楊移斌，余琳雪，張洪玉，宋懌3,，艾曉輝*

(1. 中國水產(chǎn)科學研究院長江水產(chǎn)研究所； 2. 湖北省水產(chǎn)品質量安全技術工程研究中心: 武漢 430223；3. 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質量安全控制重點實驗室； 4. 中國水產(chǎn)科學研究院: 北京100141)

1908年在巴斯德研究所工作的俄國微生物學家、諾貝爾生理醫(yī)學獎獲得者埃黎耶·埃黎赫·梅契尼可夫首先提出了使用細菌代謝物治療癥狀的觀點，并研究了乳酸桿菌(Lactobacillus)抑制大腸桿菌(Escherichiacoli)生長的作用[1]。

微生態(tài)學(Microecology)是1977年德國學者Voeker Rusch首先提出，它是一門關于正常微生物群體的結構、功能及其與宿主相互依賴和相互制約關系的科學[2]。1990年，中國微生態(tài)學會學術研討會正式提出了“微生態(tài)制劑”這一科學術語，其定義是“根據(jù)微生態(tài)學原理而制成的含有大量有益菌的活菌制劑，含有其代謝產(chǎn)物或添加有益的生長促進因子，具有維持動、植物體和人類及其內、外環(huán)境的微生態(tài)平衡，提高他們健康水平和保護環(huán)境的功能”[3]。隨著微生態(tài)學的研究發(fā)展，微生態(tài)制劑在臨床上也受到了廣泛應用。而隨著傳染病的大爆發(fā)，使得研究方向轉向抗生素的發(fā)展，直到20世紀60、70年代人們逐漸發(fā)現(xiàn)抗生素的廣泛使用帶來了耐藥性、環(huán)境污染、藥物殘留、人體健康危害等負面作用，而微生態(tài)制劑一般被認為具有無毒害作用、無污染、無殘留及成本低等優(yōu)點而再度受到了人們的青睞。

20世紀80年代中國就開始了漁用微生態(tài)制劑的使用，在漁業(yè)生產(chǎn)中最早使用的微生態(tài)制劑是光合細菌，其主要功能是調節(jié)水質和增強水產(chǎn)動物的免疫力。雖然漁業(yè)微生態(tài)劑使用量需求不斷擴大，但因國內對其的關注和研究起步較晚，目前國內漁業(yè)微生態(tài)制劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體狀況并不清晰，其實際市場規(guī)模、產(chǎn)值及對漁業(yè)的影響尚不明確，為此2017年中國水產(chǎn)科學研究院及全國水產(chǎn)技術推廣總站在全國分別開展了微生態(tài)制劑使用情況及其風險調查。本文即是在前期調查分析基礎上對漁用微生態(tài)制劑使用情況的分析，以期充分掌握漁業(yè)微生態(tài)制劑市場現(xiàn)狀，為進一步規(guī)范、監(jiān)管市場提供參考。

1 中國漁用微生態(tài)制劑使用現(xiàn)狀

20世紀80年代末美國食品藥品監(jiān)督局(FDA)規(guī)定允許飼喂的微生物有41種。中國農(nóng)業(yè)部飼料添加劑品種目錄2013第2045號公告批準可以在水產(chǎn)養(yǎng)殖動物上使用的微生物菌種有30種[4](表1)。

表1 國內批準使用微生物種類Tab.1 Domestic approval use of microbial species

目前中國水產(chǎn)行業(yè)微生態(tài)制劑產(chǎn)品繁多，但主要分為兩大類:一大類是水質微生態(tài)改良劑，主要功能是通過微生物對養(yǎng)殖水體進行凈化及底部改善；另一大類是內服制劑，主要通過注射、浸浴生物體或添加至飼料等方式使得微生物進入水產(chǎn)養(yǎng)殖動物體內，以改良水產(chǎn)動物體內微生物菌群[5]。據(jù)估計，本世紀初中國生產(chǎn)的動物用微生態(tài)制劑產(chǎn)品達32 000～35 000 t，生產(chǎn)的廠家達400多家，而到2012年微生態(tài)制劑產(chǎn)品年產(chǎn)量約為14.5萬t，年復合增長率19%，微生態(tài)制劑的市場規(guī)模在37～38億元左右。其中漁業(yè)是微生態(tài)制劑使用量最大的產(chǎn)業(yè)，2012年漁業(yè)微生態(tài)消費量占比約為37%[6]。漁業(yè)微生態(tài)制劑的使用主要有3種方式：第一是作為水體改良劑，直接將微生態(tài)制劑潑灑入養(yǎng)殖水體，改善養(yǎng)殖水體環(huán)境，此方式是漁業(yè)生產(chǎn)中微生態(tài)制劑使用的普遍做法；第二是在漁業(yè)生產(chǎn)過程中將微生態(tài)制劑與餌料均勻混合，通過投喂的方式進入水產(chǎn)動物體內，從而發(fā)揮漁業(yè)微生態(tài)制劑的功效；第三是直接使用微生態(tài)制劑注射或者浸浴水產(chǎn)動物，在短時間內刺激動物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生反應，發(fā)揮漁業(yè)微生態(tài)制劑功效[7]。

2 漁用微生態(tài)制劑主要功能

2.1 凈化水質，改善養(yǎng)殖水環(huán)境

水體是水產(chǎn)動物賴以生存的環(huán)境，水質的好壞直接影響到水產(chǎn)動物能否健康生長。在人工養(yǎng)殖的水域中，水產(chǎn)品的養(yǎng)殖密度通常遠大于自然環(huán)境中，高密度的養(yǎng)殖必然會引起排泄物、殘餌及其他有毒有害物質的大量積累，導致水質惡化，危害生存環(huán)境[8]。目前養(yǎng)殖水環(huán)境通常使用微生態(tài)制劑進行凈化，已報道的具有凈化水質的細菌主要是光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌和芽孢桿菌等[9]。盧顯芝等[10]研究表明芽孢桿菌具有解磷能力，可以將水體中的可溶性磷轉化為有效態(tài)磷，增加生物可利用度，從而促進漁業(yè)生產(chǎn)力增長；光合細菌和枯草芽孢桿菌對養(yǎng)殖水體中的氨氮有明顯去除作用[11]；劉樹彬等[12]研究了枯草芽孢桿菌HAINUP40對養(yǎng)殖廢水的處理，結果表明可以有效去除廢水中的亞硝酸鹽；毛濤等[13]研究發(fā)現(xiàn)固定化枯草芽孢桿菌可以起到良好的調節(jié)水質作用，有效時間長，成本低。

2.2 抑菌殺菌，增強水產(chǎn)動物免疫力

漁用微生態(tài)制劑中部分種類(如芽孢等)是良好的免疫激活劑，可以高效地提高干擾素及巨噬細胞的活力，通過產(chǎn)生的非特異性免疫調節(jié)因子促進魚體免疫功能，增強魚體免疫力[14]。前人研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加微生態(tài)制劑能提高水產(chǎn)動物的生長性能、免疫功能，增強抗病力[15-18]。研究顯示，枯草芽孢桿菌能顯著影響三疣梭子蟹免疫相關酶活力，提高其存活率[19]。研究者發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌添加6×10-6g/m3效果最好，能顯著增強刺參(Stichopusjaponicus)非特異性免疫[20]。劉觀斌等[21]發(fā)現(xiàn)使用枯草芽孢桿菌可以改善水質，提高羅非魚機體的免疫力、抗氧化能力，進而提高羅非魚抗無乳鏈球菌病的能力。蛭弧菌是一類專性捕食革蘭氏陰性菌的寄生細菌，因其具有噬菌特性，常用作行使殺菌功能的“活抗生素”[22]，目前多應用于漁業(yè)養(yǎng)殖對象弧菌等細菌性病害的預防[23]，但治療效果欠佳。

2.3 改善腸道微生態(tài)環(huán)境，促生長

許多漁用微生態(tài)制劑通過投喂進入漁業(yè)養(yǎng)殖對象腸道中，可以提高水產(chǎn)動物消化酶活性，優(yōu)化養(yǎng)殖對象體內微生態(tài)結構[24]，為機體的生長發(fā)育提供豐富的營養(yǎng)物質及必要因子，因此可以促進養(yǎng)殖對象的生長。董春光[25]研究證實芽孢桿菌可以改變刺參腸道菌群組成，從而影響刺參生長情況；史東杰等[26]采用在飼料中添加不同劑量的微生態(tài)制劑干粉的方法，發(fā)現(xiàn)在飼料中添加微生態(tài)制劑對錦鯉有促生長作用，可增強腸道消化酶活性，降低餌料系數(shù)；沈斌乾等[27]研究結果證實，添加枯草芽孢桿菌能促進魚體的生長，降低飼料系數(shù)，而對魚體的組成和營養(yǎng)成分無影響；朱芝秀等[28]研究發(fā)現(xiàn)復合微生態(tài)制劑對魚促進腸絨毛發(fā)育，促進腸絨毛長度及寬度的生長，以及可以抑制腸道內嗜水氣單胞菌生長；孫盛明等[29]發(fā)現(xiàn)飼料中添加2×107CFU/g 的枯草芽孢桿菌，能夠提高團頭魴幼魚的生長性能、抗氧化能力，并改變腸道菌群結構。

3 漁用微生態(tài)制劑作用機理

3.1 競爭性抑制病原菌

黏附是抑菌型益生菌篩選的重要依據(jù)，魚類通過皮膚、鰓、胃腸等途徑感染病原菌，病原菌能否致病首先取決于它定植在這些組織的能力[30]。而有些微生態(tài)制劑也可以與黏膜細胞黏附，從而競爭性地抑制病原菌對宿主細胞的黏附作用，通過競爭性抑制作用來抑制病原菌的生長。如熒光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)F19/3是憑借爭奪營養(yǎng)內的游離鐵離子達到競爭性抑制殺鮭氣單胞菌(Aeromonassalmonicida)，實現(xiàn)抑制病原繁殖，從而降低養(yǎng)殖鮭過程中殺鮭氣單胞菌感染的機率[31]。Verschuere等[32]報道了具有含鐵細胞的益生菌，通過與依賴于含鐵細胞的病原菌競爭鐵離子，抑制后者的存活。

競爭性抑制機制還表現(xiàn)在微生態(tài)制劑進入機體后會分泌一些抑菌物質，抑制有害微生物的生長繁殖，使得益生菌在生長繁殖過程中占有優(yōu)勢。如乳酸菌可通過分泌細菌素、過氧化氫、有機酸等物質抑制病原菌的生長，或分泌一些小肽物質促進小腸黏膜素的分泌，阻止病原菌與小腸上皮細胞的吸附[33]。再如枯草芽孢桿菌能分泌多種抗菌肽，抑制水體中的致病微生物，降低病原微生物數(shù)量；枯草芽孢桿菌還能刺激動物的免疫細胞，提高其免疫力，并且能合成維生素、煙酸等多種B 族維生素，提高動物體內干擾素和巨噬細胞的活性，從而抵制致病菌的感染，從而提高養(yǎng)殖動物免疫[34]。

3.2 提高消化酶的活性

微生態(tài)制劑還可通過提高消化酶的活性促進飼料的消化吸收，提高飼料的轉化率，促進生長發(fā)育。如芽孢桿菌可以增強魚類消化酶活性，提高魚體對飼料的使用效率，同時提高攝入營養(yǎng)物質的轉化率[35]。姜松等[36]將不同的微生態(tài)制劑應用到海參的養(yǎng)殖中，發(fā)現(xiàn)添加適量微生態(tài)制劑可顯著提高蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶的活性，有助于飼料等的消化、分解及吸收，促進海參幼體的生長。黑鯛幼魚飼料中添加枯草芽孢桿菌能顯著提高其增重率、特定生長率，提高消化酶活性和抗氧化功能，最適添加量為2 kg/g[37]。飼料中添加枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌或二者的混合物(1∶1,m/m)均能夠促進軍曹魚幼魚的生長，提高免疫酶和消化酶活性，持續(xù)投喂效果優(yōu)于非持續(xù)投喂，以持續(xù)投喂2 種益生菌混合物的效果最佳[38]。

3.3 促進水產(chǎn)動物免疫

飼料及其添加劑中存在的部分微生態(tài)制劑是較好的免疫激活劑，可以通過促進免疫器官的發(fā)育和提高免疫細胞的數(shù)量等作用機制，達到增強免疫功能的作用。隋大鵬[39]將微生態(tài)制劑定期加入到南美白對蝦(Penaeusvannamei)養(yǎng)殖水體中，研究表明，微生態(tài)制劑可以通過增加血細胞數(shù)量及改善其組成，促進類淋巴器官的發(fā)育，增強南美白對蝦非特異性免疫力，提高其抗病力。劉克琳和何明清[40]在鯉的飼料中添加芽孢桿菌，研究發(fā)現(xiàn)鯉攝食益生菌后其免疫器官胸腺、脾臟等成熟快，B淋巴細胞和T淋巴細胞均增多，能夠明顯增強免疫功能。

3.4 降低亞硝酸鹽等有害物質

4 漁用微生態(tài)制劑存在的問題

近年來，漁用微生態(tài)制劑在代替抗生素使用上取得了良好的效果，但也要注意合理使用，防止其帶來的一些副作用。

4.1 漁用微生態(tài)制劑產(chǎn)品良莠不齊

中國微生態(tài)制劑的研究時間尚短，存在著諸多的問題，其中產(chǎn)品質量是最重要的，可以說質量是微生態(tài)制劑的生命。漁用微生態(tài)制劑在產(chǎn)品質量方面存在著以下4個問題：一是菌種的篩選。產(chǎn)品在制備的過程中需選取優(yōu)良的菌種，防止菌種的退化所帶來的質量問題，現(xiàn)在所研發(fā)的菌種種類有限，要繼續(xù)開發(fā)新的菌種，擴大菌種的選擇范圍；二是生產(chǎn)工藝不嚴格。若菌種在發(fā)酵或培養(yǎng)過程中未達到生產(chǎn)要求，或者在包裝制劑的過程中受到污染，都會給產(chǎn)品的質量帶來影響；三是活菌的數(shù)量或活力不夠。微生態(tài)制劑是通過活菌的一系列生理活動來調節(jié)微生態(tài)平衡的，如果活菌的數(shù)量或者活力不夠，就無法達到應有的效果；四是穩(wěn)定性不好。制劑的穩(wěn)定性直接關系著其治療效果，其制備工藝和儲存條件等因素都會影響制劑的穩(wěn)定性。于蓮等[43]曾提出中國微生態(tài)制劑質量的4個關鍵應該是：選育優(yōu)良菌種、提高活菌含量、延長保質期和添加有益菌的生長促進劑。這同樣適用于漁用微生態(tài)制劑，在以后的生產(chǎn)過程中，要從這4個方面來提高產(chǎn)品的質量安全，生產(chǎn)高效、綠色、安全的漁用微生態(tài)制劑。

4.2 漁用微生態(tài)制劑存在安全風險

無論是有益菌還是有害菌，在生物體內都維持著一個平衡的狀態(tài)，一旦超過一定的數(shù)量，機體功能下降時，可能會產(chǎn)生不良的后果[44]，如果一味地使用某一種漁用微生態(tài)制劑，不但不能產(chǎn)生效果，反而可能導致單一活菌在體內大量繁殖，造成微生態(tài)的紊亂，導致微生態(tài)平衡失調[45]。因此，不能僅依靠某種單一的漁用微生態(tài)制劑實現(xiàn)畢其功于一役，而是需要將各種活菌漁用微生態(tài)制劑產(chǎn)品和多種措施進行交替使用，才能發(fā)揮更好的效果。

另外漁業(yè)用微生態(tài)制劑作為一類生物制品，在發(fā)酵生產(chǎn)、運輸及使用中，跨越了較大的地理、時空差異，有可能會引起生物入侵危害，值得慎重考慮[46]。

漁用微生態(tài)制劑產(chǎn)品質量不僅良莠不齊[47]，制劑不穩(wěn)定，鑒別方法更是無一而終，相關標準缺乏。

漁用微生態(tài)制劑在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生一系列代謝產(chǎn)物，目前多關注于其主要代謝產(chǎn)物的特性等，而有些次級代謝產(chǎn)物成分及其特性并不明確。部分微生態(tài)制劑的代謝產(chǎn)物中有抑菌效果的部分是否與抗生素有相同或相似的抑菌機理。使用類似微生態(tài)制劑是否也會引發(fā)耐藥性等問題。漁業(yè)微生態(tài)制劑的使用導致的代謝產(chǎn)物殘留等對水產(chǎn)品質量是否有影響等。

4.3 漁用微生態(tài)制劑存在的其他問題

目前，中國漁用微生態(tài)制劑存在諸多的不足之處：一是漁用微生態(tài)制劑基礎性研究缺乏。在漁用微生態(tài)制劑菌種的生物學特性與功能，菌種的功能機制，菌種使用過程中的配伍、保存和運輸，菌種發(fā)酵或培養(yǎng)的方法、條件以及使用后對環(huán)境的影響等方面缺乏系統(tǒng)性和深層次的研究和有效的檢驗方法。漁用微生態(tài)制劑在養(yǎng)殖環(huán)境以及魚體中的消除或者轉化規(guī)律尚不明確。漁業(yè)微生態(tài)制劑研究剛剛起步，專業(yè)人員缺乏，沒有形成完整的研究體系；二是許多漁用微生態(tài)制劑生產(chǎn)工藝過于粗放，缺乏嚴格的質量控制措施。目前準許使用的漁用微生態(tài)制劑在國內尚無相關的生產(chǎn)標準和檢測標準，導致制劑在生產(chǎn)、包裝、儲存和運輸?shù)冗^程中的質量安全無法得到保障，從而使其的作用效果無法得到保證；三是漁用微生態(tài)制劑市場管理制度不健全，市場管理不規(guī)范，漁用微生態(tài)制劑不屬于獸藥，屬“三不管地帶”，形成了監(jiān)管真空，故給了一些生產(chǎn)廠家為了自身的利益而忽略了產(chǎn)品的質量及安全問題的機會。

5 發(fā)展建議

5.1 加強漁用微生態(tài)制劑的基礎研究

加強漁用微生態(tài)制劑基礎性理論研究對于研發(fā)新型微生態(tài)制劑、復合微生態(tài)制劑等有重要意義。一方面可以提高漁用微生態(tài)制劑的質量標準，保證產(chǎn)品的質量，確保其使用效果，給水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來更大的經(jīng)濟效益；另一方面，也可以為加強對漁用微生態(tài)制劑的管理及風險管控標準提供基礎資料，提高管理機構的準確掌握市場動態(tài)的能力，從而可以有效地規(guī)范市場，真正做到監(jiān)督管理、管控可能引發(fā)的風險。因此，完善標準體系可促進漁用微生態(tài)制劑產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，為水產(chǎn)品質量安全保駕護航。另外，基礎研究還能為漁用微生態(tài)制劑標準體系的建立提供數(shù)據(jù)支持，確保標準體系的科學性、實用性以及完善性。

5.2 建立漁用微生態(tài)制劑標準體系

隨著漁用微生態(tài)制劑的不斷發(fā)展，建設漁用微生態(tài)制劑標準體系勢在必行。漁用微生態(tài)制劑標準已經(jīng)開始研究，但因其基礎研究缺失嚴重，難以給標準內容提供足夠的支持數(shù)據(jù)，使其標準一直處于難產(chǎn)狀態(tài)。而缺乏漁業(yè)微生態(tài)制劑標準，難以形成有效的風險評估標準及其控制技術手段，又使得漁業(yè)微生態(tài)制劑在大量使用中風險問題日益突出，因此，建立漁業(yè)微生態(tài)制劑標準體系迫在眉睫。

建立漁用微生態(tài)制劑標準體系，標準體系將主要覆蓋3個方面：一是以漁用微生態(tài)制劑的基礎性理論研究為鋪墊，建立菌種的選擇和培育方法標準，確保給制劑的生產(chǎn)提供良好的原料；二是建立漁用商品微生態(tài)制劑質量評價標準體系，對不同微生態(tài)制劑種類進行質量評價，對微生態(tài)制劑實際功能進行對應分析，加強對漁用微生態(tài)制劑的質量控制與檢測，使得低質量、假冒偽劣產(chǎn)品等無處遁形，規(guī)范漁用微生態(tài)制劑的行業(yè)發(fā)展，同時引導廠家生產(chǎn)綠色、安全及高效的漁用微生態(tài)制劑，為水產(chǎn)品質量安全保駕護航；三是制定漁用微生態(tài)制劑管理及風險管控等方面標準，完善相關的規(guī)章制度，強化管理機構的標準意識，使得微生態(tài)制劑在風險可控的范圍內良性發(fā)展，從源頭上重視標準操作，從而起到一個自上而下實施標準的作用，使得標準化能在操作的每個環(huán)節(jié)得到細致的落實，使得市場規(guī)范化、風險可控化及管理常態(tài)化。

6 結語

通過對漁用微生態(tài)制劑的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析，提出了建立漁用微生態(tài)制劑標準體系的必要性。標準體系的建立有助于推動漁用微生態(tài)制劑產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，確保漁業(yè)微生態(tài)制劑質量可靠、市場規(guī)范、風險可控，并促進進一步研發(fā)出更多高效與安全的新型漁用微生態(tài)制劑，為水產(chǎn)養(yǎng)殖用藥提供更多的選擇，減少疾病的發(fā)生，保障水產(chǎn)品的質量安全。