氮或亞硝酸鹽的消耗。在空白對照組CK中，氨氮在32 h內降解0.98%，有可能是氨揮發導致的自然降解，而亞硝酸鹽含量變化不大，具體試驗結果見表2。

表2 菌株OD600nm對氨氮、亞硝酸鹽降解能力（n=3;±SD）mg/L

表2 菌株OD600nm對氨氮、亞硝酸鹽降解能力（n=3;±SD）mg/L

測試指標 組別 作用時間/h 0 8 16 24 32氨氮 CK 0.010±0.012 0.009±0.064 0.012±0.055 0.008±0.082 0.010±0.018 50.15±0.025 50.08±0.081 49.89±0.095 49.78±0.087 49.66±0.067 L2 0.082±0.008 0.124±0.085 0.352±0.125 0.612±0.158 0.717±0.185 50.15±0.025 48.88±0.152 40.73±0.186 25.61±0.281 9.42±0.242 L4 0.088±0.014 0.154±0.147 0.372±0.185 0.676±0.208 0.754±0.273 50.15±0.025 48.42±0.106 39.83±0.241 22.37±0.217 7.25±0.285 B1 0.085±0.047 0.184±0.248 0.484±0.381 0.786±0.256 0.814±0.297 50.15±0.025 44.51±0.154 31.08±0.224 11.51±0.284 2.97±0.292 B2 0.076±0.034 0.164±0.148 0.412±0.275 0.745±0.245 0.787±0.226 50.15±0.025 46.08±0.191 35.74±0.188 17.52±0.205 4.66±0.315亞硝酸鹽 CK 0.014±0.015 0.010±0.017 0.015±0.082 0.018±0.071 0.016±0.081 92.42±0.045 92.15±0.073 92.27±0.071 92.22±0.081 92.29±0.072 L2 0.085±0.062 0.113±0.174 0.275±0.145 0.457±0.214 0.614±0.177 92.42±0.045 88.43±0.147 71.68±0.076 50.52±0.247 33.48±0.078 L4 0.084±0.064 0.140±0.247 0.345±0.172 0.588±0.271 0.782±0.245 92.42±0.045 87.84±0.084 70.34±0.185 44.64±0.234 28.82±0.247 B1 0.088±0.082 0.185±0.194 0.515±0.241 0.758±0.258 0.885±0.312 92.42±0.045 82.47±0.271 38.43±0.147 4.72±0.184 1.09±0.267 B2 0.080±0.056 0.184±0.148 0.474±0.247 0.702±0.304 0.816±0.252 92.42±0.045 85.18±0.163 40.14±0.247 5.76±0.284 1.27±0.247

2.4 菌株藥物敏感性試驗

文獻［27-28］表明，微生物菌群間能傳遞細菌耐藥性的基因，從而使某種菌株獲得耐藥性，因此菌株在耐藥性的問題上頗受關注。《水產動物飼用乳酸菌篩選標準》和《水產動物飼用芽孢桿菌篩選標準》規定，所篩選的菌株必須對水產動物和人類是無害的，且無抗生素耐藥性及致病性。采用10種抗生素對L2、L4、B1與B2菌株進行藥物敏感測試，結果表明，4株菌株對復方新諾明與諾氟沙星2種藥物分別有一定程度的耐藥性，而對青霉素、氯霉素、慶大霉素、四環素等8種藥物表現敏感，檢測結果見表3。

表3 菌株對10種藥敏紙片的敏感性

2.5 菌株安全性試驗

在溶血試驗中，L2、L4、B1與B2菌株培養的5%兔血瓊脂平板都無溶血環形成，將養殖水體的菌株活菌濃度提高至108CFU/mL，對10條鰻鱺觀察15 d，其吃食、游動正常，未發現任何異常現象或死亡情況。剖檢觀察鰓絲、肝臟、腸道、膽囊、鰾、腎臟等器官均無明顯病變情況。由此可見，L2、L4、B1與B2菌株在108CFU/mL濃度下對鰻鱺無害。

3 結論

從鰻鱺腸道篩選獲得腸道優勢菌株4株，分別為地衣芽孢桿菌B1、枯草芽孢桿菌B2、植物乳桿菌L2與鼠李糖乳桿菌L4。在抑制鰻鱺病原菌試驗中，4株菌株皆表現出抑制病原菌的能力，在水產養殖中，抑制弧菌的效果尤其顯著。在以硫酸銨或亞硝酸鈉作為唯一氮源時，28℃培養32 h后，這4株菌株皆表現出具備較強的降解氨氮與亞硝酸鹽的能力。至于在菌株安全性上，這4株菌株對常見的青霉素、氯霉素、慶大霉素、四環素等8種藥物表現敏感，無溶血現象，在菌濃度高達108CFU/mL時，對鰻鱺也是無害的。

試驗表明，從鰻鱺腸道分離得到的益生菌，可抑制鰻鱺病原菌，且能調節水質環境，對鰻鱺無致病性，對常見抗生素無耐藥性，符合《水產動物飼用乳酸菌篩選標準》和《水產動物飼用芽孢桿菌篩選標準》規定。對獲得的鰻鱺腸道內源性益生菌進行菌株特性研究，為后續研發微生物制劑并運用于鰻鱺養殖奠定理論基礎，為鰻鱺養殖提供一條安全、環保、可持續發展的道路。