Chapter8 微生态制剂课件

1、第8章 微生态制剂微生态、微生态平衡、微生态制剂微生态制剂的作用机理主要的微生态制剂微生态制剂的生产、使用和保藏5.1 基本概念probiotics益生素，益生菌，促生素，利生素，活菌制剂等微生态平衡与微生态学 Voeker Rusch于1977 年提出“正常微生物种群与宿主内环境之间的关系是相互依赖，相互制约”。微生态制剂是通过饲喂动物，调节动物肠道微生态平衡、达到预防疾病、促进动物生长、提高饲料利用率的活性微生物或其培养物。水产动物体内的微生态平衡肠道内有各种微生物正常菌群通过对有限营养成分的竞争、通过对肠道粘膜上结合部位的竞争拮抗致病菌。水产养殖微生态系统存在于水域养殖对象体内和体外的有

2、益微生物、条件致病微生物、病原微生物与其相对应的水生生态环境所构成的一种动态平衡体系。微生态失调不良条件下，肠道内微生物种类、生理功能和各种相互关系的紊乱。老化池塘中有机物积累，下层、底层缺氧，厌氧和兼性厌氧微生物大量繁殖，有机物被分解为氨、有机酸、硫化氢、胺类、甲烷、醇类等有害物质，病原微生物大量繁殖。微生态制剂在微生态理论的指导下采用有益微生物经培养、复壮、发酵、包埋、干燥等工艺制成活菌制剂（有些含有其代谢产物或添加有有益菌的促生长因子）。维持和调节宿主或水域的微生态平衡。按菌种及制剂剂型分类芽孢杆菌制剂、乳酸菌制剂、酵母菌制剂等。单一微生态制剂与复合微生态制剂。后者适应各种条件和多种宿主

3、效果好，是发展趋势。液体、固体、半固体微生态制剂。益生菌、益生元与合生元益生菌 probiotics由动物体内的正常菌制成益生元 prebiotics属低聚糖类等物质，不被宿主消化，但能促进有益菌的代谢与增殖。合生菌 synbiotics是益生菌与益生元合剂。5.2 微生态制剂作用机理生物夺氧生物屏障作用增强机体免疫力产生有益的代谢产物促进水体物质良性循环生物屏障作用正常菌群直接参与机体防御的屏障结构，竞争性阻止侵袭菌或过路菌在肠道定植生长。恢复和补充优势种群，维持生物屏障结构及其对病原微生物的生物拮抗作用。通过对化学物质和可利用能源的争夺，以及对铁的争夺，抑制病原菌生长。增强机体免疫力益生菌

4、是非特异的免疫调节因子。激活吞噬细胞，提高抗感染能力。促进肠粘膜细胞分泌大量的IgA，抑制病原细菌对肠粘膜的粘附，并通过凝集作用将病原菌排出体外。刺激- 干扰素、IL-1和-TNF 的产生。产生有益的代谢产物抗生素类物质，包括嗜酸菌素、乳糖菌素、杆菌肽、伊维菌素等。有机酸，如乳酸、乙酸、丁酸等。酶类，如水解酶、发酵酶、呼吸酶、氧化酶等。维生素，包括维生素B1、B2、B12、K等。氨基酸有益代谢产物的作用直接抑制病原菌生长为机体提供丰富的营养提高饲料消化吸收率抑制腐败菌生长、分解病原菌毒素减少氨排泄促进水体物质良性循环好氧微生物有机物CO2、水硝酸盐硫酸盐磷酸盐单细胞藻类恢复和补充优势种群5.3

5、 主要的微生态制剂乳酸菌类酵母菌类芽孢杆菌类光合菌类消化菌类其它（丁酸梭菌、沼泽红假单胞菌、粪链球菌等）乳酸菌类Lactic acid bacteria，LAB嗜酸乳杆菌、乳酸球菌等。肠道正常菌群，分解糖类产生大量酸。最适 pH 5.5-6.0，3-4.5时仍可生长。革兰氏阳性、厌氧或兼性厌氧。抗逆性差，无芽孢，难保藏。嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus（0.6- 0.9）（1.5-6）生长适温35-38最低生长温度15菌落粗糙粪便、口腔、肠道ATCC11506（11749 13650，13651，13652）嗜酸乳杆菌在水产中的应用用含乳酸菌的饲料喂鳕， 3个月后，

6、鱼苗在强致病弧菌环境中，抗感染能力提高。 保加利亚乳杆菌和乳酸链球菌能显著提高轮虫和卤虫存活率。 Lactobacillus rhamnosusA human probiotic bacterium ATCC 53103Protective effects and mechanisms of a probiotic bacterium against experimental E. tarda infection in tilapia (Oreochromis niloticus)Cumulative mortality significantly lower in probiotic-sup

7、plemented fish than in control fish.啤酒酵母菌Saccharomyces cerevisiae长短轴比例为12 : 1CGMCC2.605CGMCC2.606CGMCC2.607CGMCC2.1422子囊孢子酵母菌类的作用提供丰富的维生素、蛋白质、核酸、酶类等。增加饲料适口性、促进消化吸收，改善肠道微生态、提高动物对磷的利用率。细胞壁的主要成分为甘露聚糖、葡聚糖，能促进机体免疫功能。降低黄曲霉毒性。酵母菌类在水产中的应用抑制杀鲑气单胞菌的生长。与乳酸菌合用，提高虾幼苗生长率、存活率。法式红色酵母可作为虾青素来源，增加大马哈鱼肉的色泽。芽孢杆菌类需氧菌，以内孢

8、子形式存在于肠道微生物群落中。休眠状态活菌制剂，最理想的微生物添加剂。常与乳酸菌合用。抗逆性强：耐高温、耐酸碱、耐挤压。在肠道复活率接近100%（5株芽孢菌，对虾饲料制粒后存活率95%，烘干后存活率93%）常见的芽孢杆菌枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis凝结芽孢杆菌 B. coaglans缓慢芽孢杆菌 B. lentus地衣芽孢杆菌 B. licheniformis短小、蜡样、环状、巨大、坚强、东洋、纳豆芽孢杆菌等，以及芽孢乳杆菌、丁酸梭菌。Bacillus subtilis别名 深海芽孢杆菌 马铃薯芽孢杆菌 面包芽孢杆菌G+，杆状、很少成链长2-3微米，侧生鞭毛芽孢中生或偏生B

9、acillus subtilis干草浸液中分离常见菌株 ATCC7058，7059生长室温范围广 最适37 最高45-55 最低5-20Bacillus natto蜡豆制品、自然界的稻谷中分离2-3微米芽孢杆菌类的作用调节肠道菌群，维持微生态平衡，抑制大肠杆菌、沙门氏菌生长，促进乳酸杆菌生长。分泌较强活性的蛋白酶和淀粉酶，促进淀粉、纤维素的分解。枯草菌素（代谢多肽类）能抑制和杀灭病菌。促进动物对钙磷铁VD的吸收。芽孢杆菌类在水产中的应用饲料添加，或水温20 时直接泼洒于水体。苗种入池前泼洒,促进生长与防病（鱼苗池30g/m3，虾苗池60-120g/m3，贝苗池120-150g/m3）水质净化（

10、鳗池首次15g/m3，3d后7g/m3，以后每7d用2g/m3。虾池首次10g/m3以后每7-10d用2g/m3。鱼池首次15g/m3，以后每15d用2g/m3。）光合细菌类PSB，具色素，以光为能源在厌氧条件下进行不产氧的光合作用。红螺菌科 Rhodospirillaleae着色菌科 Chromatiaceae绿色菌科 Cholorobiacae曲绿菌科 Cholroflexaceae无法分解大分子有机物沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris极生单鞭毛广泛存在于水田、 湖泊、江河、海洋、 活性污泥及土壤内。光合细菌类改善水质的作用改善水质、平衡酸碱度、迅速消除氨氮

11、、硫化氢、有机酸。对虾池，每10-15 天施用一次紫色非硫光合细菌，底泥中H2S 含量平均减少60 %。河蟹池，透明度增加了49. 25 % ，DO 值增加了56. 40 % ，COD 下降了41. 80 % ，NH4 - N 下降了47. 30 % ，溶解性总磷下降了21. 98 %。光合细菌类的其它作用含丰富的蛋白、氨基酸、叶酸、维生素B族，对动物没有毒性。产生抗病毒因子，提高动物机体免疫力。促进水产动物生长、改善养殖动物色泽。硝化菌类包括亚硝化菌和硝化菌。是以氨或亚硝酸盐作为主要能源，能利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。亚硝化菌的主要功能是将氨氮转化为亚硝酸盐，硝化菌的主要功能是将亚硝

12、酸盐转化为硝酸盐。其它益生菌双歧杆菌 Bifidobacterium粪链球菌 Streptococcus faecalis其它益生菌在水产上的应用丁酸梭菌无毒力副溶血弧菌荧光假单胞菌AH2肠微球菌、贝内克菌、非I-O群弧菌应激与鱼病的发生发展密切相关能量代谢血糖糖原乳酸脂肪酸呼吸循环鳃呼吸心率血红蛋白细胞比容离子与渗透调节血浆钠钾氯离子渗透平衡破坏失水(海水鱼)水渗入(淡水鱼)免疫系统吞噬功能抗体产生溶菌酶凝集作用中枢神经系统交感-嗜铬组织系统下丘脑-脑垂体-肾间组织轴儿茶酚胺类激素皮质类固醇激素应激因子生长发育 繁殖能力 发病率和死亡率 应激反应适宜代偿障碍危险致死病理过程直至死亡内环境恒定

13、适应与应激益生菌与鱼类应激Growth improvement by probiotic in European sea bass juveniles with particular attenttention to IGF-1, myostatin and cortisol gene expressionAquaculture (2006) 258 ：430438 L. delbrueckii delbrueckii from adult sea bass gut，25d，body weight standard length (S.L.)； 59d， plasma cortisol；In

14、situ IGF-I mRNA levels，MSTN mRNA levels。5.4 益生菌的生产、使用和保藏控制微生态制剂质量的核心微生态制剂的生产菌种鉴定培养工艺选择菌体的收集、干燥、分装和包装筛选菌株的标准具有良好的安全性（不致病；不与病原微生物杂交）是土著菌（来自动物肠道或养殖环境中）易于培养，繁殖速度快。加工后存活率高，混入饲料后稳定性好，具有良好的定植力。能提高机体病力和促进动物生长；能降低排泄物和残饵对水体的污染。培养工艺的选择选择适宜的发酵原料（淀粉废水、糖蜜原料、豆制品厂废水、酒厂废水、味精废水、纸浆废水、果渣和罐头废料、柠檬酸厂废渣、甜菜渣、菜籽饼渣、蛋白草粉等）选择适宜

15、的培养条件固体表面发酵法大罐液体发酵法固体表面发酵法将固体表面培养的菌泥与载体按一定比例混合，经干燥制成微生态制剂。特点产量低，不适于工业化易污染劳动强度大投资少大罐液体发酵法菌种接入种子罐培养后，在进入生产罐培养，菌体经收集、干燥、分装和包装后成为微生态制剂。特点产量高，适于工业化生产便于无菌操作投资大菌体的收集离心法速度快、效率高、操作卫生，适于大规模的分离。过滤法应用于较小的益生菌，过滤介质易堵塞多在实验室中应用。菌体的干燥液体微生态制剂的稳定性较差，不利于保存和运输。喷雾干燥烘干冷冻干燥真空低温干燥（低温冻结、真空脱水干燥能最大限度保存菌体活性）分装、包装与保藏活菌含量至少 107-1010 cfu / g (ml)杂菌不超过 103 cfu / g (ml)保质期内不应低于原初一半的活菌5-15 C 避光保