技术分享丨丁酸梭菌的益生机理及在水产养殖中的应用

     随着饲料行业“禁抗”、养殖业“减抗限抗”、饲用豆粕减量替代等政策持续释放,因饲用微生态制剂具有调控肠道健康、增强机体免疫力、提高生产性能等多种生物学功能,逐渐成为研究热点。2021年农业农村部发布的《全国兽用抗菌药使用减量化行动方案(2021-2025年)》中提出,要推广应用微生态制剂等新型饲料添加剂,全面提升畜禽绿色健康养殖水平,促进畜牧业高质量发展;2022年国家发展和改革委员会印发的《“十四五”生物经济发展规划》,进一步提出发展微生物制剂作为解决饲料安全、原料缺乏和环境污染等养殖领域重大问题举措之一。上述政策的发布,进而推动了微生态制剂研发成果转化应用。今天,我们就来深入了解一下丁酸梭菌在水产养殖中的益生机理及其应用优势。

一、丁酸梭菌:来源与基本特性

     丁酸梭菌是一种革兰氏阳性厌氧细菌,广泛存在于土壤、健康人和动物肠道中。在水产养殖中,从水产品肠道内容物等养殖环境中分离得到的丁酸梭菌,可能更适应养殖环境,从而发挥更好的功效。通常使用梭菌强化培养基(RCM 培养基)进行分离,其菌落呈白色、微凸,直径 1 - 2mm,单个或成对出现,分离时可依据培养基的酸臭味和挑取菌落时的拉丝现象辅助判断。

二、丁酸梭菌的益生机理

1、维持肠道菌群平衡

竞争与促进生长:丁酸梭菌能够定植于水产动物肠道,通过与有害菌竞争生存空间,以及产生有机酸等代谢产物降低肠道 pH 值,抑制有害菌生长。同时,促进乳酸菌和双歧杆菌等有益菌的生长,从而维持肠道菌群的平衡。

2、保护和改善肠黏膜屏障

增强屏障完整性:提高肠道上皮细胞的紧密连接蛋白(如 Claudin - 1、Claudin - 2、occludin 和 ZO - 1)表达水平,减少肠道屏障通透性,促进黏蛋白(如 MUC2)产生,增强肠道黏膜屏障的完整性。

3、提高免疫功能

激活免疫细胞与促进抗体产生:激活免疫细胞(如 Treg 细胞),调节免疫反应,促进免疫球蛋白(如 IgA、IgG 和 IgM)产生,增强水产动物的免疫功能。

4、增强机体抗氧化活性

抗氧化应激作用:降低活性氧自由基产生,提高抗氧化酶(如 SOD 和 GSH - Px)活性,增强水产动物抗氧化能力,抵御氧化应激。

5、调节脂质代谢

促进脂质代谢正常化:改变肠道菌群组成,促进胆汁酸谱生成,激活相关基因表达,促进脂质代谢正常化,减少脂肪沉积,提高生长性能。

三、丁酸梭菌在水产养殖中的应用效果

以下内容引用经过同行评审的科学研究、专业兽医学术著作或权威机构发布的文献报告,详细文献来源文章结尾处标注:

1、改善生长性能与饲料效率

多种水产动物的积极反应:在斑节对虾、草鱼、罗非鱼、吉富罗非鱼幼鱼、七彩神仙鱼等多种水产动物的养殖实验中,均表现出了显著的生长性能提升和饲料效率改善。例如,在草鱼饲料中添加不同浓度的丁酸梭菌,56 天后草鱼增重率和特定生长率显著增加;在吉富罗非鱼幼鱼饵料上喷洒丁酸梭菌溶液,幼鱼体长增长率、增重率、肥满度等指标显著升高,饵料系数显著降低。

2、增强免疫反应与抵抗力

提高抗氧化与免疫能力:实验表明,丁酸梭菌能提高水产动物血清抗氧化能力和机体免疫力。如斑节对虾在亚硝酸盐胁迫下,丁酸梭菌组的虾存活率增加,肠道抗氧化酶活性基因、热休克蛋白 70 基因和铁蛋白基因表达水平均高于对照组;罗非鱼日粮中添加丁酸梭菌后,血清总抗氧化能力和肠道白细胞介素受体相关激酶 - 4 基因表达显著增加,血清丙二醛含量和二胺氧化酶活性显著降低,增强了体液免疫和肠道免疫功能。

3、调节肠道微生物群与结构

优化肠道菌群组成:在罗非鱼实验中,添加丁酸梭菌增加了肠道微生物群的多样性和有益细菌(如芽孢杆菌)的相对丰度,降低了机会致病细菌(如气单胞菌)的相对丰富度。在七彩神仙鱼饵料中添加丁酸梭菌,可调节肠道菌群结构,改善肠道组织形态,提高营养利用率和短链脂肪酸含量。

4、应对养殖挑战的优势

“替抗” 与环境改善:丁酸梭菌具有良好的 “替抗” 功效,不仅保障水产动物机体健康,还能改善养殖环境。如在进口鱼粉价格飙升时,豆粕联合丁酸梭菌可替代 50% 鱼粉使用,不影响大口黑鲈生长性能和抗氧化能力。

四、丁酸梭菌在水产养殖中的应用前景

     丁酸梭菌作为一种具有多种益生机理和显著应用效果的益生菌,在水产养殖领域具有广阔的应用前景。随着对其研究的不断深入,相信丁酸梭菌将为水产养殖行业的可持续发展提供更多的支持和保障,助力养殖户实现绿色、高效养殖。在未来的养殖实践中,我们可以进一步探索丁酸梭菌的最佳使用方法和剂量,充分发挥其在水产养殖中的优势。

参考文献:

陈俊祥, 鲁耀鹏, 张秀霞, 等. 丁酸梭菌在水产养殖中的研究进展。中国饲料, 2024(07):88-94.

侯廷龙, 刘惠茹, 凃彦芳, 张佳颖, 李春涛, 迟庆生, 吴家乐。饲料中添加丁酸梭菌对草鱼生长性能、免疫力及抗嗜水气单胞菌的影响。上海海洋大学学报 . 2023 ,32 (06) 

徐创文,蒋魁,虞为,林黑着,王鹏飞,赵超,刘曦瑶,杨铿。丁酸梭菌对花鲈幼鱼生长性能、免疫消化及肠道菌群的影响。南方农业学报 . 2024 ,55 (02

梁丽潇,叶金云,李爱科,王薇薇,陈丽仙,乔琳。丁酸梭菌的特性及其在水产动物中的应用研究进展。中国饲料 . 2023 (19) 

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