2020年07月11日
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益生菌:水產和水體間的平衡點 有益微生物在水產養殖產業的應用

文.圖/張景盛、楊凡逸 國立臺灣大學生命科學院漁業科學研究所博士後研究 楊珉楓 國立臺灣大學生命科學院漁業科學研究所研究助理 陳秀男 國立臺灣大學生命科學院漁業科學研究所教授

水產養殖產業是一個對於環境敏感度非常高的產業,由於水生生物終生無法離水存活,所以水質的優劣不但影響到養殖生物的生理,更直接影響到水產養殖業者的收益。

水產養殖產業的效益從來都不是單一答案可以解決,頭痛醫頭、腳痛醫腳的模式往往只是加速產業的衰敗,這樣的例子在國內水產養殖的發展過程中屢見不鮮,當年草蝦產業由盛轉衰就是一個鮮明的例子。許多人總怪罪難以解決的病毒感染,殊不知在大量生產草蝦以獲取暴利的背後,忽視生態管理引發整體養殖環境崩潰,早已注定了產業的衰敗,疾病的爆發其實只是冰山的一角。

許多研究單位與業者開始重新思考如何以生態角度來經營水產養殖產業,也才逐漸發現不論在養殖環境或養殖生物身上都需要去建立有效的平衡,而有益微生物正是水產養殖產業建構環境與生物之間平衡的重要推手。

早期科學家普遍認同所謂的「益生菌」是指能進入消化道中活存且能促進健康的微生物。而近代科學家更認為除了活的益生菌以外,這些有益微生物所分泌的產物都對宿主健康有所助益。而在水產養殖產業上由於水生生物終生生活於水中,所以除了是腸道內促進健康的有益細菌是益生菌,能夠穩定水體的微生物對水生生物而言也算是益生菌。

水產養殖常用的三大類益生菌

一、光合細菌群

光合細菌(又稱光合菌,phototrophic bacteria)多為厭氧或兼性厭氧菌,可行光合作用固定二氧化碳。光合菌對於提升廢水中的生化需氧量(biochemical oxygen demand, BOD)、化學需氧量(chemical oxygen demand, COD)與去除有毒物質的效果顯著,已被廣泛應用於食品、化工產業工廠廢水及垃圾廢水的處理上。由於光合菌可以去除養殖池底泥中的硫化氫與氨氮化合物,已被廣泛應用在改善養殖池的環境,降低病害的發生與提高產量,所以也成為重要的水產養殖用有益微生物。對於光合菌的研究還發現,光合菌還可產生維生素B12、維生素B2及維生素E、抗生素及抗病毒物質,不但可以抑制養殖環境中的有害微生物,更可以作為優異的營養來源。但由於光合菌無法形成內孢子,必須以液體狀保存,所以醱酵過程與活化技術成為光合菌應用成效的最大關鍵。

圖中紅色部分為光合菌。

二、枯草桿菌群

枯草桿菌(Bacillus subtilis 是芽孢桿菌屬的一種,對於環境的耐受性很強,部分種類可以在差異很大的環境範圍下生長,從淡水、海水、深海、溫泉、陸地、食品及生物等均有分布,也是海水中的優勢菌種之一。一般而言枯草桿菌可以在有氧或兼性厭氧的環境下成長,在環境惡劣的條件下甚至可以產生內孢子,內孢子有非常優異的抗逆性,不但耐高熱與擠壓,更對酸鹼與滲透壓變化具有高度的耐受性,適合長期乾燥儲存,也適合於水產飼料中添加。研究發現,枯草桿菌具有繁殖速度快、容易培養、可與其他有害微生物競爭營養鹽、對有機質的代謝速度快等優點之外,更可生成具有抗菌能力的二次代謝產物——脂多肽(lipopeptide),可以有效抑制多種的致病性細菌及真菌生長。枯草桿菌更可分泌多種酵素,協助消化作用與產生營養代謝物,提供宿主必要的營養物質,所以成為常見的水產養殖用益生菌。

圖中白色部分為枯草桿菌。

三、乳酸菌群

乳酸菌是泛指透過代謝醣類過程,能產生乳酸的細菌,主要包括了乳酸桿菌(Lactobacillus sp.)、鏈球菌(Streptococcus sp.)、念珠球菌(Leuconostoc sp.)等。事實上乳酸菌只是一個廣泛的稱呼。多數的乳酸菌為兼性厭氧菌,在自然界中廣泛存在,人類很早就透過乳酸菌來進行食物的醱酵,在麵包、泡菜、醬油與酒類等醱酵食品中都大量依賴乳酸菌。乳酸菌也是最被廣泛研究的益生菌,不論在穩定腸道菌叢的多樣性、調整免疫能力與提高營養吸收效率上均有大量的研究。某些乳酸菌例如芽孢乳酸菌(Bacillus coagulans,舊稱Lactobacillus sporogenes)可以形成內孢子,也可以在腸道內合成不同的維生素,已廣泛被應用於保健食品與動物飼料當中,許多商用水產養殖飼料中更以添加乳酸菌的方式來強化飼料的機能性與換肉率,同時乳酸菌的特性也非常適合進行醱酵飼料(青貯飼料)的生產。

蝦類成功建立微生物管理技術 兼顧生產和養殖環境

近年來,微生物處理法已廣泛受到不同產業的重視,在水產養殖產業中更是備受矚目,特別是在蝦類養殖過程中,可以透過微生物管理技術建立完整的生產與管理模式。蝦苗生產的過程中,針對蝦苗不同階段生產需求建立合適的微生物處理技術以有效穩定室內生產環境水質,並透過餌料生物滋養的過程,將適合的微生物送入蝦苗腸道中,提高腸道消化能力並補充營養物質。而一般戶外生產環境中,更利用乾式醱酵技術生產醱酵飼料,除了可以有效營造藻水外,更可以將大分子飼料降解為小分子蛋白質與胺基酸,提供初期放苗階段蝦苗的營養來源,並以多重醱酵技術,在蝦苗腸道內建立多樣化菌群,並利用多種有益微生物達到穩定水質的需求。同時在養殖過程當中利用擴大培養的技術,直接在養蝦池周邊建立室外不同有益微生物大量化擴培與活化系統,不但減低使用有益微生物的成本支出,更避免微生物製劑在長期儲存過程中活性衰退。

 

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