水产微生态制剂的生产及应用(1)

微生态制剂在水产养殖中的应用现状及发展前景孙生15畜牧神兽1班水产微生态制剂微生态制剂是在微生态学理论指导下，从自然界或动物分离、鉴定或通过生物工程技术人工组建的有益微生物，经培养、发酵、干燥、加工等特殊工艺制成的含有活菌或者包含细菌菌体及其代谢产物并作用于环境或动物的生物制剂或活菌制剂。2008年中华人民共和国允许使用的安全微生物菌种名拉丁文名菌种名拉丁文名干酪乳杆菌Lactobacilluscasei戊糖片球菌Pediococcuspentosaceus乳酸乳杆菌Lactobacilluslactis两歧双歧杆菌Bifidobacteriumbifidium植物乳杆菌Lactobacillusplantarum酿酒酵母Saccharomycescereviseae嗜酸乳杆菌Lactobacillusacidophilus产朊假丝酵母Candidautilis粪肠球菌Streptococcufaecalis沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonaspalustris屎肠球菌Streptococcusfaecium枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis乳酸肠球菌Streptococcuslactis地衣芽孢杆菌Bacilluslicheniformis乳酸片球菌Pediococcusacidilactici保加利亚乳杆菌Lactobacillusbulgaricus资料来源：农业部公告1126号（2008）水产微生态制剂种类1.光合细菌2.芽孢杆菌3.乳酸菌类4.硝化与反硝化细菌5.酵母菌6.蛭弧菌1、光合细菌•光合细菌（photosymtheticbacteria,简称PSB）是一大类能进行光合作用的原核生物的总称，分为产氧光合细菌和不产氧光合细菌两大类。产氧光合细菌主要是蓝细菌，或称之为蓝藻和原绿藻，在分类上属于藻类。•这里所说的光合细菌之能在厌氧光照条件下进行不产氧的光合作用的原核生物。分为4个科：红螺菌科、着色菌科、绿菌科和绿曲菌科。主要特征：A含有光合色素——菌绿素；B在厌氧、光照条件下进行光合生长，且不产氧。光合细菌的类群红螺菌科（即原名紫色非硫细菌）荚膜红假单胞菌(R..capsulata)。沼泽红假单胞菌(R.palustris)深红螺菌(Rsp.rubrum)：菌体呈螺旋状，运动较快。胶质红假单胞(R.capsulata)现名Rhodobactercapsulata绿色硫细菌（Greensulfurbacteria,即绿硫菌科）紫色硫细菌（Purplesulfurbacteria）光合细菌除了可在厌氧和光照条件下进行不放氧的光合作用外，绝大部分还具有固氮作用，能直接利用水环境中的溶氧合成有机物，并在厌氧的环境中以硝酸盐或亚硝酸盐作为主要的代谢上的氧化剂，因此可以直接消耗水中的硝酸盐和亚硝酸盐。光合细菌还可迅速利用低分子有机物，其中的一些种还具有反硝化活性和积磷的特性，有较好的脱氮和除磷效果。常用于废水处理的是红螺菌科的一些种，因其细胞结构及独特的物质、能量代谢使之能在有机废水处理中显示出其他菌种无法比拟的优越性。光合细菌PSB在水产中的应用净化水质：由于光合细菌的上述代谢特性，光合细菌以小分子有机物、二氧化碳等作碳源，氨、铵盐、硝酸盐或亚硝酸盐作氮源，使得光合细菌可以在水质净化中发挥重要作用，有效地除去水体中H2S，降低水体中氮及COD，以光合细菌作为水质净化剂对于改善养殖水体的水质有明显的效果。提高养殖池塘的能量转化效率：以投饵为重要增产技术的精养池塘，随着时间的延长，常因有机质投入过多，超过了池塘生态系统的消耗与转化能力，造成循环不畅，池内有机质的大量沉淀，产生严重的能量陷阱效应，致使池塘的能量转化效率偏低。由于PSB挥发其处理低分子有机物、转化H2S等有害物质的作用，促使池塘内N、P陷入能量陷阱的效应降低，加之这种转化在黑暗、弱光和厌氧条件下进行，从而起到增氧和降低H2S的效能，因而提高了单产和池塘的能力转换效率。光合细菌在水产养殖中的其他功效作为饵料添加剂：PSB富含蛋白质,还含有各种B族维生素、矿物元素及其他未知的生理活性物质等，因此可为水体中的浮游动物和水产养殖动物提供丰富的饵料。光合细菌菌体蛋白质含量高，并含有大量促进鱼虾生长的活性因子，如生物素、维生素、β-类胡萝卜素等，可明显促进养殖生物的生长发育，缩短养殖周期。增强水产养殖动物的抗病性：在同一生态位中微生物通过营养竞争、空间竞争或分泌抗生素、细菌素等毒素抑制其他微生物的生长。光合细菌是水体中的快速繁殖使得其成优势菌，可以抑制病原微生物的生长，防止鱼虾病害的发生。作为免疫增强剂：如荚膜红假单胞菌细胞壁中含有的多糖类物质是非特异性免疫增强剂，使鱼类的免疫球蛋白提高10倍以上。此外，类胡萝卜素对提高免疫力效果明显。光合细菌制剂的剂型市场上见到的光合细菌剂型大致有液体制剂、浓缩液、固体制剂、冻干粉等。相对而言，液体制剂较容易大量培养和批量生产，且培养物的活性较强，光合细菌的代谢物含量丰富。应用效果也较好，目前在各剂型中是使用量最大的一种。光合细菌的各种生产方式光合细菌培养必需条件光能异养型微生物光照适宜的温度培养基碳源、氮源、无机盐、生长因子光合细菌存在的问题与任务•曾经兴起的光合细菌的热潮，遇到诸多的问题，甚至在水产养殖业的应用几乎停顿。•产品质量低劣，标识量极高，实际仅活菌数仅一亿，养殖效果差。•未来重点：如何筛选活性强、适应面广，容易培养的菌株。2、有机矿化菌（芽孢杆菌类）枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis），地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis），使用最广泛的微生态制剂。特点：它们能分泌多种胞外酶，把大分子有机物质如淀粉、脂肪、蛋白质、核酸、磷脂等分解成小分子有机物，再进一步矿化生成硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等无机盐类。芽孢杆菌菌落与菌体形态芽孢杆菌在水产养殖中的应用第一，有些芽胞杆菌属在鱼虾肠道内、体表上繁殖，形成优势菌群，促进该部位有益细菌生长繁殖，竞争性抑制肠道、体表致病菌繁殖，提高鱼虾免疫力，有效预防疾病。第二，芽胞杆菌在繁殖过程中大量产生蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，能迅速降解鱼虾残留饵料和排泄物中蛋白质、淀粉、脂肪等有机物，在池内其他微生物的共同作用下，大部分进一步降解为二氧化碳和水，降低养殖水体富营养化和减少底泥生成。1）芽孢杆菌对氮、磷沉积的影响：减少底质环境中氮、磷的沉积。•因为，水产养殖往往需要培养优良的浮游单细胞藻类，营造合适的水色。在生产上施肥增加水体的营养盐含量，以培养单细胞藻类。但是，施肥带进的营养盐物质在池底沉积被固定。芽孢杆菌具降解有机物和解氮磷功能，不仅源源不断给单细胞藻类提供营养盐，而且可以避免池底沉积物的富营养化，维持生态平衡。•2）由于芽孢杆菌降解、转化有机物速度快，可以有效改善改善池底缺氧状态，减少硫化物的累积。•3）芽孢杆菌消化酶活性高，具有降解残存饲料、排泄物和生物残体等有机物，矿化营养物质供浮游单细胞藻类生长繁殖。保证了有机物氧化——氨化——硝化——反硝化的正常循环，降低氨氮、亚硝酸盐等有害物质。缺点芽孢杆菌生长速度快，能迅速降解养殖池中鱼虾排泄物、残饵、尸体等的有机物。但是，部分芽孢杆菌具有硝酸盐还原能力，能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。因此，在水质急剧恶化的养殖水体中使用芽抱杆菌制剂，起初氨氮水平快速降低，亚硝酸随之也降低，但随后水体中亚硝酸盐含量出现反弹。因此，水体中亚硝酸盐含量的反弹，是芽孢杆菌制剂的主要缺点。耗氧微生物！剂型：粉剂或片剂。培养方式：固体或液体发酵。菌数：几亿到一万亿不等。市面上产品：10~200亿/g益生菌产品关键控制点：1、优良菌种2、发酵水平芽孢杆菌的发酵生产024681012145055606570MoisturecontentSpores(1010CFUg-1)初始含水量对芽孢产量的影响初始pH对芽孢产量的影响CalciumoxideInitialpHSterilizedpHSpores(1010CFUg-1)0%6.746.2010.20.5%8.146.7511.81%8.716.929.81.5%9.367.349.32%9.847.828.00204060801001201402530374250Temperature(℃)Spore(109CFU/g)发酵温度对芽孢产量的影响固体培养基与发酵条件研究303540455055081624324048Time(h)Temperature(oC)00.30.60.91.21.5Spores(×1011c.f.u.g–1)培养中的芽孢及温度变化曲线培养48h菌体显微照片高密度固体发酵工艺3、硝化与反硝化细菌（1）反硝化细菌反硝化细菌是指能利用硝酸盐、亚硝酸盐进行反硝化作用的一类微生物的总称。研究者已经报道反硝化细菌的种类很多,大约有50多个属，130多个种。自然界N循环反硝化细菌与硝化细菌的作用方式比较反硝化细菌硝化细菌营养方式异养自养生长代时15～30分钟10～20小时氧气需求厌氧好氧产物氮气↑硝酸盐（2）硝化细菌硝化细菌是一类能降解氨和亚硝酸盐的自养型细菌,包括亚硝化菌属(Nitrosomonas)和硝化杆菌属(Nitrobacter)两个生理亚群，它们归属于一个独立的科—硝化杆菌科。硝化杆菌科包括九个属,它们分别是：硝化杆菌属(Nitrobacter)、硝化刺菌属(Nitrospina)、硝化球菌属(Nitrococcus)、硝化螺菌属(Nitrospira)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus)、亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)。硝化细菌的特性•(1)硝化细菌的自养性：硝化细菌是一种专性化能自养菌，能通过硝化作用利用亚硝态氮获得能量，并且以CO2作为唯一的碳源,是典型的化能无机营养菌。•(2)生长速度慢：因硝化细菌由自身合成糖类,这一过程需要相当长的时间，平均代时在10h以上。•(3)好氧生长，O2是最终的电子受体。•(4)形态多样：同一生理亚群中的种类，尽管生理学上具有共同性，但细胞形态多种多样，如球形、杆状、螺旋形等。•(5)革兰氏阴性，无芽孢。硝化细菌的作用机理硝化作用指的是硝化细菌在好氧条件下将NH3氧化为NO2-，并进一步氧化为NO3-，从中获得生长所需能源的过程。因此，常讲的硝化作用实际上包括了由亚硝化细菌完成的亚硝化作用和由硝化细菌完成的硝化作用两个阶段。前一阶段NH3氧化为NO2-，称为亚硝化作用或氨氧化作用，由亚硝化细菌完成；后一阶段是NO2-氧化为NO3-的过程，称为硝化作用，由硝化细菌完成。硝化细菌的分离培养•硝化细菌生长速度较为缓慢,平均世代一般在以上20h以上。要求首先分离筛选出高效硝化细菌,并采用有效的方法进行富集培养。•来源：湖底表层淤泥。主要成分为乳酸菌。常用菌种包括：嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌、保加利亚乳杆菌等。剂型：水剂、粉剂或冻干粉。4、乳酸菌类微生物特点：能产生乳酸、抗菌肽等物质抑制病原微生物的生长，消除水体异味，改善水色。内服可以改善水产动物肠道微生态，预防疾病。液体制剂产品活菌数每毫升0.1到5亿，保质期6个月。•乳酸菌群•光合菌群•酵母菌群•VA菌根菌•放线菌群•80多种微生物•日本琉球大学技术EM原露背景知识•产品执行标准：嗜酸乳杆菌≥1×106个/mL所谓EM菌剂就是乳酸菌液体培养物！5、酵母主要成分：啤酒酵母，粘红酵母在水产养殖中不用于调节水质，仅作饲料添加使用。啤酒酵母一般用于幼苗开口饵料及轮虫培养等。红酵母富含蛋白质、虾青素等，可以促进动物生长和改善动物体色。安琪产品系列•水产专用饲料酵母、海洋1号红酵母、水产专用酵母细胞壁6、蛭弧菌主要成分：噬菌蛭弧菌。能吃细菌的细菌，能消灭水体中致病微生物如弧菌、大肠杆菌、沙门氏菌等，是一种新型的微生态制剂。需作为兽药申报。微生态制剂的应用发展前景根据党中央的政策和“十七大”会议的精神，要严格落实科学发展观，