生物飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的研究及應(yīng)用

2020-06-07 09:13:19 點(diǎn)擊：

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，微生物發(fā)酵技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，且得到了一定的關(guān)注。對(duì)比常用飼料，微生物發(fā)酵飼料擁有良好的優(yōu)勢(shì)，可以滿足目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展需要。2018年1月1日由生物飼料開發(fā)國(guó)家工程研究中心起草發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) T /CSWSL 001—2018《生物飼料產(chǎn)品分類》將生物飼料定義為: 使用農(nóng)業(yè)部飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國(guó)家相關(guān)法規(guī)允許使用的飼料原料和添加劑，通過發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和基因工程等生物工程技術(shù)開發(fā)的飼料產(chǎn)品總稱，包括發(fā)酵飼料、酶解飼料、菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料和生物飼料添加劑等。生物飼料的發(fā)展為多個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種帶來了新的機(jī)遇。水產(chǎn)飼料總量已經(jīng)連續(xù)多年在2200萬噸左右徘徊，使用10%-30% 的生物飼料可對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來明顯的正收益。那么，即使按照最保守的估計(jì)，未來整個(gè)水產(chǎn)生物飼料的市場(chǎng)容量也將超過200萬噸。

1. 水產(chǎn)動(dòng)物更需要發(fā)酵飼料

1.1 由水產(chǎn)動(dòng)物的消化道特點(diǎn)所決定的

很多水產(chǎn)動(dòng)物沒有口腔消化過程，也有很多水產(chǎn)種類沒有胃，益生菌基本上是經(jīng)攝食后直接到達(dá)腸道發(fā)揮作用。相比于陸生動(dòng)物，水產(chǎn)動(dòng)物的消化道很短，尤其是肉食性魚類和蝦，食糜在腸道中停留的時(shí)間很短，酶促反應(yīng)和消化吸收的時(shí)間都很短，導(dǎo)致消化吸收能力弱。

1.2 水產(chǎn)動(dòng)物的腸道相對(duì)來講更容易受到外界傷害

水產(chǎn)動(dòng)物的腸道相比陸生大型動(dòng)物的腸道來講，腸壁更薄，厚度只有哺乳動(dòng)物的1/20，并且含有大量的多不飽和脂肪酸，這就意味著氧化損傷的風(fēng)險(xiǎn)更大。以草魚為例，眾所周知，二齡小草魚非常容易發(fā)生腸炎。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)周小秋老師對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的研究，得出的結(jié)論是草魚的粘膜層薄、物理屏障、化學(xué)屏障、和免疫屏障功能弱，并且腸系膜高不飽和脂肪酸含量高，容易發(fā)生氧化損傷，這是草魚容易暴發(fā)腸炎的主要內(nèi)因。

2. 為何要關(guān)注水產(chǎn)動(dòng)物的腸道健康

2.1 水產(chǎn)動(dòng)物的腸道不僅僅是消化器官，也是最大的粘膜免疫器官

大量研究已經(jīng)證實(shí)，一旦腸道功能受到傷害，通透性增加，腸道中的病原菌、抗原、毒素等透過腸道，通過血液循環(huán)和淋巴循環(huán)誘發(fā)全身性的炎癥反應(yīng)，并對(duì)其他器官造成傷害，而首當(dāng)其沖的就是肝臟。腸道的損傷長(zhǎng)期來看一定會(huì)帶來肝臟的損傷。如果能通過發(fā)酵飼料來保護(hù)好腸道、調(diào)理好腸道，很多其他問題，如肝膽的損傷都會(huì)消除或緩解。

2.2 水產(chǎn)動(dòng)物腸道是微生物菌群的主要存在場(chǎng)所

在淡水魚腸道內(nèi)的細(xì)菌數(shù)量為105-108CFU/g之間，而海水魚腸道內(nèi)細(xì)菌數(shù)量在106-108CFU/g之間；飽食狀態(tài)下草魚腸菌的平均數(shù)量為0.87億CFU/g，但空腸狀態(tài)下只有729 萬CFU/g ；飽食狀態(tài)下鯉魚的腸菌平均數(shù)量為1 億-5 億CFU/g，空腸狀態(tài)下只有100萬CFU/g。腸道中原生菌的數(shù)目從幾百萬到幾個(gè)億CFU/g 不等，并且餐后菌的數(shù)目要明顯高于空腹?fàn)顟B(tài)。但總體來說，腸道中原生菌的數(shù)目不會(huì)超過幾“億”CFU/g。這就提示我們，發(fā)酵飼料中活菌數(shù)目達(dá)到“千萬”、或“億”級(jí)別即可。

2.3 益生菌的作用靶點(diǎn)是腸道菌群

魚卵孵化之前在卵膜中是無菌環(huán)境，破膜而出以后接觸了外界的水和食物，才逐漸形成腸道菌群。大菱鲆上的研究發(fā)現(xiàn)，宿主對(duì)菌有選擇性，食物和水中含量很少的非優(yōu)勢(shì)菌，也能成為腸道中的次優(yōu)勢(shì)菌。斑馬魚上的研究還發(fā)現(xiàn)，在不同飼養(yǎng)條件下的斑馬魚具有非常相似的核心微生物群組。另外，即使在相同的飼養(yǎng)條件下，斑馬魚和異域銀鯽的不同生長(zhǎng)階段腸道菌群結(jié)構(gòu)也不一樣。這些充分說明了宿主對(duì)菌的選擇性。進(jìn)一步的研究表明，定植的菌群可以調(diào)節(jié)宿主消化道基因表達(dá)，創(chuàng)造適宜自己的生存環(huán)境，從而排斥其他菌的入侵。因此，仔稚魚早期定植的腸道菌群對(duì)后期影響很大。這些研究說明，腸道菌群結(jié)構(gòu)受環(huán)境和宿主基因的共同影響。

3. 生物飼料在水產(chǎn)飼料中的表現(xiàn)形式

目前生物飼料在水產(chǎn)飼料中應(yīng)用主要表現(xiàn)為三種形式。第一類是在常規(guī)配合飼料中加入了一部分發(fā)酵原料，消除抗?fàn)I養(yǎng)因子并提升了消化率，同時(shí)獲得了部分熱穩(wěn)定性較好的代謝產(chǎn)物。第二類是粉末型發(fā)酵飼料，相比于第一種，它保留了活性的益生菌，但由于是粉末形態(tài)，投入水中后活性成分容易溶失，水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物攝食較少。第三類是軟顆粒型發(fā)酵飼料，目前主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一是，先把原料發(fā)酵，再利用冷制粒技術(shù)制造活性顆粒；二是，先將水產(chǎn)飼料制粒熟化后再發(fā)酵。飼料經(jīng)過了調(diào)質(zhì)、熟化滅菌，然后將發(fā)酵菌液均勻地噴涂到飼料表面進(jìn)行發(fā)酵。針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的攝食習(xí)性，發(fā)酵顆粒料將會(huì)在水產(chǎn)發(fā)酵飼料上占主導(dǎo)地位。

4. 生物飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的作用

4.1 提高飼料利用率，增強(qiáng)誘食性，促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)

有益微生物產(chǎn)生的脂肪酶、蛋白酶等，可促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的消化吸收，顯著提高飼料的利用率，加快水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)速度。飼料經(jīng)過生物發(fā)酵后還可產(chǎn)生乙酸、乳酸等多種有機(jī)酸以及多不飽和脂肪酸和芳香酸，具有特殊的香氣和良好的適口性，可顯著刺激水產(chǎn)動(dòng)物的食欲，增加攝食量。發(fā)酵形成的有機(jī)酸在腸道中產(chǎn)生了酸性環(huán)境，有利于鈣、磷、鐵元素和維生素D的有效吸收與運(yùn)用。生物飼料中的有益菌屬于高蛋白質(zhì)，可以形成眾多對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)消化有利的有益因子，增加魚、蝦的體重，加快其發(fā)育速度。研究表明，采用發(fā)酵飼料進(jìn)行喂食，刺參的生長(zhǎng)率和飼料效率較高，并且排糞率和攝食率高于喂食普通飼料。黃世金等 (2011) 針對(duì)復(fù)合微生物發(fā)酵飼料在羅非魚養(yǎng)殖中的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，添加適量微生物發(fā)酵飼料養(yǎng)殖商品羅非魚，可促進(jìn)其生長(zhǎng)、提高成活率、免疫性能、減少羅非魚鏈球菌疾病的發(fā)病率、降低飼料系數(shù)和提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 維持腸道微生物平衡，抑制有害菌，增強(qiáng)腸道屏障功能

益生菌產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸，可快速地促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞的修復(fù)和再生。水產(chǎn)動(dòng)物攝入生物飼料后，可依靠腸道中的有益微生物和有害微生物的相應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)定植位點(diǎn)，達(dá)到有效抑制其中有害微生物繁殖的目的，進(jìn)一步降低有害物質(zhì)對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物腸道的影響。利用有益微生物形成的肽細(xì)菌素與不同類型的酶類，均可以阻止有害微生物的生長(zhǎng)，達(dá)到良好的抑制效果。水產(chǎn)動(dòng)物食用發(fā)酵飼料后，可依靠相關(guān)有益微生物產(chǎn)生的部分代謝產(chǎn)物，如常見的乳酸菌類的丙酸、乙酸以及乳酸等，使腸道的pH下降，還可抑制有害微生物的增殖，起到維持水產(chǎn)動(dòng)物腸道菌群的穩(wěn)定與平衡的作用。

4.3 提高機(jī)體免疫力，增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物體質(zhì)

生物飼料中存在的有益微生物屬于十分重要的非特異免疫調(diào)節(jié)因子，依靠細(xì)菌自身或細(xì)胞壁的構(gòu)成部分，刺激并激活宿主免疫細(xì)胞，激發(fā)吞噬細(xì)胞活力或作為免疫佐劑發(fā)揮作用。同時(shí)，相關(guān)有益微生物利用自身的特異性免疫功能，可使水產(chǎn)動(dòng)物體中B細(xì)胞形成相應(yīng)抗體的水平得以提升；當(dāng)完成生物發(fā)酵飼料喂食之后，相應(yīng)的有益微生物能夠讓機(jī)體體液與細(xì)胞的免疫活動(dòng)進(jìn)一步加快，提升水產(chǎn)動(dòng)物的抗體能力，增強(qiáng)其免疫效果，及時(shí)殺滅侵入機(jī)體的致病菌。實(shí)際上，進(jìn)行有害菌滅殺的過程中，可以使有益微生物獲得有效補(bǔ)充，讓不同類型的微生物群落間產(chǎn)生彼此共存、相輔相成的關(guān)聯(lián)，在魚蝦腸道內(nèi)構(gòu)建一個(gè)微生態(tài)平衡系統(tǒng)，對(duì)抵御病原性微生物侵害具有十分重要的意義。

4.4 改善養(yǎng)殖環(huán)境，減少水產(chǎn)養(yǎng)殖污染

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，益生菌在腸道內(nèi)和排出腸道后都能發(fā)揮作用，當(dāng)有益菌代謝時(shí)，能夠形成氨基轉(zhuǎn)移酶、氨基氧化酶及分解硫化物的酶類，使水體生物腸道內(nèi)的氨等有害物質(zhì)含量降低。同時(shí)依靠不同類型有益菌的氧化、硝化、氨化及固氮等功效，讓水體內(nèi)存在的眾多有機(jī)物得到降解，降解后形成很多能夠運(yùn)用到浮游植物當(dāng)中的無機(jī)鹽，并被浮游植物吸收，實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖水體不同指標(biāo)的有效調(diào)整與優(yōu)化，達(dá)到凈化水質(zhì)環(huán)境的目的。

5. 小結(jié)

長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，生物飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用前景非常廣闊。開展生物飼料在水產(chǎn)動(dòng)物領(lǐng)域的研發(fā)和綜合利用，對(duì)于開發(fā)新的替代抗生素飼料、提升水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖效益、促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物健康可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

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生物飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的研究及應(yīng)用

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