現今益生元，益生素在水產飼料中研究與應用

動 · 發表于 2007-8-31 09:28:38

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I.
魚蝦免疫概述(20 min)

1.
鰭魚的免疫系統

a.固有免疫系統

1) 自然屏障: 皮膚, 鱗片,表皮和黏液

2) 細胞機制: 趨化性, 吞噬作用, 胞飲作用, 依賴和非依賴氧的吞噬細胞（巨噬細胞和中性粒細胞）的殺傷作用及細胞毒性細胞（NK細胞）的胞外殺傷作用

3)體液成分: 轉鐵蛋白 (鐵螯合物); 干擾素 (誘導 Mx和其它的反病毒蛋白); α2-巨球蛋白 (致病蛋白酶的體膠囊); 溶菌酶 (引起細菌溶解); 甲殼酶

(防御細菌和真菌); 補體系統 (溶血活力);

凝集素和沉淀素(特異性結合到不同的碳水化合物如甘露糖, Ca離子存在下的N-乙酰(基)
葡糖胺或海藻糖.

這些糖結合蛋白的交互作用以及糖類引起的調理作用，吞噬作用和補體系統的激活作用);正五聚蛋白 (C反應性蛋白, 激活補體途徑及在識別和清除凋亡細胞中的作用); 天然抗體(在無免疫應答的清除凋亡細胞和腫瘤防御中保持內環境穩態); 細胞因子和化學增活素(免疫調節) ，抗微生物肽(抑制微生物的感染)

b. 獲得性免疫

1) 胞內機制: 細胞毒(性)T淋巴細胞活性

2) 體液成分: 特異性抗體

2. 蝦類的免疫 (Smith 等 2003; 陳等. 2004)

a. 透明性變: 吞噬作用

b. 顆粒血細胞和半顆粒血細胞（或稱為大顆粒血細胞和小顆粒血細胞）: 脫粒后, 酚鹽原, 抗微生物肽和黏著蛋白被釋放出來。接著是黏著，調理和膠囊化。活性氧簇給釋放出來。

c. β-1, 3-結合蛋白: 識別

d. 絲氨酸蛋白酶: 酚鹽原的激活,

3.水產疾病治療反對使用抗生素

a.抗生素抑菌的發展

b. 抗生素藥物殘留和抗菌范圍的狹窄

c.菌群環境的破壞

d. 對魚免疫系統的抑制作用

e. 成本相對較高

f. 在一些病例中的邊緣效果

4. 替代性食入策略的進展

a. 營養免疫的強化

b. 免疫興奮劑

c. 代謝修飾因子

d. 被動免疫調節劑, 例如雞蛋的免疫球蛋白Y,

e. 消化道菌群的改造成分:
益生菌，益生素和生物合成物

II.
魚胃腸道微生物生態學的概述
(20 min)

1. 需氧型胃腸道菌群(Burr 等. 2005)

脊椎動物何謂脊椎動物的胃腸道微生物的不同生態系統提供了棲息場所。這些微生物在宿主的健康和營養方面起了重要的作用。脊椎動物的胃腸道是厭氧環境，但是魚胃腸道的菌群，特別是厭氧菌群卻極少被了解和研究。魚類菌群的特征性研究大多集中在需氧型上(reviewed in Cahill 1990; Ringø 1993; Spanggaard et al. 2000; and Huber et al.2004), 這決定了優勢菌群是間性厭氧菌而不是嚴格的厭氧菌。用需氧的方法培養細菌使一些研究者們得出厭氧菌在魚胃腸道起著微小作用的結論。Spanggaard 等. (2000)總結：厭氧菌群在虹鱒大麻哈魚的胃腸道菌群中是微不足道的一部分，因為平板計數和直接計數的評估結果是相對一致的。盡管用顯微鏡直接觀察來斷定菌群種類是不可取的，盡管結果是相似的，但是種類計數和培養也可能不同。一些人嘗試著從魚胃腸道中分離和特征化厭氧菌，首先被報道的是Trust 等. (1979).他們從草魚，金魚，鮒魚和虹鱒的胃腸道內分離細菌。細菌的種類幾乎未知，其群體結構，發酵能力及與宿主間的互做關系也不清楚。厭氧菌群接著從不同淡水魚種的腸道里被分離出來(Sakata et al.1980). 此研究只是比較這些魚種里胃腸道需氧和厭氧菌的數量，而不能作為分離細菌種鑒定的依據。并且在此研究中，厭氧罐用作分離厭氧菌，但此方法不能夠分離到嚴格的厭氧菌，因為厭氧罐開始有氧，花了幾個小時才使它完全厭氧。集約化養殖的溝鯰的腸道微生物被檢測(VanVuren 1998).優勢菌群的種類沒有詳細描述，但其能夠分解纖維素有利于宿主消化植物餌料。

2.胃腸道厭氧菌群 (Burr et al. 2005)

魚胃腸道厭氧的研究對于特征化宿主菌群和評估配方設計對有益菌群的積累是必要的。不使用嚴格的厭氧技術而特征化厭氧菌群的不足導致了錯誤的結論。例如, Weinstein et al.(1982)在鯛的腸道發現了纖維素酶的活性存在，但卻不能培養出纖維素酶產物的細菌，因此得出結論：纖維素酶的活性可能只存在于鯛體內。盡管他們的腸道菌群采樣過程使腸內容物在轉移導厭氧袋前暴露于氧氣中，從而嚴格厭氧菌可能會被殺死。而且，樣品被放置到干冰中 (-20°C)連續96 h,這對于大多數微生物來說也是致命的。(Atlas and Bartha 1993). Weinstein et al. (1982) 觀察到腸組織似乎是纖維素酶的來源，一旦有纖維素酶的活性腸內容物就會變得很少。盡管如此，甚至用水清洗完胃腸道組織后，分解纖維素的細菌仍然附著在腸腔內壁上并表現出纖維素酶的活性。Luczkovich and Stellwag (1993) ，隨后Stellwag et al. (1995) 發現掉的腸道中分解纖維素的細菌是專性厭氧菌。檢測到魚胃腸道分離出的厭氧菌的酶活是有限的。1997年，淀粉酶在五種魚（Ayu Plecoglossus altivelis, 鯉 Cyprius carpio,溝鯰,日本鰻鱺 Angullia japonica 和羅非Oreochromis niloticus）體內被檢測到(Sugita et al. 1997). 他們發現淀粉酶的活性在分離出的厭氧菌中占較高的比例 (68.4%), 而需氧菌只有20%. 這就證明了胃腸道中的厭氧菌在宿主的消化功能上發揮重要作用。 Ramirez and Dixon (2003) 從星麗魚

Astronotus ocellatus, 藍刺蝶魚 Pterophyllum scalare ，南鲆

Paralichtys lethostigma
并且發現大多細菌可分類為Clostridum, Bacteriodes, Porphorymonas, and 梭菌. 細菌的酶活改變很大，一些菌群的酶活隊與宿主來說是非內原性的。盡管這些研究者沒有察看特定的微生物過程，諸如發酵，病原體抑制或宿主種類對消化能力的影響 (Ramirez and Dixon 2003). 頑固性的分子 (如纖維)伴隨著內源性微生物的酶扶助，就成為了單胃動物的能源。厭氧的 carboxymethylcellulase-producing細菌已被從鯛的腸道中分離出來 (Luzckovich and Stellwag 1993)，據顯示游離的纖維素在鯛的腸道被降解 (Burr 1999).這就證明了微生物酶有輔助宿主從魚食糧不可消化成分中汲取能量的潛能，類似于植食性單胃動物的器官。

III. 益生素
1 定義

益生素是一種活得微生物添加劑，這種添加劑可以有效的改善食用動物腸道的微生態平衡(fuller,1989)此定義于 1992年被Havenaar和 Huisine Veld發展為，一種可以改善人或動物原有的微生物群落的單一的或混合的微生物，最近，又被精確的定義為，一種被攝取很少量就可以遠遠超過固有營養作用的微生物。(Guarner and Schaafsman 1998).

2近期人類和陸地動物的營養學研究
益生素已經發現具有一下幾種功能：1）干擾，排除，對抗病菌，2）免疫刺激和免疫調節3）抗癌，抗誘變，4）緩和乳糖不耐癥，5)維持管道器官的健康，6）降低高血壓患者的血壓，7）減少痢疾的持續時間和影響范圍，8）維護粘膜完整性。

盡管經歷了數十年的工作，由于以下的幾個原因，關于益生素的概念一直都很模糊，1）太多的益生素變種，2）由于這些變種而得出的錯誤結論，3)許多不可知的性質導致了用量和臨床試驗的失誤，4）一個單一的變種有可能對一個試驗人有很大的好處，5）由于臨床試驗的高消費，迫使人們考慮通過一對一的試驗，用有限的試驗人群得出一個最簡單有效地益生素的概念。

在過去幾十年中，隨著微生物學，遺傳學與分子分類學的發展，人們已經將關于變種的說法排除掉，在提高益生素品質上也有很大的進展，益生素的生存能力都得到提高，因而更加適應于臨床試驗研究，因此，下一步的工作就是很好的設計一下臨床試驗研究，同時，由于這種益生素對食用動物的健康作用，許多人對發展益生素食物的巨大市場潛力很感興趣，因此，在過去的幾年中，隨著益生素研究的深入和產權聲明，用于益生素的臨床試驗的經費不斷增加，國際組織也開始通過各種途徑來引導臨床試驗研究，以便更好的了解益生素對人類健康的作用，更為重要的是，這些研究正在努力得出一個關于益生素的完整而簡潔的定義，這些工作由Dairy Managemen資助，由National Dairy Foods Research Center Program主辦。

3水產方面的研究
眾所周知，微生物對魚類生活起很重要得作用，例如，將zebrafish置于微生物環境中，有212個基因低于或高于標準水平，然而這些基因的多數都直接作用于魚的免疫和營養功能，在過去兩年中，將益生素用作水產飼料來影響魚類的生長素率和健康是水產營養研究中最火爆的一個課題，關于益生素的營養機制的猜測有多種多樣，例如，通過產生抑制性復合物，競爭性的抑制病原菌，競爭營養和能量，競爭黏附過程，改善水質，增強食用動物的免疫應答，通過增加消化酶來改善食用動物的營養狀況以及與浮游植物的交互作用。許多研究已經通過可能存在得商業化實體和幾個功能組成得到了證實。因此，在許多鼓舞人心得報道之后很難譯解這門學科。許多關于水產飼料的益生素研究只是估測了生長性能，免疫應答反應和疾病的激發。胃腸道中微生物的動力學還沒有研究。傳統上，這個信息已經通過有或者沒有厭氧培養室的胃腸道細菌種類的培養中而獲得。現在，通過分子技術，這個研究已經變得簡單而明確。試驗設計包括胃腸道中微生物DNA的提取，用普通的細菌引物如16SrDNA引物來技能型PCR擴增，變性梯度凝膠電泳，然后亞克隆放大的DNA到載體中，并且測序。
4、芽孢桿菌種類
芽孢桿菌種類如枯草桿菌，地衣芽孢桿菌是有芽孢的細菌。像飼料中的益生素一樣，許多國家包括歐盟已經贊成將其運用到陸棲動物上。這些種類都存在天然水中。芽孢能夠在干燥脫水的環境中生存很長時間。他們能夠在制粒過程中（不高于60℃）幸存，因此，他們很有希望作為飼料補充料的。應該提及的是，有些研究者認為芽孢桿菌的芽孢在擠出，膨脹和干燥處理過程前不應該包括在飲食中的，因為這個過程能夠引起99％的芽孢的損失（Decamp 2004）。已經證實在小豬和家禽的飼料中投入枯草桿菌和地衣芽孢桿菌能提高存活率（Kǖrti 2000）。虹鱒魚的一個研究表明在飼料中添加4×104芽孢/g飼料能增加對Yesinia ruckeri的抵抗力（Raida et al. 2003）。Guelph 大學的一個沒有公布的研究表明由China Way公司（中國臺灣）生產的一種含有枯草桿菌的商業化產品生原體能顯著增強羅非魚的生長效率和飼料效率。
研究表明在烏頰魚鯛飼喂純培養的枯草桿菌（107CUF/g飼糧）2和3周后，而不是4周，能顯著提高吞噬能力。這個研究也表明前腎白細胞的細胞溶解活性能通過兩個周的這種補充物飼喂而得到增強。兩種功能都受給藥的時期長度的影響。那些作者解釋這是由于細菌存留的時間不足引起的（Salinas et al. 2005）。
芽孢桿菌的種類如枯草桿菌（從鯉魚腸中分離的）和環狀芽孢桿菌（從羅非魚腸中分離）也能產生許多的酶類，具有細胞外分解纖維素和分解淀粉的活性。一些研究表明含有這些細菌的植物飼料如銀合歡屬干菜粉在37℃下培養15天能顯著分解干菜粉中的粗纖維，纖維素，半纖維素，單寧酸，植酸和含羞草氨酸（Bairagi et al. 2004）。處理過的干菜粉能顯著提高消化率，胴體蛋白和印度野鯪魚的生長。這個研究證明了一種新的用細菌提高蛋白質質量方法（Bairagi et al. 2004）。
Toyoi桿菌，最先是從土壤中分離的，是一種能抑制胃腸中腸毒性病原體生長的芽孢成形細菌。這些細菌菌株已經被用來作為陸生動物的日常飼料添加劑，而且，最近也被用于水產養殖中。然而，Chang和Liu(2002)未能證明這種細菌的補充給藥在抵抗遲鈍愛德華菌感染中的起到的有益影響。
5、乳酸菌種類
乳酸菌包括許多種類。乳酸菌如鼠李糖乳酸桿菌已經作為一種益生素運用到水產飼料中。已經證明多種乳酸菌能通過釋放乙酸和乳酸來抑制生長或抑制魚的病原菌，而不是四方桿菌素（Vazqueaz et al. 2005）。

在鯛的飼糧中補充
Lactobacillus delbrüeckii ssp.lactis（107CFU/g飼糧），飼喂兩周后，引起烏頰魚鯛前腎粒細胞的吞噬能力顯著增加，三周或四周后增量不再顯著。這個研究也證實了在飼喂了這種補充物三周后，前腎白細胞的細胞溶解作用得到了增強。這兩種功能都受給藥時間長短的影響。作者解釋了這些影響是由于這些細菌存留時間的不足引起的（Salinas et al. 2005）。在改變為沒有補充物飼養的一周內，虹鱒魚腸中和皮膚黏液的L. rhamnosus都消失了（Nikoskelainen et al. 2003;Paniqrahi et al. 2005），這個多方面的報道與假設是一致的。Nikoskelainen et al.(2003)發現飼糧中L. rhamnosus的添加量在某個確定水平和給藥時間長短的條件下能增強白細胞的突發性呼吸，血清介導的大腸桿菌的死亡和血清免疫球蛋白水平。然而，這種促進作用不能支持明確的試驗設計來廣泛應用到水產飼料中。

運用到幼蟲培養的益生素如
L. delbrüeckii已經被Camevali et al.（2006）通過測定幼蟲生長和IGF-1的mRNA轉錄物水平得到證實。Pichietti et al.(2006)第一次運用了食果糖乳桿菌（從成年烏頰魚鯛的腸中分離）和胚芽乳桿菌（從人類的排泄物中分離）豐富輪蟲和鹵蟲。他們發現幼蟲飼喂濃縮的輪蟲和鹵蟲后，在腸相關淋巴樣組織中（GALT）有更多的顯著的Ig生成細胞和嗜酸性粒細胞。他們的發現指出了與幼蟲存活有關的免疫系統中某種益生素的促進作用。另外，一些種類如Lactococcus casei ssp. casei,乳酸片球菌，或乳酸乳桿菌spp lactis能夠增加輪蟲的產生（Planas et al.2004）。

6、Carnobacterium sp.

Carnobacterium divergens是從鱈魚腸中分離的一種乳酸菌。Gilberg et al.(1997,1998)用鱈魚肌肉水合物的低分子量部分在液體培養基中生長，然后分離，將葡萄糖、礦物質、維生素和核苷酸包括細菌以2×109CFU/g量添加到飼料中。鱈魚飼喂這種飼糧21天，能顯著提高對哈氏弧菌的抵抗力，甚至是在腸中或體外試驗中沒有觀察到得兩種細菌的對抗作用。

Kim和Austin(2005)評估了從健康虹鱒魚（大麻哈魚 mykiss,Walbaum）腸中分離出來的Carnobacterium maltaromaticum B26和 Carnobacterium divergens B33。他們給虹鱒魚飼喂添加了B26和B33劑量為大于107細胞/g飼糧的飼料并觀察了與病原體有毒的培養的防護反抗作用。此外，兩種培養體在消化道中一直堅持到給藥后的3周。培養體增強了細胞和體液的免疫應答。尤其是，當魚飼喂了含B26的飼料后證實能顯著增加前腎巨嗜細胞的吞噬活性，然而，B33的應用能顯著增加突發性呼吸和血清的溶菌酶活性。當然，在魚飼喂兩種培養體都會引起消化道黏膜溶菌酶活性比對照組高。

Carnobacterium inhibens是從寒帶魚的腸中分離出來的。在虹鱒魚飼料中添加106－108細胞/g飼糧飼喂7－14天后就能顯著增加對殺鮭氣單胞菌的抵抗力。

7、屎腸球菌

屎腸球菌SF68首先是從人的嬰兒消化道中分離出來的，是一種不致病的乳酸菌，正常棲居在人和其他動物包括魚類的腸中（Lewenstein,Frigerio&Moroni 1979;Ringø&Gatesoupe1998）。也被證實能抑制腸病原體包括腸毒性的埃希氏大腸桿菌，沙門氏菌，志賀氏桿菌和梭菌。屎腸球菌SF68在預防抗生素伴隨腹瀉和引起急性腹瀉的細菌的治療效果已經在人身上得到了證明。與遲鈍愛德華菌對抗后，飼喂E.faecium SF68添加物的鰻魚的存活率明顯比那些多照組的高（Chang 和Liu 2002）。

8、熒光假單胞菌

這種菌是從 Lake Victorian Nile
鱸魚中分離出來的。在模式系統中熒光假單胞菌（AH2）能強烈抑制鰻弧菌，但是，將這種細菌用于水試驗，卻未能顯示出對癤病死亡率有任何的改善作用。

一種假單菌細胞曾經被加入到養蝦的水中作為評價，這樣做的結果是，蝦的紅細胞數量減少，蝦的血淋巴中的酒氧化酶和抗菌活性降低。

9河流中的弧菌

弧菌已經從冷水魚，大馬哈魚，鮭魚，大比目魚中分離出來，飼料中添加這種細菌可以有效地提高對Aeromonas salmonicida的抵抗力。這種菌已經通過加入到蝦類養殖的水中用作評價，這樣做的結果是，蝦的紅細胞數量減少，蝦的血淋巴中的酒氧化酶和抗菌活性降低。

10 活的抗菌素

理論上，抗菌素可以用來處理傳染性疾病，但是很少有人會注意到抗菌素的治療和預防的作用，最近20年，已經有了抗菌素用于人類的健康和動物性產品的成功的例子，一些魚類病菌的抗生素已經有過敘述了（WU et al.1981），但是卻很少有人會用抗生素來控制魚類的細菌感染，Park et al(2000)發現抗菌素對. Lactococcus garvieae鯡和其他海洋魚類的菌有特效，這說明抗生素對控制魚類的細菌感染又很大的作用。

11啤酒酵母

Lara-flores et al. (2002)在羅飛魚飼料中添加0.1％的啤酒酵母，相對于不添加的可以顯著的提高魚類的生長率。

12假絲酵母
這種酵母菌是從印度西南海岸海水中分離來的，現在關于這種分離產物的研究還不多，最近有一項研究表明，飼料中含有10%的假絲酵母菌可以使印度白蝦產生最適合的免疫應答，如果用量再加強的話可以使蝦在未來兩天都會對病毒有抵抗作用。

13 Debaryomyces hansenii

這種酵母分是從鮭魚腸中分離來的，Tovar et al. (2002)通過在球狀飼料上噴霧，獲得了活得酵母粉，并從鱸魚幼魚剛開口就飼喂改種飼料，表明這種酵母粉可以促進海生幼魚消化器官的成熟，這種酵母菌對消化器官的有益作用是因為該種酵母菌可以分泌精胺和亞精胺，在后來的研究中還發現，酵母粉混合物可以提高存活率，并能降低幼魚的畸形率，在一組飼喂含有1.1％酵母粉試驗魚中只有1％的畸形率，相對的在沒有飼喂的一組的畸形率則高達14％，另外，飼喂含酵母分飼料的組的胰島素和脂肪酶的濃度和活性都要明顯高于沒有飼喂的，然而淀粉酶的活性卻降低了，這說明飼喂酵母粉的兩個組的胰腺成熟的早。腸內的堿性磷酸酶，氨基肽酶，麥芽糖酶的活性，在飼喂1.1％酵母粉的組要明顯高于其他兩組，有利于早點開始腸內消化，飼喂含有1.1％酵母粉的組獲得了最好的結果，不同酵母粉添加量的不同表現，可能是由于酵母粉在幼魚體內分泌的多胺的數量不同造成的。

14機制

這種機制包括競爭性排除至病性細菌，可以通過產生抑制性復合物，也可以于細菌競爭營養與能量，還可以競爭黏附的過程，還能夠改善水質，還能夠增強食用動物的免疫應答的能力，通過增加消化酶來改善食用動物的營養吸收狀況，以及與浮游植物的交互作用。

15益生素商品

BioPlus2B (Chr. Hansen A/S, Hørsholm, Denmark)含有BioPlus2B (Chr. Hansen A/S, Hørsholm, Denmark)和 B. licheniformis，并且已經有文件證明飼喂改產品后，小豬和家禽可以明顯的提高存活率，這種產品還可以提高被病原菌感染的鮭魚的成活率。

Alchem Poseidon (Alchem-Korea CO., LDT, Wonju, Korea)含有枯草芽孢桿菌,枯草桿菌（超過1.6×107CFU）乳酸菌嗜酸菌制劑(1.2 × 108 CFU/g), Clostridium butyricum (超過 2.0 × 107 CFU/g)和
Saccharomyces cerevisiae (超過 1.6 × 107 CFU/g).

Biogen® (China Way Corporation, Taiwan, China)含有
Bacillus subtilis (不低于 6 × 107CFU/g)，allicin (不低于 0.247 mmol/g)，和高單位的水解酶（不低于3690 units/g).

Lymnozyme® (Keeton Industries, Wellington, CO, USA)是一種天然的競爭性排除器，已獲專利權，是一種非藥物或化學產品，但卻有益生素的作用，它能夠改善水質，Lymnozyme®是一種純天然的微生物制品，可以用來改善水質，剛開始用的時候可能會引起氧需求量的增加，這種產品的目的是要改善料肉比，改善水產動物的存活率，降低壓力和疾病的危害，并且降低對非掌昂貴的藥物的需求，現在這種需求的潛力還沒有表現出來。

Sanolife® MIC (INVE TECHNOLOGIES NV, Belgium)是一種商業產品，改產品可以顯著的提高幼蝦的存活率，幾乎與抗生素有相同的作用。

ALL-LAC™ (AllTech, Nicholasville, KY, USA)是一種含有鏈球菌和乳酸菌的商業產品，改產品已經被證明對陸生動物和羅飛魚有益處。

BioSaf™ (SafAgri, Minneapolis, MN, USA)是一種活得酵母粉，可以提高羅飛魚的生長率。

Cernivet® LBC (Cerbios-Pharma SA, Lugano, Switzerland)是一種針對于Enterococcus faecium SF68的商業產品。

Toyocerin® (Toyo Jozo Co. Ltd., Tokyo, Japan)是一種針對于Bacillus toyoi的商業產品。

Efinol® PT (Bentoli, Inc. USA)是一種商業益生素，他含有Bacillus sbutilis, B. licheniformis, B. coagulans, 乳酸菌, 鏈球菌和啤酒酵母。改產品可以直接投喂在池塘里或用作飼料的被膜（推薦劑量為4-7 g/kg feed），改產品可以延緩被病毒感染的蝦的死亡時間，可以提高總體的存活率。（Nunes 2006).

IV. 益生元
(30 min)

1. 定義

益生元由 Gibson and Roberfroid (1995)定義為一種不可消化的食物組分，它能通過刺激一種促進代謝倡導健康促進細菌的生長，使宿主獲益，從而提高宿主腸道平衡。

2. 當前研究

因為這個概念是剛剛被定義的，因此缺乏資料去證實益生元的健康促進效應。益生元的例子包括果糖寡聚體和人乳中的復合低聚糖。目前對魚的研究更加有限，只是些基礎研究。盡管如此，益生元和益生素相比的主要優勢在于其為天然餌料成分。食譜的供應標準化是很簡單的. 很多在魚腸道的條件性致病菌能夠利用較廣范圍的碳水化合物，盡管對于宿主的作用并不清楚 (Gatesoupe 2006). 作者同時證明條件性致病菌從益生元處獲益是不大可能的，因為它們的高度特異化。他也推薦慎重的使用益生元，因為在腸道持續的使用這種物質會產生病原菌體獲能利用本體復合物及其降解產物的威脅。盡管這種憂慮有待被證實。

3. GroBiotic-A®

益生元在水產養殖中的研究極為受限。Grobiotic®-A was developed by International Ingredient Corp., St. Louis, MO, USA.我們已經用雜交鱸魚的三個分離飼養實驗對產品進行了評估。這個產品是種混合物--部分自溶的啤酒酵母，奶組分，曬干的發酵產物（35.2% 粗蛋白,1.7% 粗脂肪 and ~53% 單糖和多糖包括低聚糖）

類似的產品已經顯示出對雞腸道菌群的影響，并且能夠促進雞的生長。Li and Gatlin (2004,2005) 發現在魚的飼料添加Grobiotic® -A 顯示出較高的采食率和細菌病原體侵害時較低的死亡率。海豚鏈球菌
and 海分枝桿菌. 盡管如此，腸道菌群也沒有被研究確定是否Grobiotic®-A 改變了它的組成.近期我們實驗室的活體外研究已經確認紅鯛腸道菌群的改變。Sciaenops ocellatus in the presence of GroBiotic®-A based on denaturing gradient gel eletrophoresis.

4.寡聚果糖, 菊淀粉and oligofructose

大部分益生元的研究是集中于果糖寡聚體 (FOS)."FOS" 包括所有的由果糖和葡萄糖組成的非可消化低聚糖。特別是果寡聚體涉及到短鏈果糖單位與終極葡萄糖單位以ß-(2–1) 鏈嵌和。果糖寡聚體的應用已被證明在許多方面都能夠增強腸道健康。

例如, 果糖寡聚體的應用已被證明能夠增加諸如雙歧桿菌等有益菌的數量，并被用來防治便秘。(Swanson et al. 2002).

Inulin是果糖聚合體(在自然界廣泛用于植物儲存碳水化合物)的一種雜和物. Oligofructose是 inulin的亞族,由不同聚合程度的聚合體組成。Inulin and oligofructose 在上胃腸道是不能被消化的。因此他們就減少了熱值; (Niness 1999). Inulin是大多數知名的"信得過“藥材的主要組成部分，如牛蒡根, 蒲公英根，土木香根, 菊苣根,還有中藥中的黨參. Inulin 是腸道內乳酸桿菌的首選食物，并且能促進腸有益菌群平衡.雙歧桿菌消化inulin產生鍛煉脂肪酸，如乙酸，丙酸，丁酸。前兩者，在肝中被用來產生能量.而丁酸在腸道中有防癌特性(Spiller, 1994). 近年來動物研究也證明inulin可以預防結腸癌前病變。

inulin 在水產飼料中的應用研究是相當受限的. Olsen et al. (2001)實測到飼料中添加15% inulin 反而影響北極紅點鮭的腸上皮細胞。adversely affected the

enterocytes of Arctic charr. 近期的研究顯示飼料中添加 2% oligofructose (Raftilose P95), 而不是inulin能夠顯著改變比目魚幼蟲腸道菌群的分布：使桿菌增加到14%并降低弧菌 (Mahious et al. 2006). 另外,在比目魚幼蟲飼料中添加2%

oligofrctose ，其生長速度顯著高于添加2% inulin, 2%lactosucrose or 2% 纖維素.

5. 乳糖、果糖和蔗糖

乳糖是二糖，含一個半乳糖和一個葡萄糖。在幼體哺乳動物體內，小腸絨毛分泌的乳糖酶，把乳糖分子分成兩個亞基，以促進吸收。正常情況下，在幼體生長的過程中，乳糖酶的產物逐漸消失，所以他們逐漸不能代謝乳糖。奶產品中的乳糖消耗量導致腸道微生物數量降低。在體外用排泄物來發酵乳糖和果糖會降低需氧菌數量，PH值以及氨濃度。在人體內注入乳糖，并維持嗜酸乳桿菌的含量（就像沒有這個種類的控制）導致培養基中的乳糖迅速消失，而β－牛乳糖含量增加。果糖對人體的消化酶有抵抗力，通過有限數量的細菌，特別是乳桿菌和雙岐桿菌在結腸內發酵。蔗糖是一種三糖，其分子是由一個半乳糖分子，一個葡萄糖分子和一個果糖分子組成。蔗糖是通過酶作用產生的。在胃和小腸中蔗糖不能被消化，蔗糖作用腸內微生物來大量增加雙岐桿菌的生長。

Kihara et al. (1995)利用蔗糖作為腸內微生物的基質，發現紅鰭笛鯛和成年黑鯛的腸膜肌的厚度增加。但是Kihara and Sakata(2001a) and Kihara and Sakata (2001b)發現鯉魚和紅鱒體內，微生物對蔗糖的利用率很低。Mahious et al. (2006)沒有觀察到在食物中添加2%的蔗糖對木葉鰈幼魚生長和有益微生物的影響。

6.
低聚異麥芽糖

低聚異麥芽糖是白聯珠菌發酵甘蔗汁的化合物。日糧中添加1%－4%能增加禽類盲腸內的雙岐桿菌數量，在對禽類的飼料攝取量和生長性能無有害影響下，抵抗沙門氏菌。(Chuang and Day 2004; Thitaram et al. 2005)。但是這些知識不能用在水產動物上。

7.低聚甘露糖

低聚甘露糖來源于酵母（啤酒酵母）細胞壁，大約45%

的細胞壁含有甘露糖的殘基(Tizard et al., 1989)。凝集素甘露糖在許多腸內病原體中占優勢并且間接黏著在上皮的細菌中(Baumler et al., 1997)。病原菌可以粘附腸上皮細胞，低聚甘露糖通過填充來阻止病原菌的粘附。利用潛在的有害菌占據粘附位置，能降低其在腸內的聚集。革蘭氏陰性菌通過與微生物表面的外源凝集素特異性甘露糖相互作用，利用低聚甘露糖產物來凝集。豬日糧中包含的低聚甘露糖通過降低致病菌(Connolly, 2001)和免疫調節(Newman, 1994; Pettigrew, 2000)，可能能夠改善豬的健康和生長狀況。狗飼料含有低聚甘露糖(P =0.05)能降低排泄物中的總需氧菌，增加(P = 0.13)乳酸菌的數量(Swanson et al. 2002)。目前尚沒有低聚甘露糖在水產上利用的相關報道。

8. 半乳寡聚糖

大豆和其他豆科植物含有很高濃度的α-半乳寡聚糖(α-GOS)比如水蘇糖和棉子糖。哺乳動物的α-半乳寡聚糖的消化水解相對較差，因為他們在上消化道沒有水解1,6糖苷鍵的α-半乳糖苷酶(α-Gal)。水溶性碳水化合物消化轉運到結腸中，在結腸內的微生物作用下迅速發酵，產生了大量的氣體。這種人工有道的腸胃氣脹對大豆作為人類和動物的主要食物來源的可接受性產生了極大的損害。微生物α-半乳糖苷酶(α-Gal)的利用對降解有害的α-半乳寡聚糖(α-GOS)乳酸菌(LAB)

比如乳酸菌(L.)
plantarum，L.酵母菌，L. brevis，L. buchneri和L. reuter是一種有希望的途徑，因為在植物發酵過程中α-半乳糖苷酶(α-Gal)的活性，能水解α-半乳寡聚糖(α-GOS)為可消化的碳水化合物(LeBlanc et al. 2005)。Tzortzis et al. (2004)證明合成低聚糖能增加雙岐桿菌和乳酸桿菌的數量和大小，同時大幅度降低梭菌的數量和大小，就像商業的體外益生素（FOS，蜜二糖，棉子糖）。通過改變短鏈脂肪酸產生方式，比較單獨使用GMM或者GMM加上嗜酸乳酸菌，證明增加L. reuteri能增加生物效應。短鏈脂肪酸產生的改變與L. reuteri的發酵性質一致，報道指出異常的合成菌對犬的腸道微生物發酵具有重要的影響。目前仍然不知道魚類是否利用半乳寡聚糖能增加胃腸道Labacillus

數量的穩定性。

V. Synbiotics (5 min)

當Gibson引入益生元的概念時，他也推測到如果益生元和益生素以一種他稱為synbiotic 的形式化和起來，就會有額外的收益。他定義為“益生元和益生素的混合物，通過提高胃腸道活菌添加植入和存活率，及選擇性的刺激生長間或激活一種或幾種健康促進菌的新陳代謝，從而提高宿主福利，使宿主受益。這個名字就意味著益生素應該給益生元生長提供選擇優勢，他們結合起來發揮協同作用。在此之前，對這一添加形式的科學研究數量是有限的，因此這種理論實體是否能提供除益生元和益生素單獨作用外的健康促進效應也未可知。(Teitelbaum and Walker 2002).

Synbiotics 對于水產養殖來說是一個非常新的概念。To the best of my

knowledge, this information is not available in our field.盡管有許多的內容關于某種益生素，如水產動物胃腸道中的L. rhamnosus以及益生元的不調和可能引起環境中菌群的改變。深入地研究益生元對胃腸道微生物生態的影響和synbiotics 的潛在發展對于水產養殖中水產動物胃腸道菌群的有效管理是十分必要的。