Пробиотики для аквакультуры (природа (бактерии или микроводоросли), описание, свежие разработки, методики культивирования)

Введение
Существенным фактором, сдерживающим увеличение объема производства рыбной продукции, являются болезни рыб и связанные с ними потери. В последние годы стремительными шагами расширяются площади рыбоводных хозяйств — нерестово-выростных, прудовых, лиманных на теплых водах, на торфоразработках, на озерах и водохранилищах. Изменяются методы рыборазведения. Рыбоводство приобретает индустриальный фундамент. Меняется уровень интенсификации традиционного прудового рыбоводства: плотности посадки рыбы на единицу площади увеличиваются в разы, вводятся добавочные объекты разведения и совместно выращиваются рыбы, принадлежащие к разным видам (поликультура), в больших объемах задействуются концентрированные корма и удобрения.
Все эти меры, безусловно, направлены исключительно во благо и призваны увеличивать численные показатели выхода товарной рыбы соответствующего качества. Однако, использование подобных способов может также спровоцировать нежелательные явления в процессе выращивания рыбы. Речь, в частности, идет о массовых вспышках заболеваний, которые могут поставить под угрозу успешное выращивание запланированного количества рыбы. Некоторые инфекционные заболевания люди все же научились лечить. Зачастую на рыбоводных хозяйствах используют антибиотики, однако их применение дает множество нежелательных побочных явлений. Прежде всего, это значительное ухудшение иммунитета рыб, непоправимое нарушение экосистем и микробиоценозов, что провоцирует губительные последствия.
Дабы избежать подобного развития сценария, весьма эффективной мерой по предотвращению, а самое главное, предупреждению заболеваний является использование пробиотиков в аквакультуре.
Общая характеристика пробиотиков
В широком смысле, пробиотики-это живые клетки, являющиеся полезными микроорганизмами, которые имеют питательную ценность ввиду наличия определенного микробного состава. Пробиотические штаммы проявляют мощную активность в улучшении здоровья организма. Пробиотики в последнее время стали предметом большого интереса в области микробиологии, в частности, ученых интересует их роль в нормальной физиологии и влияние на организм во время заражения.
Ввиду того, что рыбы и другие гидробионты обитают в водной среде с повышенной микробной нагрузкой, смысл понятия «пробиотик» для аквакультуры раскрывался по-разному. Различные трактовки этого понятия можно объединить в единую терминологическую структуру: «Пробиотик – это такой живой микробный препарат, который используется для улучшения микрофлоры самого организма или среды его обитания».
Прежде чем использовать пробиотик в качестве потенциального полезного агента, необходимо убедиться в его безопасности, знать технологические и функциональные характеристики. Характеристики хорошего пробиотика:
Пробиотик должен уметь создавать благоприятное воздействие на хозяина;
Пробиотик должен быть непатогенными и нетоксичными;
Он должен обладать способностью влиять на местную метаболическую активность;
Он должен быть пригоден для выживания и переработки в условиях кишечника, таких как устойчивость к низкому рН и органическим кислотам;
Пробиотик должен быть стабильным, безопасным, эффективным и приспособленным для сохранения жизнеспособности в течение длительного времени;
Он должен обладать способностью восстанавливать и изменять микрофлору кишечника;
Пробиотик должен обладать антиканцерогенной и антимутагенной активностью, снижать уровень холестерина, поддерживать целостность слизистой оболочки и усиливать моторику кишечника;
Он должен быть способен ускорять, облегчать и поддерживать работу пищеварительного тракта;
Пробиотик должен обладать способностью противостоять желудочному соку и воздействию желчи, что имеет важное значение при пероральном приеме;
10) Антимикробная активность в отношении патогенных бактерий;
11) Устойчивость к антибиотикам может помочь им выжить в присутствии вводимых лекарств и других антимикробных соединений;
12) Быстрое размножение, с постоянной или временной колонизацией желудочно-кишечного тракта.
Основными пробиотическими группами являются часто используемые штаммы Lactobacillus, Bifidobacterium, Pediococcus, Lactococcus, Bacillus и дрожжей. Ниже приведен список с микроорганизмами, разрешенными к применению в аквакультуре (Таблица 1).
Название рода Вид
BacillusBacillus cereus var. toyoiBacillus licheniformis
Bacillus subtilis
Enterococcus Enterococcus faecium
Lactobacillus Lactobacillus caseiLactobacillus farciminisLactobacillus plantarum
Lactobacillus rhamnosusPediococcusPediococcus acidilacticiSaccharomyces Saccharomyces cerevisiae
Streptococcus Streptococcus infantariusТаблица 1. Микроорганизмы, разрешенные к применению в аквакультуре согласно Директивы Совета 70/524/EEC
Пробиотики продемонстрировали значительный потенциал в качестве терапевтических средств для лечения различных заболеваний, но механизмы, ответственные за эти эффекты, до сих пор полностью не изучены. К числу нескольких важных механизмов, лежащих в основе антагонистического действия пробиотиков на различные микроорганизмы, относятся следующие: модификация микробиоты кишечника, конкурентная адгезия к слизистой оболочке и эпителию, усиление эпителиального барьера кишечника и модуляция иммунной системы для передачи преимущества хозяину.
Накопление доказательств показывает, что пробиотики связываются с хозяином посредством рецепторов распознавания образов, таких как Толл-подобные рецепторы и нуклеотид-связывающие домены олигомеризации, содержащие белковые рецепторы, которые модулируют ключевые сигнальные пути, такие как ядерный фактор и митоген-активированная протеинкиназа, для усиления или подавления активации и влияния на нисходящие пути. Это признание имеет решающее значение для выявления измеренных антимикробных реакций с минимальным воспалительным повреждением тканей. Четкое понимание этих механизмов позволит осуществлять надлежащий отбор пробиотических штаммов для конкретных применений и может раскрыть новые пробиотические функции.
Далее представлены примеры заболеваний (и патологических состояний) в аквакультуре, которые возможно можно лечить при помощи пробиотиков. Среди них:
Расстройства пищеварения;
Повреждения поверхностей тела;
Дисбактериоз;
Поражение ЖКТ инфекционными агентами;
И другие.
Влияние кормления лактобациллами на микрофлору кишечника, рост и выживаемость пост-личинок Macrobrachium rosenbergii было изучено еще в 2004 году. Для этого оценили широкий спектр микроводорослей, таких как Dunaliella salina, Spirulina platensis, Chlorella vulgaris и дрожжи, такие как Debaryomyces, Phaffia и Saccharomyces, грамположительные бактерии, такие как Bacillus, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Micrococcus, Streptococcus и Weissella, а также грамотрицательные бактерии, такие как Aeromonas, Alteromonas, Photorhodobacterium, Pseudomonas и Vibrio. В ходе наблюдений выяснилось, что вышеперечисленные пробиотики активно подавляют колонизацию потенциальных патогенов в пищеварительном тракте благодаря конкуренции за питательные вещества и пространство, изменяя микробный метаболизм и стимулируя иммунитет хозяина. Пробиотики могут стимулировать аппетит и улучшать питание за счет производства витаминов, детоксикации соединений в рационе и расщепления неперевариваемых соединений на более простые соединения.
Важно отметить, что баланс между фитопланктоном, зоопланктоном и полезными бактериями в процессе культивирования играет решающую роль в поддержании здоровья пруда. Пробиотики также широко используются в качестве очистителей прудов в аквакультуре: пробиотические бактерии непосредственно поглощают и разлагают органическое вещество или токсичный материал, улучшая тем самым качество воды. Микробные культуры производят различные ферменты, такие как амилаза, протеаза, липаза, ксиланаза и целлюлаза в высоких концентрациях, что помогает в процессах разложения. Зачастую пробиотические бактерии имеют широкий диапазон толерантности к солености, температуре и рН, что особенно важно в условиях аквакультуры.
Пробиотики пруда также имеют специальную смесь денитрифицирующих бактерий, которые удаляют основной источник пищи водорослей, а именно азот из воды пруда. Это резкое снижение концентрации азота затрудняет цветение водорослей.
Ниже представлена сравнительная таблица, в которой предоставлена краткая информация об использовании штаммов пробиотиков в аквакультуре (Таблица 2).
Штамм пробиотика Источник Использован на Метод введения
Streptococcus lactis и Lactobacillus bulgaricus Неизвестно Личинки Scophthalmus maximus Рацион с обогащенным живым кормом
Lactobacillus sp. и Carnobacterium sp. Коловратки (Brachionus plicatilis) Личинки Scophthalmus maximus Рацион с обогащенными коловратками
Vibrio alginolyticusХозяйство по разведению креветок Атлантический лосось Ванна в растворе с бактериями
Carnobacterium divergensЖКТ атлантического лосося Мальки атлантической трески Добавление в рацион питания
G-probiotic Коммерческий продукт Oreochromis niloticusДобавление в рацион питания
Pseudomonas fluorescens Lates niloticusOncorhynchus mykiss Добавление в воду
Aeromonas hydrophila, Vibrio fluvialis, Carnobacterium sp., Micrococcus luteus ЖКТ Радужной форели Oncorhynchus mykiss Добавление в рацион питания
Enterococcus faecium SF68 Коммерческий продукт (Cernivet) Anguilla anguillaL. rhamnosus JCM 1136 Культура Oncorhynchus mykiss Таблица 2. Часто исследуемые в аквакультуре пробиотики
Стоит также отметить потенциальное влияние пробиотиков на поведение рыб. Все больше доказательств указывают на прямое и косвенное взаимодействие между кишечной микробиотой (КМ) и центральной нервной системой (ЦНС). Здесь взрослые Danio rerio были дополнены Lactobacillus plantarum для определения влияния пробиотического лечения на структурные и функциональные изменения КМ, а также на неврологические и поведенческие изменения хозяина. Введение L. plantarum изменило β-разнообразие КМ, оставив нетронутой основную «архитектуру» ядра. Эти незначительные структурные изменения сопровождались значительным обогащением ряда прогнозируемых метаболических путей. В дополнение к модификациям КМ, лечение L. plantarum также значительно уменьшило тревожное поведение и изменило серотонинергическую сигнализацию в головном мозге. Наконец, добавка L. plantarum обеспечивала защиту от стресс-индуцированного дисбактериоза КМ. Эти результаты подчеркивают влияние комменсальных микробов на физиологические функции хозяина и демонстрируют двунаправленную связь между КМ и хозяином. (Источник: Daniel J. Davis & Holly M. Doerr. Lactobacillus plantarum attenuates anxiety-related behavior and protects against stress-induced dysbiosis in adult zebrafish.)
Еще одно исследование, недавно проведенное на раке Cherax cainii, подтверждает чрезвычайно важную роль пробиотиков в улучшении состояния организма объектов аквакультуры. Это исследование было направлено на изучение комбинированного влияния двух наиболее мощных пробиотических бактерий Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus plantarum на общее состояние здоровья и иммунный статус пресноводных раков в лабораторных условиях. В общей сложности 36 особей были распределены по шести различным резервуарам и двум различным группам кормления, контрольной и пробиотической. После акклиматизации контрольную группу кормили базальным рационом, а пробиотическую - 109 КОЕ/мл на кг бактериального подкорма в течение 60 дней.
Полученные результаты не выявили существенных различий в прибавке массы тела, однако пробиотический корм значительно улучшил некоторые параметры гемолимфы и биохимический состав хвостовой мышцы. Данные гистологии показали лучшее здоровье гепатопанкреаса, а также более высокое количество микроворсинок. Пробиотические бактерии вызвали значительный сдвиг микробных сообществ на разных уровнях таксонов, в основном тех, которые были признаны полезными для раков. Пробиотическая диета также обогатила метаболические функции и гены, связанные с врожденным иммунным ответом раков. Дальнейший корреляционный анализ выявил значимую ассоциацию некоторых таксонов с повышенной активностью гемолимф и иммунных генов.
Таким образом, пищевые добавки лактобацилл могут модулировать общее состояние здоровья и иммунитета, а также микробный состав кишечника и сеть взаимодействия между кишечной микробиотой и иммунной системой у раков.
Свежие разработки и методики культивирования на конкретных примерах
Прежде всего, хотелось бы уделить внимание таким передовым и эффективным пробиотикам как «Пролам», «Бацелл» и «Моноспорин». В недавно проведенном исследовании выяснилось, что что данные пробиотические кормовые добавки повышают темп роста, выживаемость, несколько снижают затраты кормов на 1 кг прироста и повышают рентабельность производства.
Влияние кормовых данных пробиотических добавок отслеживалось на сеголетках осетра. Во многом высокая продуктивность осетровых в фермерских рыбоводных хозяйствах связана с полноценным кормлением именно в этот период роста. Ниже представлена схема в виде таблицы, в которой отражается лабораторный опыт по кормлению рыбы (Таблица 3).
Группы Характеристика кормления
1 Основной рацион (ОР)
2 ОР+ 0,6 % пробиотика «Пролам» по массе корма
3 ОР+0,2 % пробиотика «Бацелл» по массе корма
4 ОР+ 0,2 % пробиотика «Споротермин» по массе корма
5 ОР+ антибиотик «Антибак 100» 100 мг/кг корма
Таблица 3. Схема опыта
Из данных таблицы, первая контрольная группу молоди получала стандартный комбикорм. В опытных группах также добавлялись исследуемые кормовые добавки. Частота кормления- 12 раз/сутки гранулированными кормами.
Результаты исследований были следующими. Масса рыб в начале опыта не отличалась. В конце периода выращивания достоверно увеличилась конечная масса сеголетков осетра во второй группе при скармливании в составе корма пробиотика «Пролам» на 5,5 %, в третьей группе при использовании пробиотика «Бацелл» – на 10,1 %, в четвёртой, где рыба потребляла пробиотик «Споротермин» – на 15,8 %, в пятой группе с антибиотиком – на 4,3 %.
Длина тела рыбы и коэффициент упитанности в опытных группах были выше, чем в контрольной. Также значительно повысилась выживаемость рыбы в опытных группах. В опытных прудах сеголетки осетра росли лучше, чем контрольные сверстники во все периоды выращивания.
Также в конце выращивания проводился анализ состава кишечной микрофлоры молоди рыб, данные которого представлены в таблице. (Таблица 4)
Показатели Группа
1 2 3 4 5
Кишечная палочка 6×107 2×105 2×106 4×106 6×105
Сенная палочка 2,2×105 3,5×106 4,0×107 4,2×107 2,0×105
Стафилококк 1×106 1×104 2×103 1×102 3×101
Энтерококк 5×101 4×101 1×101 3×101 4×101
Дрожжи 1×10-1 1×10-1 1×10-1 3×10-1 7×10-1
Таблица 4. Состав кишечной микрофлоры молоди осетра
Из представленных выше данных видно, что при скармливании пробиотиков молоди рыбы снизилось содержание кишечной палочки и стафилококка. В третьей и четвертой опытных группах увеличилось количество сенной палочки в содержимом кишечника, что говорит о положительном влиянии скармливания кормовых добавок в составе рационов для рыб.
При увеличении стоимости комбикормов за счёт ввода пробиотиков, повысился уровень рентабельности выращивания рыбы во второй группе на 10,2 %, в третьей – на 20,7 %, в четвёртой – на 35,7 %, в пятой, при скармливании антибиотика – на 8,8 %.
Применение пробиотических кормовых добавок позволило повысить интенсивность роста рыбы на 15,8 %, коэффициент упитанности на 3,8 -7,7 %, уровень протеина в теле сеголетков во всех группах и уровень рентабельности выращивания, особенно при применении пробиотика «Споротермин».
Зафиксировано снижение затрат кормов на 1 кг прироста на 5 -14 %. В сравнении с пятой группой рыбы, получавшей антибиотик, рыбоводные и экономические показатели были получены выше в опытных группах молоди, употреблявшей различные пробиотики, что доказывает, что профилактика эффективнее лечения. (Источник: С.И. Кононенко, Н.А. Юрина, А.А. Данилова. «Рыбоводное обоснование применения кормовых пробиотиков», 2017).
Свежие исследования, посвященные комбинации пекарских дрожжей, S. cerevisiae и B. subtilis в корм для Нильской тиляпии, определили их возможное благотворное влияние для неспецифической модуляции иммунной системы рыб в сложных условиях, таких как системы с низким входным потоком.
Непрерывное введение S. cerevisiae совместно с Bacillus subtilis улучшало состояние врожденного иммунитета, снижало контаминацию рыбьих мышц патогенными бактериями и модулировало микробиоту кишечника.
Стоит отметить, что S. cerevisiae приводил к более видимому эффекту в аспектах улучшения иммунитета по сравнению с B. subtilis, продемонстрировав, что это более эффективный пробиотик по сравнению с бактериями. Содержание микробов в рыбе в текущем исследовании было ниже рекомендуемых микробиологических пределов для рыбы, что может свидетельствовать о безопасности при употреблении человеком. (Источник: Mary A. Opiyo & James Jumbe. Dietary administration of probiotics modulates non-specific immunity and gut microbiota of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) cultured in low input ponds)
Существенная проблема, касающаяся питания рыб, это зависимость от рыбной муки, которая является неустойчивым товаром и источником органических загрязнителей. Наиболее очевидной альтернативой рыбной муке является применение растительных кормов, но их питательная ценность ограничена наличием высоких уровней некрахмальных полисахаридов, которые не метаболизируются рыбой.
В одном из исследований было продемонстрировано, что состав микробных сообществ рыбьего кишечника адаптируется, когда хозяина кормят различными ингредиентами. На этом основании предположили, что селективное преобладание растительной пищи на микробиоту кишечника рыб может оказаться полезной стратегией для обогащения бактерий секретом, способным мобилизовать силы организма. Нацеливаясь на бактериальные спорулирующие изоляты с разнообразной углеводной активностью из кишечника европейского морского окуня, в этом исследовании получили изоляты с высоким пробиотическим потенциалом. Этот потенциал был подтвержден in vivo, поскольку отобранные изоляты приводили к лучшему росту и эффективности использования корма в рыбных рационах с добавлением пробиотиков на растительной основе, что способствует устойчивому и более экономичному ведению аквакультуры. (Источник: Cláudia R. Serra & Eduarda M. Almeida & Inês Guerreiro. Selection of carbohydrate-active probiotics from the gut of carnivorous fish fed plant-based diets)
Важное исследование, показывающее важность распределения штаммов лактобацилл в слизи и слизистой оболочке кишечной ткани Danio rerio, было проведено в 2017 году. В нем наблюдалось прогрессирующее изменение пространственного распределения штаммов лактобацилл, которых предложили разделить на три класса: тип слизи, тип слизистой оболочки и гибридный тип. Штаммы гибридного типа были более эффективны в защите зебры от инфекции Aeromonas hydrophila. Были отобраны три штамма, представляющие различные типы распределения. Штамм типа слизистой оболочки индуцировал более высокую кишечную экспрессию воспалительных цитокинов, в отличие от других штаммов.
В совокупности защитная активность лактобацилл у Danio rerio коррелирует с их пространственным распределением в кишечной ткани, причем штаммы, демонстрирующие сбалансированное распределение (гибридный тип), более эффективны в защите. (Источник: Suxu He & Chao Ran & Chubin Qin & Shuning Li. Anti-Infective Effect of Adhesive Probiotic Lactobacillus in Fish is Correlated With Their Spatial Distribution in the Intestinal Tissue)
В последние десятилетия внутри сектора аквакультуры были разработаны различные производственные системы для различных водных организмов, направленные на сокращение водопользования и культурного пространства, значительно увеличивающие плотность культуры. Точно так же актуальными стали те системы, которые ограничивают вспышки инфекций и минимизируют эксплуатационные расходы.
Интересным примером такого типа систем является так называемый Biofloc, который состоит из развивающихся микробных агрегатов, образованных из соотношения углерода и азота (C:N) в воде, с низким или нулевым обменом и высокой оксигенацией, а также рационов с низким содержанием сырого белка и внешних источников углерода, таких как сахарный тростник, рисовые и пшеничные отруби и др. Это соотношение позволяет расти микробным сообществам, особенно гетеротрофным бактериям, которые метаболизируют углеводы и потребляют неорганический азот (главным образом аммиак), снижая их концентрацию и улучшая качество воды.
Технология Biofloc является одной из инновационных методик управления отходами и удержания питательных веществ, которая предлагает решение для решения экологических проблем в аквакультуре. Она не использует водообмен для решения проблемы элиминации азотных соединений, но использует микробную ассимиляцию, стимулируемую добавлением материала, богатого углеродом, для преобразования этих соединений.
Кроме того, микробный белок может быть использован в качестве пищи для культурных видов. Это очень важно, поскольку в любой системе культивирования рыб и ракообразных управление качеством воды является главным фактором, влияющим на производственный сектор, особенно в интенсивных и гипертензивных системах культивирования.
В обычных системах культивирования рыб и ракообразных трансформация азотистых соединений осуществляется автотрофными микроорганизмами родов Nitrospira, Nitrobacter и Nitrosomonas. Однако избыток органического вещества в виде углерода подавляет их эффективность, ограничивая их рост. В системах Biofloc, напротив, системах трансформация азотистых соединений более эффективна, поскольку этот процесс осуществляется факультативными гетеротрофными бактериями, которые в основном соответствуют роду Bacillus и Pseudomonas. Эти два пола более эффективно действуют в присутствии органического вещества, что позволяет быстро увеличить их популяционную численность и процесс восстановления оксидов. Некоторые авторы показали различные преимущества использования Biofloc систем для культивирования рыб и ракообразных, как это показано в таблице (Таблица 5).
Автор (ы) и год Изучаемый вид гидробионта Результаты
Gaona et al. (2017) Litopenaeus vannameiУлучшается рост и выживаемость креветок в ходе Biofloc терапии
Mansour and Esteban (2017) Oreochromis niloticusУлучшение роста и иммунного ответа при лечении Biofloc по сравнению с контрольным лечением
Liu et al. (2017) Litopenaeus vannameiЛучший рост наблюдался у креветок с низкой плотностью культуры по отношению к средней или высокой плотности
Suita et al. (2015) Декстроза оказывала лучшее влияние на рост и качество воды.
Anand et al. (2017) Penaeus monodonКонцентрация Biofloc в 4% показала низкую смертностью и лучший иммунный ответ.
Widanarn and Mayram (2012) Oreochromis spПри обработке Biofloc качество воды было лучше.
Emerenciano et al. (2012) Farfantepenaeus brasiliensisУлучшался рост креветок. Был виден вклад простейших, коловраток, цианобактерий и диатомовых водорослей в улучшение роста и выживания культивируемых организмов.
Maya et al. (2016) Oreochromis niloticusБыли обнаружены бактерии с пробиотическим потенциалом, такие как Bacillus, Lactobacillus, Saccharomices и другие виды.
Najdegerami et al. (2016) Cyprinus carpioУлучшение роста, активности пищеварительных ферментов, а также состояния печени.
Valle et al. (2015) Litopenaeus vannameiПовышение выживаемости. Рыбную муку можно заменить "биофлоковой" мукой.
Azim and Little (2008) Oreochromis niloticusЧистой продукции было на 45% выше по сравнению с обычными системами
Avnimelech (20017) Микробная биомасса, полученная в этой системе, может быть использована в качестве естественного источника пищи.
Таблица 5. Преимущества культивирования гидробионтов в системах BioflocЛишь немногие научные исследования были связаны с изучением таксономических групп микроорганизмов, которые развиваются в системе Biofloc. Однако есть исследование, где авторы показывают другой тип бактерий в культуре Litopenaeus vannamei, где доминирующими группами были: Vibrio sp., Vibrio rotiferianus, Photobacterium sp. Наиболее распространенными были Vibrio rotiferianus, Proteus mirabilis и Marinobacter goseongensis.
Другие исследования показывают наличие различных типов микроорганизмов в системе Biofloc, таких как: протеобактерии, бактероидеты, цианобактерии, актинобактерии и планктомицеты в системе культуры Litopenaeus stylirostris. Протеобактерии были наиболее распространенными, они могут быть широко распространены в морской среде.
В исследовании с рыбой Puntius conchonius были проанализированы бактерии, связанные с Biofloc, и было отмечено, что в первые недели они преобладали над Aeromonas и Vibrio бактериями, распространенными в водной среде. На 12-й неделе эти бактерии показали очень низкую или нулевую плотность в культуральной среде. В последние две недели Bacillus subtilis и дрожжи Rhodotorulla sp были идентифицированы в культуральной среде и показали пробиотическую характеристику. Авторы отметили, что эта система может быть использована в качестве модели экологической сукцессии микроорганизмов.
При исследовании культуры тилапии с использованием Bioloc было также отмечено, что в течение 3-7 недель культивирования были идентифицированы роды Aeromonas и Vibrio (с высоким фактором вирулентности и способные вызывать заболевания). Именно с 4-й по 5-ю недели наблюдалось увеличение гетеротрофного бактериального разнообразия, представленного: Sphingomonas paucimobilis, Pseudomonas luteola, Pseudomonas mendocina, Bacillus sp. Micrococcus sp. и Rhodotorula sp. дрожжи.
Авторы отмечают, что между различными группами микроорганизмов могут существовать различия в отношении вида культуры, пищи и специально применяемого источника углеводов. В 2017 году другие исследователи выделили Bacillus sp. из микробных флоков в системе культивирования белых креветок (Litopennaeus vannamei), демонстрируя, что этот тип системы культивирования может действовать как естественный пробиотический источник или как биоконтроль воды из суперинтенсивных систем аквакультуры.
Согласно вышеизложенному, система Биофлок может рассматриваться как новая стратегия борьбы с патогенами, без химических веществ, антибиотиков и противогрибковых препаратов, поскольку фекалии, выделяемые рыбами и ракообразными, связаны с полезной микробиотой, которая высвобождается в обогащенную системную культуру с источником углеводов, что позволяет их размножению, в результате чего возникает конкурентный эффект исключения патогенных бактерий по сравнению с естественными пробиотическими бактериями.
Некоторые авторы рассматривают возможность улучшения обработки микробного сообщества с добавлением пробиотиков со специфическими характеристиками, которые позволяют получить не только пользу для микробного сообщества, но и повысить качество воды культуральной среды (быстрое превращение азотистых соединений и органического вещества) и повысить, в культивируемых организмах, усвоение питательных веществ и иммунный ответ.
Заключение
Микробное сообщество желудочно-кишечного тракта является важнейшим «действующим лицом», влияющим на метаболизм хозяина, иммунный статус и баланс здоровья. В последнее десятилетие этим отношениям уделялось повышенное внимание, особенно в вопросах контроля местного (на уровне кишечника) состояние здоровья, а также системного здоровья.
Кишечная микробиота позвоночных животных, начиная от млекопитающих и заканчивая рыбами, участвует в контроле аппетита хозяина и развитии ожирения, защите от патогенов, повышении иммунитета или воспалительных процессах. Кроме того, кишечные микроорганизмы реагируют на широкий спектр факторов, включая диетический состав, и содержат соответствующий ферментативный репертуар, который может мешать метаболизму хозяина. Это особенно важно в питании рыб, потому что рыба не обладает всеми необходимыми ферментами, чтобы справиться с современными проблемами питания в аквакультуре.
Живые микроорганизмы, которые приносят пользу здоровью хозяина при введении в достаточном количестве, называются пробиотиками. Эти полезные микробы могут снижать частоту заболеваний, конкурируя с патогенами за места адгезии и питательные вещества. Они также могут производить природные антимикробные соединения, которые ингибируют рост патогенов. Установлено, что пробиотики способствуют сбалансированной микробиоте кишечника, улучшают рост хозяина и гистоморфологию желудочно-кишечного тракта, усиливают иммунную систему.
Пробиотики также могут быть вовлечены в биоремедиацию и улучшение качества воды за счет сокращения использования антибиотиков, способствуя устойчивости аквакультуры.
В заключение хотелось бы отметить важность дальнейших исследований и тестовых применений Biofloc систем. Именно «биофлоковые» культуры показали лучшие продуктивные выходы у рыб и ракообразных при интенсивной системе. Кроме снижения товарного питания до 30% наблюдались снижения обмена воды прудов почти на 100% и повышение качества воды за счет стабилизации азотистых соединений для бактериального действия. К сожалению, эффекты добавления пробиотиков в Biofloc пока не ясны, поскольку результаты зависят от их концентрации и типа используемого препарата, но прежде всего от их влияния на микробиологическое сообщество, развитое в системе Biofloc. Это связано с тем, что обработка сообщества микробиоты может быть использована, когда производители используют штаммы с различными специфическими характеристиками для увеличения преимуществ культивируемых водных организмов. Вот почему динамические исследования сообщества микробиоты важны для повышения уровня знаний в этом вопросе.
Список использованной литературы
1. Васильева А.А. Состояние и пути развития аквакультуры в Российской Федерации в свете импортозамещения и обеспечения продовольственной безопасности страны: материалы II национальной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 2017.- 188 с
2. Кононенко С.И., Юрина Н.А., Данилова А.А. Рыбоводное обоснование применения кормовых пробиотиков // Состояние и пути развития аквакультуры в Российской федерации в свете импортозамещения и обеспечения продовольственной безопасности страны. Материалы II национальной научно- практической конференции. - 2017 - С. 56-61.
3. Addo S, Carrias AA, Williams MA, et al. Effects of Bacillus subtilis strains and the prebiotic Previda on growth, immune parameters and susceptibility to Aeromonas hydrophila infection in Nile tilapia, Oreochromis niloticus. Aquac Res. 2017; 4798–4810.
4. Cardona E, Gueguen Y, Magré K, Lorgeoux B, Piquemal D, Pierrat F et al. Bacterial community characterization of water and intestine of the shrimp Litopenaeus stylirostris in a biofloc system. BMC Microbiology, 2016; 1-9.
5. Cienfuegos Martinez Kathia, Monroy Dosta María del Carmen, Hamdan Partida Aida, Castro Mejía Jorge y and Becerril Cortes Daniel. Probiotics used in Biofloc system for fish and crustacean culture: A review. International Journal of Fisheries and Aquatic Studies 2017; 120-125.
6. Ferreira MGP, Melo FP, Lima JPV, Andrade HA, Severi W, Correia ES. Bioremediation and biocontrol of commercial probiotic in marine shrimp culture with biofloc. Latin American Journal of Aquatic Research. 2017; 167-176.
7. Mary A. Opiyo, James Jumbe, Charles C. Ngugi & Harrison Charo-Karisa Dietary administration of probiotics modulates non-specific immunity and gut microbiota of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) cultured in low input ponds, International Journal of Veterinary Science and Medicine, 2019; 1-9.
8. Miao S, Zhu J, Zhao C, Sun L, Zhang X, Chen G. Effects of C/N ratio control combined with probiotics on the immune response, disease resistance, intestinal microbiota and morphology of giant freshwater prawn (Macrobrachium rosenbergii). Aquaculture. 2017; 125-133.
9. Opiyo MA, Marijani E, Muendo P, et al. A review of aquaculture production and health management practices of farmed fish in Kenya. Int J Vet Sci Med. 2018; 141–148.
10. Probiotics and its applications in aquaculture. [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://aquafind.com/articles/probiotics_in_aquaculture.php