光合细菌的功能及其在动物养殖中的应用

光合细菌的功能及其在动物

养殖中的应用

2003-09-25

摘要光合细菌是一类能进行光合作用

而不产氧的特殊生理类群原核生物的总称。它可

以利用光能，固氮合成有机物，也能通过多种方

式和途径转化不同类型的有机物和无机物质，而

且还具有独特的抗病、促生长以及提高畜禽生产

性能的作用，因而在畜禽以及水产动物养殖中具

有应用的潜力。

本文就光合细菌的功能及其在动物养殖中的应

用状况作一综述。

关键词光合细菌；生物学功能；畜禽；水产

养殖

中国分类号：S816．7 文献标识码： A 文

章编号：1004－－0084（2003）07－0006－03

光合细菌（Photosynthetic bacteria，简称PSB）

是具有原始光能合成体系的原核生物的总称，它

广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、

活性污泥及土壤内，是一类以光作为能源、能在

厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有

机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合

作用的微生物。

PSB包括产氧光合细菌（蓝细菌）和不产氧光合

细菌两大部分，在实际中应用的大部分是不产氧

型光合细菌。不产氧光合细菌包括紫细菌

（Purple gacteria）、绿细菌（Green bacteria）

和日光杆菌属（Heliobacterium）、红色杆菌属

（Erythrobacter）等总共 27个属 66个种，近

几年来陆续还有一些新种报道。

1 光会细菌的生理特性及其功能

1．1亚光合细菌的生理特性

PSB是革兰氏阴性菌，菌体有球形、椭圆型、半环型，也有杆状和螺旋状。有些菌种的细胞形态还会随培养条件和生长阶段的不同而发生变化。光合细菌在10－45℃范围内均可生长繁殖，最佳温度在30－40℃。绝大多数光合细菌的最佳pH 值范围在7－8．5之间。钠、钾、钙、钴、镁和铁等是光合细菌生理代谢中的必需元素。

不产氧光合细菌是代谢类型复杂、生理功能最为广泛的微生物类群。各种光合细菌获取能量和利用有机质的能力不同，它们的代谢途径随环境变化可以发生改变。光合细菌从营养类型看包括光能自养型。光能异养型及兼性营养类型；从呼吸类型看包括好氧。厌氧和兼性厌氧型。

1．2光合细菌的生物学功能

l．2．l营养功能

有研究表明，PSB的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量高达64．15％－66．0％，而且氨基酸组成齐全，含有机体需要的8种必需氨基酸，各种氨基酸的比例也比较合理。PSB还含有丰富的B 族维生素，其含量见表1。PSB菌体内含有较高浓度的类胡萝素且种类繁多。迄今已从光合细菌中分离出80种以上的类胡萝卜素，并不断有新的报道。除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子，具有很高的饲料价值，在养殖业

上有广阔的应用前景。

表1光合细菌与其他生物主要成分的比较

1．2．2生物转化功能

PSB在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长。在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长。光合细菌不仅能在厌氧光

照下利用光能同化CO2，而且还能在某些条件下进行固氮作用和在固氮酶作用下产氢。另外，有些菌种在黑暗厌氧条件下经丙酮酸代谢系统作用也可产氢。光合细菌还能利用许多有机物质如有机酸。醇、糖类转化某些有毒物质如 H2S和某些芳香族化合物等。 PSB通过生物转化，可合成无毒、无副作用且富含各类营养物质的菌体蛋白，不仅改善了生态环境，还为养殖业提供了高质量的饲料原料。

l．2．3抗氧化功能

PSB细胞内存在以细胞膜内折形成的囊状载色体，其中包含细胞色素和色素。色素主要有细菌叶绿素和多种类胡萝卜素。类胡萝卜素具有广泛用途，在畜牧业中除能用作水产品、畜产品增色剂外，它还可与蛋白质结合在一起，在机体免疫和健康方面表现出明显的作用。最近研究发现，β一胡萝卜素和番茄红素是天然抗氧化性营养素。番茄红素抗氧化性是维生素E的100倍，是β一胡萝卜素的两倍。

俞吉安等人（2000）的体外体内试验表明，PSB 的菌体悬油液对脑组织中 Fe2＋发和加速的脂质过氧化作用具有明显的抑制作用。这主要是因为光合细菌中一些活性成分如类胡萝卜素。泛醌类化合物（合成色素的前体）、泛酸（电子传递链重要成员）等有机化合物中均含有共轭双键等特殊结构，对氧自由基具有淬灭和稳定作用。对丙二醛（MDA）的测定结果表明：灌喂光合细菌后的小鼠血液中MDA的含量均有不同程度的下降，与对照组差异显著，说明口服光合细菌后可提高老龄小鼠的体内抗氧化能力。试验组连续灌喂不同剂量光合细菌培养液（109/L）28天后，取全

血测定SOD活性，结果表明其体内SOD活性显著增高，当剂量达5mL／kg体重·天时，SOD活性提高64 .9％。以上试验可以肯定光合细菌在体内有促进抗氧化酶活性的作用。光合细菌抗氧化活性不仅是菌体内的抗氧化活性剂（如类胡萝卜素、嘌啉类化合物等）对脂质过氧化有直接抑制作用，而且具有促进抗氧化酶活性的功能。两者协同作用下，发挥其抗氧化活性。

1．2．4预防疾病、提高成活率、促进生长功能

PSB菌体中对动物生长有促进作用的维生素B12、生物素、泛酸、类胡萝卜素、叶绿素以及与造血、血红蛋白形成有关的叶酸的含量远高于一般微

生物，尤其含有人工不能合成的生物素D一异构体。这些物质在动物机体内都具有显著生理活性，如维生素B12与叶酸能促进胆碱与核酸的合成；PSB中的一些未知物质能提高动物机体的抗病力。另外，PSB中还含有极为丰富的辅酶Q，其干品中辅酶Q含量1774－3399μg/g ，它是与光合系及呼吸系两种电子传递都有关的一种物质，近年国外报道辅酶Q具有多种生理功能，包括明显提高人和动物的免疫能力。

在饲养试验中也证明，PSB作为饲料添加剂达到了预防疾病、提高成活率、促进生长的目的。如用PSB作为肉鸡饲料添加剂，提高了鸡血清中γ一球蛋白和对病毒有特异性的抗体的水平；PSB 抽取液能有效抑制鱼类病毒的生长。

1．2．5净化水体功能

在水产养殖中，养殖池按水中溶解氧含量的大小由表层向底部可分为好氧区和厌氧区。表层生物