生物絮团系统中后生元与益生菌对凡纳滨对虾幼体生长性能、饲料利用及可沉淀固体的影响

《Fishes》：Application of Probiotics and Postbiotics in a Biofloc-Based Nursery System for Penaeus vannamei

　　

后生元（Postbiotics）是改善对虾养殖生产与健康的重要工具，然而将其直接施用于养殖水体，特别是在生物絮团技术（Biofloc Technology, BFT）系统中的效应，目前仍知之甚少。本研究评估了商用益生菌（Probiotics）与后生元产品对生物絮团技术（BFT）育苗系统中凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）幼体生长性能的影响。研究人员将900尾仔虾（Post-larvae, PL；初始体重：13.00 ± 4.00 mg）分配至12个实验单元中，饲养32天（每实验单元75尾PL）。实验采用完全随机设计，设四个实验组，每组三个重复：对照组（不添加益生菌或后生元）、益生菌组（Probiotic，0.5 mg L^?1 day^?1益生菌粉）、后生元1组（Postbiotic 1，1.0 mg L^?1 day^?1）以及后生元2组（Postbiotic 2，2.0 mg L^?1 day^?1）。试验结束时，经后生元2组（Postbiotic 2）养殖的虾，其水中可沉淀固体（Settleable Solids, SS）浓度低于对照组。后生元2处理组表现出更高的终末体重（final weight）、更低的表观饲料转化率（apparent Feed Conversion Ratio, FCR）以及更高的标度质量指数（Scaled Mass Index, SMI）。此外，两个后生元处理组的虾均表现出更长的触角长度（antenna length）及更高比例的粒细胞（granulocytes），提示体况（body condition）与血细胞组成（hemocyte composition）发生了改变。这些研究结果表明，在BFT系统中补充后生元，尤其是在2 mg L^?1 day^?1剂量下，可有助于可沉淀固体管理，并改善育苗阶段的生长性能与饲料利用。

凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）是全球水产养殖中产值最高的经济物种之一，其凭借生长迅速、饲料利用率高及抗环境波动能力强等优势，2024年全球产量已达770万吨。然而，该产业持续面临病害暴发、市场波动等严峻挑战，亟需兼顾生产力与可持续性的新型养殖策略。生物絮团技术（Biofloc Technology, BFT）作为集约化对虾养殖的替代方案，通过微生物絮团同化氮碳化合物，将养殖废弃物转化为可被对虾利用的蛋白源，同时借助微生物竞争排斥作用抑制病原生物。益生菌作为含有益微生物的制剂，可通过饲料或水体添加调节宿主肠道菌群、促进肠道稳态并抑制机会性病原，进而降低对抗生素的依赖。后生元（Postbiotics）则是益生菌发酵过程中产生的生物活性化合物，包括酶、蛋白质、维生素、氨基酸及有机酸等，在抑制病原（如弧菌属 Vibrio spp.）和改善生长性能方面展现出潜力。尽管现有研究已证实后生元作为饲料添加剂对凡纳滨对虾具有积极效应，但将其直接施用于养殖水体，特别是在商业化BFT育苗系统中的应用效果尚缺乏深入研究。基于此，研究人员开展了本项研究，旨在评估商用益生菌与后生元直接添加至养殖水体对BFT系统中凡纳滨对虾幼体生长性能的影响。研究假设后生元补充能够改善虾体生长性能并降低养殖水体中弧菌属（Vibrio spp.）浓度，以期为集约化对虾育苗系统提供微生物基管理的补充策略。研究最终表明，后生元在2 mg L^?1 day^?1剂量下可显著改善多项生产与体况指标，对推动BFT系统健康发展具有重要意义。

研究人员采用完全随机设计，设4个处理组、每组3个重复（n=3），在70 L实验单元中进行。实验将900尾凡纳滨对虾仔虾（post-larvae, PL；初始体重13.00 ± 4.00 mg）饲养于盐度21 g L^?1、温度约28 °C的BFT系统中，持续32天，每单元75尾。处理包括对照组（不添加）、益生菌组（0.5 mg L^?1 day^?1）、后生元1组（1.0 mg L^?1 day^?1）及后生元2组（2.0 mg L^?1 day^?1）。BFT接种物来源于正在运行的凡纳滨对虾BFT培养系统，未预先添加益生菌或后生元。关键技术方法包括：常规水质监测（温度、溶解氧、pH、盐度、总氨氮（Total Ammonia Nitrogen, TAN）、亚硝氮（NO₂^?-N）、碱度、总悬浮固体（Total Suspended Solids, TSS）及可沉淀固体（Settleable Solids, SS））；每周采集水样采用硫代硫酸盐柠檬酸盐胆盐蔗糖琼脂（Thiosulfate Citrate Bile Sucrose Agar, TCBS）培养基进行弧菌属（Vibrio spp.）计数；生长性能与形态学参数测定（终末体重、体长、生物量增益、特定生长率（Specific Growth Rate, SGR）、表观饲料转化率（apparent Feed Conversion Ratio, FCR）、标度质量指数（Scaled Mass Index, SMI）及触角长度）；以及血细胞计数，包括总血细胞计数（Total Hemocyte Count, THC）和差分血细胞计数（Differential Hemocyte Count, DHC）。统计分析采用重复测量方差分析（ANOVA）、Friedman检验、单因素ANOVA及Kruskal-Wallis检验等。

水质变量
通过32天连续监测，研究人员发现水温、溶解氧、pH、盐度、总氨氮（TAN）、亚硝氮（NO₂^?-N）、估算非离子氨（NH₃）、碱度及总悬浮固体（TSS）在各处理组间总体保持相似。所有处理组TAN浓度均呈上升趋势，其中后生元1组于第14天出现短暂峰值后迅速受控，益生菌组全程未现明显峰值，而对照组与后生元2组在试验末期出现峰值。可沉淀固体（SS）浓度在对照组中显著高于益生菌组与后生元2组，且各处理组SS均呈积累趋势，对照组积累尤为显著。

弧菌（Vibrio spp.）丰度
通过每周水样平板计数，研究人员观察到试验第二周时后生元1组的弧菌丰度显著高于益生菌组（p = 0.003）；第三周时益生菌组与后生元2组的弧菌丰度显著高于对照组（p = 0.035）；至第四周各处理组间差异不显著（p = 0.069）。

生长性能、存活率、形态参数与福利状况
通过生长测定与形态学分析，研究人员发现后生元2组的终末体重显著高于对照组。各组虾总长度介于5.57 cm至5.88 cm之间，处理间差异不显著。对照组触角长度显著短于其余各组。存活率在各组中均高于90%且差异不显著。后生元2组的生物量增益显著高于对照组和益生菌组；其表观饲料转化率（FCR）显著低于对照组和益生菌组。各组特定生长率（SGR）均接近14% day^?1。此外，后生元2组的标度质量指数（SMI）显著高于其他处理组。

血细胞计数
通过血细胞分析，研究人员发现后生元1组的总血细胞计数（THC）显著低于对照组。透明细胞（hyaline cells）比例在对照组和益生菌组显著高于两组后生元处理组（p < 0.01）。粒细胞（granulocytes）比例在两组后生元处理组中均显著高于其他处理组（p < 0.01）。半粒细胞（semi-granulocytes）比例在对照组和后生元1组中显著高于益生菌组和后生元2组（p < 0.01）。

研究人员在讨论中指出，BFT系统的运行效率高度依赖于含氮化合物的控制，而本研究中各处理组的TAN浓度均处于凡纳滨对虾幼体耐受范围内，表明成熟接种物所建立的微生物群落从试验初期即有效维持了水质稳定，可能在一定程度上掩盖了益生菌与后生元的额外氮去除效应。各组pH均高于常规推荐范围，但未对生长和存活产生负面影响，说明成熟生物絮团系统的物理化学缓冲能力对pH的调控作用强于外源添加剂。在固体物控制方面，益生菌组与后生元2组的可沉淀固体（SS）平均值低于对照组，提示这些添加剂可能影响了系统内有机颗粒的动态平衡。

生长性能结果显示，后生元2组较高的终末体重、生物量增益及较低的表观饲料转化率（FCR）表明后生元补充可改善营养利用与生长效率。研究人员认为，该产品所含的乳酸菌、酵母及枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）等微生物代谢产物可能通过调节消化与代谢过程，提升了营养吸收效率。各组存活率均高于90%，说明BFT系统本身已足以支撑虾苗存活，微生物群落提供的持续蛋白源与活体饵料保障了动物营养与环境稳定。

在体况与福利方面，后生元处理组较高的标度质量指数（SMI）与更长的触角长度提示益生菌和后生元可能有助于改善对虾器官发育与身体状态。由于SMI独立于性别与体长，其提升可反映能量状态与营养同化效率的改善；而触角作为感觉器官，其长度增加可能暗示养殖过程中物理损伤的减少。弧菌丰度虽出现波动，但未伴随存活率下降，且由于试验未对分离株进行进一步鉴定，仅凭TCBS计数无法判定其生态学意义或潜在致病风险。

血细胞谱分析显示后生元处理组粒细胞比例升高，这可能提示机体免疫状态发生偏移。然而，研究人员强调，由于本研究未评估酚氧化酶活性、吞噬能力等功能性免疫参数，上述结果应解读为血细胞组成的改变，而非免疫能力增强的直接证据。

研究人员在结论中指出，在为期32天的集约化BFT育苗试验中，2 mg L^?1 day^?1的后生元补充显著改善了凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）的多项生产与体况指标，具体表现为更低的可沉淀固体、更高的终末体重与触角长度、更低的表观饲料转化率（FCR）、以及更高的标度质量指数（SMI）和粒细胞比例；同时，各处理组水质总体保持稳定且存活率均维持较高水平。综合而言，后生元补充，尤其是在2 mg L^?1 day^?1剂量下，可作为改善凡纳滨对虾育苗阶段生产、生理及体况相关指标的一种具有应用前景的策略。未来研究需在不同的生产条件下进一步评估其效应，包括不同的碳氮比与放养密度（stocking density），并开展成本效益分析，同时深入探究其对免疫功能或抗病力的影响。