生物飼料在水產養殖上的研究及應用
隨著科學技術不斷進步，微生物發酵技術應運而生，且得到了一定的關注。對比常用飼料，微生物發酵飼料擁有良好的優勢，可以滿足目前水產養殖業的發展需要。2018年1月1日由生物飼料開發國家工程研究中心起草發布的團體標準 T /CSWSL 001—2018《生物飼料產品分類》將生物飼料定義為: 使用農業部飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關法規允許使用的飼料原料和添加劑，通過發酵工程、酶工程、蛋白質工程和基因工程等生物工程技術開發的飼料產品總稱，包括發酵飼料、酶解飼料、菌酶協同發酵飼料和生物飼料添加劑等。生物飼料的發展為多個水產養殖品種帶來了新的機遇。水產飼料總量已經連續多年在2200萬噸左右徘徊，使用10%-30% 的生物飼料可對水產養殖帶來明顯的正收益。那么，即使按照最保守的估計，未來整個水產生物飼料的市場容量也將超過200萬噸。
1. 水產動物更需要發酵飼料
1.1 由水產動物的消化道特點所決定的
很多水產動物沒有口腔消化過程，也有很多水產種類沒有胃，益生菌基本上是經攝食后直接到達腸道發揮作用。相比于陸生動物，水產動物的消化道很短，尤其是肉食性魚類和蝦，食糜在腸道中停留的時間很短，酶促反應和消化吸收的時間都很短，導致消化吸收能力弱。
1.2 水產動物的腸道相對來講更容易受到外界傷害
水產動物的腸道相比陸生大型動物的腸道來講，腸壁更薄，厚度只有哺乳動物的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險更大。以草魚為例，眾所周知，二齡小草魚非常容易發生腸炎。四川農業大學周小秋老師對此進行了詳細的研究，得出的結論是草魚的粘膜層薄、物理屏障、化學屏障、和免疫屏障功能弱，并且腸系膜高不飽和脂肪酸含量高，容易發生氧化損傷，這是草魚容易暴發腸炎的主要內因。
2. 為何要關注水產動物的腸道健康
2.1 水產動物的腸道不僅僅是消化器官，也是最大的粘膜免疫器官
大量研究已經證實，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，通過血液循環和淋巴循環誘發全身性的炎癥反應，并對其他器官造成傷害，而首當其沖的就是肝臟。腸道的損傷長期來看一定會帶來肝臟的損傷。如果能通過發酵飼料來保護好腸道、調理好腸道，很多其他問題，如肝膽的損傷都會消除或緩解。
2.2 水產動物腸道是微生物菌群的主要存在場所
在淡水魚腸道內的細菌數量為105-108CFU/g之間，而海水魚腸道內細菌數量在106-108CFU/g之間；飽食狀態下草魚腸菌的平均數量為0.87億CFU/g，但空腸狀態下只有729 萬CFU/g ；飽食狀態下鯉魚的腸菌平均數量為1 億-5 億CFU/g，空腸狀態下只有100萬CFU/g。腸道中原生菌的數目從幾百萬到幾個億CFU/g 不等，并且餐后菌的數目要明顯高于空腹狀態。但總體來說，腸道中原生菌的數目不會超過幾“億”CFU/g。這就提示我們，發酵飼料中活菌數目達到“千萬”、或“億”級別即可。
2.3 益生菌的作用靶點是腸道菌群
魚卵孵化之前在卵膜中是無菌環境，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。大菱鲆上的研究發現，宿主對菌有選擇性，食物和水中含量很少的非優勢菌，也能成為腸道中的次優勢菌。斑馬魚上的研究還發現，在不同飼養條件下的斑馬魚具有非常相似的核心微生物群組。另外，即使在相同的飼養條件下，斑馬魚和異域銀鯽的不同生長階段腸道菌群結構也不一樣。這些充分說明了宿主對菌的選擇性。進一步的研究表明，定植的菌群可以調節宿主消化道基因表達，創造適宜自己的生存環境，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后期影響很大。這些研究說明，腸道菌群結構受環境和宿主基因的共同影響。
3. 生物飼料在水產飼料中的表現形式
目前生物飼料在水產飼料中應用主要表現為三種形式。第一類是在常規配合飼料中加入了一部分發酵原料，消除抗營養因子并提升了消化率，同時獲得了部分熱穩定性較好的代謝產物。第二類是粉末型發酵飼料，相比于第一種，它保留了活性的益生菌，但由于是粉末形態，投入水中后活性成分容易溶失，水產養殖動物攝食較少。第三類是軟顆粒型發酵飼料，目前主要有兩種實現方式：一是，先把原料發酵，再利用冷制粒技術制造活性顆粒；二是，先將水產飼料制粒熟化后再發酵。飼料經過了調質、熟化滅菌，然后將發酵菌液均勻地噴涂到飼料表面進行發酵。針對水產養殖動物的攝食習性，發酵顆粒料將會在水產發酵飼料上占主導地位。
4. 生物飼料在水產養殖上的作用
4.1 提高飼料利用率，增強誘食性，促進水產動物生長
有益微生物產生的脂肪酶、蛋白酶等，可促進水產動物的消化吸收，顯著提高飼料的利用率，加快水產動物的生長速度。飼料經過生物發酵后還可產生乙酸、乳酸等多種有機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，可顯著刺激水產動物的食欲，增加攝食量。發酵形成的有機酸在腸道中產生了酸性環境，有利于鈣、磷、鐵元素和維生素D的有效吸收與運用。生物飼料中的有益菌屬于高蛋白質，可以形成眾多對動物營養消化有利的有益因子，增加魚、蝦的體重，加快其發育速度。研究表明，采用發酵飼料進行喂食，刺參的生長率和飼料效率較高，并且排糞率和攝食率高于喂食普通飼料。黃世金等 (2011) 針對復合微生物發酵飼料在羅非魚養殖中的應用進行研究，結果顯示，添加適量微生物發酵飼料養殖商品羅非魚，可促進其生長、提高成活率、免疫性能、減少羅非魚鏈球菌疾病的發病率、降低飼料系數和提高經濟效益。
4.2 維持腸道微生物平衡，抑制有害菌，增強腸道屏障功能
益生菌產生大量的短鏈脂肪酸，可快速地促進腸道上皮細胞的修復和再生。水產動物攝入生物飼料后，可依靠腸道中的有益微生物和有害微生物的相應競爭定植位點，達到有效抑制其中有害微生物繁殖的目的，進一步降低有害物質對水產動物腸道的影響。利用有益微生物形成的肽細菌素與不同類型的酶類，均可以阻止有害微生物的生長，達到良好的抑制效果。水產動物食用發酵飼料后，可依靠相關有益微生物產生的部分代謝產物，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，起到維持水產動物腸道菌群的穩定與平衡的作用。
4.3 提高機體免疫力，增強水產動物體質
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節因子，依靠細菌自身或細胞壁的構成部分，刺激并激活宿主免疫細胞，激發吞噬細胞活力或作為免疫佐劑發揮作用。同時，相關有益微生物利用自身的特異性免疫功能，可使水產動物體中B細胞形成相應抗體的水平得以提升；當完成生物發酵飼料喂食之后，相應的有益微生物能夠讓機體體液與細胞的免疫活動進一步加快，提升水產動物的抗體能力，增強其免疫效果，及時殺滅侵入機體的致病菌。實際上，進行有害菌滅殺的過程中，可以使有益微生物獲得有效補充，讓不同類型的微生物群落間產生彼此共存、相輔相成的關聯，在魚蝦腸道內構建一個微生態平衡系統，對抵御病原性微生物侵害具有十分重要的意義。
4.4 改善養殖環境，減少水產養殖污染
在水產養殖過程中，益生菌在腸道內和排出腸道后都能發揮作用，當有益菌代謝時，能夠形成氨基轉移酶、氨基氧化酶及分解硫化物的酶類，使水體生物腸道內的氨等有害物質含量降低。同時依靠不同類型有益菌的氧化、硝化、氨化及固氮等功效，讓水體內存在的眾多有機物得到降解，降解后形成很多能夠運用到浮游植物當中的無機鹽，并被浮游植物吸收，實現對養殖水體不同指標的有效調整與優化，達到凈化水質環境的目的。
5. 小結
長遠來看，生物飼料在水產養殖上的應用前景非常廣闊。開展生物飼料在水產動物領域的研發和綜合利用，對于開發新的替代抗生素飼料、提升水產動物生產性能和養殖效益、促進水產動物健康可持續發展具有深遠意義。
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