水產(chǎn)微生態(tài)制劑的生產(chǎn)及應(yīng)用1

1、微生態(tài)制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景,孫生,15,畜牧神獸,1,班,水產(chǎn)微生態(tài)制劑,微生態(tài)制劑是在微生態(tài)學(xué)理論指導(dǎo)下，從自然,界或動物分離、鑒定或通過生物工程技術(shù)人工,組建的有益微生物，經(jīng)培養(yǎng)、發(fā)酵、干燥、加,工等特殊工藝制成的含有活菌或者包含細菌菌,體及其代謝產(chǎn)物并作用于環(huán)境或動物的生物制,劑或活菌制劑,2008,年中華人民共和國允許使用的安全微生物,菌種名,拉丁文名,菌種名,拉丁文名,干酪乳桿菌,Lactobacillus casei,戊糖片球菌,Pediococcus pentosaceus,乳酸乳桿菌,Lactobacillus lactis,兩歧雙歧桿菌,Bifidobact

2、erium bifidium,植物乳桿菌,Lactobacillus plantarum,釀酒酵母,Saccharomyces cereviseae,嗜酸乳桿菌,Lactobacillus acidophilus,產(chǎn)朊假絲酵母,Candida utilis,糞腸球菌,Streptococcu faecalis,沼澤紅假單胞菌,Rhodopseudomonas palustris,屎腸球菌,Streptococcus faecium,枯草芽孢桿菌,Bacillus subtilis,乳酸腸球菌,Streptococcus lactis,地衣芽孢桿菌,Bacillus licheniformis,

3、乳酸片球菌,Pediococcus acidilactici,保加利亞乳桿菌,Lactobacillus bulgaricus,資料來源：農(nóng)業(yè)部公告,1126,號,2008,水產(chǎn)微生態(tài)制劑種類,1,光合細菌,2,芽孢桿菌,3,乳酸菌類,4,硝化與反硝化細菌,5,酵母菌,6,蛭弧菌,1,光合細菌,光合細菌,photosymthetic bacteria,簡稱,PSB,是一大類能,進行光合作用的原核生物的總稱，分為產(chǎn)氧光合細菌和不,產(chǎn)氧光合細菌兩大類。產(chǎn)氧光合細菌主要是藍細菌，或稱,之為藍藻和原綠藻，在分類上屬于藻類,這里所說的光合細菌之能在厭氧光照條件下進行不產(chǎn)氧的光,合作用的原核生物。分為,4

4、,個科：紅螺菌科、著色菌科,綠菌科和綠曲菌科。主要特征,A,含有光合色素,菌綠,素,B,在厭氧、光照條件下進行光合生長，且不產(chǎn)氧,光合細菌的類群,紅螺菌科（即原名紫色非硫細菌,莢膜紅假單胞菌,R.capsulata,沼澤紅假單胞菌,R.palustris,深紅螺菌,Rsp.rubrum,菌體呈螺,旋狀，運動較快,膠質(zhì)紅假單胞,R.capsulata,現(xiàn)名,Rhodobacter capsulata,綠色硫細菌,Green sulfur bacteria,即綠硫菌科,紫色硫細菌,Purple sulfur bacteria,光合細菌除了可在厭氧和光照條件下進行不放氧的光合,作用外,絕大部分還具有

5、固氮作用，能直接利用水環(huán)境中的,溶氧合成有機物，并在厭氧的環(huán)境中以硝酸鹽或亞硝酸鹽作,為主要的代謝上的氧化劑，因此可以直接消耗水中的硝酸鹽,和亞硝酸鹽,光合細菌還可迅速利用低分子有機物，其中的一些種還,具有,反硝化活性和積磷的特性,有較好的脫氮和除磷效果,常用于廢水處理的是紅螺菌科的一些種，因其細胞結(jié)構(gòu)及獨,特的物質(zhì)、能量代謝使之能在有機廢水處理中顯示出其他菌,種無法比擬的優(yōu)越性,光合細菌,PSB,在水產(chǎn)中的應(yīng)用,凈化水質(zhì),由于光合細菌的上述代謝特性，光合細菌以小分子有機物,二氧化碳等作碳源，氨、銨鹽、硝酸鹽或亞硝酸鹽作氮源,使得光合細菌可以在水質(zhì)凈化中發(fā)揮重要作用，有效地除,去水體中,H,2

6、,S,降低水體中氮及,COD,以光合細菌作為水,質(zhì)凈化劑對于改善養(yǎng)殖水體的水質(zhì)有明顯的效果,提高養(yǎng)殖池塘的能量轉(zhuǎn)化效率,以投餌為重要增產(chǎn)技術(shù)的精養(yǎng)池塘，隨著時間的延長，常,因有機質(zhì)投入過多，超過了池塘生態(tài)系統(tǒng)的消耗與轉(zhuǎn)化能,力，造成循環(huán)不暢，池內(nèi)有機質(zhì)的大量沉淀，產(chǎn)生嚴(yán)重的,能量陷阱效應(yīng)，致使池塘的能量轉(zhuǎn)化效率偏低。由于,PSB,揮發(fā)其處理低分子有機物、轉(zhuǎn)化,H,2,S,等有害物質(zhì)的作用,促使池塘內(nèi),N,P,陷入能量陷阱的效應(yīng)降低，加之這種轉(zhuǎn),化在黑暗、弱光和厭氧條件下進行，從而起到增氧和降低,H,2,S,的效能，因而提高了單產(chǎn)和池塘的能力轉(zhuǎn)換效率,光合細菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的其他功效,作為餌料添加

7、劑,PSB,富含蛋白質(zhì),還含有各種,B,族維生素,礦物元素及其他未知的生理活性物質(zhì)等，因此可為水體中,的浮游動物和水產(chǎn)養(yǎng)殖動物提供豐富的餌料,光合細菌菌體蛋白質(zhì)含量高，并含有大量促進魚蝦生,長的活性因子，如生物素、維生素,類胡蘿卜素等，可,明顯促進養(yǎng)殖生物的生長發(fā)育，縮短養(yǎng)殖周期,增強水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的抗病性：在同一生態(tài)位中微,生物通過營養(yǎng)競爭、空間競爭或分泌抗生素、細菌,素等毒素抑制其他微生物的生長。光合細菌是水體,中的快速繁殖使得其成優(yōu)勢菌，可以抑制病原微生,物的生長，防止魚蝦病害的發(fā)生,作為免疫增強劑：如莢膜紅假單胞菌細胞壁中含,有的多糖類物質(zhì)是非特異性免疫增強劑，使魚類的,免疫球蛋白提高,

8、10,倍以上。此外，類胡蘿卜素對提,高免疫力效果明顯,光合細菌制劑,的劑型,市場上見到的光合細菌劑型,大致有液體制劑、濃縮液,固體制劑、凍干粉等。相對,而言，液體制劑較容易大量,培養(yǎng)和批量生產(chǎn)，且培養(yǎng)物,的活性較強，光合細菌的代,謝物含量豐富。應(yīng)用效果也,較好，目前在各劑型中是使,用量最大的一種,光合細菌的各種生,產(chǎn)方式,光合細菌培養(yǎng)必需條件,光能異養(yǎng)型微生物,光照,適宜的溫度,培養(yǎng)基,碳源、氮源、無機鹽、生長因子,光合細菌存在的問題與任務(wù),曾經(jīng)興起的光合細菌的熱潮，遇到諸多的問題，甚至在水產(chǎn),養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用幾乎停頓,產(chǎn)品質(zhì)量低劣，標(biāo)識量極高，實際僅活菌數(shù)僅一億，養(yǎng)殖效,果差,未來重點：如何篩選

9、活性強、適應(yīng)面廣，容易培養(yǎng)的菌株,2,有機礦化菌,芽孢桿菌類,枯草芽孢桿菌,Bacillus subtilis,，地衣芽孢,桿菌,Bacillus licheniformis,，使用最廣泛的微,生態(tài)制劑,特點,它們能分泌多種胞外酶，把大分子有機物質(zhì)如,淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸、磷脂等分解成小分,子有機物，再進一步礦化生成硝酸鹽、磷酸鹽,硫酸鹽等無機鹽類,芽孢桿菌菌落與菌體形態(tài),芽孢桿菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用,第一，有些芽胞桿菌屬在魚蝦腸道內(nèi)、體表上繁殖，形成優(yōu),勢菌群，促進該部位有益細菌生長繁殖，競爭性抑制腸道,體表致病菌繁殖，提高魚蝦免疫力，有效預(yù)防疾病,第二，芽胞桿菌在繁殖過程中大量產(chǎn)生蛋白酶

10、、淀粉酶和脂,肪酶，能迅速降解魚蝦殘留餌料和排泄物中蛋白質(zhì)、淀粉,脂肪等有機物，在池內(nèi)其他微生物的共同作用下，大部分,進一步降解為二氧化碳和水，降低養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化和減,少底泥生成,1,芽孢桿菌對氮、磷沉積的影響,減少底質(zhì)環(huán)境中氮、磷的,沉積,因為，水產(chǎn)養(yǎng)殖往往需要培養(yǎng)優(yōu)良的浮游單細胞藻類，營造,合適的水色。在生產(chǎn)上施肥增加水體的營養(yǎng)鹽含量，以,培,養(yǎng)單細胞藻類,但是，施肥帶進的營養(yǎng)鹽物質(zhì)在池底沉積,被固定,芽孢桿菌具降解有機物和解氮磷功能,不僅源源,不斷給單細胞藻類提供營養(yǎng)鹽，而且可以避免池底沉積物,的富營養(yǎng)化，維持生態(tài)平衡,2,由于芽孢桿菌降解、轉(zhuǎn)化有機物速度快，可以有效,改善,改善池底缺

11、氧狀態(tài),減少硫化物的累積,3,芽孢桿菌消化酶活性高，具有降解殘存飼料、排泄物和,生物殘體等有機物，礦化營養(yǎng)物質(zhì)供浮游單細胞藻類生長,繁殖。保證了有機物氧化氨化硝化反硝化的,正常循環(huán)，降低,氨氮、亞硝酸鹽,等有害物質(zhì),缺點,芽孢桿菌生長速度快，能迅速降解養(yǎng)殖池中魚蝦排泄物、殘,餌、尸體等的有機物。但是，部分芽孢桿菌具有硝酸鹽還原,能力，能將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽。因此，在水質(zhì)急劇惡化,的養(yǎng)殖水體中使用芽抱桿菌制劑，起初氨氮水平快速降低,亞硝酸隨之也降低，但隨后水體中亞硝酸鹽含量出現(xiàn)反彈,因此，水體中亞硝酸鹽含量的反彈，是芽孢桿菌制劑的主要,缺點,耗氧微生物,劑型：粉劑或片劑,培養(yǎng)方式：固體或液體發(fā)

12、酵,菌數(shù)：幾億到一萬億不等,市面上產(chǎn)品,10200,億,g,益生菌產(chǎn)品關(guān)鍵控制點,1,優(yōu)良菌種,2,發(fā)酵水平,芽孢桿菌的發(fā)酵生產(chǎn),0,2,4,6,8,10,12,14,50,55,60,65,70,Moisture content,S,p,o,r,e,s,1,0,1,0,C,F,U,g,1,初始含水量對芽孢產(chǎn)量的影響,初始,pH,對芽孢產(chǎn)量的影響,Calcium,oxide,Initi,al,pH,Sterilize,d,pH,Spores,10,10,CFU g,1,0,6.74,6.20,10.2,0.5,8.14,6.75,11.8,1,8.71,6.92,9.8,1.5,9.36,7.

13、34,9.3,2,9.84,7.82,8.0,0,20,40,60,80,100,120,140,25,30,37,42,50,Temperature,S,p,o,r,e,1,0,9,C,F,U,g,發(fā)酵溫度對芽孢產(chǎn)量的影響,固體培養(yǎng)基與發(fā)酵條件研究,30,35,40,45,50,55,0,8,16,24,32,40,48,Time (h,T,e,m,p,e,r,a,t,u,r,e,o,C,0,0.3,0.6,0.9,1.2,1.5,S,p,o,r,e,s,1,0,1,1,c,f,u,g,1,培養(yǎng)中的芽孢及溫度變化曲線,培養(yǎng),48 h,菌體顯微照片,高密度固體發(fā)酵工藝,3,硝化與反硝化細菌,1

14、,反硝化細菌,反硝化細菌是指能利用硝酸鹽、亞硝酸鹽,進行反硝化作用的一類微生物的總稱,研究者已經(jīng)報道反硝化細菌的種類很多,大,約有,50,多個屬,130,多個種,自然界,N,循環(huán),反硝化細菌與硝化細菌的作用方式比較,反硝化細菌,硝化細菌,營養(yǎng)方式,異養(yǎng),自養(yǎng),生長代時,15,30,分鐘,10,20,小時,氧氣需求,厭氧,好氧,產(chǎn)物,氮氣,硝酸鹽,2,硝化細菌,硝化細菌是一類能降解氨和亞硝酸鹽的自養(yǎng)型細菌,包括,亞硝化菌屬,Nitrosomonas,和硝化桿菌屬,Nitrobacter,兩個,生理亞群，它們歸屬于一個獨立的科,硝化桿菌科,硝化桿菌科包括九個屬,它們分別是：硝化桿菌屬,Nitrob

15、acter,硝化刺菌屬,Nitrospina,硝化球菌屬,Nitrococcus,硝化螺菌屬,Nitrospira,亞硝化單胞菌屬,Nitrosomonas,亞硝化螺菌屬,Nitrosospira,亞硝化球,菌屬,Nitrosococcus,亞硝化葉菌屬,Nitrosolobus,亞硝,化弧菌屬,Nitrosovibrio,硝化細菌的特性,1,硝化細菌的自養(yǎng)性：硝化細菌是一種專性化能自養(yǎng)菌，能通過,硝化作用利用亞硝態(tài)氮獲得能量，并且以,CO2,作為唯一的碳源,是典型的化能無機營養(yǎng)菌,2,生長速度慢：因硝化細菌由自身合成糖類,這一過程需要相當(dāng)長,的時間，平均代時在,10h,以上,3,好氧生長,O

16、2,是最終的電子受體,4,形態(tài)多樣：同一生理亞群中的種類，盡管生理學(xué)上具有共同性,但細胞形態(tài)多種多樣，如球形、桿狀、螺旋形等,5,革蘭氏陰性，無芽孢,硝化細菌的作,用機理,硝化作用指的是硝化細菌在好氧條件下,將,NH,3,氧化為,NO,2,并進一步氧化為,NO,3,從中獲得生長所需能源的過程,因此，常講的硝化作用實際上包括了由,亞硝化細菌完成的亞硝化作用和由硝化,細菌完成的硝化作用兩個階段,前一階段,NH,3,氧化為,NO,2,稱為亞硝化,作用或氨氧化作用，由亞硝化細菌完成,后一階段是,NO,2,氧化為,NO,3,的過程,稱為硝化作用，由硝化細菌完成,硝化細菌的分離培養(yǎng),硝化細菌生長速度較為緩

17、慢,平均世代一般在以上,20h,以上,要求首先分離篩選出高效硝化細菌,并采用有效的方法進,行富集培養(yǎng),來源：湖底表層淤泥,主要成分為乳酸菌。常用菌種包括：嗜酸,乳桿菌、干酪乳桿菌、糞鏈球菌、保加利,亞乳桿菌等,劑型：水劑、粉劑或凍干粉,4,乳酸菌類,微生物特點,能產(chǎn)生乳酸、抗菌肽等物質(zhì)抑制病原微生物,的生長，消除水體異味，改善水色。內(nèi)服可以改,善水產(chǎn)動物腸道微生態(tài)，預(yù)防疾病,液體制劑產(chǎn)品活菌數(shù)每毫升,0.1,到,5,億，保質(zhì),期,6,個月,乳酸菌群,光合菌群,酵母菌群,VA,菌根菌,放線菌群,80,多種微生物,日本琉球大學(xué)技術(shù),EM,原露背景知識,產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),嗜酸乳桿菌,1,10,6,個,mL,所謂,EM,菌劑就是乳酸菌液體,培養(yǎng)物,5,酵,母,主要成分：啤酒酵母，粘紅酵母,在水產(chǎn)養(yǎng)殖中不用于調(diào)節(jié)水質(zhì)，僅作飼料,添加使用,啤酒酵母一般用于幼苗開口餌料及輪蟲,培養(yǎng)等,紅酵母富含蛋白質(zhì)、蝦青素等，可以促,進動物生長和改善動物體色,安琪產(chǎn)品系列,水產(chǎn)專用飼料酵母、海洋,1,號紅酵母、水產(chǎn)專用酵母細胞壁,6