Chapter8 微生態(tài)制劑課件

1、第8章 微生態(tài)制劑微生態(tài)、微生態(tài)平衡、微生態(tài)制劑微生態(tài)制劑的作用機(jī)理主要的微生態(tài)制劑微生態(tài)制劑的生產(chǎn)、使用和保藏5.1 基本概念probiotics益生素，益生菌，促生素，利生素，活菌制劑等微生態(tài)平衡與微生態(tài)學(xué) Voeker Rusch于1977 年提出“正常微生物種群與宿主內(nèi)環(huán)境之間的關(guān)系是相互依賴，相互制約”。微生態(tài)制劑是通過飼喂動物，調(diào)節(jié)動物腸道微生態(tài)平衡、達(dá)到預(yù)防疾病、促進(jìn)動物生長、提高飼料利用率的活性微生物或其培養(yǎng)物。水產(chǎn)動物體內(nèi)的微生態(tài)平衡腸道內(nèi)有各種微生物正常菌群通過對有限營養(yǎng)成分的競爭、通過對腸道粘膜上結(jié)合部位的競爭拮抗致病菌。水產(chǎn)養(yǎng)殖微生態(tài)系統(tǒng)存在于水域養(yǎng)殖對象體內(nèi)和體外的有

2、益微生物、條件致病微生物、病原微生物與其相對應(yīng)的水生生態(tài)環(huán)境所構(gòu)成的一種動態(tài)平衡體系。微生態(tài)失調(diào)不良條件下，腸道內(nèi)微生物種類、生理功能和各種相互關(guān)系的紊亂。老化池塘中有機(jī)物積累，下層、底層缺氧，厭氧和兼性厭氧微生物大量繁殖，有機(jī)物被分解為氨、有機(jī)酸、硫化氫、胺類、甲烷、醇類等有害物質(zhì)，病原微生物大量繁殖。微生態(tài)制劑在微生態(tài)理論的指導(dǎo)下采用有益微生物經(jīng)培養(yǎng)、復(fù)壯、發(fā)酵、包埋、干燥等工藝制成活菌制劑（有些含有其代謝產(chǎn)物或添加有有益菌的促生長因子）。維持和調(diào)節(jié)宿主或水域的微生態(tài)平衡。按菌種及制劑劑型分類芽孢桿菌制劑、乳酸菌制劑、酵母菌制劑等。單一微生態(tài)制劑與復(fù)合微生態(tài)制劑。后者適應(yīng)各種條件和多種宿主

3、效果好，是發(fā)展趨勢。液體、固體、半固體微生態(tài)制劑。益生菌、益生元與合生元益生菌 probiotics由動物體內(nèi)的正常菌制成益生元 prebiotics屬低聚糖類等物質(zhì)，不被宿主消化，但能促進(jìn)有益菌的代謝與增殖。合生菌 synbiotics是益生菌與益生元合劑。5.2 微生態(tài)制劑作用機(jī)理生物奪氧生物屏障作用增強(qiáng)機(jī)體免疫力產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)物促進(jìn)水體物質(zhì)良性循環(huán)生物屏障作用正常菌群直接參與機(jī)體防御的屏障結(jié)構(gòu)，競爭性阻止侵襲菌或過路菌在腸道定植生長?；謴?fù)和補(bǔ)充優(yōu)勢種群，維持生物屏障結(jié)構(gòu)及其對病原微生物的生物拮抗作用。通過對化學(xué)物質(zhì)和可利用能源的爭奪，以及對鐵的爭奪，抑制病原菌生長。增強(qiáng)機(jī)體免疫力益生菌

4、是非特異的免疫調(diào)節(jié)因子。激活吞噬細(xì)胞，提高抗感染能力。促進(jìn)腸粘膜細(xì)胞分泌大量的IgA，抑制病原細(xì)菌對腸粘膜的粘附，并通過凝集作用將病原菌排出體外。刺激- 干擾素、IL-1和-TNF 的產(chǎn)生。產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)物抗生素類物質(zhì)，包括嗜酸菌素、乳糖菌素、桿菌肽、伊維菌素等。有機(jī)酸，如乳酸、乙酸、丁酸等。酶類，如水解酶、發(fā)酵酶、呼吸酶、氧化酶等。維生素，包括維生素B1、B2、B12、K等。氨基酸有益代謝產(chǎn)物的作用直接抑制病原菌生長為機(jī)體提供豐富的營養(yǎng)提高飼料消化吸收率抑制腐敗菌生長、分解病原菌毒素減少氨排泄促進(jìn)水體物質(zhì)良性循環(huán)好氧微生物有機(jī)物CO2、水硝酸鹽硫酸鹽磷酸鹽單細(xì)胞藻類恢復(fù)和補(bǔ)充優(yōu)勢種群5.3

5、 主要的微生態(tài)制劑乳酸菌類酵母菌類芽孢桿菌類光合菌類消化菌類其它（丁酸梭菌、沼澤紅假單胞菌、糞鏈球菌等）乳酸菌類Lactic acid bacteria，LAB嗜酸乳桿菌、乳酸球菌等。腸道正常菌群，分解糖類產(chǎn)生大量酸。最適 pH 5.5-6.0，3-4.5時仍可生長。革蘭氏陽性、厭氧或兼性厭氧?？鼓嫘圆睿瑹o芽孢，難保藏。嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilus（0.6- 0.9）（1.5-6）生長適溫35-38最低生長溫度15菌落粗糙糞便、口腔、腸道ATCC11506（11749 13650，13651，13652）嗜酸乳桿菌在水產(chǎn)中的應(yīng)用用含乳酸菌的飼料喂鱈， 3個月后，

6、魚苗在強(qiáng)致病弧菌環(huán)境中，抗感染能力提高。 保加利亞乳桿菌和乳酸鏈球菌能顯著提高輪蟲和鹵蟲存活率。 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長短軸比例為12 : 1CGMCC2.605CGMCC2.606CGMCC2.607CGMCC2.1422子囊孢子酵母菌類的作用提供豐富的維生素、蛋白質(zhì)、核酸、酶類等。增加飼料適口性、促進(jìn)消化吸收，改善腸道微生態(tài)、提高動物對磷的利用率。細(xì)胞壁的主要成分為甘露聚糖、葡聚糖，能促進(jìn)機(jī)體免疫功能。降低黃曲霉毒性。酵母菌類在水產(chǎn)中的應(yīng)用抑制殺鮭氣單胞菌的生長。與乳酸菌合用，提高蝦幼苗生長率、存活率。法式紅色酵母可作為蝦青素來源，增加大馬哈魚肉的色澤。芽孢桿菌類需氧菌，以內(nèi)孢

8、子形式存在于腸道微生物群落中。休眠狀態(tài)活菌制劑，最理想的微生物添加劑。常與乳酸菌合用?？鼓嫘詮?qiáng)：耐高溫、耐酸堿、耐擠壓。在腸道復(fù)活率接近100%（5株芽孢菌，對蝦飼料制粒后存活率95%，烘干后存活率93%）常見的芽孢桿菌枯草芽孢桿菌 Bacillus subtilis凝結(jié)芽孢桿菌 B. coaglans緩慢芽孢桿菌 B. lentus地衣芽孢桿菌 B. licheniformis短小、蠟樣、環(huán)狀、巨大、堅強(qiáng)、東洋、納豆芽孢桿菌等，以及芽孢乳桿菌、丁酸梭菌。Bacillus subtilis別名 深海芽孢桿菌 馬鈴薯芽孢桿菌 面包芽孢桿菌G+，桿狀、很少成鏈長2-3微米，側(cè)生鞭毛芽孢中生或偏生B

9、acillus subtilis干草浸液中分離常見菌株 ATCC7058，7059生長室溫范圍廣 最適37 最高45-55 最低5-20Bacillus natto蠟豆制品、自然界的稻谷中分離2-3微米芽孢桿菌類的作用調(diào)節(jié)腸道菌群，維持微生態(tài)平衡，抑制大腸桿菌、沙門氏菌生長，促進(jìn)乳酸桿菌生長。分泌較強(qiáng)活性的蛋白酶和淀粉酶，促進(jìn)淀粉、纖維素的分解?？莶菥兀ùx多肽類）能抑制和殺滅病菌。促進(jìn)動物對鈣磷鐵VD的吸收。芽孢桿菌類在水產(chǎn)中的應(yīng)用飼料添加，或水溫20 時直接潑灑于水體。苗種入池前潑灑,促進(jìn)生長與防?。~苗池30g/m3，蝦苗池60-120g/m3，貝苗池120-150g/m3）水質(zhì)凈化（

10、鰻池首次15g/m3，3d后7g/m3，以后每7d用2g/m3。蝦池首次10g/m3以后每7-10d用2g/m3。魚池首次15g/m3，以后每15d用2g/m3。）光合細(xì)菌類PSB，具色素，以光為能源在厭氧條件下進(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用。紅螺菌科 Rhodospirillaleae著色菌科 Chromatiaceae綠色菌科 Cholorobiacae曲綠菌科 Cholroflexaceae無法分解大分子有機(jī)物沼澤紅假單胞菌Rhodopseudomonas palustris極生單鞭毛廣泛存在于水田、 湖泊、江河、海洋、 活性污泥及土壤內(nèi)。光合細(xì)菌類改善水質(zhì)的作用改善水質(zhì)、平衡酸堿度、迅速消除氨氮

11、、硫化氫、有機(jī)酸。對蝦池，每10-15 天施用一次紫色非硫光合細(xì)菌，底泥中H2S 含量平均減少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 % ，溶解性總磷下降了21. 98 %。光合細(xì)菌類的其它作用含豐富的蛋白、氨基酸、葉酸、維生素B族，對動物沒有毒性。產(chǎn)生抗病毒因子，提高動物機(jī)體免疫力。促進(jìn)水產(chǎn)動物生長、改善養(yǎng)殖動物色澤。硝化菌類包括亞硝化菌和硝化菌。是以氨或亞硝酸鹽作為主要能源，能利用二氧化碳作為主要碳源的一類細(xì)菌。亞硝化菌的主要功能是將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，硝化菌的主要功能是將亞硝

12、酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。其它益生菌雙歧桿菌 Bifidobacterium糞鏈球菌 Streptococcus faecalis其它益生菌在水產(chǎn)上的應(yīng)用丁酸梭菌無毒力副溶血弧菌熒光假單胞菌AH2腸微球菌、貝內(nèi)克菌、非I-O群弧菌應(yīng)激與魚病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)能量代謝血糖糖原乳酸脂肪酸呼吸循環(huán)鰓呼吸心率血紅蛋白細(xì)胞比容離子與滲透調(diào)節(jié)血漿鈉鉀氯離子滲透平衡破壞失水(海水魚)水滲入(淡水魚)免疫系統(tǒng)吞噬功能抗體產(chǎn)生溶菌酶凝集作用中樞神經(jīng)系統(tǒng)交感-嗜鉻組織系統(tǒng)下丘腦-腦垂體-腎間組織軸兒茶酚胺類激素皮質(zhì)類固醇激素應(yīng)激因子生長發(fā)育 繁殖能力 發(fā)病率和死亡率 應(yīng)激反應(yīng)適宜代償障礙危險致死病理過程直至死亡內(nèi)環(huán)境恒定

13、適應(yīng)與應(yīng)激益生菌與魚類應(yīng)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 益生菌的生產(chǎn)、使用和保藏控制微生態(tài)制劑質(zhì)量的核心微生態(tài)制劑的生產(chǎn)菌種鑒定培養(yǎng)工藝選擇菌體的收集、干燥、分裝和包裝篩選菌株的標(biāo)準(zhǔn)具有良好的安全性（不致??；不與病原微生物雜交）是土著菌（來自動物腸道或養(yǎng)殖環(huán)境中）易于培養(yǎng)，繁殖速度快。加工后存活率高，混入飼料后穩(wěn)定性好，具有良好的定植力。能提高機(jī)體病力和促進(jìn)動物生長；能降低排泄物和殘餌對水體的污染。培養(yǎng)工藝的選擇選擇適宜的發(fā)酵原料（淀粉廢水、糖蜜原料、豆制品廠廢水、酒廠廢水、味精廢水、紙漿廢水、果渣和罐頭廢料、檸檬酸廠廢渣、甜菜渣、菜籽餅渣、蛋白草粉等）選擇適宜

15、的培養(yǎng)條件固體表面發(fā)酵法大罐液體發(fā)酵法固體表面發(fā)酵法將固體表面培養(yǎng)的菌泥與載體按一定比例混合，經(jīng)干燥制成微生態(tài)制劑。特點產(chǎn)量低，不適于工業(yè)化易污染勞動強(qiáng)度大投資少大罐液體發(fā)酵法菌種接入種子罐培養(yǎng)后，在進(jìn)入生產(chǎn)罐培養(yǎng)，菌體經(jīng)收集、干燥、分裝和包裝后成為微生態(tài)制劑。特點產(chǎn)量高，適于工業(yè)化生產(chǎn)便于無菌操作投資大菌體的收集離心法速度快、效率高、操作衛(wèi)生，適于大規(guī)模的分離。過濾法應(yīng)用于較小的益生菌，過濾介質(zhì)易堵塞多在實驗室中應(yīng)用。菌體的干燥液體微生態(tài)制劑的穩(wěn)定性較差，不利于保存和運(yùn)輸。噴霧干燥烘干冷凍干燥真空低溫干燥（低溫凍結(jié)、真空脫水干燥能最大限度保存菌體活性）分裝、包裝與保藏活菌含量至少 107-1010 cfu / g (ml)雜菌不超過 103 cfu / g (ml)保質(zhì)期內(nèi)不應(yīng)低于原初一半的活菌5-15 C 避光保