五种益生菌对虾和水环境效果评估

《Aquaculture Reports》：Effectiveness evaluation of five probiotics on shrimp and water environment

益生菌对南美白对虾生长、免疫及水质的影响评估。通过喷洒五种益生菌（BS、BC、NB、PB、AL）42天，发现NB、PB、AL显著提高对虾生长性能（p<0.05），所有益生菌均增强超氧化物歧化酶（p<0.01）。AL组生长最好，水质改善最显著；BS组对虾抗Vibrio能力最强。16S测序显示AL和PB组肠道菌群差异显著，且72%的肠道菌群来自水质。源追踪分析表明水质菌群直接影响对虾肠道微生物。本研究为益生菌筛选提供理论依据。

　　在水产养殖领域，选择合适的益生菌产品一直是养殖者面临的重要挑战。本研究旨在评估市场上五种常见的益生菌产品对太平洋白对虾（*Litopenaeus vannamei*）的生长性能、非特异性免疫功能以及肠道微生物群落的影响，同时探讨它们对养殖水体环境的改善作用。通过为期42天的实验，研究者对益生菌的使用效果进行了系统分析，为养殖者提供了科学依据，以帮助他们根据具体的养殖需求和水质条件选择最合适的益生菌产品。

### 研究背景与意义

太平洋白对虾作为全球最大的经济型虾类之一，占全球虾类总产量的80%以上，是水产养殖产业中的核心物种。然而，随着养殖规模的扩大和密度的增加，养殖池底部的有机物积累（如饲料残渣和虾类排泄物）导致水质恶化，并频繁引发疾病爆发。过去六十年间，抗生素被广泛用于预防和控制疾病，但这种做法不仅造成了耐药性细菌的产生，还进一步恶化了水体环境。

为应对这些问题，益生菌作为一种安全、环保的替代方案，近年来逐渐受到关注。研究表明，益生菌可以改善水质、促进肠道健康、增强免疫力，并在不留下药物残留的情况下有效预防和控制水产动物疾病。目前市场上存在多种益生菌产品，包括*Bacillus subtilis*（枯草芽孢杆菌）、硝化细菌、光合细菌、乳酸菌等，它们在水产养殖中均表现出多种积极作用。然而，尽管益生菌种类繁多，其实际应用效果却存在显著差异。例如，一些研究发现，某些益生菌在实际应用中未能显著改善水质或促进对虾生长，甚至对免疫功能无明显影响。因此，为了更准确地评估益生菌的效果，研究需要在统一的实验条件下进行，以确保结果的可靠性和可重复性。

### 实验设计与方法

本研究选取了五种常见的益生菌产品，分别进行喷洒实验，以评估其对对虾生长性能、非特异性免疫指标和肠道微生物群落的影响。这五种益生菌产品分别为：基于*Bacillus subtilis*的益生菌（BS）、复合*Bacillus*益生菌（BC）、硝化细菌益生菌（NB）、光合细菌益生菌（PB）和水产乳酸菌益生菌（AL）。实验在18个室内混凝土池中进行，每个池子放置1500只对虾，随机分为6个处理组，包括对照组（未添加益生菌）和五个益生菌处理组。所有对虾按照5%体重的标准进行投喂，共持续42天。

在实验过程中，对虾的生长状态、摄食行为、排泄情况和健康状况被每日记录。同时，研究者对水体中的水质指标（如氨氮、亚硝酸盐、化学需氧量、总有机碳、pH值和总硬度）进行了定期监测。在实验结束时，研究者采集了对虾的血淋巴和肝胰腺样本，用于分析消化酶、免疫酶和抗氧化酶的活性。此外，还对对虾的肠道微生物群落进行了16S rRNA基因测序分析，以评估益生菌对肠道菌群结构和多样性的影响。

为了进一步探讨益生菌对对虾免疫力的增强作用，研究者进行了*Vibrio*（弧菌）感染实验。所有处理组的对虾均被注射10^8 CFU/mL的*Vibrio parahaemolyticus*（副溶血性弧菌），而对照组则注射无菌生理盐水。在注射后每隔6小时记录死亡率，并计算存活率以评估对虾的抗病能力。

### 实验结果

实验结果显示，不同益生菌产品对对虾的生长性能和免疫功能产生了不同的影响。首先，NB（硝化细菌益生菌）、PB（光合细菌益生菌）和AL（水产乳酸菌益生菌）显著提高了对虾的生长性能（*p* < 0.05），表现为体重增重率（WGR）、体长增重率（LGR）和特定生长率（SGR）的增加。而BS（基于*Bacillus subtilis*的益生菌）和NB、PB、AL则显著降低了饲料转化率（FCR），表明这些益生菌有助于提高对虾对饲料的利用率。

在免疫指标方面，BS组的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活性显著提高（*p* < 0.05），这表明BS增强了对虾的非特异性免疫能力。而BC、PB和AL组的丙二醛（MDA）、谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT）活性显著降低（*p* < 0.05），这些酶的活性通常与肝胰腺损伤相关，因此BC、PB和AL可能有助于减轻对虾的肝胰腺负担，提高其健康水平。

在肠道微生物群落方面，所有益生菌处理组均降低了肠道中独特ASV（扩增子序列变异）的数量，并减少了肠道微生物的多样性。与对照组相比，PB和AL组的肠道微生物组成差异更为显著，且其微生物丰度较低。此外，研究者通过16S rRNA基因测序分析发现，PB组的厚壁菌门（Firmicutes）丰度显著增加，而拟杆菌门（Bacterodota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）丰度显著降低。这表明PB对肠道微生物群落的调节作用较强。

值得注意的是，AL组在多个方面表现出最佳效果。它不仅显著提高了对虾的生长性能，还有效改善了水质指标，如氨氮、亚硝酸盐、化学需氧量和总有机碳等。AL组的肠道微生物群落变化也最为显著，其水体来源的微生物比例显著增加，达到93%。这表明AL可能在促进对虾生长的同时，对水体环境产生了积极影响。

此外，研究者通过源追踪分析（SourceTracker）发现，对虾肠道中的微生物群落主要来源于水体环境。在对照组中，约72%的肠道微生物来自水体，而在添加益生菌后，这一比例显著上升，表明益生菌的应用能够显著改变对虾的肠道微生物来源，进而影响其健康状况。这进一步说明，水体环境和益生菌的种类对对虾肠道微生物群落的形成具有重要影响。

在*Vibrio*感染实验中，BS组的对虾表现出最强的抗病能力，其存活率显著高于其他组。这表明BS在增强对虾对*Vibrio*的抵抗力方面具有重要作用。同时，NB、BC、PB和AL组的对虾也表现出一定程度的抗病能力，但BS的效果最为突出。

### 结果分析与讨论

研究结果表明，不同益生菌产品对对虾的生长性能和免疫功能的影响存在显著差异。AL在促进对虾生长和改善水质方面表现最佳，而BS则在增强对虾的非特异性免疫能力和抗*Vibrio*能力方面具有明显优势。这种差异可能与益生菌的种类及其在水体中的作用机制有关。

从微生物群落的角度来看，AL和PB组的肠道微生物组成与对照组相比发生了显著变化，这可能与其对水体微生物的调节作用有关。AL的使用不仅增加了对虾肠道中的有益菌群，还抑制了某些与生长性能负相关的微生物，如*Prevotella_7*、*Muribaculaceae_unclassified*和*Veillonella*。这些微生物在哺乳动物中与肥胖相关，但在对虾中可能影响其生长性能。因此，AL可能通过抑制这些微生物的增殖，从而促进对虾的生长。

另一方面，BS的使用虽然未显著提高对虾的生长性能，但显著增强了其免疫功能，包括提高对*Vibrio*的抵抗力和免疫酶的活性。这表明BS在增强对虾的非特异性免疫方面具有重要作用。此外，BS还增加了水体中*Hafnia-Obesumbacterium*和*Vibrio*的丰度，这可能与其抗菌能力有关。

在水质改善方面，所有益生菌产品均对水体环境产生了积极影响，但AL的效果最为显著。它显著降低了氨氮、亚硝酸盐、化学需氧量和总有机碳的含量，同时提高了pH值和总硬度。这些变化表明，AL不仅能够有效去除水体中的有害物质，还能改善水体的整体环境，为对虾提供更健康的生长条件。

此外，研究者发现，水体中的微生物群落变化可能影响对虾肠道微生物的组成。例如，氨氮和*Veillonella*的丰度之间存在显著的负相关关系，而*Photobacterium*和*Vibrio*的丰度则与水体的总硬度呈正相关。这表明，水体环境的变化可能通过影响肠道微生物群落，进而影响对虾的健康和生长。

### 结论与应用前景

综上所述，本研究发现，五种益生菌产品在改善对虾生长性能、增强免疫能力和调节肠道微生物群落方面均表现出积极效果。其中，AL在促进对虾生长和改善水质方面表现最佳，而BS则在增强对虾的非特异性免疫能力和抗*Vibrio*能力方面具有显著优势。这些结果为水产养殖业提供了重要的参考，有助于养殖者根据具体需求选择合适的益生菌产品。

然而，不同益生菌产品的效果差异也表明，益生菌的选择需要结合具体的养殖环境和目标。例如，在需要提高对虾生长性能的场景下，AL可能是更优的选择；而在需要增强对虾免疫力和抗病能力的场景下，BS可能更为合适。此外，水体环境的改善对益生菌的效果也具有重要影响，因此在实际应用中，除了选择合适的益生菌产品外，还需要注意水体的管理和维护。

本研究的结果不仅有助于评估益生菌在水产养殖中的实际效果，还为益生菌产品的选择提供了理论依据。未来的研究可以进一步探讨不同益生菌产品在不同环境条件下的应用效果，以及它们对微生物群落和对虾健康的具体作用机制。这将有助于推动益生菌在水产养殖中的更广泛应用，并为实现可持续水产养殖提供科学支持。