重磅！益生菌代谢产物可破解水产动物肠炎谜题

　　水产前沿：您最初是如何关注到益生菌代谢产物这一研究领域的呢？又是在何时正式开启了相关研究工作？

　　田娟：追溯至2006年，我在硕士毕业论文阶段即对草鱼养殖中的细菌性疾病，特别是肠炎问题深感困扰，当时主要依赖抗生素治疗。2014年，成为母亲后，宝宝腹泻时使用的活菌制剂（如妈咪爱，含乳酸杆菌、粪肠球菌等）的显著疗效启发了我，让我思考其在草鱼肠炎治疗上的应用潜力，2015年我尝试将活菌制剂添加至草鱼饲料中并取得初步成效。然而，2016年我发现当饲料加工工艺由低温生产转为高温高压膨化后，活菌制剂失效。这促使我探索保留菌活性物质的方法。2019年畜禽养殖禁抗政策的实施及后生元概念的兴起，让我意识到细菌代谢产物可能对改善肠道健康有益，于是自2020年起，我们团队开始重点研究益生菌代谢产物。

　　水产前沿：您认为肠道健康具体指的是什么？评价肠道健康的标准又有哪些？此外，肠道健康与肝脏健康之间存在怎样的关联和区别？

　　田娟：肠道健康涵盖多个方面，主要包括肠道黏膜结构的完整性，以确保有效的消化吸收和屏障功能；肠道内微生态系统的平衡，维持共生菌种类数量的稳定；肠道免疫系统功能的完善，能够杀灭抑制病原体；以及肠道内多种化学组分如消化酶、溶菌酶等的稳定。从营养学角度看，评价肠道健康的标准涉及消化、吸收、代谢、免疫、内分泌和解毒等生理功能。肠道与肝脏通过肠-肝轴紧密相连，肠道的四大屏障功能（生物屏障、机械屏障、黏膜屏障、免疫屏障）在维护肠道健康中起着关键作用，这些屏障功能可能是肠道区别于肝脏的主要方面，也是确保肝脏健康的重要因素。

　　水产前沿：相较于益生菌活菌，益生菌代谢产物带来了哪些显著的优势？

　　田娟：我们深知活菌的重要性，因为它是代谢产物形成的基石，正如优质的种子能孕育出丰硕的果实，性能卓越的益生菌是生产高效后生元的前提。然而，鉴于水产动物肠道结构相对简单，且饲料加工过程中需承受高温高压高剪切力，我们认为益生菌代谢产物能够直接发挥调节作用，更适合肠道较短的水产动物。这些代谢产物具备抗逆性强（如耐酸、耐热、耐抗生素等）、使用方便、易于储存和运输、不会污染生产线、无细菌感染风险以及活性成分多样且协同作用显著等优势。

　　水产前沿：您的研究发现了哪些特定的益生菌代谢产物能够明显增进水产动物的肠道健康？其作用机理主要包括哪些方面？

　　田娟：目前，我们团队专注于研究植物乳杆菌、丁酸梭菌和酵母等益生菌的代谢产物，发现它们能显著促进水产动物的肠道健康。这些代谢产物通过多重机制发挥作用：调节肠道菌群平衡，增强肠上皮机械屏障功能，抑制促炎因子表达以调节免疫反应，促进肠道营养吸收，以及通过神经系统合成神经递质影响食欲和情绪等。这些机制协同作用，使得益生菌代谢产物成为改善和维持水产动物肠道健康的有效营养策略。

　　水产前沿：近年来，水产动物频繁遭受多种细菌性疾病的侵扰。益生菌代谢产物是如何调节水产动物的免疫反应，从而提升其对抗细菌性疾病的能力？

　　田娟：益生菌代谢产物主要通过三方面机制增强水产动物的抗菌能力。一是益生菌菌体成分如肽聚糖和壁磷壁酸，它们有助于维持细胞形态，调节细菌定植和粘附，从而抑制致病菌的定植。二是代谢产物中的细菌素和有机酸（如短链脂肪酸、乳酸等），这些成分具有强效的杀菌或抑菌活性，并能通过调节细胞反应和改善肠道微生态环境来增强肠道屏障功能及黏膜免疫。三是代谢产物中的生物活性化合物，它们可能间接调节肠道免疫，刺激抗菌肽和粘蛋白的产生，为共生菌群提供粘附位点和营养，共同塑造菌群的稳定性和组成，同时促进有益化学物质的分泌来维持肠道健康，从而恢复体内平衡并预防或缓解菌群失调相关疾病。

　　水产前沿：在转料期，如大口黑鲈常出现拖便、肠炎等问题，益生菌代谢产物在防治肠炎方面发挥了哪些作用？

　　田娟：益生菌代谢产物在防治肠炎方面展现出了显著的效果，主要是通过修复肠道屏障功能并促进受损黏膜的自我修复来实现的。如前所述，肠道具有四重屏障的保护作用，而溃疡性结肠炎的发生与肠黏膜表面的菌膜屏障消失密切相关。当炎症溃疡面直接暴露于肠道时，会受到细菌、病毒、寄生虫、病原体等微生物的侵袭，同时还会受到毒素的刺激、肠内自由基的攻击以及粪便的摩擦，这使得受损的肠黏膜难以愈合，长此以往甚至可能引发癌变。幸运的是，益生菌代谢产物中的丁酸可以直接为肠细胞提供能量，而乙酸则可以转化为丁酸为肠道供能，这些都有助于受损黏膜的修复和肠道屏障功能的重建。此外，代谢产物中的短链脂肪酸还具有显著的抗炎作用，能够抑制促炎细胞因子的释放，如肿瘤坏死因子和白介素，从而进一步维护肠道健康。

　　水产前沿：在将益生菌代谢产物的研究成果转化为水产饲料添加剂或者动保产品时，您遇到了哪些挑战和困难？又是如何克服这些难题的？

　　田娟：在益生菌代谢产物的应用过程中，我们面临诸多挑战，包括成分复杂难以确定主要作用物质、生产受环境因素影响大导致标准和质量体系难以建立、以及添加剂量受多种养殖因素影响而难以统一。为应对这些挑战，我们采取了一系列措施：在细胞活力最强、抑菌性能最佳时通过生理干燥保留生物活性物质，精确控制发酵参数如初始菌数、时长和温度，采用高精度温控系统和无级变频雾化喷头确保产物品质均匀稳定，使用食品级（316）不锈钢材质和闭环生产设计保障产品优秀品质，并通过气相色谱、血球计数和总酸度测定等方法进行随时抽检，以确保产品质量。

　　水产前沿：对于在益生菌代谢产物研究领域，未来您有哪些新的研究思路和研究方向？

　　田娟：在益生菌代谢产物研究领域，未来的研究思路应聚焦于利用系统生物学方法全面解析代谢网络，构建代谢产物数据库，并通过功能导向筛选和基因编辑技术提高特定产物产量。跨学科合作，特别是与微生物学、食品科学、药理学、免疫学等领域的专家协作，结合人工智能和机器学习算法，将助力探索代谢产物的多功能应用。同时，安全性评估与产品标准化建设不可或缺，以确保产品质量和功效。研究方向上，应致力于新型活性成分的开发，揭示其作用机制，并利用代谢产物改善饲料品质。此外，深入理解益生菌代谢产物对肠道微生态的调控作用，开发人工菌株和纳米载体系统，分析市场前景，将为水产养殖业可持续发展提供实质性贡献。未来研究需兼顾基础科学认知与实用转化价值。