益生菌發(fā)酵中草藥及其對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物影響的研究進(jìn)展

李若銘，田佳鑫，王桂芹

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，動(dòng)物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)教育部國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，吉林省動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130118)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)水產(chǎn)品需求量日益增大，進(jìn)而加速了水產(chǎn)養(yǎng)殖集約化的發(fā)展。水產(chǎn)動(dòng)物疾病是困擾水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的主要原因，養(yǎng)殖生產(chǎn)中常采用抗生素進(jìn)行防治，對(duì)公共衛(wèi)生安全造成了嚴(yán)重的威脅。抗生素的濫用給養(yǎng)殖生產(chǎn)帶來(lái)了極大的危害，多重耐藥細(xì)菌的產(chǎn)生嚴(yán)重威脅人類健康，也導(dǎo)致水產(chǎn)品安全質(zhì)量下降，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第194號(hào)公告的頒布，宣布了我國(guó)“全面禁抗”的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，因此，尋求新型抗生素替代物對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。我國(guó)中草藥資源豐富，在動(dòng)物飼料研究中發(fā)現(xiàn)，中草藥具有營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值，是一種安全的飼料添加劑。但由于中草藥的加工工藝，導(dǎo)致飼料適口性較差，為了尋求效果更佳、殘留更少的替代抗生素的產(chǎn)品，通過(guò)益生菌發(fā)酵中草藥，使中草藥有效成分充分釋放，同時(shí)也能夠改善飼料的適口性，且綠色環(huán)保、無(wú)污染，更加符合生態(tài)養(yǎng)殖的發(fā)展需要。因此，益生菌發(fā)酵中草藥的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)已成為研究熱點(diǎn)之一。

一、發(fā)酵中草藥

中草藥中含有的活性物質(zhì)具有促進(jìn)生長(zhǎng)作用，但是植物的細(xì)胞壁阻礙了有效成分的釋放，所以具有藥效慢、用量大等缺點(diǎn)，因此，益生菌發(fā)酵中草藥逐漸成為研究熱點(diǎn)(翟亞杰等，2018)。益生菌不僅能夠產(chǎn)生多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且能夠催化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行氧化、甲基化和酯化等生物反應(yīng)(楊迪，2014)。利用益生菌進(jìn)行發(fā)酵，不僅能夠?qū)χ参锏募?xì)胞壁進(jìn)行消化，釋放大量活性物質(zhì)，降解有毒成分，產(chǎn)生新的活性物質(zhì)；同時(shí)可以將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為利于消化吸收的小分子物質(zhì)，進(jìn)而有效地縮短有效成分達(dá)到有效濃度的時(shí)間(Hwayong P等，2017)。在我國(guó)，利用發(fā)酵技術(shù)炮制中草藥的歷史悠久，傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)是利用空氣中的微生物進(jìn)行自然發(fā)酵，所以發(fā)酵的品質(zhì)難以保證。而現(xiàn)代的發(fā)酵技術(shù)利用了現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，因此發(fā)酵中草藥的質(zhì)量有了保障，并且在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)以及制定標(biāo)準(zhǔn)化等方面具有重要的意義。

二、益生菌發(fā)酵中草藥的優(yōu)勢(shì)

1.益生菌與中草藥協(xié)同作用

益生菌是一種活性微生物，能夠提高魚(yú)類生長(zhǎng)和飼料利用率，增強(qiáng)免疫應(yīng)答以及抗逆性。中草藥是一種兼具保健與防治疾病作用的傳統(tǒng)天然植物，二者相互作用，中草藥能夠保持腸道內(nèi)的弱酸環(huán)境，抑制有害微生物繁殖，并為益生菌的生長(zhǎng)繁殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(Mahmoud A O D 等，2016；Marina K P I 等，2015；Aditya K W 等，2008；艾素等，2019)。同時(shí)，益生菌通過(guò)增加腸道菌群的種類和數(shù)量，進(jìn)而維持動(dòng)物機(jī)體微生態(tài)平衡(陳國(guó)花，2013；呂戰(zhàn)旗等，2019；孟彬等，2018)。發(fā)酵后，益生菌促使中草藥激活機(jī)體的非特異性抗菌因子，進(jìn)而全面滅殺病原菌，具有無(wú)抗藥性、安全高效等優(yōu)勢(shì)(蘭時(shí)樂(lè)等，2010；李國(guó)忠等，2011)。二者共同使用，能夠協(xié)同發(fā)揮作用，發(fā)酵中草藥能夠最大限度地釋放出有效成分，增強(qiáng)其原有的性能，促進(jìn)活性成分更好地被吸收利用(王靜涵等，2020)。

2.提高中草藥利用率，增強(qiáng)藥效

發(fā)酵后能夠最大限度地釋放中草藥的活性物質(zhì)，并且將大分子物質(zhì)降解為易消化吸收的小分子活性物質(zhì)，進(jìn)而提高有效成分的含量，從而增強(qiáng)藥效(張謙等，2018)。發(fā)酵的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生使細(xì)胞壁裂解的胞外酶，從而使活性物質(zhì)多次穿過(guò)細(xì)胞壁時(shí)更容易析出，因此更利于機(jī)體吸收利用，從而增強(qiáng)藥物療效，減少用量(金爾光等，2015；尹小良，2011；張高娜等，2012)。吳泊等(2018)研究表明，發(fā)酵后的紅花可提高纖溶活性，進(jìn)而增強(qiáng)了溶解血栓的效果。Yun X等(2016)研究了發(fā)酵前后丹參化學(xué)成分的變化，結(jié)果表明，發(fā)酵可有效地提高丹參的抗氧化活性和總酚含量，增加了丹酚酸B等酚酸類化合物的含量，形成了丹酚酸B富集。陳新瑤等(2019)研究表明，在斷奶仔豬的飼料中添加8‰的中藥發(fā)酵添加劑能夠明顯提高其生長(zhǎng)性能，降低腹瀉率，進(jìn)一步證實(shí)了發(fā)酵后的中草藥能夠增強(qiáng)藥效，進(jìn)而使防治疾病的效果更加顯著。

3.產(chǎn)生新的活性物質(zhì)

益生菌不僅可以分泌多種具有生物轉(zhuǎn)化能力的胞外酶，而且產(chǎn)生的多種次生代謝產(chǎn)物也對(duì)轉(zhuǎn)化為新的化合物發(fā)揮著重要作用(陳柯源等，2019；董建偉等，2018)。張棟健等(2017)研究表明，益生菌發(fā)酵后產(chǎn)生2 個(gè)單糖苷新成分。Dong J W等(2017)研究發(fā)現(xiàn)，益生菌發(fā)酵后可以將阿樸菲生物堿轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的4R-羥基阿樸菲生物堿，使二聚單萜苯丙酸轉(zhuǎn)化為活性更佳的二聚單萜。張敏等(2015)對(duì)淡豆豉藥材進(jìn)行發(fā)酵后，產(chǎn)生了一種具有溶栓作用的纖溶酶。谷巍等(2019)采用高效液相色譜檢測(cè)發(fā)酵前后活性成分的變化，研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵液在16 分鐘時(shí)主要特征吸收峰消失，產(chǎn)生了一種新的特征吸收峰，這一結(jié)果證實(shí)了發(fā)酵后形成了新的物質(zhì)。

4.降低藥物毒副作用

部分中草藥在發(fā)揮療效的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生毒副作用，對(duì)動(dòng)物機(jī)體帶來(lái)危害，也在飼料應(yīng)用中受到了限制(李博等，2019)。中草藥發(fā)酵后，能夠降解或轉(zhuǎn)化其中的毒性成分，進(jìn)而降低或消除其毒性作用(乜春等，2019)。Hwayong P 等(2017)研究結(jié)果表明，發(fā)酵后的中草藥中未檢測(cè)出急性毒性或基因毒性。朱舟等(2017)研究表明，通過(guò)發(fā)酵處理，可以獲得毒性較小、抗驚厥力較高的產(chǎn)物，達(dá)到減毒增效的目的。莫睿文等(2020)研究了飼料中添加發(fā)酵中藥渣對(duì)文昌雞肝臟毒性的影響，結(jié)果表明，飼料中添加發(fā)酵中藥渣可減少文昌雞肝細(xì)胞損傷，能夠促進(jìn)肝臟的合成代謝和貯備功能，其中以1.0%添加量最適。因此，發(fā)酵后的中草藥在增強(qiáng)藥效的同時(shí)，也可以降低或消除其毒性作用。

5.調(diào)節(jié)腸道菌群

中草藥經(jīng)過(guò)發(fā)酵進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，不僅可以保持原有菌群的優(yōu)勢(shì)、補(bǔ)充腸道內(nèi)菌群，而且可以通過(guò)生物奪氧、競(jìng)爭(zhēng)抑制、產(chǎn)生的酶類與酸類物質(zhì)以及中草藥的抑菌作用抑制病原菌繁殖生長(zhǎng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)腸道內(nèi)微生物菌群的平衡。于佳民等(2016)研究了發(fā)酵中草藥對(duì)肉雞腸道菌群和肝臟的保護(hù)作用，結(jié)果表明，在飼料中添加1‰的發(fā)酵液可降低內(nèi)毒素水平、血清轉(zhuǎn)氨酶活性和總膽紅素。這一結(jié)果證實(shí)了發(fā)酵中草藥具有調(diào)節(jié)腸道菌群、維護(hù)腸道健康的作用，并且對(duì)肝臟也具有一定的保護(hù)作用。門(mén)文卉等(2016)在黃羽烏骨仔雞的飼料中添加4%的發(fā)酵中草藥制劑，結(jié)果表明，發(fā)酵中草藥可顯著降低盲腸的pH，并且益生菌的數(shù)量增加20.2%。

6.不易產(chǎn)生耐藥性

中草藥復(fù)合微生態(tài)制劑能調(diào)節(jié)機(jī)體的整體作用并激活機(jī)體的非特異性免疫抗菌因子，進(jìn)而全方位地殺滅動(dòng)物體內(nèi)的病原菌，而這種抗菌機(jī)制不直接作用于菌體，因此不易產(chǎn)生抗藥性。

7.節(jié)約藥源，保護(hù)環(huán)境

利用發(fā)酵技術(shù)后，中草藥的藥效得以增強(qiáng)，因此藥量減少，從而保護(hù)中草藥資源。此外，提取有效成分后中草藥就被丟棄了，這對(duì)寶貴的中草藥資源造成了巨大的浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成了污染，而利用發(fā)酵技術(shù)，可以將中藥廢渣轉(zhuǎn)化為具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)，就可以很好地解決這一難題。竺利紅等(2015)以黃芪藥渣為底物進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果表明，利用發(fā)酵技術(shù)能夠產(chǎn)生豐富的酶系，并且黃芪甲苷的釋放量增加了4 倍，此結(jié)果證實(shí)了發(fā)酵中草藥能夠增強(qiáng)藥效、節(jié)約藥源，具有良好的開(kāi)發(fā)潛力。

三、發(fā)酵中草藥對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響

1.發(fā)酵中草藥對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

發(fā)酵中草藥能夠提高飼料的利用率。一方面，益生菌具有高效降解能力，通過(guò)發(fā)酵還能夠促進(jìn)酶的活力，使整個(gè)體系的水解能力進(jìn)一步提升，從而提高底物的降解程度和飼料原料的利用率；另一方面，經(jīng)過(guò)發(fā)酵后，抗?fàn)I養(yǎng)因子能夠被有效地降解、飼料顆粒性能得以增強(qiáng)以及適口性得到了優(yōu)化，進(jìn)而提升了飼料的利用效率(余智杰，2020；黃凱，2021；金燕等，2020)。同時(shí)，發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生具有增進(jìn)食欲、增強(qiáng)飼料誘食效果的不同類型的有機(jī)酸、生物堿、黃酮類等豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(張皓迪等，2019)。趙倩等(2017)在鯉魚(yú)(Cyprinus carpio)的飼料中添加了發(fā)酵中草藥，研究表明，添加枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)組的發(fā)酵中藥比對(duì)照組飼料系數(shù)降低了14.59%，增重率提高了14.29%；比添加中草藥組飼料系數(shù)降低了13.73%，增重率提高了21.45%。齊國(guó)山等(2018)用添加中草藥的發(fā)酵物對(duì)白對(duì)蝦進(jìn)行連續(xù)投喂，研究中草藥發(fā)酵物對(duì)其生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果表明，中草藥發(fā)酵物能夠顯著提高增重率、成活率以及特定生長(zhǎng)率。中草藥與益生菌的協(xié)同作用在發(fā)酵過(guò)程中具有重要意義，益生菌能夠增強(qiáng)中草藥的吸收，而中草藥能夠加快益生菌的增殖速度(陳國(guó)花，2013)。

2.發(fā)酵中草藥對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的藥用價(jià)值

發(fā)酵中草藥在疾病防治中發(fā)揮了重要作用。益生菌和中草藥在免疫調(diào)節(jié)和抑菌方面均表現(xiàn)出良好的效果，研究表明，大多數(shù)中草藥具有雙向免疫調(diào)節(jié)作用，而益生菌能與腸道菌群相互協(xié)調(diào)，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能(劉洋等，2017)。具有發(fā)酵作用的益生菌不僅通過(guò)作用于細(xì)胞壁或細(xì)胞膜系統(tǒng)、細(xì)胞內(nèi)的酶系統(tǒng)或功能蛋白以及遺傳物質(zhì)或粒結(jié)構(gòu)而分泌抑菌物質(zhì)，而且通過(guò)爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)或著附點(diǎn)來(lái)抑制病原的生長(zhǎng)，因此，發(fā)酵處理后的中草藥能夠有效地增強(qiáng)藥效，進(jìn)而提高機(jī)體的免疫力。李永娟等(2018)研究表明，在飼料中添加發(fā)酵中草藥能夠提高草魚(yú)(Ctenopharyngodon idella)抗嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)能力。謝炎福等(2015)研究表明，發(fā)酵中藥能夠顯著提高鯉(Cyprinus carpio)、鯽(Carassius auratus)的免疫能力，而且在防治鯽魚(yú)出血病的研究中發(fā)現(xiàn)，與中藥組相比，發(fā)酵中草藥預(yù)防組成活率提高22.5%，治療組提高30%，發(fā)酵中草藥對(duì)鯽魚(yú)出血病有明顯的防治作用。李國(guó)紅等(2006)利用枯草芽孢桿菌(B.subtilis)對(duì)連翹進(jìn)行發(fā)酵，研究表明，發(fā)酵后的連翹對(duì)榛色青霉菌和結(jié)核分枝桿菌具有明顯的抑制作用。大量研究表明，益生菌促進(jìn)中草藥產(chǎn)生更多的抑菌活性物質(zhì)，中草藥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)又有利于益生菌的生長(zhǎng)，因此發(fā)酵中草藥的抑菌活性得到了增強(qiáng)，這對(duì)動(dòng)物的疾病防治具有重要意義，但具體的代謝路徑和信號(hào)通路并未被闡述，揭示藥物代謝途徑對(duì)于疾病的精準(zhǔn)治療具有重要意義。

3.發(fā)酵中草藥對(duì)養(yǎng)殖水體的凈化作用

發(fā)酵中草藥通過(guò)減少有毒有害氣體排放量和水體內(nèi)殘留的餌料，進(jìn)而凈化水質(zhì)。養(yǎng)殖過(guò)程中，在飼料中添加發(fā)酵中草藥可以分解水體中的殘?jiān)⑴判刮锏龋瑫r(shí)還可以抑制水體中病原微生物的生長(zhǎng)，有利于健康養(yǎng)殖。湯菊芬等(2015)在飼料中添加中草藥益生菌制劑，投喂凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)，研究證實(shí)中草藥益生菌制劑能夠有效地降解水體中的氨態(tài)氮、亞硝酸鹽，同時(shí)具有維持水體pH 相對(duì)穩(wěn)定的功效。王利等(2016)研究表明，在水體中添加發(fā)酵中草藥，能夠有效地降解水體中的有害物質(zhì)、控制水體中的總磷含量在正常范圍內(nèi)，同時(shí)可以降低赤潮等災(zāi)害的發(fā)生概率。發(fā)酵中草藥的使用有效地降解水體中的有機(jī)物，形成無(wú)機(jī)鹽，進(jìn)而被浮游植物吸收，從而優(yōu)化養(yǎng)殖水體，最終達(dá)到凈化水質(zhì)的目的(榮威等，2020)。

四、展望

在“全面禁抗”的背景下，尋求高效且安全的飼料添加劑具有重要的意義。發(fā)酵中草藥利用益生菌發(fā)酵提高功效，改善水體環(huán)境，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)，發(fā)酵中草藥提高益生菌和中草藥的益生作用，改善水產(chǎn)動(dòng)物的免疫能力。因此，發(fā)酵中草藥是一種安全的抗生素替代品，對(duì)綠色健康水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展具有重要意義。但目前，發(fā)酵中草藥種類繁多，中草藥的來(lái)源也各不相同，同時(shí)益生菌種類也決定發(fā)酵產(chǎn)物的差異，導(dǎo)致發(fā)酵中草藥功能大不相同。針對(duì)不同種類水產(chǎn)動(dòng)物和不同養(yǎng)殖環(huán)境，篩選不同功效的中草藥和益生菌需要進(jìn)一步的研究。發(fā)酵中草藥的益生機(jī)制也有待深入探究，這對(duì)提高水產(chǎn)品質(zhì)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。