光合细菌的功能及其在动物养殖中的应用2003-09-25摘要光合细菌是一类能进行光合作用而不产氧的特殊生理类群原核生物的总称。

它可以利用光能，固氮合成有机物，也能通过多种方式和途径转化不同类型的有机物和无机物质，而且还具有独特的抗病、促生长以及提高畜禽生产性能的作用，因而在畜禽以及水产动物养殖中具有应用的潜力。

本文就光合细菌的功能及其在动物养殖中的应用状况作一综述。

关键词光合细菌；生物学功能；畜禽；水产养殖中国分类号：S816．7 文献标识码： A 文章编号：1004－－0084（2003）07－0006－03光合细菌（Photosynthetic bacteria，简称PSB）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称，它广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤内，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。

PSB包括产氧光合细菌（蓝细菌）和不产氧光合细菌两大部分，在实际中应用的大部分是不产氧型光合细菌。

不产氧光合细菌包括紫细菌（Purple gacteria）、绿细菌（Green bacteria）和日光杆菌属（Heliobacterium）、红色杆菌属（Erythrobacter）等总共 27个属 66个种，近几年来陆续还有一些新种报道。

1 光会细菌的生理特性及其功能1．1亚光合细菌的生理特性PSB是革兰氏阴性菌，菌体有球形、椭圆型、半环型，也有杆状和螺旋状。

有些菌种的细胞形态还会随培养条件和生长阶段的不同而发生变化。

光合细菌在10－45℃范围内均可生长繁殖，最佳温度在30－40℃。

绝大多数光合细菌的最佳pH 值范围在7－8．5之间。

钠、钾、钙、钴、镁和铁等是光合细菌生理代谢中的必需元素。

不产氧光合细菌是代谢类型复杂、生理功能最为广泛的微生物类群。

各种光合细菌获取能量和利用有机质的能力不同，它们的代谢途径随环境变化可以发生改变。

光合细菌从营养类型看包括光能自养型。

光能异养型及兼性营养类型；从呼吸类型看包括好氧。

厌氧和兼性厌氧型。

1．2光合细菌的生物学功能l．2．l营养功能有研究表明，PSB的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量高达64．15％－66．0％，而且氨基酸组成齐全，含有机体需要的8种必需氨基酸，各种氨基酸的比例也比较合理。

PSB还含有丰富的B 族维生素，其含量见表1。

PSB菌体内含有较高浓度的类胡萝素且种类繁多。

迄今已从光合细菌中分离出80种以上的类胡萝卜素，并不断有新的报道。

除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子，具有很高的饲料价值，在养殖业上有广阔的应用前景。

表1光合细菌与其他生物主要成分的比较1．2．2生物转化功能PSB在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长。

在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长。

光合细菌不仅能在厌氧光照下利用光能同化CO2，而且还能在某些条件下进行固氮作用和在固氮酶作用下产氢。

另外，有些菌种在黑暗厌氧条件下经丙酮酸代谢系统作用也可产氢。

光合细菌还能利用许多有机物质如有机酸。

醇、糖类转化某些有毒物质如 H2S和某些芳香族化合物等。

PSB通过生物转化，可合成无毒、无副作用且富含各类营养物质的菌体蛋白，不仅改善了生态环境，还为养殖业提供了高质量的饲料原料。

l．2．3抗氧化功能PSB细胞内存在以细胞膜内折形成的囊状载色体，其中包含细胞色素和色素。

色素主要有细菌叶绿素和多种类胡萝卜素。

类胡萝卜素具有广泛用途，在畜牧业中除能用作水产品、畜产品增色剂外，它还可与蛋白质结合在一起，在机体免疫和健康方面表现出明显的作用。

最近研究发现，β一胡萝卜素和番茄红素是天然抗氧化性营养素。

番茄红素抗氧化性是维生素E的100倍，是β一胡萝卜素的两倍。

俞吉安等人（2000）的体外体内试验表明，PSB 的菌体悬油液对脑组织中 Fe2＋发和加速的脂质过氧化作用具有明显的抑制作用。

这主要是因为光合细菌中一些活性成分如类胡萝卜素。

泛醌类化合物（合成色素的前体）、泛酸（电子传递链重要成员）等有机化合物中均含有共轭双键等特殊结构，对氧自由基具有淬灭和稳定作用。

对丙二醛（MDA）的测定结果表明：灌喂光合细菌后的小鼠血液中MDA的含量均有不同程度的下降，与对照组差异显著，说明口服光合细菌后可提高老龄小鼠的体内抗氧化能力。

试验组连续灌喂不同剂量光合细菌培养液（109/L）28天后，取全血测定SOD活性，结果表明其体内SOD活性显著增高，当剂量达5mL／kg体重·天时，SOD活性提高64 .9％。

以上试验可以肯定光合细菌在体内有促进抗氧化酶活性的作用。

光合细菌抗氧化活性不仅是菌体内的抗氧化活性剂（如类胡萝卜素、嘌啉类化合物等）对脂质过氧化有直接抑制作用，而且具有促进抗氧化酶活性的功能。

两者协同作用下，发挥其抗氧化活性。

1．2．4预防疾病、提高成活率、促进生长功能PSB菌体中对动物生长有促进作用的维生素B12、生物素、泛酸、类胡萝卜素、叶绿素以及与造血、血红蛋白形成有关的叶酸的含量远高于一般微生物，尤其含有人工不能合成的生物素D一异构体。

这些物质在动物机体内都具有显著生理活性，如维生素B12与叶酸能促进胆碱与核酸的合成；PSB中的一些未知物质能提高动物机体的抗病力。

另外，PSB中还含有极为丰富的辅酶Q，其干品中辅酶Q含量1774－3399μg/g ，它是与光合系及呼吸系两种电子传递都有关的一种物质，近年国外报道辅酶Q具有多种生理功能，包括明显提高人和动物的免疫能力。

在饲养试验中也证明，PSB作为饲料添加剂达到了预防疾病、提高成活率、促进生长的目的。

如用PSB作为肉鸡饲料添加剂，提高了鸡血清中γ一球蛋白和对病毒有特异性的抗体的水平；PSB 抽取液能有效抑制鱼类病毒的生长。

1．2．5净化水体功能在水产养殖中，养殖池按水中溶解氧含量的大小由表层向底部可分为好氧区和厌氧区。

表层生物繁殖旺盛，水质一般较好；底层则积累了鱼虾的排泄物和未消耗尽的食物残料，有机质丰富，造成微生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧气，导致地底层形成无氧环境，硫酸盐还原菌大量繁殖，产生对鱼虾有毒害作用的硫化氢、酸性物质等。

养殖地底层的这种环境正好是适于光合细菌生存的条件：一是具有厌氧条件，二是光线通过上面覆盖的有氧水层这个光线过滤器，使光合细菌可以吸收到适宜生长的450－550μm波长光。

光合细菌利用地底的鱼虾排泄物、食物残料以及有毒有害的硫化氢、酸性物质作为基质大量繁殖，提高水体中溶解氧含量，调节pH，并使氨氮。

亚硝酸态氮、硝酸态氮含量降低，池底淤泥蓄积量减少，有益于藻类和微型生物数量的增加，使水体得以净化。

2 光合细菌在畜禽养殖中的应用2．1 PSB在养禽业中的应用PSB的菌体中含有大量的B族维生素，营养价值极高，消化率好，饲用后可提高饲料效率，提高生长速度和产蛋率。

在雏鸡饮用水中添加 PSB，饲喂一个月与对照组相比，雏鸡平均每只增重提高 16．1％，并且羽毛光亮。

用PSB喂养肉鸡（投喂出壳苗鸡），每日早上每羽平均0．6mL，一次性加入饮水中，连续饲喂2个月，可提高成活率5％－7％，肉鸡增重15％－17％，料肉比降低33％左右。

黄金林等（2000）报道，日粮中添加 1．5％的PSB浓缩液后，蛋鸭的成活率提高了3．97％，产蛋率提高了3．33％，蛋重以及蛋的品质也有明显提高。

AA肉鸡的体增重比对照组提高了26．26％，成活率也提高了8．60％。

应用PSB 饲养蛋鸡，在为期8周的试验期内，试验组比对照组产蛋率提高12．7％，平均蛋重提高1．l％，破损率降低59％，料蛋比降低12．2％，死亡率降低80％，且蛋壳、蛋黄的颜色明显趋红、光亮。

经测定，蛋黄中类胡萝卜素和维生素A含量提高20％左右，同时，蛋鸡的换羽、产蛋期延长。

当添加 PSB1－3mL／100％日粮时，不仅延缓了产蛋率下降速度，而且使鸡蛋中硒含量和SOD酶活性大大提高，蛋品色泽鲜亮，提高了鸡蛋的营养价值，同时改善了产蛋鸡机体的生理状况，提高了抗氧化活性，增强了防病、抗病能力。

总之，PSB制剂是一种值得开发的生物工程高科技产品，添加 PSB制剂的鸡蛋可望开发成为一种新型、安全的补硒绿色保健食品。

2．2 PSB在水产动物养殖中的应用大量的试验证明，PSB在水产养殖中具有良好的水质调节作用。

另外还有许多研究结果表明，光合细菌富含B族维生素和辅酶Q等生理活性物质，促进鱼虾等水生生物的生长，也能防治鱼虾病害的发生。

由于目前大量使用化学药品和抗生素来防治鱼虾病害的发生，化学药品易残留在环境中，带来环境的二次污染，抗生素容易使病毒产生抗药性，长期使用后效果不佳。

与其相比，光合细菌具有较多的优点，在水产养殖中将具有较大的开发应用价值。

PSB对鱼类疾病防治作用主要在于：一是有效地改善了养殖池的生态环境，减少或阻止了病原体对鱼类的感染；二是有效地改善了养殖环境，减少了病害发生的机会；三是荚膜红假单胞细菌细胞壁中所含的多糖类为广谱的非特异性免疫激活剂，增强了鱼的体质和抗病力，起到了防止病害的作用。

PSB在养鱼生产中既可作饵料添加剂，又可作水质改良剂。

作为饵料添加剂的添加量按饵料重的0．2％－2％添加，作为水质改良剂按5－10g／m3的浓度全地泼洒。

黄金林等（2000）在养殖稚龟的试验中投喂1．0％的PSB浓缩液后，试验组比对照组平均每只增重248．19g，成活率也提高了10％，并且在水体的净化方面也起到明显的效果。

中国科学院淡水渔业研究中心将PSB应用于水池水质净化，使水池中NH4－N下降57． 4％，溶氧提高54．6％；对虾养殖池塘应用PSB后，NH4－N下降58％，硫化氢降低50％，溶氧增加13．6％。

PSB应用于鱼、虾育苗，可提高鱼、虾苗成活率。

在虾育苗中投放光合细菌结果表明，试验组虾苗成活率比对照组提高30％，变态率提高10％。

有试验表明，用PSB投喂鲢、（鱼庸）鱼苗，其成活率为61．3％，比对照组提高 13．5％，平均体长为 17．10 cm，比对照组的13．74cm提高24％。

3 小结PSB可进行光合成、有氧呼吸、固氮、固碳等生理机能，且富含蛋白质、维生素、促生长因子、免疫因子等营养成分，在功能上可与抗生素相媲美，并且更具有安全性，是生物工程具有前景的研究领域之一。

光合细菌制剂还具有独特的抗病、促生长功能，大大提高了生产性能，在应用方面显示了越来越巨大的潜力。

光合细菌以无毒工农业废料为原料，产品的生产。

使用均不污染环境，放它在净化水质、鱼虾养殖、畜禽饲养、有机肥料及新能源的开发方面有着广阔的应用前景。