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名称:微生态制剂概念及其作用机理

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我国水产养殖业取得了蓬勃发展,已成为农业经济的一个支柱。然而,在水产业迅猛发展的同时,养殖品种的老化和退化、池塘的高密度养殖、未经处理的废水任意排放、池塘老化,尤其现在以投饵为主的养殖模式,残饵、粪便、氮、磷等富营养因子排入水体,这导致水域环境恶化,鱼虾病害频频发生,已成为影响我国水产养殖的瓶颈。为防治病害,长期以来大量使用抗生素和其他抗菌药物,其弊端日益突出:产生耐药性、破坏了肠道的微生态平衡、破坏水产品风味和降低营养价值、威胁人体健康、损害机体免疫功能等。因此改善水产养殖水域环境成为水产养殖业可持续发展的关键技术和研究热点。微生态制剂有抗病、促生长和净化水质的作用,并且可以解决食品的安全性、人类的健康和环境保护的问题,是协调人与自然的关系、促进水产养殖业发展的安全有效途径。近年来,微生态制剂已经成为人们研究的焦点。本文对微生态制剂概念及其作用机理进行了简要阐述。
一、微生态制剂的概念
严格定义的微生态制剂可分为益生素(Probiotics)、化学益生素(Prebiotics)、合生素(Synbiotics)3类。亦有称微生态制剂为直接饲喂微生物(Directfed Microbial,DFM),目前研究中最重要的两种为益生素(probiotics)和化学益生素(Prebiotics)。就其概念来说还是比较模糊的,没有统一的规定。
益生素(Probiotics)又称益生菌、利生菌、活菌制剂。人们对益生素的概念在不断更新。最先研究并在生产中使用的益生素都是外源添加的微生物制剂,常称为益生菌或微生物益生素,如乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、光合细菌制剂等。随后的研究发现,一些寡聚糖类物质可选择性促进动物消化道内益生菌的增殖、阻止病原菌在肠道黏附,有与外源添加微生物益生素相似的效果,由于其为非生物活性物质,人们将其称为化学益生素(Prebiotics)。化学益生素(prebiotics)也称前生素、益生元等。将益生素与化学益生素组合开发生产的益生素制剂,称之为合生素(Synbiotics)。
二、微生态制剂菌种
农业农村部饲料添加剂品种目录2013年第2045号公告批准可以在水产养殖动物上使用的微生物菌种包括光合细菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、球菌和曲霉菌在内的30种。目前我国水产养殖中使用的微生态制剂主要为水质微生态改良剂、内服制剂。
三、微生态制剂的作用机理
微生态制剂的作用机理主要表现在微生物的生理代谢特点与微生物的生长繁殖方式两个方面。在生理代谢方面作用主要有以下几个方面:(1)通过有益菌群正常代谢产生的乳酸、乙酸、丙酸等可降低机体内环境的pH,抑制有害菌,更利于形成优势菌群。(2)产生H2O2杀灭一些潜在的病原菌。(3)产生某些代谢产物降低肠道内的氨和胺的浓度。(4)产生淀粉酶、脂肪酶、蛋白质酶等酶类有利于营养物质消化吸收。(5)合成B族维生素及产生抗菌物质。(6)产生非特异性免疫调节因子,提高动物机体抗体水平和巨噬细胞活性。
微生态制剂的作用机理在微生物的生长繁殖方式方面的作用:(1)优势种群学说,即形成优势种群参与残饵、代谢废物等的分解,净化养殖环境,同时与致病菌开展营养及生态位的竞争,抑制致病菌的孳生。(2)微生物夺氧学说,即有益菌菌种进入消化道后迅速生长繁殖,消耗肠内的氧气,使局部的氧分子浓度下降,从而恢复肠内微生物之间的微生态平衡。(3)膜菌群屏障学说,即有益菌群与宿主黏膜上皮紧密结合生成致密性菌膜,形成微生物屏障起保护作用,也就是竞争拮抗作用。(4)“三流运转”理论,即微生态制剂可以抑制腐败微生物的过度生长和毒性物质的产生,促进肠蠕动,维持膜结构完整,从而保证了微生态系统中基因流、物质流和能量流的正常运转。
此外,微生态制剂还可以增强水产养殖动物机体免疫机能,可通过生物拮抗作用、生物絮凝作用以及直接利用水体中的有机酸、氨、硫化氢等进行光合作用,并转化铁、汞等有毒物质以及进行硝化和反硝化作用来改善水质。
四、小结
尽管微生态制剂在我国起步比较晚,但是微生态制剂相对于其他抗病途径而言,因其绿色、环保、安全等特点,仍然是抗生素最有潜力的替代品。随着微生态理论的不断完善和科技水平的不断提高,微生态制剂在水产养殖业中将有更加广阔的应用前景。