研究背景
仿刺參(Apostichopus japonicus)由于其較高的營養價值和經濟價值，近年來在東亞地區得到了廣泛的養殖。但由于養殖規模迅速擴張、養殖密度過高以及環境惡化，導緻了以弧菌為主的嚴重病害的發生，以及纖毛蟲等有害生物的大量繁殖，給該品種的養殖業造成了巨大的經濟損失。是以，提高刺參的免疫和抗病能力是目前研究的重點。
營養免疫學是水産動物調節免疫反應、增強抗病能力的新途徑。使用益生菌、枯草芽孢杆菌發酵魚粉和扇貝裙邊、多不飽和脂肪酸, 來自植物和真菌的多糖作為膳食補充劑可能通過增強非特異性免疫系統改善動物健康，通過增加營養物質的消化和吸收促進動物生長。
魚粉蛋白質含量高、品質好，被認為是水産飼料中最重要的原料。然而，随着水産養殖業的快速發展，魚粉供需缺口越來越大，魚粉價格上漲。尋找一種又好又便宜的魚粉替代品是水産飼料研發的當務之急。近期研究表明，在飼料中添加适當比例的魚粉替代品（發酵豆粕、雞毛蛋白水解物、南瓜籽餅、酵母發酵菜籽粕、螺旋藻粉、血粉等）不會對動物的終末體重、體增重或特定生長率産生影響。
枯草芽孢杆菌作為益生菌已被用于提高刺參的生長性能、非特異性免疫和抗病能力。然而，益生菌發酵飼料對刺參免疫能力的影響迄今尚未見報道。
實驗方法
候選益生菌分離鑒定：從刺參養殖用水和底泥中分離出3株候選益生菌，分别為纖維素酶菌株(菌株XW15)、脂肪酶菌株(菌株ZF3)和蛋白酶菌株(菌株DB1)。16S rDNA測序結果顯示，菌株XW15、ZF3和DB1分别為地衣芽孢杆菌(相似度為99%)、枯草芽孢杆菌(相似度為99%)和枯草芽孢杆菌(相似度為99%)。分别為纖維素酶菌株(菌株XW15)、脂肪酶菌株(菌株ZF3)和蛋白酶菌株(菌株DB1)。16S rDNA測序結果顯示，菌株XW15、ZF3和DB1分别為地衣芽孢杆菌(相似度為99%)、枯草芽孢杆菌(相似度為99%)和枯草芽孢杆菌(相似度為99%)。三種候選益生菌均無緻病性，且菌株XW15和DB1能夠抑制刺參緻病菌交替假單胞菌的生長，是以，将這3種候選益生菌用于魚粉和扇貝裙邊的發酵。
飼料制備：将候選益生菌（3株候選益生菌等量混合，總數為1×109 CFU/ml）在30◦C條件下對魚粉和扇貝裙邊分别進行24、48和72 h的發酵，根據發酵後原料中遊離氨基酸以及小肽含量确定最佳發酵時間，之後在此條件下準備原料，制備實驗飼料。共制備三種飼料：CK（未發酵魚粉）、FF（發酵魚粉）以及FSM（發酵扇貝裙邊），飼料配方如下：
養殖實驗：該實驗共設定3個實驗組：對照組（CK）、發酵魚粉組（FF）以及發酵扇貝裙邊組（FSM），每組3個重複，每個重複20刺參，刺參初均重為9.3±0.05 g，實驗周期為60天。養殖實驗結束采集樣品，用于後續分析。
實驗結果
1. 益生菌發酵後飼料成分的變化
益生菌發酵顯著改變了魚粉和扇貝裙邊中營養物質的組成。魚粉中遊離氨基酸含量在發酵72 h後顯著增加（圖A），而小肽的含量在發酵48和72 h後顯著增加（圖C）。扇貝裙邊中遊離氨基酸含量顯著增加在發酵48和72 h後顯著增加（圖B），而小肽含量在發酵24、48和72 h後顯著增加（圖D）。魚粉和扇貝裙邊中的遊離氨基酸和小肽含量在發酵72 h後均顯著增加，是以，以發酵72h的魚粉和扇貝扇貝裙邊為原料制備飼料。
2. 發酵飼料對生長性能的影響
發酵魚粉、發酵扇貝裙邊組與對照組之間的體增重（圖A）和特定生長率（圖B）無顯著差異(P > 0.05)，說明發酵魚粉和發酵扇貝裙邊對刺參生長性能無顯著影響。這可能是因為所有的飼料都含有足夠的營養物質來支援刺參的生長。
3. 對體腔細胞數量、呼吸爆發活性和吞噬活性的影響
與對照組相比，發酵魚粉組刺參體腔細胞數量無顯著變化，而發酵扇貝裙邊組刺參體腔細胞數量顯著增加（圖A）。發酵魚粉組刺參呼吸爆發活性無顯著變化，而發酵扇貝裙邊組刺參呼吸爆發活性顯著提高（圖B）。發酵魚粉組和發酵扇貝裙邊組刺參的吞噬活性均無顯著變化（圖B）。由此可見，益生菌發酵扇貝裙邊可提高刺參體腔細胞數量和呼吸爆發活性。
4. 對免疫和抗氧化相關酶的活性的影響
發酵魚粉組和發酵扇貝裙邊組與免疫相關的酶如堿性磷酸酶（APK）、酸性磷酸酶（ACP）和溶菌酶（LZM）的酶活性顯著升高（圖A-C）。發酵魚粉組和發酵扇貝裙邊組的總抗氧化能力（T-AOC）酶活性顯著降低（圖D）。發酵魚粉組的超氧化物歧化酶（SOD）活性顯著降低（圖E），而發酵扇貝裙邊組的過氧化氫酶（CAT）活性顯著升高（圖F）。
5. 對免疫及抗氧化相關基因表達的影響
對刺參腸道(A、D、G)、呼吸道(B、E、H)和體壁(C、F、I)中免疫和抗氧化相關基因的表達水準進行了研究。結果表明，發酵扇貝裙邊組刺參腸道（圖A）和體壁（圖C）中LZM的表達水準均顯著增加，而發酵魚粉組和發酵扇貝裙邊組呼吸樹（圖B）中LZM的表達水準顯著降低。發酵魚粉組和發酵扇貝裙邊組刺參腸道（圖D）和呼吸樹（圖E）中CAT的表達水準顯著增加，而體壁（圖F）中CAT的表達水準明顯降低。發酵扇貝裙邊組腸道（圖G）和呼吸樹（圖H）中SOD的表達水準顯著降低，而體壁（圖I）中SOD的表達水準顯著增加。
結論
本研究中，發酵扇貝裙邊組與對照組的體增重和特定生長率沒有顯著差異，提示發酵扇貝裙邊可能是刺參養殖魚粉的潛在替代品。發酵魚粉和扇貝裙邊可提高刺參的非特異性免疫和抗氧化活性。本研究結果為進一步了解益生菌與刺參非特異性免疫的關系以及發酵扇貝裙邊在刺參養殖中替代魚粉的潛力奠定了基礎。
來源： 水生動物健康評估