益生菌發酵中草藥及其對水產動物影響的研究進展

李若銘，田佳鑫，王桂芹

(吉林農業大學生命科學學院，動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室，現代農業技術教育部國際合作聯合實驗室，吉林省動物營養與飼料科學重點實驗室，吉林 長春 130118)

隨著社會經濟的飛速發展以及人民生活水平的不斷提高，人們對水產品需求量日益增大，進而加速了水產養殖集約化的發展。水產動物疾病是困擾水產養殖業發展的主要原因，養殖生產中常采用抗生素進行防治，對公共衛生安全造成了嚴重的威脅。抗生素的濫用給養殖生產帶來了極大的危害，多重耐藥細菌的產生嚴重威脅人類健康，也導致水產品安全質量下降，造成嚴重的經濟損失。我國農業農村部第194號公告的頒布，宣布了我國“全面禁抗”的時代已經到來，因此，尋求新型抗生素替代物對水產養殖業的健康發展具有重要意義。我國中草藥資源豐富，在動物飼料研究中發現，中草藥具有營養和藥用價值，是一種安全的飼料添加劑。但由于中草藥的加工工藝，導致飼料適口性較差，為了尋求效果更佳、殘留更少的替代抗生素的產品，通過益生菌發酵中草藥，使中草藥有效成分充分釋放，同時也能夠改善飼料的適口性，且綠色環保、無污染，更加符合生態養殖的發展需要。因此，益生菌發酵中草藥的應用與開發已成為研究熱點之一。

一、發酵中草藥

中草藥中含有的活性物質具有促進生長作用，但是植物的細胞壁阻礙了有效成分的釋放，所以具有藥效慢、用量大等缺點，因此，益生菌發酵中草藥逐漸成為研究熱點(翟亞杰等，2018)。益生菌不僅能夠產生多種營養物質，而且能夠催化營養物質進行氧化、甲基化和酯化等生物反應(楊迪，2014)。利用益生菌進行發酵，不僅能夠對植物的細胞壁進行消化，釋放大量活性物質，降解有毒成分，產生新的活性物質；同時可以將大分子物質轉化為利于消化吸收的小分子物質，進而有效地縮短有效成分達到有效濃度的時間(Hwayong P等，2017)。在我國，利用發酵技術炮制中草藥的歷史悠久，傳統的發酵技術是利用空氣中的微生物進行自然發酵，所以發酵的品質難以保證。而現代的發酵技術利用了現代生物學技術對發酵過程進行監控，因此發酵中草藥的質量有了保障，并且在產品研發、生產以及制定標準化等方面具有重要的意義。

二、益生菌發酵中草藥的優勢

1.益生菌與中草藥協同作用

益生菌是一種活性微生物，能夠提高魚類生長和飼料利用率，增強免疫應答以及抗逆性。中草藥是一種兼具保健與防治疾病作用的傳統天然植物，二者相互作用，中草藥能夠保持腸道內的弱酸環境，抑制有害微生物繁殖，并為益生菌的生長繁殖提供營養物質(Mahmoud A O D 等，2016；Marina K P I 等，2015；Aditya K W 等，2008；艾素等，2019)。同時，益生菌通過增加腸道菌群的種類和數量，進而維持動物機體微生態平衡(陳國花，2013；呂戰旗等，2019；孟彬等，2018)。發酵后，益生菌促使中草藥激活機體的非特異性抗菌因子，進而全面滅殺病原菌，具有無抗藥性、安全高效等優勢(蘭時樂等，2010；李國忠等，2011)。二者共同使用，能夠協同發揮作用，發酵中草藥能夠最大限度地釋放出有效成分，增強其原有的性能，促進活性成分更好地被吸收利用(王靜涵等，2020)。

2.提高中草藥利用率，增強藥效

發酵后能夠最大限度地釋放中草藥的活性物質，并且將大分子物質降解為易消化吸收的小分子活性物質，進而提高有效成分的含量，從而增強藥效(張謙等，2018)。發酵的過程會產生使細胞壁裂解的胞外酶，從而使活性物質多次穿過細胞壁時更容易析出，因此更利于機體吸收利用，從而增強藥物療效，減少用量(金爾光等，2015；尹小良，2011；張高娜等，2012)。吳泊等(2018)研究表明，發酵后的紅花可提高纖溶活性，進而增強了溶解血栓的效果。Yun X等(2016)研究了發酵前后丹參化學成分的變化，結果表明，發酵可有效地提高丹參的抗氧化活性和總酚含量，增加了丹酚酸B等酚酸類化合物的含量，形成了丹酚酸B富集。陳新瑤等(2019)研究表明，在斷奶仔豬的飼料中添加8‰的中藥發酵添加劑能夠明顯提高其生長性能，降低腹瀉率，進一步證實了發酵后的中草藥能夠增強藥效，進而使防治疾病的效果更加顯著。

3.產生新的活性物質

益生菌不僅可以分泌多種具有生物轉化能力的胞外酶，而且產生的多種次生代謝產物也對轉化為新的化合物發揮著重要作用(陳柯源等，2019；董建偉等，2018)。張棟健等(2017)研究表明，益生菌發酵后產生2 個單糖苷新成分。Dong J W等(2017)研究發現，益生菌發酵后可以將阿樸菲生物堿轉化為對應的4R-羥基阿樸菲生物堿，使二聚單萜苯丙酸轉化為活性更佳的二聚單萜。張敏等(2015)對淡豆豉藥材進行發酵后，產生了一種具有溶栓作用的纖溶酶。谷巍等(2019)采用高效液相色譜檢測發酵前后活性成分的變化，研究發現，發酵液在16 分鐘時主要特征吸收峰消失，產生了一種新的特征吸收峰，這一結果證實了發酵后形成了新的物質。

4.降低藥物毒副作用

部分中草藥在發揮療效的同時會產生毒副作用，對動物機體帶來危害，也在飼料應用中受到了限制(李博等，2019)。中草藥發酵后，能夠降解或轉化其中的毒性成分，進而降低或消除其毒性作用(乜春等，2019)。Hwayong P 等(2017)研究結果表明，發酵后的中草藥中未檢測出急性毒性或基因毒性。朱舟等(2017)研究表明，通過發酵處理，可以獲得毒性較小、抗驚厥力較高的產物，達到減毒增效的目的。莫睿文等(2020)研究了飼料中添加發酵中藥渣對文昌雞肝臟毒性的影響，結果表明，飼料中添加發酵中藥渣可減少文昌雞肝細胞損傷，能夠促進肝臟的合成代謝和貯備功能，其中以1.0%添加量最適。因此，發酵后的中草藥在增強藥效的同時，也可以降低或消除其毒性作用。

5.調節腸道菌群

中草藥經過發酵進入動物體內后，不僅可以保持原有菌群的優勢、補充腸道內菌群，而且可以通過生物奪氧、競爭抑制、產生的酶類與酸類物質以及中草藥的抑菌作用抑制病原菌繁殖生長，進而調節腸道內微生物菌群的平衡。于佳民等(2016)研究了發酵中草藥對肉雞腸道菌群和肝臟的保護作用，結果表明，在飼料中添加1‰的發酵液可降低內毒素水平、血清轉氨酶活性和總膽紅素。這一結果證實了發酵中草藥具有調節腸道菌群、維護腸道健康的作用，并且對肝臟也具有一定的保護作用。門文卉等(2016)在黃羽烏骨仔雞的飼料中添加4%的發酵中草藥制劑，結果表明，發酵中草藥可顯著降低盲腸的pH，并且益生菌的數量增加20.2%。

6.不易產生耐藥性

中草藥復合微生態制劑能調節機體的整體作用并激活機體的非特異性免疫抗菌因子，進而全方位地殺滅動物體內的病原菌，而這種抗菌機制不直接作用于菌體，因此不易產生抗藥性。

7.節約藥源，保護環境

利用發酵技術后，中草藥的藥效得以增強，因此藥量減少，從而保護中草藥資源。此外，提取有效成分后中草藥就被丟棄了，這對寶貴的中草藥資源造成了巨大的浪費，而且對環境造成了污染，而利用發酵技術，可以將中藥廢渣轉化為具有較高營養價值的蛋白質、多糖等物質，就可以很好地解決這一難題。竺利紅等(2015)以黃芪藥渣為底物進行發酵，結果表明，利用發酵技術能夠產生豐富的酶系，并且黃芪甲苷的釋放量增加了4 倍，此結果證實了發酵中草藥能夠增強藥效、節約藥源，具有良好的開發潛力。

三、發酵中草藥對水產養殖的影響

1.發酵中草藥對水產動物的營養價值

發酵中草藥能夠提高飼料的利用率。一方面，益生菌具有高效降解能力，通過發酵還能夠促進酶的活力，使整個體系的水解能力進一步提升，從而提高底物的降解程度和飼料原料的利用率；另一方面，經過發酵后，抗營養因子能夠被有效地降解、飼料顆粒性能得以增強以及適口性得到了優化，進而提升了飼料的利用效率(余智杰，2020；黃凱，2021；金燕等，2020)。同時，發酵會產生具有增進食欲、增強飼料誘食效果的不同類型的有機酸、生物堿、黃酮類等豐富的營養物質(張皓迪等，2019)。趙倩等(2017)在鯉魚(Cyprinus carpio)的飼料中添加了發酵中草藥，研究表明，添加枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)組的發酵中藥比對照組飼料系數降低了14.59%，增重率提高了14.29%；比添加中草藥組飼料系數降低了13.73%，增重率提高了21.45%。齊國山等(2018)用添加中草藥的發酵物對白對蝦進行連續投喂，研究中草藥發酵物對其生長性能的影響，結果表明，中草藥發酵物能夠顯著提高增重率、成活率以及特定生長率。中草藥與益生菌的協同作用在發酵過程中具有重要意義，益生菌能夠增強中草藥的吸收，而中草藥能夠加快益生菌的增殖速度(陳國花，2013)。

2.發酵中草藥對水產動物的藥用價值

發酵中草藥在疾病防治中發揮了重要作用。益生菌和中草藥在免疫調節和抑菌方面均表現出良好的效果，研究表明，大多數中草藥具有雙向免疫調節作用，而益生菌能與腸道菌群相互協調，進而調節機體的免疫功能(劉洋等，2017)。具有發酵作用的益生菌不僅通過作用于細胞壁或細胞膜系統、細胞內的酶系統或功能蛋白以及遺傳物質或粒結構而分泌抑菌物質，而且通過爭奪營養或著附點來抑制病原的生長，因此，發酵處理后的中草藥能夠有效地增強藥效，進而提高機體的免疫力。李永娟等(2018)研究表明，在飼料中添加發酵中草藥能夠提高草魚(Ctenopharyngodon idella)抗嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)能力。謝炎福等(2015)研究表明，發酵中藥能夠顯著提高鯉(Cyprinus carpio)、鯽(Carassius auratus)的免疫能力，而且在防治鯽魚出血病的研究中發現，與中藥組相比，發酵中草藥預防組成活率提高22.5%，治療組提高30%，發酵中草藥對鯽魚出血病有明顯的防治作用。李國紅等(2006)利用枯草芽孢桿菌(B.subtilis)對連翹進行發酵，研究表明，發酵后的連翹對榛色青霉菌和結核分枝桿菌具有明顯的抑制作用。大量研究表明，益生菌促進中草藥產生更多的抑菌活性物質，中草藥中的營養物質又有利于益生菌的生長，因此發酵中草藥的抑菌活性得到了增強，這對動物的疾病防治具有重要意義，但具體的代謝路徑和信號通路并未被闡述，揭示藥物代謝途徑對于疾病的精準治療具有重要意義。

3.發酵中草藥對養殖水體的凈化作用

發酵中草藥通過減少有毒有害氣體排放量和水體內殘留的餌料，進而凈化水質。養殖過程中，在飼料中添加發酵中草藥可以分解水體中的殘渣、排泄物等，同時還可以抑制水體中病原微生物的生長，有利于健康養殖。湯菊芬等(2015)在飼料中添加中草藥益生菌制劑，投喂凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)，研究證實中草藥益生菌制劑能夠有效地降解水體中的氨態氮、亞硝酸鹽，同時具有維持水體pH 相對穩定的功效。王利等(2016)研究表明，在水體中添加發酵中草藥，能夠有效地降解水體中的有害物質、控制水體中的總磷含量在正常范圍內，同時可以降低赤潮等災害的發生概率。發酵中草藥的使用有效地降解水體中的有機物，形成無機鹽，進而被浮游植物吸收，從而優化養殖水體，最終達到凈化水質的目的(榮威等，2020)。

四、展望

在“全面禁抗”的背景下，尋求高效且安全的飼料添加劑具有重要的意義。發酵中草藥利用益生菌發酵提高功效，改善水體環境，促進水產動物生長發育。同時，發酵中草藥提高益生菌和中草藥的益生作用，改善水產動物的免疫能力。因此，發酵中草藥是一種安全的抗生素替代品，對綠色健康水產養殖的發展具有重要意義。但目前，發酵中草藥種類繁多，中草藥的來源也各不相同，同時益生菌種類也決定發酵產物的差異，導致發酵中草藥功能大不相同。針對不同種類水產動物和不同養殖環境，篩選不同功效的中草藥和益生菌需要進一步的研究。發酵中草藥的益生機制也有待深入探究，這對提高水產品質量和保護生態環境具有重要意義。