甲酸对虾类弧菌病的抑菌效果

发布日期：2021-12-16 作者：盛文文点击：

弧菌病是由弧菌属细菌引起的疾病，具有发病范围广、速度快、死亡率高、发病季节不明显等特点，给虾类养殖业带来了巨大的经济损失。

弧菌菌体短小、弯曲成弧形或逗点状，多数有鞭毛，属于革兰氏阴性菌。哈维弧菌、创伤弧菌、副溶血性弧菌、霍乱弧菌和溶藻弧菌是常见的条件致病弧菌。弧菌的致病性受水质、温度、盐度及虾的体质等综合因素的影响。

甲酸对致病弧菌的Z小抑菌浓度

研究表明，短链脂肪酸可以通过调节水质和直接抑制致病弧菌的生长和繁殖达到预防弧菌病的功效。甲酸是分子量Z小的有机酸，pKa=3.75，相同质量的甲酸是供氢能力Z强的有机酸。甲酸抑菌能力强，可有效抑制或杀灭病原菌和霉菌。

D Adams和R Boopathy（2013）研究了甲酸对哈维弧菌(ATCC 14126)、副溶血性弧菌(ATCC 17802)、创伤弧菌(ATCC 29307)、溶藻弧菌(ATCC 17750)和霍乱弧菌(ATCC 14035)的抑菌效果。

结果表明，0.03%的甲酸有抑制致病弧菌的作用，孵育5天后观察生长达到滞后期。浓度达到0.035%及以上的浓度可完全抑制哈维弧菌的生长(图1b)。当甲酸浓度达到0.05%时可完全抑制所有弧菌的生长。

图1 不同甲酸浓度下弧菌的生长曲线（以平均吸光度表示）

注：黑色长虚线表示产生抑制效果时的甲酸浓度，黑色短虚线表示完全抑制时的甲酸浓度。

甲酸对致病弧菌的EC50

通过采集96小时不同甲酸浓度下哈维弧菌的生长数据绘制EC50曲线。观察弧菌的生长情况发现，细菌生长速率下降与培养基中甲酸的浓度成正比。

甲酸96小时的EC50值为0.023%，浓度达到0.035%时完全抑制哈维弧菌的生长。表1给出了五种致病弧菌的EC50值。结果表明，0.035%的甲酸可有效控制弧菌感染，可作为水产养殖场的消毒剂和虾饲料的清洁剂。

表1 致病弧菌的EC50值

弧菌属	Z大吸光度	半Z大吸光度	EC50
哈维弧菌 (Vibrio harveyi)	0.825	0.4125	0.023%
溶藻弧菌 (Vibrio alginolyticus)	1.085	0.5425	0.026%
副溶血性弧菌 (Vibrio parahemalyticus)	0.997	0.4985	0.030%
创伤弧菌（Vibrio vulnificus）	0.918	0.459	0.028%
霍乱弧菌（Vibrio cholerae）	1.016	0.508	0.039%

注：EC50值为半Z大效应浓度(Concentration for 50% of maximal effect,EC50)，即抑制50%的致病弧菌时的有效浓度。

甲酸对致病弧菌的抑菌机理

D Adams 和 R Boopathy（2013）研究发现当培养基pH值≤5时，哈维弧菌和其他弧菌的生长受到抑制。当培养基pH值＞5时，哈维弧菌能适应酸性环境并生存。假设抑制作用是由pH≤5时未解离有机酸含量决定，4种有机酸在pH=5时的未解离有机酸比例分别为：甲酸5.32%、乙酸35.46%、丙酸42.57%、丁酸39.78%。

根据此计算，在pH=5时，四种有机酸中未解离的甲酸分子含量Z低，其他三种酸的pKa值与pH相对接近，未解离形式的比例相对较高。这一结果充分说明甲酸具有不同的抗菌作用模式，而不是由未解离形式的有机酸引起的细胞内酸化达到的。

副溶血性弧菌可通过调控赖氨酸的脱羧产物来适应酸性环境(Tanaka et al. 2008)。赖氨酸脱羧的机制与降低细胞内质子浓度以及通过分泌碱性分子胺改善微环境有关。在低浓度甲酸(0.025和0.03%)溶液中，哈维弧菌培养基pH先下降后升高达到中性。但当甲酸浓度达到或超过0.035%时，pH恢复缓慢。在五种弧菌种中都观察到相似的情形，表明甲酸对五种致病弧菌均有强抑制性。

有研究表明，甲酸即使在大量解离的pH条件下，也能抑制脱羧酶活性(Lueck 1980)。弧菌自身可以利用C2-C10单羧酸作为碳源，而甲酸对弧菌的生长会产生不利影响。因此，甲酸作为消毒剂或饲料添加剂，在控制虾养殖场的弧菌病方面具有很大的应用前景。