中草药与益生菌在水产养殖中协同作用的研究进展

　　中草药与益生菌在水产养殖中协同作用的研究进展

　　摘要：中草药与益生菌以其安全、高效、无副作用等优点，在水产养殖病害防控及机体免疫力提高方面展示了广阔的应用前景，两者均具有调控水质、促进生长、提高免疫力和调节微生物菌群等功能。中草药和益生菌在理论基础及应用中表现出极大的一致性，且有较好的协同作用，中草药富含的多种激素、氨基酸、糖类等可有效促进益生菌的增殖，而益生菌的消化代谢功能对中草药药效作用的发挥具有重要作用，两者之间的互作为联合应用奠定了良好基础，也开拓了一种全新的协同应用方式。本研究中就中草药与益生菌在水产养殖中协同作用的研究进展进行了综述，并对两者未来的应用前景和发展趋势进行了展望。

　　关键词：中草药;益生菌;协同作用

　　目前，水产品质量安全已成为水产养殖业健康可持续发展中备受关注的热点问题。自中国加入WTO后，受到药物残留的严重制约，中国水产品难以突破绿色技术壁垒进入国际市场。因此，寻找适宜的替代品[1]，缓解水产养殖病害防治过程中滥用抗生素导致的环境及安全问题[2]，成为当前中国水产养殖业亟需完成的最为紧迫的任务之一。

　　中草药作为传承了四千多年的中国医学宝库中的瑰宝，兼具营养和药用双重作用，其毒性低、资源广、不易产生抗药性等诸多优点[3]，使其在水产养殖中倍受青睐[4]。益生菌源于希腊文Probiotics一词，是“共生”的意思，意味着“在动物之间的生命维持上起到相互补益的作用”，与Antibiotics(抗生素)相对立[5]。随着微生物学和微生态学的不断发展，作为抗生素替代品的益生菌，在畜牧养殖、水产养殖、医药卫生等领域[6]均表现出良好的应用效果，已在病害防控、调节机体微生态平衡、促进生长等方面被广泛应用。在水产养殖应用中，中草药和益生菌的协同作用效果也日渐显著，引起了养殖业者及相关研究人员的广泛关注。本研究中，就中草药和益生菌在水产养殖中协同作用的理论基础、相关研究进行了整理阐述，并对两者未来可能的应用前景和发展趋势进行了展望，旨在为日后的联合使用提供指导。

　　1 中草药与益生菌的协同作用基础

　　1.1 理论基础及实践的统一性

　　中国微生态学创始人之一魏羲教授认为，微生态学很可能成为打开中医奥秘大门的一把金钥匙[7]。这一观点阐述了微生态学和中医学之间的密切联系，众多研究者深入探索了中医学与微生态学间的关系，并取得了卓有成效的成绩。研究表明，中医学和微生态学在起源、观念、原理和实践中均存在着高度的统一性。

　　起源上的统一：中医学与微生态学于宏观生态学观念的微观运用上高度统一[8]。中医学起源于古代宏观生态观，讲求“天人合一，生物与环境的统一”;而微生态学起源于近现代宏观生态观，讲求“生物与环境的统一”。

　　观念上的统一：中医学与微生态学均将宏观生态学观念应用于微观生态关系(生物个体及更微观层面上)的研究，在认识事物的角度(微观化的生态观)和立足点(研究对象侧重于生物体与宿主)上具有高度的一致性。

　　原理上的统一：中医学接受了中国古代生态学的观念和理论，又称为中国古代生态医学，与以微生态学理论和实践为基础的微生态学在原理上具有统一性。两者均以生物和环境间关系为研究内容，以信息反馈为核心，并通过自我调节的调控方式取得多途径逐步逼近目标的研究结果，最终达到调理功能的目的[8]。

　　实践上的统一：从古至今，中医学与微生态学在实践应用中也保持着高度的统一性。以治疗肠道菌群失调而造成的腹泻为例，微生态学采取的保护生态平衡、多抑少补、先抗后调、清扫扶正的治疗原则与措施[7]，与中医学的“扶正、固体、补”基本一致;而双歧杆菌生态制剂和具有扶正固本作用的四君子汤均可起到恢复肠道优势菌群的效果[9];另有研究表明，双歧杆菌制剂与四君子汤合用效果更佳[10]。在实践中，人们逐渐认识到，中医学与微生态学以相同或相似的看法，从不同角度来阐述并解决同一问题，二者已有机地结合在一起，密不可分[11]。

　　1.2 功能作用的一致性

　　水产养殖过程中，作为饲料添加剂或免疫增强剂使用的中草药和益生菌，在功能作用方面具有较多的一致性，二者均可通过不同的作用方式，在调控水质、促进生长、提高免疫力和调节肠道菌群等方面发挥较好的作用。

　　1.2.1 调控水质 除了常用的微生态制剂、水质过滤吸附剂和化学增氧剂等水质调节剂外，中草药也可用以调节水质、改善水产动物养殖生境。研究表明，五味子、枸杞等单方及复合中草药组方(鲜松针∶枸杞∶杜仲=2∶1∶1)可有效降低养殖水体中有机物积累和水中微生物代谢产生氨氮的速率[12]。以鱼腥草作为浮床植物可通过其吸收、同化养殖池塘中过剩的氮、磷和有机物，从而起到净化池塘水质的作用[13]。

　　鉴于水产动物特殊的水生生境要求，益生菌在水产养殖领域的应用价值要高于陆生动物养殖。作为优质的水质改良剂，益生菌可有效降低养殖水体中的硝酸盐和无机氮含量，起到调节水质作用[14];并能有效分解水中因过度投喂或营养物质积累产生的有机物质，平衡酸碱度，降低水体中氨氮、磷、亚硝酸盐和硫化氢等有害物质含量[15];益生菌对减少水环境中气单胞菌、大肠杆菌等有害菌群浓度[16]和抑制病原菌生长也有较好效果[17]。因而，益生菌在创建健康、优质的水产养殖环境方面具有不可替代的作用。

　　1.2.2 促进生长 中草药种类繁多、成分丰富，早有“药食同源”之说，特指许多中草药既是“药物”又是“食物”。中草药既含有多种多糖、甙类、生物碱、有机酸、萜类和醇类物质，又富含多种氨基酸、维生素和微量元素，不仅可有效调节机体免疫力，更能作为营养物质直接被生物体吸收利用，促进机体生长[18];黄芩、板兰根、黄芪、茯苓等中草药及玉屏风散等复方还可通过调节机体内环境和肠道菌群，促进益生菌生长及消化相关酶活性，提高饲料转化率，并对鲟[19]、鲤[20]、鲫[21]等多种水产动物的生长起到显著促进作用。

　　益生菌在促进机体生长方面的作用主要分为3个方面：光合细菌(PSB)等益生菌本身含有蛋白质、维生素、辅酶Q等大量的营养物质和多种微量元素，可供机体直接吸收利用;类杆菌和产气荚膜杆菌等可分泌产生酶类、氨基酸、维生素等多种活性物质和营养成分，作为饲料的有效营养补充，对机体生长也起到了良好的促进作用[22];芽孢杆菌(芽孢)等益生菌还可通过在动物体内产生多种消化酶(如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶)和必要生长因子[23]，帮助饲料中蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养成分的降解，以辅助机体营养代谢，进而达到促进生长的效果[24]。

　　1.2.3 提高免疫力 作为绿色饲料添加剂代表的中草药，富含多种多糖类、有机酸、萜类等挥发性物质，这些物质均具有增强免疫的作用[25]。黄芪、白术、防风、百部、仙鹤草等中草药粉碎后加入基础饲料中投喂，除了能促进牙鲆血液中白细胞数、碱性磷酸酶和溶菌酶活性外，还可有效提高牙鲆表皮中黏液细胞数量，增强机体屏障防御能力[26]。中草药中富含的多种天然免疫物质可提高对虾血淋巴因子活性，增强其抗病防病能力并促进抗体生成[27]。以黄芪为主药、当归为辅药的中草药复方能明显提高建鲤淋巴细胞免疫功能及溶菌酶活力，从而起到增强机体非特异性免疫的功能[28]。

　　益生菌作为一种良好的免疫激活剂，其提高机体免疫力的形式多样，目前已有较多报道。益生菌可有效提高机体红细胞、粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和免疫球蛋白等免疫细胞和免疫因子的数量[29-30]，并可提升溶菌酶活性及白细胞活力[31];芽孢杆菌等益生菌还能促进机体免疫器官(胸腺、脾脏)的生长、发育和成熟，促进免疫器官内T、B淋巴细胞成熟、增量[32-33]，从根本上增强机体免疫能力;添加了嗜酸乳酸杆菌的饲料可显著提高斑马鱼对致病菌的抵抗力[34];芽孢杆菌可有效激活斑节对虾的细胞和体液免疫系统[35]，并增强对虾抵抗弧菌病和白斑综合症的能力[36]。

　　1.2.4 调节肠道菌群 中草药中富含多种有效成分，作用形式亦是多种多样，可通过对动物体内消化道细菌产生刺激，影响其菌群的组成和数量[37]，进而与肠道菌群相互作用对其起到调节作用。有报道指出，黄芩、茯苓等中草药单方对鲤[20]以及香菇多糖对建鲤[38]的肠道菌群调节均起到了良好的效果，可显著提高机体白细胞杀菌活性和血清中溶菌酶活性，并提升肠道中乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌数量，从而改变肠道菌细菌的组成及数量，并有效抑制大部分条件致病菌的生长。

　　乳酸菌等多数益生菌均可产生酸性物质，能有效抑制致病菌生长[39]，改善消化道内的优势菌落[40]，优化菌群结构，维持微生态动态平衡。研究发现，由乳酸杆菌配制成的益生菌剂、芽孢杆菌等均可促进鲫[41]和异育银鲫[42]肠道中双歧杆菌、乳酸菌等有益菌数量增加，并使大肠杆菌、产气荚膜梭菌等有害菌减少，有效改善鲫鱼肠道菌群，促进生长和成活;克劳氏芽孢杆菌也可抑制牙鲆肠道中病原菌，改善其肠道健康状况[1];地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等益生菌对降低虾肠道中弧菌等有害菌数量具有较好效果[43]。

　　1.2.5 抑制微生物生长 中草药富含的挥发油、生物碱、有机酸、蒽醌等化学成分均具有抗菌活性，可通过破坏细胞壁、细胞膜通透性和完整性，对蛋白质和遗传物质的合成及呼吸代谢功能造成影响，进而起到抑菌作用[44]。而且，因其价廉低毒、低残留和不易产生抗性的优点，在水产动物病害防治中应用也较多。中草药在水产动物体内、体外均表现出良好的抑菌效果[45-46]，对真菌[47]、病毒[48-50]也有较好的抑制作用。

　　益生菌在预防和控制水生动物传染性疾病方面担当着重要角色[4]，可通过改变宿主体内的微生物菌群组成[51-52]，阻断或抑制致病菌在肠道黏膜上黏附、定植、繁殖[53-54]，争夺营养物质[55]等竞争性抑制病原菌生长，从而达到抑制致病菌的效果;益生菌的代谢产物亦可限制致病菌生长环境，如乳酸杆菌和双歧杆菌的代谢产物(乳酸、醋酸、丙酸、丁二酸、苯基乳酸和羟基苯基乳酸等)，可有效降低肠道中pH值，增强对致病菌的细胞毒性[56]和抑菌能力[57];益生菌产生的抗菌肽[58]和细菌素[59]更是具有广谱抗菌抑菌效果。同时，益生菌还能够增强鱼体对病毒的抵抗能力[60-61]，其胞外产物也可使病毒失活[62]。

　　2 中草药与益生菌的协同作用方式

　　2.1 中草药促进益生菌的增殖

　　中草药是“中药”和“草药”的合成词，包括来源于天然动植物和矿物以及人工创造的生物材料和仿生材料，中草药富含多种激素类、氨基酸类、多糖类、微量元素和其他有机、无机物质[63]。这些物质中富含营养元素及生物生长的必需物质，对许多细菌的生长增殖具有良好的促进作用，如：黄芪多糖能有效参与养分代谢，促进养分消化和肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌的增殖[64];黄芩、板兰根、黄芪、茯苓和鱼腥草可抑制鲤肠道条件致病菌的生长，促进芽孢杆菌属、棒杆菌属和不动细菌等益生菌迅速增殖[20];复方“回春生”投喂鲤，可促进肠道内包括双歧杆菌在内的革兰氏阳性益生菌增加，对治疗鲤中毒性肝病和调节肠道菌群有较好效果[65];复方中草药可促进吉富罗非鱼肠道内益生菌增殖，并抑制大部分条件致病菌的生长[66];在培养基中添加蒲公英、桔梗等中草药浸提液可显著促进光合细菌生长[67]，而陈皮、葛根等20余种中草药能有效促进乳酸杆菌的生长[68]。同时，由于中草药有效抑制了条件致病菌等细菌的生长，对促进宿主肠道内益生菌竞争性黏附、定植、繁殖可起到良好作用。

　　2.2 益生菌促进中草药的吸收利用

　　益生菌的消化代谢功能对中草药药效作用的发挥具有重要作用。如作为中草药主要有效成分的糖苷类，并不能被直接吸收利用，只有通过益生菌的代谢转化后才能发挥其有效作用[11]。以甘草有效成分甘草甜素为例，其进入机体后，需经肠道菌将其含糖部分去除并形成苷元，才能被吸收入血液发挥其功能[69]。麦冬皂苷D'也需在经消化道菌群转化后，才能以苷元形式被吸收进入血液[70]。而芽孢杆菌中含有的α-糖苷酶和β-糖苷酶是中草药代谢反应中最重要的配糖体水解所需主要酶类[71]。因而，利用肠道菌转化中草药中苷类等成分能有效提高其生物利用度和药效，对其吸收和利用具有显著作用。

　　2.3 中草药与益生菌的协同作用优势

　　随着环境、食品安全问题的日益严峻，人们对抗生素的抗拒已愈加明显。而中草药和益生菌制剂由于具有安全、无副作用等无可替代的优势，被公认为是有希望取代抗生素使用的有效物质。

　　研究表明，饲料中联合添加以黄芪、大青叶、连翘、广藿香等组成的中草药与芽孢杆菌，能改变对虾肠道细菌的数量和组成，促进对虾生长，且二者共同添加的效果好于单独添加[72];β-葡聚糖能协同一株鲫肠道中分离的乳酸杆菌减少鲫肠道好氧菌，促进益生菌对产气荚膜梭菌的抑制作用，二者联合使用对鲫生长、成活的促进作用显著优于单独使用[73]。

　　肠道菌群具有转化中草药有效成分的功能，可通过肠道菌群的生物学效能完成人工化学手段难以完成甚至不能完成的物质转化[74]。这一发现将现代生物技术与中药研究更紧密地结合起来，也为中草药和益生菌的联合应用提供了一个更广阔的发展空间，且中草药与益生菌在防病、促生长等方面具有相辅相成的作用[75]，为日后的联合使用奠定了坚实的应用基础。

　　3 存在问题与展望

　　中草药与益生菌制剂的使用在水产养殖中表现出了良好的应用前景，但也存在着一些问题：首先，由于中国渔用益生菌的研发和应用尚处于初级阶段，相关基础研究较少;微生态制剂的使用也存在毒性和夺氧等生理、生态方面的安全问题[76]，需进行大量深入细致的用量、用法和安全性评价方面的研究;微生态制剂的保存、加工工艺仍有较大提升空间，运输和使用方法也需进一步严加限定。其次，中草药与益生菌联合应用除表现为协同作用外，有些配伍也会对益生菌产生拮抗作用，如有些具有抗菌作用的中草药，也会抑制益生菌的生长，深入分析益生菌与中草药协同作用的生理生化特性，明晰二者之间的调控、制约机制和协同作用机理也是目前亟需攻克的难点问题。

　　随着研究工作的不断深入，中草药与益生菌在水产养殖中的应用也展现出一些新的研发思路：(1)改变以往偏重于产生抑菌物质、使用效果单一的菌株选择，利用生物工程技术构建具有某些特性的新菌株用于研究和生产;(2)立足水产养殖实际，拓展筛选思路和范围，筛选水产动物体内潜在的益生菌[77-78]，开发适用于水产动物的黏附性更高、能更好参与机体营养和免疫调节的益生菌菌株[79];(3)将多种益生菌或益生菌与中草药联合应用，研制效果更优的微生态混合制剂或中草药益生菌复合制剂[80]，以取得更好的应用效果。大量的研究均为提高中草药与益生菌在水产养殖中协同应用效果，实现共同应用奠定了坚实基础，也为未来研发和应用开阔了思路。

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