中国水产科学  2024, Vol. 31 Issue (06): 731-743  DOI: 10.12264/JFSC2024-0089
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引用本文 

苟紫玥, 王秀华, 杨冰, 朱欣洁, 席瑞, 潘明超, 胡希立. 沙蚕中弧菌种类、载量及杀菌药物作用效果[J]. 中国水产科学, 2024, 31(6): 731-743. DOI: 10.12264/JFSC2024-0089.
GOU Ziyue, WANG Xiuhua, YANG Bing, ZHU Xinjie, XI Rui, PAN Mingchao, HU Xili. Vibrio species, load and antibacterial effect of bactericidal drugs in clamworm[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2024, 31(6): 731-743. DOI: 10.12264/JFSC2024-0089.

基金项目

国家重点研发计划项目(2022YFD2400205);中国水产科学研究院黄海水产研究所基本科研业务费项目(20603022023025).

作者简介

苟紫玥(1997–),女,硕士研究生,研究方向为对虾养殖生物安保. E-mail:1805088280@qq.com

通信作者

王秀华,研究员,研究方向为水产养殖动物疾病防控. E-mail:wangxh@ysfri.ac.cn

文章历史

收稿日期:2024-03-24
修改日期:2024-04-28
沙蚕中弧菌种类、载量及杀菌药物作用效果
苟紫玥1,2,王秀华2,3,杨冰2,3,朱欣洁2,3,席瑞2,潘明超2,胡希立2,     
1. 上海海洋大学,水产科学国家级实验教学示范中心,上海 201306
2. 中国水产科学研究院黄海水产研究所,海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室,山东 青岛 266071
3. 中国水产科学研究院黄海水产研究所,农业农村部海水养殖病害防治重点实验室,青岛市海水养殖流行病学与生物安保重点实验室,山东 青岛 266071
摘要:为查清饵料沙蚕中弧菌病原携带情况,建立有效病原消除技术,本研究调查了我国沿海10个区域养殖及野生沙蚕中弧菌病原种类及载量,用柠檬酸、聚维酮碘、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、苹果酸、甲酸、二甲酸钾、丙酸及弧菌净(含柠檬酸与酸性硫酸钙商用产品)为杀菌药物,测试了其对溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)的体外杀菌效果;以最低体外杀菌浓度的柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净杀菌药物浸泡沙蚕,测试了其对蚕体内弧菌的消除效果,并研究了其对沙蚕的安全浓度,同时分析了3种药物浸泡沙蚕3 h后,沙蚕体内蛋白、脂肪、胆固醇及维生素E含量变化。结果表明,样品沙蚕中携带溶藻弧菌、哈维氏弧菌(V. harveyi)、欧文氏弧菌(V. owensii)、副溶血弧菌(V. parahaemolyticus)及嗜芳香环弧菌(V. cyclitrophicus),检出率分别为86.7%、20.0%、13.3%、13.3%及6.7%。样品中弧菌载量最高达到7.0×104 cfu/g,最低载量为2.0×103 cfu/g。9种药物体外最低杀菌浓度由低到高依次为聚维酮碘(10.0×10−3 g/L)、甲酸(0.5 g/L)、弧菌净(1.0 g/L)、柠檬酸/苹果酸/丙酸(1.2 g/L)、二甲酸钾(1.6 g/L)、脱氢乙酸钠(12.0 g/L),山梨酸钾(30.0 g/L)。用柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净最低有效浓度溶液浸泡沙蚕0.5 h与3 h,体内弧菌杀菌率分别为96.2%、66.4%、99.9%与97.7%、98.0%、100.0%。3种药物对沙蚕的安全浓度分别为48.9×10−3 g/L、120.3×10−3 g/L、963.0×10−3 g/L。经过3种消毒剂处理后,沙蚕体内的蛋白、脂肪、胆固醇及维生素E的含量与对照组比均有显著的降低(P<0.05)。结果提示,沙蚕作为生物饵料存在较大的生物安全风险,有机酸类药物浸泡处理能够降低病原菌载量,研究结果可为对虾疾病综合防控提供技术支撑。
关键词沙蚕    弧菌    有机酸    聚维酮碘    杀菌浓度    安全浓度    营养成分    
Vibrio species, load and antibacterial effect of bactericidal drugs in clamworm
GOU Ziyue1,2,WANG Xiuhua,2,3,YANG Bing2,3,ZHU Xinjie2,3,XI Rui2,PAN Mingchao2,HU Xili2    
1. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China
2. State Key Laboratory of Mariculture Biobreeding and Sustainable Goods; Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China
3. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences; Key Laboratory of Maricultural Organism Disease Control, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; Qingdao Key Laboratory of Mariculture Epidemiology and Biosecurity, Qingdao 266071, China
Abstract:Clamworm is a biological bait with high nutritional value, widely used in promoting gonadal maturation of shrimp brood stock. However, as most clamworm occur in wild environments, they are prone to carrying pathogenic bacteria and viruses, posing a potential disease risk for farmed shrimp. To eliminate the pathogens carried by clamworm, antibiotics are often used by immersion. Due to the disadvantages of using antibiotics, novel safe and effective alternative products must be developed urgently. Sorbic acid, malic acid, citric acid, and other organic acids and their salts are commonly used as preservatives and fungicides in food and have potential development value for biological sterilization of aquatic bait. To research the profile of Vibrio pathogens carried by bait clamworm and establish effective pathogen elimination technology, the pathogen species and Vibrio load in 10 coastal areas of China were investigated. Sodium citric acid, povidone iodine, potassium sorbate, sodium dehydroacetate, malic acid, potassium dimethyl acid, propionic acid, and a Vibrio-killing product (VKP)—a commercial product containing citric acid and acid calcium sulfate—were employed to test the bactericidal effect in vitro in this study. The lowest and safest bactericidal concentrations of citric acid, povidone iodine, and VKP were tested in vitro for the elimination effect of Vibrios in clamworm. Additionally, protein, fat, cholesterol, and vitamin E content changes in clamworm after soaking in citric acid, povidone iodine, and VKP for 3 h were analyzed. The results displayed that the sample clamworm carried Vibrio alginolyticus, V. harveyi, V. owensii, V. parahaemolyticus, and V. parahaemolyticus with detection rates of 86.7%, 20.0%, 13.3%, 13.3%, and 6.7%, respectively. The highest and lowest pathogenic Vibrio loads in the sample were 7.0×104 and 2.0×103 cfu/g, respectively. The minimum bactericidal concentrations of the nine drugs in vitro from low to high were povidone-iodine (10.0×10–3 g/L), formic acid (0.5 g/L), VKP (1.0 g/L), citric acid/malic acid/propionic acid (1.2 g/L), potassium dicarboxylate (1.6 g/L), sodium dehydroacetate (12.0 g/L), and potassium sorbate (30.0 g/L). The inactivation rates of Vibrio in vivo were 96.2%, 66.4%, 99.9% and 97.7%, 98.0% 100.0%, respectively, when the clamworm were soaked in the citric acid, povidone-iodine and VKP solutions at the minimum effective bactericidal concentration for 0.5 and 3 h. Safe concentrations of the three drugs were 48.9, 120.3 and 963.0 mg/L, respectively, meanwhile the contents of protein, fat, cholesterol, and vitamin E in the clamworm were significantly reduced compared with those in the control group (P<0.05) after the 3 h treatment. The results suggest that the clamworm has a great biosafety risk as biological bait, and the soaking treatment in organic acids can reduce the pathogenic bacterial load. The results of this study provide a basis for the comprehensive prevention and control of shrimp diseases.
Key wordsclamworm     Vibrio     organic acids    povidone-iodine    bactericidal concentration    safe concentration    nutrients    

沙蚕属于环节动物门、多毛纲、游行多毛目、沙蚕科,是一种营养价值极高的海洋穴居动物。沙蚕种类多,我国约有80多种,有些种类如日本刺沙蚕(Neanthes japonica)、多齿围沙蚕(Perinereis nuntia)和双齿围沙蚕(P. aibuhitensis)等已开展人工养殖[1]。沙蚕富含二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)、蛋白质等[1-2],在水产养殖中通常作为生物饵料,广泛应用于虾蟹等亲体培育。沙蚕用于对虾亲虾促熟,不仅能够促进性腺发育,缩短性腺发育周期,还能提高亲虾产卵量,且提高幼体的孵化率[3],因此已成为国内外对虾亲虾培育用主要生物饵料。

按照我国每年养殖亲虾数量300万对推算[4],国内沿海对虾育苗场沙蚕年用量约2000 t,这些沙蚕均来源于野生环境或池塘养殖,未经过净化处理会携带致病菌、病毒等病原[5],若直接用作饵料会导致病原经摄食途径水平感染健康的亲虾[6-7],给下游育苗及养殖场带来风险。近年来对虾养殖中因弧菌感染导致的急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreatic necrosis disease, AHPND)[8]及玻璃苗病害[9],给产业造成了巨大的损失,该疾病暴发即与亲虾摄食携带病原的饵料沙蚕直接相关[10]。因此研究沙蚕中病原菌的净化技术,阻断病原水平传播,对预防对虾重大疾病暴发具有重要意义。

消除沙蚕携带的病原菌,传统方法多采用抗生素浸泡,而过度使用抗生素会影响水域生态环境,破坏水生动物肠道健康,导致养殖动物生长和免疫功能下降[11-13],且影响对虾生殖细胞的活力[14],因此迫切需要开发安全有效的新型替代产品。山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸、丙酸、苹果酸、柠檬酸等有机酸及其盐类是目前食品中常用的防腐杀菌剂[15-16],该类产品安全性高且不影响食品品质,用于水产饵料生物除菌具有潜在开发价值,而且释放到环境中也易于降解[17],具有环境友好的特性。

为了查清国内对虾亲虾培育用沙蚕的病原携带情况,探索其主要病原菌的杀菌技术,本研究采集了国内6省10个城市沿海的养殖及野生沙蚕样品,对其携带的主要弧菌病原种类及载量进行了鉴定与分析,用检出率最高的溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)为受试菌,开展了弧菌杀菌剂的筛选及其安全测试,以期为沙蚕病原的净化技术提供参考,为对虾产业的健康发展提供技术支撑。

1 材料与方法 1.1 实验用菌

实验用溶藻弧菌从浙江省台州市养殖沙蚕(Perinereis aibuhitensis)中分离并经过鉴定获得。

1.2 弧菌杀菌用药物

聚维酮碘(优级纯)、甲酸(纯度99.5%)、苹果酸(纯度≥95.0%)、柠檬酸(纯度98%),均购于国药集团化学试剂有限公司;弧菌净[主要成分为酸性硫酸钙(ACS)与柠檬酸]购于青岛某公司;山梨酸钾(优级纯试剂)购于生工生物工程股份有限公司;脱氢乙酸钠(纯度99.0%)、二甲酸钾(纯度≥95.0%)购于上海麦克林生化科技有限公司;丙酸(分析纯)购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.3 实验用沙蚕 1.3.1 病原检测用沙蚕

春季(3月)共采集沙蚕科(Nereididae)样品8份,分别采集自河北省沧州、山东省日照、江苏省盐城、江苏省连云港、浙江省象山、浙江省台州、广东省湛江、海南省东方等地,均为对虾亲虾培育用饵料沙蚕,为人工养殖;夏季(8月)共采集沙蚕样品7份,分别采集自河北省沧州,山东省东营、潍坊、日照(2份),江苏省连云港,浙江省象山等地的海区滩涂,为野生样品。

1.3.2 毒性实验用沙蚕

实验用沙蚕购自浙江省临海市崇顺水产养殖有限公司,平均体重(2.0±0.7) g。实验前用漂白粉消毒后的自然海水流水养殖2 d,连续充气,期间不投喂饲料。

1.4 毒性实验用虾

实验用凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei) 300尾,购自山东省青岛市西海岸新区黄海水产研究所琅琊基地,体长(11.0±0.5) cm,体重(13.5± 0.5) g,养殖实验前养殖于水体20 m3的水泥池中,连续充气,养殖用水为漂白粉消毒后的自然海水,日吸污并换水1次,换水量30%,日投喂颗粒饲料4次,投饵量为体重3%。

1.5 沙蚕体中弧菌载量及弧菌鉴定 1.5.1 沙蚕体中弧菌载量

从每份沙蚕样品中随机取5条沙蚕,放入灭菌海水中3 h,洗除其体表的附着物,之后取出用灭菌纱布吸干体表水分,经准确称重后,分别对其匀浆,取匀浆液10 mL,用无菌PBS缓冲液梯度稀释102、103、104、105倍,分别取0.1 mL的稀释液涂布于TCBS培养基上,每个稀释浓度重复3个平板,将平板置于28 ℃培养箱培养24 h,根据菌落的形态、大小、颜色等特征区分不同菌落并进行编号,并分别统计不同菌落数及总数,根据沙蚕重量、稀释倍数及菌落数计算沙蚕体内弧菌量。对从每份样品中分离出的不同特征的单一菌落,二次划线分离纯化后−80 ℃保存。

弧菌占比=100%×单位沙蚕组织中某种弧菌数量/单位沙蚕组织中全部细菌数。

1.5.2 细菌分离鉴定

将从1.5.1中分离的不同菌株接种于TCBS平板活化,用细菌16S rRNA 序列扩增方法对所分离的细菌进行初步鉴定[18],扩增产物委托生工生物工程(上海)股份有限公司测序,所得序列在NCBI数据库中进行同源性比对,待鉴定菌种对比的菌株相似率大于99.0%判定为同一个种,记为鉴定成功,用于统计分析。

1.6 不同药物对弧菌体外杀菌效果及最佳药物的筛选

将溶藻弧菌接种于TCBS平板,28 ℃培养24 h后,转接于TCBS液体培养基中,28 ℃摇床(150 r/min)培养24 h,收集发酵液,于离心机中3000 g离心,收集菌体,用无菌PBS稀释制成菌悬液,调整其浓度1.0×107 CFU/mL。经过预实验确定各种药物有效杀菌浓度范围及作用时间后,按照表1的药物浓度梯度配制药液与细菌混合液(1.0×107 CFU/mL),将不同浓度的菌药混合液于室温条件下放置15 min,之后分别取菌药混合液0.1 mL涂布于TCBS平板,每个梯度设3个平行,28 ℃恒温培养24 h后,统计各个平板上弧菌菌落数量。每个平板上菌落数量大于50个,标记为“+++”;落数大于10个,小于或等于50个,标记为“++”;菌落数大于1个,小于或等于10个,标记为“+”;没有菌落生长标记为“—”,平行平板上菌落数出现不一致时进行重复实验。

表1  各种抗菌药物工作浓度梯度 Tab. 1  Concentration gradient of different antibacterial drugs
1.7 最低弧菌杀菌浓度的3种杀菌药物对沙蚕体内弧菌的杀菌效果测定

根据1.6的实验结果,选择最低杀菌浓度的柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净用于沙蚕体内弧菌杀菌实验。取12个容积均为5 L的实验水槽,加入灭菌海水2 L,每组3个平行,分别加入灭菌海水、柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净溶液,使药物浓度分别为0、1.2、10×10−3及1.0 g/L,每个水槽中均放入受试沙蚕100 g,搅匀后充气浸泡,并于0.5、1及3 h后,各组分别取5尾,方法参照1.5.1进行沙蚕体内弧菌定量,实验期间水温23~25 ℃,盐度32, pH8.0,溶氧大于4.0 mg/L。

弧菌杀菌率(%)=100×(空白组弧菌载量−实验组弧菌载量)/空白组弧菌载量。

1.8 柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净对沙蚕的毒性实验及安全浓度

先经过预实验,确定柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净3种药物浸泡沙蚕24 h及48 h不能致死的最高质量浓度及全部致死最低质量浓度范围。在该范围内按照等对数浓度梯度设计柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净的24 h及48 h半致死浓度梯度,如表2所示。于33个10 L的水族箱中,分别加入2 L海水及相应浓度的药物,每个浓度中加入30尾沙蚕,观察记录各质量浓度24 h及48 h沙蚕的死亡数,发现死亡的沙蚕及时移出,实验期间不投喂饵料,每12 h换水1次并重新加入相应浓度的药液。实验期间海水温度16~18 ℃,盐度32, pH8.0,设3个空白对照组。采用SPSS 16.0计算24 h LC50及48 h LC50,安全浓度按照公式SC=LC50, 48h× 0.3/(LC50, 24h/LC50, 48h)2计算[19]

表2  抗菌药物24 h及48 h半致死浓度梯度 Tab. 2  Concentration gradient of antibacterial drug in the test of 24 h LC50 and 48 h LC50
1.9 柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净对凡纳滨对虾的安全浓度评估

考虑到药物使用后随饵料通过口服进入对虾体内,结合对虾消化系统特点,参照章宇思等[20]的方法,以肌肉注射方法评估3种药物对凡纳滨对虾的安全浓度。先经过预实验,确定柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净3种药物注射对虾24 h及48 h不能致死的最高质量浓度及致死最低质量浓度范围。在该范围内配制柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净等对数浓度10.0、15.0、22.0、33.0 g/L、50.0 g/L;80、95、113、134、160 g/L;50、75、112、167、250 g/L注射液。于18个300 L的玻璃钢水槽中,分别加入200 L海水,每个桶放对虾10尾。按照每尾对虾注射0.1 mL的量,用l mL无菌注射器,于对虾第一腹节腹部进行肌肉注射,观察记录各质量浓度24 h及48 h对虾的死亡数,期间对虾不投喂饵料,发现死亡的对虾及时移出,每24 h换水30%。实验期间海水温度25~26 ℃,盐度32, pH 8.0,连续充气,3个空白对照组仅注射PBS。采用SPSS 16.0计算24 h LD50及48 h LD50,安全浓度按照SC=LD50, 48h×0.3/(LD50, 24h/LD50, 48h)2计算。

1.10 杀菌药物处理对沙蚕营养组分的影响

取无菌海水净化后的沙蚕100 g 12份,3份用于处理前的营养成分分析,剩余9份分别用浓度1.2 g/L的柠檬酸、10×10−3 g/L的聚维酮碘及1.0 g/L的弧菌净海水溶液浸泡3 h,每个处理组设置3个平行。取浸泡前及消毒浸泡后沙蚕,用无菌海水清洗体表残余药液并用纱布吸干体水分,称重后冰浴匀浆,用于总蛋白、总脂肪、胆固醇及维生素E的含量分析。蛋白及胆固醇测定分别使用总蛋白检测试剂盒(生工生物工程股份有限公司)与胆固醇检测试剂盒测定(南京建成生物工程研究所),总脂肪检测方法参照GB 5009.6-2016[21],维生素E参照GB 5009.82-2016[22]。某营养成分损失率(%)=100×(处理前某营养的含量–处理后某营养的含量)/处理前某营养的含量。

1.11 数据处理

实验数据用Excel软件进行统计分析,数据取平均值±标准差($\bar{x}\pm \text{SD}$),使用SPSS分析软件对数据进行单因素方差分析及差异显著性检验。

2 结果与分析 2.1 沙蚕中主要弧菌

用TCBS培养基,从15份样品中共分离到25株菌,结果见表3,可知所有的样品中均有弧菌检出,统计各种弧菌的检出率显示,V. alginolyticus、哈维氏弧菌(V. harveyi)、欧文氏弧菌(V. owensii)、副溶血弧菌(V. parahaemolyticus)、嗜芳香环弧菌(V. cyclitrophicus)的检出率分别为86.7%、20.0%、13.3%、13.3%及6.7%, 15个样品中有10个样品的溶藻弧菌为沙蚕中的优势菌,溶藻弧菌为优势菌在样品中的检出率占比66.7%;有2个样品中的副溶血弧菌为优势菌,优势菌检出率13.3%;欧文氏弧菌及弧菌均有1次优势菌检出,优势菌检出率均为6.7%。湛江市沙蚕样品的病原弧菌载量最高,达到7.0×104 cfu/g,菌株为哈维氏弧菌及溶藻弧菌组成。采集自沧州的野生沙蚕中TCBS分离的可培养细菌数最高为8.0×104 cfu/g,其中有97.5%的菌为V. cyclitrophicus,其致病性未知。最低细菌载量样品来自潍坊的野生沙蚕,载量为0.3×104 cfu/g,但其中有66.7%的细菌为V. parahaemolyticus,弧菌载量为2.0×103 cfu/g。

表3  采集样品TCBS平板分离细菌鉴定结果 Tab. 3  Identification results of bacteria isolated by TCBS plate in collected samples
2.2 不同浓度药物对弧菌病原的体外杀菌效果

以溶藻弧菌为药物评价用菌株,将待筛选药物聚维酮碘、柠檬酸、弧菌净、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、苹果酸、甲酸、二甲酸钾、丙酸配成不同浓度梯度进行杀菌效果测试,结果见表4。可知杀菌浓度最低的药物为聚维酮碘,浓度10×10−3 g/L在15 min时即可全部杀死病菌,山梨酸钾敏感性最差,浓度30 g/L方可达到杀菌效果,脱氢乙酸钠的杀菌浓度为次高组,浓度为12 g/L时方可达到杀菌效果。有机酸中,甲酸的杀菌浓度最低为0.5 g/L,柠檬酸、苹果酸及丙酸的最佳杀菌浓度均为1.2 g/L,而商用产品弧菌净的杀菌浓度在1.0 g/L时即可达到100%的除菌效果。根据实验结果,选择聚维酮碘、弧菌净及柠檬酸用于后续实验。

表4  不同浓度药物对溶藻弧菌的体外杀菌效果 Tab. 4  In vitro bactericidal effect of different drugs at different concentrations on Vibrio alginolyticus
2.3 柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净在不同浸泡时间条件下对沙蚕体内弧菌的杀菌效果

用最低有效体外杀菌浓度的柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净浸泡沙蚕,检测不同浸泡时间后其体内的弧菌载量,结果见表5。可知浓度1.2 g/L的柠檬酸浸泡0.5 h,沙蚕体内的弧菌杀菌率即可达到96.2%,浸泡时间延长至3 h,弧菌的杀菌率提高到97.7%;用浓度10×10−3 g/L的聚维酮碘浸泡沙蚕0.5 h,沙蚕体内的弧菌去杀菌率仅为66.4%,而延长浸泡时间到3 h时,杀菌率可达到98.0%;采用浓度1.0 g/L的弧菌净浸泡0.5 h时,弧菌杀菌率可达99.9%,延长至1 h,对弧菌的杀菌率即可达到100.0%。

表5  最低有效杀菌浓度的3种药物浸泡不同时间后沙蚕体内弧菌的杀菌率 Tab. 5  Bactericidal rate of Vibrio in clamworm (Perinereis aibuhitensis) after immersion in different times at the lowest effective sterilization concentration of 3 antibacterial drugs n=3; $\bar{x}\pm \text{SE}$
2.4 柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净浸泡沙蚕的24 h LC50、48 h LC50及安全浓度

用不同浓度的柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净浸泡沙蚕,发现沙蚕放入不同药物各浓度组后,均出现不适反应,表现为躯体卷曲挣扎,浓度越高组反应越强烈,柠檬酸组随着浓度升高出现体表破碎、肌肉收缩及蚕体断裂现象,聚维酮碘高浓度组出现轻度皮肤开裂、肌肉收缩,弧菌净组体表完整,但皮肤出现颗粒凸起。经过一段时间后沙蚕挣扎反应减弱,之后中高浓度组的沙蚕逐渐出现死亡。统计3种药物浸泡沙蚕死亡数,计算24 h LC50、48 h LC50及安全浓度结果见表6。可知柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净对沙蚕的24 h LC50分别为174.5×10−3、444.4×10−3及3662.7× 10−3 g/L, 48 h LC50分别为162.6×10−3、401.1×10−3及3210.0× 10−3 g/L,安全浓度分别为48.9×10−3、120.3×10−3及963.0×10−3 g/L。

表6  柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净浸泡沙蚕的24 h LC50、48 h LC50及安全浓度 Tab. 6  24 h LC50 and 48 h LC50 biotoxicity and safe concentration of citric acid, povidone-iodine and Vibrio-killing product to Perinereis aibuhitensis by immersion challenge
2.5 柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净对凡纳滨对虾的48 h半致死剂量

对虾注射柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净3种药液后,均表现出挣扎不安现象。在注射柠檬酸药液后,虾体出现抽搐,局部组织变白,肌肉组织僵硬,高浓度组的应激反应强于低浓度组。注射不同浓度的聚维酮碘和弧菌净药液并放入养殖箱后,对虾逐渐适应,且能正常游动。各组随养殖时间增长开始出现不能平游的症状并出现死亡现象。用不同浓度的柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净注射凡纳滨对虾,24 h及48 h半致死剂量结果见表7。可知柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净对沙蚕的24 h LD50分别为2.91、11.9、14.75 mg/尾,48 h LD50分别为1.28、10.5、9.51 mg/尾,安全浓度分别为0.55、3.15、2.85 mg/尾。

表7  柠檬酸、聚维酮碘和弧菌净注射对虾的24 h LD50、48 h LD50及安全浓度 Tab. 7  24 h LD50 and 48 h LD50 biotoxicity and safe concentration of citric acid, povidone-iodine and Vibrio-killing product to Litopenaeus vannamei by injection challenge
2.6 用3种药物最低杀菌浓度处理活体沙蚕后对沙蚕营养组分的影响

沙蚕经过柠檬酸、聚维酮碘、弧菌净3种药物处理浸泡后,分析其体内的总蛋白、总脂肪、胆固醇及维生素E的含量的变化,结果见表8。可知经过处理后,沙蚕体内的总蛋白、总脂肪、胆固醇及维生素E的含量与对照组相比均有显著的降低(P<0.05)。其中柠檬酸浸泡后,沙蚕的营养损失最大,与对照组相比体内维生素E、总脂肪胆、固醇的损失达到60.0%、50.0%、16.7%,总蛋白的损失与聚维酮碘组相当为6.0%;聚维酮碘浸泡后,总蛋白与总脂肪含量显著低于弧菌净及对照组,但维生素E含量高于其他两个处理组,低于对照组(P<0.05),总蛋白、总脂肪、胆固醇及维生素E损失率分别为6.0%、40.0%、20.8%及7.3%。弧菌净浸泡后,总蛋白与总脂肪含量显著高于其他处理组但低于对照组(P<0.05),但维生素E含量高于柠檬酸组,低于聚维酮碘及对照组(P<0.05),总蛋白、总脂肪、胆固醇及维生素E损失率分别为3.7%、20.0%、5.2%及10.9%。表明消毒处理后,对沙蚕的营养成分具有一定破坏作用。

表8  沙蚕经3种消毒剂处理后体内营养成分的含量 Tab. 8  The content of nutrients in the Perinereis aibuhitensis after immersion in antibacterial drugs n=3; $\bar{x}\pm \text{SE}$
3 讨论 3.1 沙蚕中的病原弧菌

自然条件下成体沙蚕等多毛类生物通常栖息于沿海滩涂潮间带的泥沙中,以海洋沉积物为饵料,而由于沉积物中含有多种微生物[23-24],因此导致该类生物体内微生物具有多样性。弧菌作为海洋中的主要菌群之一,在沉降物中载量较高,本研究表明,我国周边海洋的沉积物中弧菌的载量能够达到1.00×105~9.04×105 cfu/g[25]。因此导致以摄食沉积物为主的多毛类动物体内会聚集大量的弧菌。Licciano等[26]调查发现,正常状态下,缨鳃虫(Branchiomma luctuosum)体内弧菌数量可超过到1×104 cfu/g,而饥饿状态下可达到(2.4±0.4)× 105 CFU/g,显著高于栖息环境中海水中弧菌的密度,同样在养殖的饵料沙蚕中,也可发现有V. parahaemolyticusV. harveyiV. alginolyticus等病原弧菌检出,且即使经过净化后,载量仍可达到6.47×103 cfu/g[5]本研究结果也显示,春夏季养殖及野生沙蚕中均含有V. alginolyticus、V. harveyi、V. owensii、V. parahaemolyticus等病原弧菌,且南方地区样品的载量较高,达到8.0× 104 cfu/g,表明沙蚕用于对虾亲虾培育具有较高的风险。

3.2 有机酸杀菌剂的杀菌效果

用消毒剂处理食品是减少交叉污染和细菌传播风险的最常见方法,由于食品安全的需求,用于食品消毒的产品不同于传统的消毒剂,目前在食品工业中研究及应用较多的有有机酸如柠檬酸、乳酸等[27]、臭氧氧化消毒方法[28]等。亚甲基连联合激光杀菌法、光动力抗菌等新技术作为去除水产品病原体也展现出了良好的效果[29-30]。沙蚕体软,缺少骨骼的支撑及保护,受到高热、低温、辐射等物理消毒时蚕体容易断裂,导致营养物质的流失。借鉴食品消毒方法,本课题组研究了多种有机酸及其盐类的消毒效果,发现除了甲酸外,其他有机酸在浓度1.2 g/L时即可达到100%的杀菌效果,尽管甲酸的杀菌浓度较低(0.5 g/L),由于其刺激性强,不宜用做沙蚕消毒。有机酸杀菌主要利用了其低pH对细胞膜的通透性的破坏作用及干扰DNA及蛋白质的合成[31-32]。弧菌净复合了柠檬酸与ACS, ACS具有较低的酸性与低腐蚀性,与柠檬酸复配后杀菌效果增强。聚维酮碘杀菌浓度较低,主要用于表面消毒,其杀菌机制是释放出的碘离子能够快速渗透到微生物中,氧化关键蛋白质、核苷酸和脂肪酸,而导致细胞死亡[33-34]

3.3 弧菌杀菌剂的生物安全性及其对环境的影响

消毒净化沙蚕病原时,消毒剂对沙蚕及摄食消毒后沙蚕的对虾的安全性是选择消毒剂的重要指标,理想的消毒剂的安全浓度远大于其最低的杀菌浓度,且不对养殖动物产生副作用。本研究发现柠檬酸、聚维酮碘、弧菌净对沙蚕的安全浓度分别为48.9×10−3、120.3×10−3及963.0×10−3 g/L,而有效的杀菌最低浓度分别为1.2、10.0×10−3及1.0 g/L,表明聚维酮碘、弧菌净2种消毒剂处理沙蚕既能达到除菌效果又能保持沙蚕的鲜活度,而柠檬酸可能会导致沙蚕失活,但不会影响使用,因有研究结果也表明,饲料中添加浓度2.0~ 3.0 g/kg柠檬酸能够促进行对虾生长,且具有提高抗病力的功效[35]。同样在饲料中添加1.2%~2%的ACS能够提高凡纳滨对虾的抗病力,对其生长存活均没有影响[36]。表明采用最低杀菌浓度的柠檬酸与弧菌净处理沙蚕,对对虾没有安全风险。聚维酮碘对多种病原具有杀菌效果,通常用于表面消毒,在养殖中鲜有用于口服的报道。在人类医学中,有研究显示用于漱口后,碘能通过皮肤黏膜吸收并具有诱发甲状腺疾病的风险[37],因此用于对虾饵料脱毒,其对对虾的风险需要进行评估。

柠檬酸、苹果酸、甲酸、乙酸、丙酸等低分子量有机酸在植物根际土壤环境中普遍存在,具有增强土壤中P、Fe、Mn和Zn等营养元素的活性,缓解土壤重金属污染,活化磷元素等功能[38],被用作食物酸化剂,无污染无残留[39],尾水排放后于环境无影响。弧菌净中主要成分是ACS, ACS作为一种新型的杀菌剂,具无毒性[40],释放环境分解后主要是中性的硫酸钙。聚维酮碘作为常规的水产用消毒剂,其在水环境中残留的研究较少,但有报道表明,聚维酮碘用于水产养殖后会影响环境微生物将NH4+向其他形式氮的转化[41]。有机酸、聚维酮碘及ACS用作水产饵料病原净化处理,尽管其残留低、环境影响小,但集中于局部水域使用会也可能导致特定水域浓度升高,带来副作用,需要引起关注。

3.4 弧菌杀菌剂对饵料生物营养成分的影响

沙蚕中含有丰富的蛋白、脂肪酸及维生素等营养成分[1],但在对沙蚕的消毒处理过程中,浓度过高的消毒剂会导致沙蚕死亡,而低浓度长时间的浸泡也可造成营养成分的损失。本研究中采用最低杀菌浓度的柠檬酸、聚维酮碘及弧菌净浸泡沙蚕,发现3个处理组沙蚕体内的总蛋白、总脂肪、胆固醇及维生素E均有不同程度的损失,柠檬酸组综合损失最高,弧菌净相对较轻。推测营养损失与沙蚕体浸泡后皮肤破损、体液外流有关,因柠檬酸浸泡易导致皮肤破损及断裂,且能够改变细胞膜通透性[31],导致细胞内物质的外溢。弧菌净中含有柠檬酸及ACS,因ACS腐蚀性低[42],加之浓度比柠檬酸低,对蚕体及细胞膜破坏轻,导致营养流失较低。碘消毒剂中,碘离子对蛋白质、核苷酸和脂肪酸具有一定的氧化破坏作用[33-34],且沙蚕体经聚维酮碘处理后体表也出现一定破裂,导致部分体液流失。可见,在应用消毒剂净化沙蚕病原时,沙蚕的营养会有轻度的流失,在达到消毒浓度时应避免延长消毒时间。

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