益生菌在水产养殖的应用

世界的水产品有40% 来自水产养殖，产值高达美金780亿元（FAO, 2007）。在过渔及水产品的需求增加等因素的影响下，水产养殖产品愈来愈重要。而影响水产养殖产量的主要因素为疾病导致的大量损失。当面临疾病问题时，养殖户常使用抗生素加以治疗，因而可能导致具有抗药性的菌株出现，该类具有抗药性的细菌也会危害到人类。

研究显示，来自养殖动物的特定抗药性的基因能够以特殊方式进入与人体健康有关的细菌中 （ Witte, 2000）。此过程意味着，来自养殖场的抗药性细菌有可能将质体转移到人体有关的细菌，进而造成人类的健康问题，这是目前备受争议的议题 (Schwarz et al., 2001)。因此基于抗生素的施用及病菌对于养殖户与人体健康的威胁，必须寻求其他方式以维持养殖生物之健康，而益生菌是一项值得关注的方法。

益生菌的定义

　　益生菌（probiotics）的概念最早是由 Metchnikoff （1907, 1908）提出，系将乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）引入人类的肠道中，以抑制其他有害的微生物。 Parker （1974）则提及益生菌是一种可调整小肠中微生物平衡的生物; 1989年，Fuller 将益生菌定义为活微生物饲料的添加物，该添加物可以有效改善宿主的肠内微生物平衡，进而对宿主有利。

益生菌的延伸定义

　　水产方面之益生菌的使用必须考虑几项与陆生动物不同的重要因素。一般来说，陆生动物的益生菌需到达肠胃道才能发挥作用，但水中生物的健康与外部环境息息相关，与其共生的微生物会随着水温、盐分及水流等改变（Hansen and Olafsen, 1999; Verschuere et al., 2000），且水中潜在的病原菌经常藉由渗透压及喂养的过程中产生刺激或入侵。由于这些外在的影响， Verschuere 等（2000） 建议将水中益生菌定义为有利于宿主（共生于宿主或存在四周环境）、能够改善饲料利用率、提供营养价值、改良外在环境或增加抗病能力的活体微生物。然而有研究显示，不一定是活菌才有免疫功能（Itami et al., 1998; Smith et al., 2003），细菌的衍生物如：胜聚糖（peptidoglycan）和脂多糖（lipopolysaccharides） ，也具有益生菌的功能。

益生菌的作用机制

益生菌能在肠道增殖及产生抗菌物质（Gismondo et al., 1999; Mombelli and Gismondo, 2000），且多重及多样性的益生菌更能保护肠内其他共生菌不受病原菌的侵袭（Timmerman et al., 2004）。而目前常用于水产养殖的益生菌，其主要功能包含下列几项：

1. 增加营养及改进饲料消化性

鱼介类肠道中具有会产生消化酵素的特定微生物，可以加强饲料的消化与吸收，也可能为肠道中维生素及必须胺基酸的来源，此功能是益生菌可能扮演的角色之一（Dall and Moriarty , 1983）。某些细菌可以在牡蛎的消化腺体中产生胞外酵素，如：蛋白、脂解，促进消化吸收并提供必须的成长因素。

刺激性或细胞性免疫

有些益生菌可刺激水产生物的非专一性抵抗力（nonspecific resistance），如：虹鳟口服Clostridium butyricum 可以提高对弧菌的抵抗力及增加吞噬细胞的活性（Sakai et al., 1995）；杆菌（Bacillus sp.）可激活草虾的免疫系统（Rengpipat et al.,2000）等。

竞争性排斥

一般动物的肠道内，益生菌与病原菌彼此会相互抗衡，竞争肠道上面的接触部位，会产生抗生素或酸性物质的细菌，能有效抑制病菌，提升其与病菌竞争接触部位的能力，这是益生菌很重要的特性之一（Yan et al., 2002）。

又，有些益生菌效益系来自与病菌竞争能量来源与营养物质。许多海洋细菌的生存受限于铁的竞争能力，大部分细菌生长需要铁，但铁局限在生物的组织及体液中，且大多为Fe3+ 型态，铁结合剂（siderophores） 使得微生物能够获得足够的铁而得以生存。会产生 siderophores 的益生菌在有限铁的环境下会将铁夺走，使得病原菌无法生存（Verschuere et al., 2000）。 Gam等 （1999）发现 Pseudomonas fluorescens 在有限铁的培养状况下会抑制 Vibrio anguillarum 之生长，然而在铁含量较多的培养条件下却无抑制作用。

改善水质

　　杆菌作为益生菌的主要特点是因为该类菌可影响水中微生物的组成及减少病原菌的数量，又可以改善水质。其原理是革兰氏阳性菌可以有效的将有机物转化为二氧化碳，而在高浓度的革兰氏阳性菌下，更可将有机碳的颗粒数降到最低。

5. 抗病毒作用

　　目前对于益生菌的抗病毒作用机制尚不清楚，但许多研究显示益生菌所产生的物质或其萃取物可造成病毒的钝化。据报导，在鲑鱼卵巢分离出的Pseudomonas sp.、Vibrio sp.、Aeromonas sp. 及Corynebacterium sp. 具有抗病毒作用，并能降低50% 的传染性造血组织坏死病毒（infectious hematopoietic necrosis virus, IHNV）的致病率。

结论
　　益生菌在水产养殖上应用的特性包括：增加营养及改进饲料消化性、提升刺激或细胞性免疫、与病原菌竞争进而排斥病菌、改善水质及抵抗病毒等。在水产养殖上使用益生菌可以

(1)改善养殖环境；

(2)减少抗生素的滥用；

(3)降低养殖生物疾病之发生；

(4)增加抗病能力及

(5)减低死亡率。但是目前大部分的益生菌其作用机制尚不明确，因此挑选益生菌时，必需确定对宿主无害。