生物饲料在水产养殖上的研究及应用
随着科学技术不断进步，微生物发酵技术应运而生，且得到了一定的关注。对比常用饲料，微生物发酵饲料拥有良好的优势，可以满足目前水产养殖业的发展需要。2018年1月1日由生物饲料开发国家工程研究中心起草发布的团体标准 T /CSWSL 001—2018《生物饲料产品分类》将生物饲料定义为: 使用农业部饲料原料目录和饲料添加剂品种目录等国家相关法规允许使用的饲料原料和添加剂，通过发酵工程、酶工程、蛋白质工程和基因工程等生物工程技术开发的饲料产品总称，包括发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂等。生物饲料的发展为多个水产养殖品种带来了新的机遇。水产饲料总量已经连续多年在2200万吨左右徘徊，使用10%-30% 的生物饲料可对水产养殖带来明显的正收益。那么，即使按照最保守的估计，未来整个水产生物饲料的市场容量也将超过200万吨。
1. 水产动物更需要发酵饲料
1.1 由水产动物的消化道特点所决定的
很多水产动物没有口腔消化过程，也有很多水产种类没有胃，益生菌基本上是经摄食后直接到达肠道发挥作用。相比于陆生动物，水产动物的消化道很短，尤其是肉食性鱼类和虾，食糜在肠道中停留的时间很短，酶促反应和消化吸收的时间都很短，导致消化吸收能力弱。
1.2 水产动物的肠道相对来讲更容易受到外界伤害
水产动物的肠道相比陆生大型动物的肠道来讲，肠壁更薄，厚度只有哺乳动物的1/20，并且含有大量的多不饱和脂肪酸，这就意味着氧化损伤的风险更大。以草鱼为例，众所周知，二龄小草鱼非常容易发生肠炎。四川农业大学周小秋老师对此进行了详细的研究，得出的结论是草鱼的粘膜层薄、物理屏障、化学屏障、和免疫屏障功能弱，并且肠系膜高不饱和脂肪酸含量高，容易发生氧化损伤，这是草鱼容易暴发肠炎的主要内因。
2. 为何要关注水产动物的肠道健康
2.1 水产动物的肠道不仅仅是消化器官，也是最大的粘膜免疫器官
大量研究已经证实，一旦肠道功能受到伤害，通透性增加，肠道中的病原菌、抗原、毒素等透过肠道，通过血液循环和淋巴循环诱发全身性的炎症反应，并对其他器官造成伤害，而首当其冲的就是肝脏。肠道的损伤长期来看一定会带来肝脏的损伤。如果能通过发酵饲料来保护好肠道、调理好肠道，很多其他问题，如肝胆的损伤都会消除或缓解。
2.2 水产动物肠道是微生物菌群的主要存在场所
在淡水鱼肠道内的细菌数量为105-108CFU/g之间，而海水鱼肠道内细菌数量在106-108CFU/g之间；饱食状态下草鱼肠菌的平均数量为0.87亿CFU/g，但空肠状态下只有729 万CFU/g ；饱食状态下鲤鱼的肠菌平均数量为1 亿-5 亿CFU/g，空肠状态下只有100万CFU/g。肠道中原生菌的数目从几百万到几个亿CFU/g 不等，并且餐后菌的数目要明显高于空腹状态。但总体来说，肠道中原生菌的数目不会超过几“亿”CFU/g。这就提示我们，发酵饲料中活菌数目达到“千万”、或“亿”级别即可。
2.3 益生菌的作用靶点是肠道菌群
鱼卵孵化之前在卵膜中是无菌环境，破膜而出以后接触了外界的水和食物，才逐渐形成肠道菌群。大菱鲆上的研究发现，宿主对菌有选择性，食物和水中含量很少的非优势菌，也能成为肠道中的次优势菌。斑马鱼上的研究还发现，在不同饲养条件下的斑马鱼具有非常相似的核心微生物群组。另外，即使在相同的饲养条件下，斑马鱼和异域银鲫的不同生长阶段肠道菌群结构也不一样。这些充分说明了宿主对菌的选择性。进一步的研究表明，定植的菌群可以调节宿主消化道基因表达，创造适宜自己的生存环境，从而排斥其他菌的入侵。因此，仔稚鱼早期定植的肠道菌群对后期影响很大。这些研究说明，肠道菌群结构受环境和宿主基因的共同影响。
3. 生物饲料在水产饲料中的表现形式
目前生物饲料在水产饲料中应用主要表现为三种形式。第一类是在常规配合饲料中加入了一部分发酵原料，消除抗营养因子并提升了消化率，同时获得了部分热稳定性较好的代谢产物。第二类是粉末型发酵饲料，相比于第一种，它保留了活性的益生菌，但由于是粉末形态，投入水中后活性成分容易溶失，水产养殖动物摄食较少。第三类是软颗粒型发酵饲料，目前主要有两种实现方式：一是，先把原料发酵，再利用冷制粒技术制造活性颗粒；二是，先将水产饲料制粒熟化后再发酵。饲料经过了调质、熟化灭菌，然后将发酵菌液均匀地喷涂到饲料表面进行发酵。针对水产养殖动物的摄食习性，发酵颗粒料将会在水产发酵饲料上占主导地位。
4. 生物饲料在水产养殖上的作用
4.1 提高饲料利用率，增强诱食性，促进水产动物生长
有益微生物产生的脂肪酶、蛋白酶等，可促进水产动物的消化吸收，显著提高饲料的利用率，加快水产动物的生长速度。饲料经过生物发酵后还可产生乙酸、乳酸等多种有机酸以及多不饱和脂肪酸和芳香酸，具有特殊的香气和良好的适口性，可显著刺激水产动物的食欲，增加摄食量。发酵形成的有机酸在肠道中产生了酸性环境，有利于钙、磷、铁元素和维生素D的有效吸收与运用。生物饲料中的有益菌属于高蛋白质，可以形成众多对动物营养消化有利的有益因子，增加鱼、虾的体重，加快其发育速度。研究表明，采用发酵饲料进行喂食，刺参的生长率和饲料效率较高，并且排粪率和摄食率高于喂食普通饲料。黄世金等 (2011) 针对复合微生物发酵饲料在罗非鱼养殖中的应用进行研究，结果显示，添加适量微生物发酵饲料养殖商品罗非鱼，可促进其生长、提高成活率、免疫性能、减少罗非鱼链球菌疾病的发病率、降低饲料系数和提高经济效益。
4.2 维持肠道微生物平衡，抑制有害菌，增强肠道屏障功能
益生菌产生大量的短链脂肪酸，可快速地促进肠道上皮细胞的修复和再生。水产动物摄入生物饲料后，可依靠肠道中的有益微生物和有害微生物的相应竞争定植位点，达到有效抑制其中有害微生物繁殖的目的，进一步降低有害物质对水产动物肠道的影响。利用有益微生物形成的肽细菌素与不同类型的酶类，均可以阻止有害微生物的生长，达到良好的抑制效果。水产动物食用发酵饲料后，可依靠相关有益微生物产生的部分代谢产物，如常见的乳酸菌类的丙酸、乙酸以及乳酸等，使肠道的pH下降，还可抑制有害微生物的增殖，起到维持水产动物肠道菌群的稳定与平衡的作用。
4.3 提高机体免疫力，增强水产动物体质
生物饲料中存在的有益微生物属于十分重要的非特异免疫调节因子，依靠细菌自身或细胞壁的构成部分，刺激并激活宿主免疫细胞，激发吞噬细胞活力或作为免疫佐剂发挥作用。同时，相关有益微生物利用自身的特异性免疫功能，可使水产动物体中B细胞形成相应抗体的水平得以提升；当完成生物发酵饲料喂食之后，相应的有益微生物能够让机体体液与细胞的免疫活动进一步加快，提升水产动物的抗体能力，增强其免疫效果，及时杀灭侵入机体的致病菌。实际上，进行有害菌灭杀的过程中，可以使有益微生物获得有效补充，让不同类型的微生物群落间产生彼此共存、相辅相成的关联，在鱼虾肠道内构建一个微生态平衡系统，对抵御病原性微生物侵害具有十分重要的意义。
4.4 改善养殖环境，减少水产养殖污染
在水产养殖过程中，益生菌在肠道内和排出肠道后都能发挥作用，当有益菌代谢时，能够形成氨基转移酶、氨基氧化酶及分解硫化物的酶类，使水体生物肠道内的氨等有害物质含量降低。同时依靠不同类型有益菌的氧化、硝化、氨化及固氮等功效，让水体内存在的众多有机物得到降解，降解后形成很多能够运用到浮游植物当中的无机盐，并被浮游植物吸收，实现对养殖水体不同指标的有效调整与优化，达到净化水质环境的目的。
5. 小结
长远来看，生物饲料在水产养殖上的应用前景非常广阔。开展生物饲料在水产动物领域的研发和综合利用，对于开发新的替代抗生素饲料、提升水产动物生产性能和养殖效益、促进水产动物健康可持续发展具有深远意义。
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