芽孢桿菌的生理功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

張 華，楊 雪，曹喜春，胡楷琦，王 奎，劉兆明，楊俊俏，劉大林

（揚州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚州 225009）

近年來，利用微生態(tài)制劑來促進動物生長、改善動物健康成為動物營養(yǎng)研究的熱點之一。芽孢桿菌是一種微生態(tài)制劑，以其耐高溫、耐酸堿、抗逆性強、易貯存等特點被廣泛用于畜禽養(yǎng)殖中。但其使用效果受菌種、活菌數(shù)、動物種類、使用階段、方法等影響，本文主要就微生態(tài)制劑的作用機理以及芽孢桿菌在畜禽養(yǎng)殖當(dāng)中的應(yīng)用作以綜述，以期為微生態(tài)制劑以及芽孢桿菌類制劑在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

1 芽孢桿菌

芽孢桿菌屬細胞呈直桿狀，常成對或鏈狀排列。芽孢桿菌是一類好氧、形成芽孢的革蘭氏陽性菌，大多數(shù)腐生，無莢膜，多數(shù)溶血，通常呈過氧化氫酶陽性。芽孢桿菌是能形成芽孢（內(nèi)生孢子）的桿菌或球菌，隸屬于芽孢桿菌科。常見的芽孢桿菌有芽孢乳桿菌、蠟狀芽孢桿菌、炭疽芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌等，廣泛應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。

芽孢桿菌類微生物添加劑無毒、無害、無殘留、且具有促進畜禽生長、防治疾病等功效，是國際公認(rèn)的可在飼料中直接使用的微生物菌種[1]。枯草芽孢桿菌在制劑中常以內(nèi)生孢子形式進入腸道，在腸道內(nèi)復(fù)活并分泌活性很強的蛋白酶類，降解植物性飼料中的碳水化合物，產(chǎn)生具有頡頏腸道致病菌作用的多類物質(zhì)，同時通過消耗腸道內(nèi)的氧氣使腸道成為厭氧環(huán)境，從而有利于維持腸道微生態(tài)平衡。此外，枯草芽孢桿菌具有耐高溫、耐酸堿、耐擠壓、飼料加工損失小等特性，在飼料工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用[2]。地衣芽孢桿菌常用作工業(yè)生產(chǎn)耐高溫的α-淀粉酶；蘇云金芽孢桿菌常用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)殺蟲劑；蠟樣芽孢桿菌常作為飼用微生物制劑使用；蠟樣芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等也已經(jīng)作為醫(yī)學(xué)活菌制劑被開發(fā)使用。

2 芽孢桿菌作為飼料添加劑的應(yīng)用

芽孢桿菌作為動物微生態(tài)制劑，經(jīng)人工培養(yǎng)、繁殖，制成添加劑后，很容易在家畜體內(nèi)定植、繁殖。芽孢桿菌繁殖率高，可以迅速定植占據(jù)消化道，抑制其他病原微生物的侵入。芽孢桿菌可產(chǎn)酸，有利于畜禽對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。芽孢桿菌耐受性強，由于產(chǎn)生內(nèi)生孢子，具有較強的抵抗外界環(huán)境壓力的能力，同時能夠抵抗生存環(huán)境中的由于干燥、熱和紫外線輻射所造成的傷害。芽孢桿菌是非病原性的，安全性可靠，其代謝產(chǎn)物也進行過系統(tǒng)研究。國內(nèi)外用于畜禽生產(chǎn)的芽桿孢菌種類有枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、緩慢芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環(huán)狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、東洋芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、芽孢乳桿菌和丁酸梭菌等。

3 芽孢桿菌的作用機制

3.1 調(diào)節(jié)動物腸道內(nèi)菌群平衡，抑制病原菌生長

動物腸道內(nèi)的各菌群在正常條件下協(xié)調(diào)共生，共同維持宿主的微生態(tài)平衡。但當(dāng)畜禽受到外界應(yīng)激（例如斷奶、改變生長環(huán)境、轉(zhuǎn)換飼料等）時，容易引起腸道內(nèi)優(yōu)勢菌群的改變，導(dǎo)致腸道微生物菌群失衡。飼料中添加芽孢桿菌等微生態(tài)制劑可以在畜禽消化道內(nèi)建立并維持優(yōu)勢菌群，維持腸道內(nèi)正常的微生態(tài)平衡。周望平等研究結(jié)果顯示，芽孢桿菌能顯著降低大腸桿菌的數(shù)量，保持畜禽體內(nèi)腸道環(huán)境的動態(tài)平衡（P＜0.05）[3]。吳德華等通過在斷奶仔犬日糧中添加納豆芽孢桿菌1‰和2‰，結(jié)果表明，添加納豆芽孢桿菌1‰和2‰處理組糞便的乳酸桿菌數(shù)量比飼喂前增加了8.9%（P＜0.05）和18.95%（P＜0.01），對照組糞便的乳酸桿菌數(shù)量比飼喂前極顯著增加了13.27%（P＜0.01），表明在斷奶仔犬日糧中添加納豆芽孢桿菌1‰和2‰，能夠促進仔犬生長，調(diào)節(jié)腸道菌群[4]。陳家祥等通過對日糧中添加地衣芽孢桿菌對肉雞腸道發(fā)育和微生物區(qū)系的研究發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌有益于肉雞的腸道發(fā)育和盲腸微生物區(qū)系平衡，飼養(yǎng)前期添加50 mg·kg-1，飼養(yǎng)后期添加200 mg·kg-1優(yōu)化了肉雞的腸道組織結(jié)構(gòu)，抑制了盲腸中有害菌的生長[5]。

3.2 對病原微生物的競爭性抑制作用

芽孢桿菌通過定植作用吸附在畜禽的腸黏膜上皮細胞上，同病原微生物爭奪畜禽腸道內(nèi)有限的結(jié)合位點，同病原微生物爭奪營養(yǎng)物質(zhì)以及對氧的競爭，抑制外界病原微生物的侵入。朱士利等研究表明，在投喂飼料的30 d后蠟樣芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌數(shù)量達到穩(wěn)定并在腸道內(nèi)定植，同時，由于蠟樣芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的抑制作用，腸道中雞傷寒沙門氏菌數(shù)量下降最顯著（P＜0.05）[7]。通過SA38蠟樣芽孢桿菌在體外對幾種致病菌的生物頡頏試驗，結(jié)果表明，SA38是需氧菌，能迅速消耗環(huán)境中的氧，通過對氧的競爭而抑制了致病菌的生長，其抑制效果與致病菌生長繁殖對缺氧的耐受能力有關(guān)，SA38菌在體外試管內(nèi)對豬霍亂沙門氏菌具有顯著頡頏作用（P＜0.05）[8]。

3.3 產(chǎn)生有益代謝產(chǎn)物，預(yù)防畜禽疾病的發(fā)生

以枯草芽孢桿菌為代表的芽孢桿菌類益生菌，可以產(chǎn)生多種參與機體新陳代謝的營養(yǎng)物質(zhì)（如維生素、氨基酸、未知促生長因子）等，可以促進畜禽的生長發(fā)育。湯江武等研究表明，枯草芽孢桿菌的芽孢能在AA肉雞腸道內(nèi)萌發(fā)并停留超過72 h，提高腸道內(nèi)消化酶活性，改善菌落結(jié)構(gòu)[7]。吳昌標(biāo)等研究表明，蘇云金芽孢桿菌能夠防治動物捻轉(zhuǎn)血矛線蟲病及豬蛔蟲病、血吸蟲病等[8]。李衛(wèi)芬等研究結(jié)果表明，與對照組相比，處理組肉雞十二指腸內(nèi)容物中胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和總蛋白水解酶的活性均顯著提高（P＜0.05）；十二指腸、空腸和回腸絨毛高度顯著增加（P＜0.05），絨毛高度和隱窩深度的比值（VH/CD）顯著升高（P＜0.05）；空腸和盲腸內(nèi)容物中乳酸菌數(shù)量顯著增加（P＜0.05），大腸桿菌數(shù)量顯著降低（P＜0.05）[9]。肉雞日糧中添加適量的枯草芽孢桿菌能顯著提高肉雞消化酶活性，改善肉雞腸黏膜結(jié)構(gòu)及菌群組成，從而提高肉雞的生長性能。邱燕等研究結(jié)果表明，添加枯草芽孢桿菌能夠提高草魚的特定生長率（SGR），降低飼料系數(shù)（FCR），其中2 000 mg·kg-1組與對照組相比差異顯著（P＜0.05）；各試驗組腸道皺襞高度均高于對照組（P＜0.05），其中1 500和2 500 mg·kg-1組顯著 高于對照組（P＜0.05）；腸道微絨毛高度高于對照組，其中1 000和2 500 mg·kg-1組顯著高于對照組（P＜0.05），微絨毛寬度均顯著高于對照組（P＜0.05），微絨毛密度均高于對照組（P＜0.05），說明適量添加枯草芽孢桿菌能夠通過改善草魚腸道黏膜形態(tài)，促進草魚對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，從而促進草魚生長[10]。

3.4 提高機體免疫力

芽孢桿菌可以通過發(fā)揮生物頡頏作用及分泌脂肽類、細菌素等抗菌物質(zhì)來抑制其他病原菌的生長。同時芽孢桿菌能促進動物免疫器官的生長發(fā)育，刺激T、B淋巴細胞，提高免疫球蛋白和抗體水平，增強細胞免疫和體液免疫水平。王高學(xué)等研究蕈狀芽孢桿菌代謝產(chǎn)物，結(jié)果表明，蕈狀芽孢桿菌代謝產(chǎn)物中的環(huán)（脯氨酸-甘氨酸）二肽能夠顯著增強小鼠免疫力（P＜0.05）[13]。一些芽孢桿菌能產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)因子，提高動物的免疫水平，增強機體抗病力。戴國俊等研究表明，地衣芽孢桿菌不同添加組與對照組相比，均具顯著抑制仔豬腸道內(nèi)大腸桿菌和葡萄球菌的增殖（P＜0.05）；不同劑量地衣芽孢桿菌添加組間仔豬腸道內(nèi)大腸桿菌和葡萄球菌的數(shù)量差異不顯著（P＞0.05），地衣芽孢桿菌可以通過調(diào)節(jié)機體免疫水平來達到降低仔豬腹瀉的效果[12]。林顯華等研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌B7具有促進肉雞增重、降低料重比的作用，適量添加枯草芽孢桿菌B7能夠提高肉雞脾臟和法氏囊指數(shù)，提高血清IgG水平，增強肉雞新城疫抗體效價水平，增強機體免疫力[13]。李云鋒等通過對枯草芽孢桿菌對仔豬小腸局部天然免疫及TLR表達的研究發(fā)現(xiàn)，飼喂枯草芽孢桿菌能夠提高小腸局部細胞免疫水平和體液免疫水平，同時枯草芽孢桿菌還能促進十二指腸TLR9mRNA的表達，有利于天然免疫的早期形成[14]。

4 小 結(jié)

芽孢桿菌是生產(chǎn)中常用的益生菌，可促進畜禽腸道內(nèi)有益菌群的生長，抑制大腸桿菌以及其他病原微生物等的生長，對維持畜禽腸道菌群的平衡以及對飼料的消化吸收均起著重要作用，應(yīng)用前景十分廣闊。制作芽孢桿菌制劑的菌種來源和添加劑量需要進一步研究探索，加工工藝需進一步完善，環(huán)境條件也是影響芽孢桿菌利用的一個重要因素，在環(huán)境條件較差的情況下，芽孢桿菌的使用效果較好。芽孢桿菌對畜禽在不同的生理階段，其作用效果也不同，在年齡較大的畜禽作用效果往往不如幼齡動物。

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