水产微生物的应用

水产微生物的应用综述
前言
随着水产养殖业的发展，水产微生物制剂在养殖业中的应用逐渐兴起，在国外主要有日本、美国、马来西亚等国家。

厄瓜多尔、美国及日本的养虾场通过用微生物技术清洁水体，去除有机物，使水产品的养殖密度增加了20%，同时提高了水产品的品质。

国内目前有益微生物在水产的应用也日益被接受和重视，但研究仅处于起步阶段。

现阶段国内解决养殖水环境污染主要有以下三种方法：
第一，物理法，即采用沉淀池过滤或沸石粉吸附，将养殖水体中的杂质和污染物去除，此法不会对养殖环境造成二次污染，但缺点是对于资源的浪费是惊人的；
第二，化学法，此方法是延续了几十年的传统养殖处理方法，即采用生石灰、漂白粉、絮凝剂、含氯或含臭消毒剂以及一些染料等有机或无机化合物来改善水质，这种方法是治标不治本，只能在短期产生效应，但其在改良水环境的同时，会对水产养殖动物产生不良影响，有些甚至会对环境与食品安全产生重大影响；
第三，生物法，即利用有益微生物在水体吸收氨氮、亚硝酸氮及硫化氢等，有效分解大分子有机物，同时抑制致病菌的大量繁殖，这是一种治本的环境处理方法，也是推行绿色养殖的最佳措施。

下面将对水产养殖中微生物的应用进行详细的介绍。

1.水产养殖中“微生物制剂”的定义
微生物制剂是指在保持养殖品种体内和养殖环境微生物平衡的前提之下，利用有益菌益生菌及其代谢产物和生长促进物质制成的活菌制剂。

它可以对由于集约化养殖造成的水体环境污染进行调整和修护，保持养殖环境的生态平衡。

另外它还具有补充、调整或维持动物肠道内微生态平衡，促进机体肠道吸收和提高宿主勉励水平的功效。

2.微生物制剂的作用与特点
2.1对水体的作用——净水、肥水
目前，水产微生物制剂大多是应用在净水，主要用在调节水质方面，在肥水方面用得不多。

其实肥水与净水是有机结合在一起的，两者并不矛盾，而是相辅相成的。

所谓净水，就是把水体中的亚硝酸盐、氨氮、硫化氢等污染物分解为二氧化碳、硝酸盐、硫酸盐等无毒物质，并将养殖生物排泄物、残饵以及浮游植物残体等有机物进行分解，进而被水体中的藻类加以利用，改善水体藻相平衡，达到净化水质的目的。

水体中的浮游植物特别是浮游单细胞藻类（绿藻、硅藻等）利用水体微生物制剂分解有机物后的简单化合物及无机元素作为自己的营养物质，在水产微生物制剂的理化和高效化的作用下，迅速大量繁殖起来，使得水体变得肥绿、嫩爽，这就是养殖者说说的肥水。

2.2对养殖动物的作用
复合微生物制剂含大量的益生菌，其菌体本身含有大量的营养物质，同时还含有多种维生素、钙、磷和微量元素、辅酶Q等。

复合微生物制剂作为饲料添加剂被鱼类摄食后，其所包含的多种微生物可进入消化系统，并在消化道内繁衍、代谢，产生动物生长所必须的营养物质，从而促进鱼类的快速生长。

另外，微生物制剂也是良好的免疫激活素，能有效提高干扰素和巨噬细胞的活性，通过产生非特异性免疫调节因子激发机体免疫，增强机体的免疫力和抗病力，同时，转化养殖动物肠道、血液及粪便中有害物质浓度，降低有害物质在机体内的累计，可提高机体的免疫力。

2.3微生物制剂的特点
微生物制剂具有投资小、效益高、使用方便等优点。

既能全池泼洒，也能作为饲料添加剂。

无毒、无害、无药物残留、不产生耐药性，长期使用可以减少养殖过程中抗生素的使用量，减少病害发生，排放的污水对环境污染也较小。

3.水产应用微生物的作用机制和常见种类
3.1微生物制剂的作用机制
在理论上微生态制剂作用机理的学说目前主要有三种：优势种群学说；微生物夺氧学说；菌群屏障学说。

根据这些学说，现将微生态制剂的作用机理简要概述如下：
3.1.1优势种群作用
水体和动物肠道内生存有一定数量的处于动态平衡的微生物种群。

其中优势种群对真个微生物群体起决定作用，一旦失去优势种群引起微生态平衡失调，原优势种群会发生更替。

陈勇等用添加了复合微生态制剂的饲料饲喂鲤鱼，试验组鲤鱼肠道内外来菌群（芽孢杆菌、乳酸杆菌）得到了定殖；肠道内有益菌群（欧文氏菌、结细菌、变形苗、不动细菌等）得到了增殖，有害菌群（志贺氏菌、气单胞菌、弧菌、沙门氏菌等）的数量得到了抑制。

3.1.2生物夺氧作用
正常情况下，肠道优势种群为厌氧菌，约占99%，而需氧菌和兼性厌氧菌只占1%。

使用一些需养微生态制剂特别是芽孢杆菌等进入动物肠道在生长繁殖过程中可消耗过量的氧气，造成厌氧环境，有利于厌氧菌的生长，抑制需氧菌和兼性厌氧菌的繁殖，恢复微生态平衡，从而达到防治疾病的目的。

3.1.3生物拮抗作用
微生态制剂中的有益微生物在体内和水体中对病原微生物有拮抗作用，这些有益微生物可与病原微生物争夺营养物质和生态位点，抑制病原微生物的生长繁殖。

有益菌还通过分泌抑菌物质抑制病原菌增长。

例如乳酸菌分泌细菌毒素、过氧化氢、有机酸等物质，可使肠道和水体环境pH下降，抑制有害病原微生物生长。

3.1.4促进养殖动物的生长，增强免疫作用
益生菌能产生活性较强的淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等，能极大地提高饲料利用率，促进消化吸收和动物生长发育。

有研究表明用微生态制剂抑制养殖水体的有害微生物，显著提高了虾蟹幼体成活率，促进生长。

一些微生物在发酵或代谢过程中产生多种有益物质如氨基酸、微生物、促生长素酯类的生理活性物质，促进生长发育。

另外，有益菌菌体含有大量的营养物质，可为动物补充营养。

3.2常见水产微生物应用的种类
当前，市场上主要的微生物活菌制剂从微生物物种上划分，有光合细菌，芽
孢杆菌，硝化细菌，反硝化细菌，酵母菌，乳酸菌，蛭弧菌，硫化细菌等单一菌种，还有像EM菌这样的复合菌剂。

3.2.1光合细菌
光合细菌是一类能进行光合作用的原核生物，大多数为厌氧性或兼性厌氧细菌。

它是地球上最早出现的具有原始光能合成系统的原核生物，广泛分布于土壤，水域等自然环境中。

目前，自水厂养殖上普遍应用的有红假单胞菌，其特点是在菌体内含有具有光合色素，可在厌氧、光照条件下进行光合作用，利用太阳光获得能量，但不产生氧气。

其在养殖水体内，可利用硫化氢或小分子有机物作为供氢体和碳源加以利用，以氨盐、氨基酸等作为氮源利用，因此，将其施放在养殖水体后可迅速消除氨氮、硫化氢和有机酸等有害物质，平衡其水体酸碱度。

同时，它可以利用水体中鱼虾残饵、排泄物等有机物以及硝酸盐或亚硝酸盐进行光合作用，使有机物氧化，从而防止水体富营养化，达到改善水体，稳定水质的目的。

“光合细菌”应用时的注意要点：
（1）该菌的活菌形态细微、比重小，若采用直接泼洒养殖水体的方法，其活菌不易沉降到池塘底部，无法起到良好的改善底环境的效果，因此建议全池泼洒光合细菌时，尽量将其与沸石粉合剂应用，这样既能将活菌迅速沉降到底部，痛死沸石也可以起到吸附氨的效果；
（2）适时使用，使用光合细菌的适宜水温为15~40℃，最适水温为28~36℃，因而宜掌握在水温20℃以上时使用，注意阴雨天勿用；
（3）与有机肥或无机肥混合应用光合细菌效果明显，并可以防止藻类老化造成水质变坏；
（4）视水质实际情况决定应用方法，水肥时施用光合细菌可促进有机污染物的转化，避免有害物质积累，改善水体环境和培育天然饵料，保证水体溶氧；水瘦时应首先施肥再使用光合细菌，这样有利于保持光合细菌在水体中的活力和繁殖优势，降低使用成本。

此外，酸性水体不利于光合细菌的生长，应先施用生石灰，间隔3-4天后，调节pH值后再使用光合细菌。

（5）避免与消毒杀菌剂混合使用，因为作为活菌，药物对它有杀灭作用，水体使用消毒剂后需经5天后方可使用，使光合细菌在水体中产生优势竞争性，抑制
有害菌生长。

（6）光合细菌质量的简单辨别方法：将光合细菌稀释1倍后，测定稀释液的OD 值，当波长在660nm时，其OD值若大于0.8，基本可判定其活菌数量在109CFU/ml。

3.2.2芽孢杆菌
芽孢杆菌为革兰氏阳性菌，是一类好气性细菌。

该菌无毒，能分泌蛋白酶等多种酶类和抗生素。

在水产上运用的主要是枯草芽孢杆菌，芽孢对高温、干燥、化学物质有强大的抵抗性，因此十分便于生产、加工及保存。

枯草芽孢杆菌菌群进入养殖水体后，能分泌丰富的胞外酶系，及时降解水体有机物，如排泄物、残饵、浮游生物残体及有机碎屑等，使之矿化成单细胞藻类生长所需的营养盐类，避免有机废物在池中积累。

同时有效减少池塘内的有机物耗氧，间接增加水体溶解氧，保证有机物氧化、氨化、硝化、反硝化的正常循环，保持良好水质，从而起到净化水质的作用。

此外，枯草芽孢杆菌在代谢过程中可以产生一种具有抑制或杀死其它种微生物的枯草杆菌素，此种抗生素为一种多肽类物质，可将养殖池底沉积物中发光弧菌的比例降低，抑制水体中致病菌的繁殖。

“芽孢杆菌”应用时的注意要点：
（1）该菌为好氧性细菌，当养殖水体溶解氧高时，其繁殖速度加快，分解大分子有机物的效率提高，因此在泼洒该菌的同时，需尽量同时开动增氧机，使其在水体繁殖迅速形成种群优势。

（2）由于芽孢杆菌属于化能异养菌，因此当养殖水体底质环境恶化，藻相不佳时，应尽快应用芽孢杆菌，其可迅速利用大分子有机物质，同时能将有机物质矿化生成无机盐为单细胞藻类提供营养，单细胞藻类的光合作用又为有机物的氧化、微生物的呼吸、水产动物的呼吸提供氧气。

循此往复，构
成一个良性生态循环，使池塘内的菌相和藻相达到平衡，维持稳定水色，营造良好的底质环境。

（3）使用芽孢杆菌前，活化工作为必须的措施，活化方法通常是采用本池水加上少量的红糖或蜂蜜，浸泡4-5小时候即可泼洒，这样可最大程度的提高芽孢杆菌的使用效率。

（4）作为有益微生物，芽孢杆菌同样要避免与消毒剂同时应用池塘，以免丧失效价。

（5）芽孢杆菌的鉴别方法：通常可采用镜检的方法，若其产品的芽孢出现率低于50%，则说明其净水效率较低，同时也可采用选择性培养基进行平板培养计数，以准确了解产品质量。

3.2.3硝化细菌
硝化细菌是指利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源，以及能利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌，为化能自养菌，专性好氧，大多为专性无机型。

硝化细菌有两个属，一个属是把氨氧化成亚硝酸盐，从而获得能量，另一种则是把亚硝酸盐氧化成硝酸盐而获得能量，在pH、温度较高的情况下，分子氨和亚硝酸盐对水生生物的毒性较强，而硝酸盐对水生生物无毒害，从而达到净化水质的作用。

由于亚硝化菌的生长速度比较快且光合细菌也具有降解氨氮的作用，因此现代水产养殖已能成功地将氨氮控制在较低的水平上。

而对于亚硝酸盐积累的问题处理，一直成为一个难题，由于自然界中的硝化菌生长极慢（约20小时一个繁殖周期）且还没有发现有其它的任何微生物可替代硝化菌的功能，当水体内没有足量的硝化细菌存在就限制了亚硝酸盐的降解，尤其在高密度养殖池塘方面，水产动物普遍发生“亚硝酸盐中毒症”，所以养殖过程中产生的亚硝酸盐就成为阻碍养殖发展的关键因素。

目前市场上一些宣城具有消化作用的一些异养菌及真菌，虽然也能将氨氧化成硝酸盐，但通常只能利用有机碳源获取能量，不能利用无机碳源，其对氨的氧化作用十分微弱，反应速率远比自养性硝化菌慢，不能被视为真正的消化作用，真正的消化作用必须依赖于自养型消化细菌来完成。

当前上海中鱼科技研究所的科技人员已成功的完成了硝化细菌的高效连续富集培养技术、定向驯化技术、大规模培养技术以及先进的制剂保存技术，成功开发出了纯硝化细菌产品-“硝化宝”，在降解亚硝酸盐的过程中起到了及其重要的作用和效果。

“消化细菌”在使用时的注意事项：
（1）由于消化细菌的生物特向与其他活菌不同，使用时不需要经过活化处理，不需要用葡萄糖、红糖等来扩大培养，反之则会使消化细菌失活，因此使用时只需简单的用池塘水泼洒即可；
（2）硝化细菌的特性是繁殖速度较慢，20多小时才能繁殖一代，不像芽孢杆
菌2分钟繁殖一代，所以投放硝化细菌后，一般情况需4-5天后才可见明显效果，因此提前投放时间应是解决这个矛盾的好方法，同时为了更好的提高硝化细菌作用效率，在实际应用中若芽孢杆菌或光合细菌与其一起应用的话，硝化细菌应提前数日运用，避免繁殖速度快的活菌竞争空间；（3）消化细菌不可与化学增氧剂如过碳酸钠或氧化钙同用，因为这些物质在水体中分解出的氧化性较强的氧原子，会杀死硝化细菌，所以最好错开1
天后使用；
（4）由于硝化细菌是附着在无机物上，在高位池中采用的中间排污，会排走大量硝化细菌，特别是刚投放的前几天，硝化细菌的繁殖尚未进入高峰期，这时排污会使硝化细菌的作用不明显。

因此在高位池中，最好在使用硝化细菌4-5天内基本不排水或少排水。

在投放硝化细菌时，如结合质量较好的沸石粉同时泼洒，使之快速沉于水底而不易被排走，则效果更佳。

（5）养殖池塘的酸碱度及溶解氧与硝化细菌的使用效果有较大的关系，硝化细菌对pH值的适应范围为5-10，但在低于7或高于8.5的水体中，硝化细
菌的繁殖会收到一定的影响，最适宜范围为7.8-8.2，同时消化细菌在将氨氮转变成亚硝酸盐进而转变成硝酸盐的过程，是一个耗氧过程，但其实是微需养，在其转变过程中所需要的溶氧很少，在使用硝化细菌的水体中，溶氧只要不低于2毫克/升即可。

（6）纯硝化细菌，其保存及包装工艺是决定其使用效率及保存期限的关键，因此其载体必须使用200-300目以上的特殊物质，且其水分含量要低于5%，并需采用无氧包装，只有这样才能确保实际应用效果。

（7）消化细菌严格无机型，且光照强度太大对其繁殖有一定影响，因此若池塘有机质过高应先絮凝净化，此外不要选择在正午使用。

3.2.4酵母菌
酵母菌为真核生物，它在有氧条件下，酵母菌将溶于水中的糖类（单糖和双塘）、有机酸作为酵母菌所需的碳源，供合成新的原生质及酵母菌生命活动能量之用，对糖类的分解，可完全氧化为二氧化碳和水。

在缺氧条件下，酵母菌利用糖类作为碳源，进行发酵和繁殖酵母菌体。

因此酵母菌能有效分解溶于池水中的糖类，迅速降低水中生物耗氧量，在池内繁殖出来的酵母菌又可作为鱼虾的饲料
蛋白利用。

目前常用的酵母菌是从鱼的体表分离出来的。

3.2.5蛭弧菌
是寄生在某些细菌上并导致其裂解的一类细菌，将其泼洒养殖水体后，可迅速寄生在主要致病菌（如嗜水气单胞菌）上，并快速裂解致病菌，减少水体致病微生物数量，修复鱼虾肠道功能，改善水产动物体内外环境，促进生长，增强免疫力，控制和降低病害的发展和蔓延。

3.2.6放线菌
目前在水产上应用的主要是噬热性放线菌，对于养殖水体中的氨氮降解及增加溶氧和稳定pH值均有较好的效果，另外放线菌在代谢过程中能产生不同类型的抗生素，可抑制有害菌的生长。

尤其是在甲鱼的养殖温棚内应用效果更佳。

3.2.7乳酸菌
乳酸菌富含维生素和脂肪酸，能中和动物体内有毒物质。

通过降解碳水化合物生成乳酸和其他有机物，使动物肠道内的pH下降，有效抑制大肠杆菌、沙门氏菌的生长。

3.2.8复合EA菌
复合EM菌是由光合细菌、乳酸菌、酵母菌等5科10属80余种有益微生物组成。

采用独特的发酵工艺将筛选出来的各种有益微生物按科学的比例混合培养，形成复合微生物菌落，通过共生增殖关系组成了复杂而又相对稳定的微生态系统。

EM菌具有结构复杂、性能稳定、功能广泛的特点，能有效改善生态环境，降低氨氮、硫化氢等有害物质的毒性，增强养殖动物的免疫力和抗病力，促进其生长。

4.微生物制剂在应用中存在的问题
4.1微生物水质调节剂与抗生素及消毒剂混合使用
养殖户在使用微生物水质调节剂改善水质的同时，处于对养殖动物疾病的恐惧，习惯于使用抗生素进行预防，在水体、饵料中长期加用一种或是多种抗生素，以期杀灭病原体，减少发病，以为这样双管齐下，可保万无一失。

殊不知抗生素在杀灭病菌的同时也将活菌组成的微生物制剂破坏。

4.2微生物水质调节剂使用方法、时机不当
养殖户对微生物水质调节剂一知半解，或者受广告宣传的影响，简单的认为使用微生物态制剂只要向池中泼洒就可以了，全不管是何种制剂，使用时有什么具体要求。

由于微生物水质调节剂无毒副作用，一些人对剂量的掌控表现出很大的随意性。

水质好的时候，处于降低成本的考虑则少用或不用，水质差或开始发病的时候就超限量使用。

4.3储存、运输过程中保管不当，致使微生物水质调节剂活力下降
微生物水质调节剂的储存、运输、保管是商家和养殖户最容易忽略的环节，往往随意堆放，而各厂家的说明书要求存储的条件也不一致，有的要求干燥、避光、冷储，有的称可以室温保存等，使得目前产品的储存、运输方法的混乱。

但是对于微生物水质调节剂来说，环境因素对菌株的活性影响比较大。

若将其放在温暖、潮湿的环境中，细菌在储存过程中就开始繁殖生长，到使用时可能出现大部分细菌进入衰败期，因进一步分解有机物的能力有限，产品的质量下降；若暴露于强光、高温、低温等恶劣环境，可直接导致细菌的死亡，其活菌数将大幅度下降。

例如：常有人反映光合菌菌液储存一段时间后开始发黑并有恶臭味，就是因为保管不当造成活菌死亡腐败所致，将这样的微生物制剂投入水体，不但不能改善水质，甚至会污染水体，影响养殖动物的食欲。

5.使用微生物制剂的注意事项
5.1适“时”使用
温度条件：光合细菌、芽孢杆菌、EM菌宜在20℃以上的水温条件下使用；
光照条件：光合细菌、EM菌要求有光照。

5.2适“水”使用
肥瘦：藻相、有机物浓度等也影响微生物制剂的使用效果，比如水瘦时不宜使用光合细菌，否则更瘦；
酸碱条件：光合细菌、芽孢杆菌等要求微碱性条件，而酵母菌则适宜在偏酸水体中生长。

5.3适“当”保存
室温、干燥保存，光合细菌每天最好光照2h以上，以保持PSB的活力。

5.4适“况”使用
在养殖动物发病的情况下，应先用消毒剂治疗，待情况稳定后再使用微生态制剂。

同时使用前应注意生产日期，细菌活力失效变质应禁止使用，尤其是作为内服使用。

6.水产微生态制剂的有效性探讨
6.1生产工艺与有效性
由于在生产时，厂家很少能够把握不同菌种的特点而采用正确的发酵工艺，有时又对其耐受性考虑不全面，在生产工艺方面存在种种欠缺。

基于鱼类喝水只是吸收其中的溶解氧，溶于水的有益菌能够进入肠道内的甚少，致使使用效果不明显。

6.2产品质量与有效性
目前我国对微生态制剂菌种数量尚无明确的规定，对其管理体制不明确，从而导致了一系列的问题产生，由于长期使用同一种菌种，使菌种产生了退化现象，菌种活力不强，致使有时使用效果不够理想。

当前市场上公认的优质微生态制剂标准为：（1）一般要求有益菌3×108个/g，每天要达到108、109个菌体的菌量才能有效；（2）菌株应是稳定、安全和可靠的；（3）菌株能在肠道中定殖并繁殖，并具有抗酸、抗胆盐和抗环境变异的能力；（4）制剂应具有提高生产率和抗病的有益作用，能够长期储存，并且性能稳定，目前普遍使用固定化技术、真空冷冻干燥技术、微胶囊技术。

6.3产品使用方式与有效性
不同微生态制剂的使用方式不同，一般分为泼洒在水中和混合在饲料中两种方式，泼洒在水中为每隔半个月用微生态制剂进行全池泼洒，以水质情况确定泼洒量。

混合在饲料中为每隔10-15d使用一次，用稀释100-200倍的微生态制剂
喷洒饲料，稍加搅拌使其均匀后，马上投喂，使有益菌在动物肠道的内容物浓度不低于107个/g，否则其难以在肠道内占据位点形成优势菌群，其产生的酶和代谢产物也不足以影响宿主，并且，微生态制剂在使用后4-5d内才开始发挥作用，7-10d达到最佳效果，在氨氮浓度为4.44mg/L，温度为35℃时制剂的氨氮去除率最高。

7.微生态制剂研究面临的问题
微生态制剂研究面临的最大问题就是基础研究薄弱。

到目前为止，我国的水产养殖用微生态制剂的研究大多仅限于应用效果方面，缺乏系统性和深层次的研究。

（1）目前已确认的适宜做微生态制剂的菌种种类尚少，需开发新的菌种。

在做复合型生态制剂时，对菌种间相互作用、搭配的和谐型、作用机理等缺少研究。

（2）保持菌群活性、稳定性方面还是缺少办法，对菌种筛选、驯化技术之后。

（3）缺少安全性的研究，微生态制剂在我国水产养殖上的应用起步较晚，很多生态制剂都是源于为陆生生物设计，在水产上应用时间短，有的菌种并不适应水产养殖动物的生物特性和养殖环境，可能对水产动物产生副作用。

（4）作为饲料添加剂用的微生态制剂保活技术也没有得到解决，严重的影响了微生态制剂的饲料添加有效性。

（5）产品针对性较差，目前市场上的大多数的微生态制剂作用含糊，不同的水域环境条件对菌的影响是不同的，处理效果也就不同。

8.未来研究方向
针对上述的问题，预测水产养殖中益生菌未来研究方向应在以下几个方面: 1) 通过高通量测序和单细胞分析等技术手段分析益生菌多样性，揭示益生菌作用机理与益生菌之间影响关系; 2) 利用诱变育种、代谢控制育种、适应性进化、基因组重排等先进育种技术，培养出耐高温、耐储存、耐强酸的高活性菌种; 3) 建立益生菌的高密度培养技术，加速商品化进程，满足市场需求; 4) 益生菌的使用特性与水环境实际状况相结合，科学、理性的将益生菌、益生元、复合酶制剂、中草药和免疫多糖复配使用; 5) 粪菌移植手段治疗复发性疾病在其他领域已有较
广泛应用，然而水产养殖环境复杂，所以急需研究该技术在水产养殖中的可行性。